ما هو علم الحفريات

علم الحفريات هو دراسة تاريخ الحياة على الأرض عن طريق الحفريات، وتشمل الحفريات بقايا النباتات والحيوانات والفطريات والبكتيريا والكائنات الحية الوحيدة الخلية التي تم استبدالها بمواد صخرية أو انطباعات محفوظة للكائنات الحية في الصخور .

تعريف علم الحفريات

علم الحفريات هو دراسة تاريخ الحياة على الأرض باستناد إلى الحفريات. وتشمل الحفريات بقايا النباتات والحيوانات والفطريات والبكتيريا والكائنات الحية الأحادية الخلية التي تحل محلها المواد الصخرية أو الانطباعات في الصخور. يستخدم علماء الحفريات بقايا الحفريات لفهم جوانب مختلفة من الكائنات المنقرضة والحية. تحتوي الحفريات الفردية على معلومات حول حياة الكائنات الحية وبيئاتها. تشبه حلقات الشجرة إلى حد كبير، حيث يشير كل حلقة على سطح قشرة المحار إلى سنة واحدة من عمره .

إن دراسة أحافير المحار يمكن أن تساعد علماء الأحافير على اكتشاف المدة التي عاشها المحار وفي أي ظروف ، وإذا كان المناخ مناسبًا للمحار فمن المحتمل أن يكون المحار قد نما بسرعة أكبر وستكون الحلقات أكثر سمكًا ، وإذا كافح المحار من أجل البقاء ستكون الحلقات أرق ، وقد تشير الحلقات الرقيقة إلى بيئة غير مواتية للكائنات الحية مثل المحار دافئة جدًا أو باردة جدًا للمحار على سبيل المثال أو تفتقر إلى العناصر الغذائية اللازمة لنموها .

دور علم الحفريات

تظهر بعض الحفريات كيف عاش الكائن الحي، على سبيل المثال العنبر وهو راتينج الأشجار المتحجرة، في بعض الأحيان يسقط الراتنج اللزج أسفل جذع الأشجار ويحبس فقاعات الهواء، وكذلك الحشرات الصغيرة وبعض الكائنات الحية الكبيرة مثل الضفادع والسحالي، ويدرس علماء الحفريات العنبر والمسمى الراتنج الأحفوري لمراقبة هذه العينات الكاملة .

يمكن للعنبر الحفاظ على الأنسجة الحساسة مثل أجنحة اليعسوب، وتم احتجاز بعض النمل داخل العنبر أثناء تناول الأوراق، مما سمح للعلماء بمعرفة نوع الطعام وكيفية تناوله، وتعتبر الفقاعات الهوائية المحبوسة في العنبر قيمة لعلماء الحفريات، ومن خلال تحليل تركيبة الهواء يمكن للعلماء معرفة ما إذا كان هناك ثوران بركاني أو تغيرات جوية أخرى في المنطقة المحيطة .

يمكن أيضا استنتاج سلوك الكائنات الحية من الأدلة الأحفورية، ويشير علماء الحفريات إلى أن الهدروصورات أو الديناصورات الموصوفة بالبط، تعيش في قطعان كبيرة، ولقد صنعوا هذه الفرضية بعد مراقبة أدلة السلوك الاجتماعي بما في ذلك موقع واحد به حوالي 10 آلاف هيكل عظمي .

يمكن أن توفر الحفريات أيضًا دليلًا على التاريخ التطوري للكائنات الحية ، ويستنتج علماء الحفريات أن الحيتان تطورت من حيوانات مسكونة للأرض على سبيل المثال ، وأحافير الحيوانات المنقرضة المرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالحيتان لها أطراف أمامية مثل المجاذيف على غرار الأرجل الأمامية ، وعلى الرغم من أن الأطراف الأمامية لهذه الحيوانات الأحفورية تشبه إلى حد ما الأرجل فإنها بطرق أخرى تظهر أيضًا أوجه تشابه قوية مع زعانف الحيتان الحديثة .

التخصصات الفرعية لعلم الحفريات

– يشتمل مجال الحفريات على العديد من التخصصات الفرعية، ويمثل التخصص الفرعي مجالًا متخصصًا لدراسة موضوع أو مجال أوسع، وفي مجال الحفريات القديمة، يمكن للتخصصات الفرعية التركيز على نوع محدد من الأحافير أو جانب محدد من سطح الأرض مثل المناخ .

علم الحفريات الفقارية

أحد التخصصات الفرعية المهمة في علم الحفريات هو دراسة الأحافير الفقارية للحيوانات التي لها عمود فقري، وقد اكتشف علماء الحفريات الفقارية هياكل عظمية للديناصورات والسلاحف والقطط والعديد من الحيوانات الأخرى لإظهار كيف عاشوا وتاريخهم التطوري .

استنتج علماء الحفريات الفقارية باستخدام الأدلة الأحفورية أن التيروصورات، وهي مجموعة من الزواحف الطائرة التي يمكنها الطيران عن طريق ترفيس أجنحتها، بدلاً من الطيران الشراعي فقط. يتميز بناء هياكل عظمية للتيروصورات بوجود عظام مجوفة وخفيفة مثل الطيور الحديثة .

نوع واحد من الحشرات المجنحة يعتبر من أكبر الكائنات الطائرة في التاريخ، وكان لديها جناحان بطول 11 مترا، وهناك نظريات متنافسة بين علماء الأحافير حول ما إذا كان الكوازالزيتلوس قد حلق وكيف، فبعض علماء الحفريات يجزمون بأنها كانت ثقيلة للغاية ولا يمكنها الطيران، بينما يرون آخرون أنها كانت تحمل توزيع وزن مناسب يمكنها الارتفاع ببطء، وهناك علماء آخرون يعتقدون أن الكوازالكوتلوس كانت تمتلك عضلات قوية بما يكفي للتحليق بسرعة على مسافات قصيرة، وتوضح هذه النظريات كيف يمكن لعلماء الحفريات الفقارية تفسير الأدلة الأحفورية بشكل مختلف .

علم الحفريات اللافقارية

يدرس علماء الأحافير اللافقاريات، وهي الحيوانات التي ليس لديها عمود فقري، الأحافير الخاصة بالحيوانات مثل الرخويات والشعاب المرجانية والمفصليات مثل الروبيان وسرطان البحر. وبخلاف الفقاريات، فإن اللافقاريات لا تمتلك عظاما، وبالتالي فإنها تترك آثارا متحجرة خارجية وانطباعات لأجزاء الجسم الرخوة ومسارات الحركة على الأرض أو قاع المحيط .

تعد أحافير اللافقاريات ذات أهمية خاصة لدراسة وإعادة بناء البيئات المائية التي تعود إلى عصور ما قبل التاريخ ، على سبيل المثال تخبرنا مجتمعات كبيرة تضم حفريات بحرية لافقارية عمرها 200 مليون عام وجدت في صحراء نيفادا بالولايات المتحدة أن بعض مناطق الولاية كانت مغطاة بالمياه خلال تلك الفترة الزمنية .

علم حفريات النباتات

يدرس علماء الحفريات حفريات النباتات القديمة ، ويمكن لهذه الحفريات أن تكون انطباعات للنباتات التي تركت على أسطح الصخور، أو أجزاء من النباتات نفسها مثل الأوراق والبذور التي تم حفظها بواسطة المواد الصخرية، وتساعدنا هذه الأحافير على فهم تطور وتنوع النباتات، بالإضافة إلى كونها جزء رئيسي من إعادة بناء البيئات والمناخات القديمة والتخصصات الفرعية المعروفة باسم علم البيئة القديمة وعلم المناخ القديم .

في منطقة صغيرة باتاغونيا في الأرجنتين، اكتشف علماء الأحياء القديمة حفريات لأكثر من 100 نوع نباتي يعود تاريخها إلى نحو 52 مليون عام. قبل هذا الاكتشاف، أشار العديد من العلماء إلى أن التنوع البيولوجي في أمريكا الجنوبية نتيجة لتجزئة القارة إلى جزر إيكولوجية معزولة بفعل الأنهار الجليدية قبل مليوني عام. تدحض حفريات ورقة باتاغونيا هذه النظرية، وتقدم الآثار دليلا على وجود تنوع الأنواع النباتية في القارة قبل 50 مليون عام من نهاية العصر الجليدي الأخير لدي علماء الآثار .

تم العثور على بعض الحفريات النباتية في كتل صلبة تسمى كرات الفحم ، ويتكون الفحم وهو الوقود الأحفوري ، من بقايا النباتات المتحللة ، وتتشكل كرات الفحم أيضًا من بقايا نباتات الغابات والمستنقعات لكن هذه المواد لم تتحول إلى فحم ، ولقد تحجرت ببطء أو تم استبدالها بالصخور ، وتحافظ كرات الفحم الموجودة في رواسب الفحم أو بالقرب منها على أدلة على النباتات المختلفة التي شكلت الفحم ، مما يجعلها مهمة لدراسة البيئات القديمة وفهم مصدر رئيسي للطاقة .

علم الأحياء الدقيقة

علم الأحياء الدقيقة هو دراسة بقايا الكائنات الصغيرة مثل البروتينات والطحالب والقشريات الصغيرة وحبوب اللقاح. يستخدم علماء الأحياء المجهرية أجهزة مجهرية إلكترونية قوية لدراسة بقايا هذه الكائنات التي تكون عادة أقل من أربعة ملليمترات. تميل الكائنات المجهرية أن تكون قصيرة العمر وفيرة في الوجود، مما يجعلها مفيدة في تحديد طبقات الصخور التي تكون في نفس العمر، ويعرف هذا العملية بالرسم الحيوي. يمكن استخدام التركيب الكيميائي لبعض الكائنات المجهرية لتحديد البيئة التي كان الكائن الحي يعيش فيها، وهذا يجعلها مهمة في دراسة المناخ القديم .

يقوم علماء الأحياء الدقيقة بدراسة قذائف الكائنات الحية الدقيقة في أعماق البحار لفهم تغير المناخ الأرضي. تتراكم القواقع في قاع المحيط بعد موت الكائنات، حيث تستخدم الكائنات الحية العناصر الموجودة في المياه المحيطية لبناء قواقعها. بالتالي، تعكس تراكيب القواقع حالة المحيط الحالية وتوفر مؤشرات عن العناصر الغذائية في المحيط عند تكوين القواقع. يمكن للعلماء مقارنة القواقع من فترة زمنية إلى أخرى أو من منطقة جغرافية إلى أخرى، ويمكن أن تكون الاختلافات في التركيب الكيميائي للمحيط مؤشرات جيدة لتغيرات المناخ .