علم الحفريات هو دراسة تاريخ الحياة على الأرض على أساس الحفريات ، والحفريات هي بقايا النباتات والحيوانات والفطريات والبكتيريا والكائنات الحية وحيدة الخلية التي تم استبدالها بمواد صخرية أو انطباعات للكائنات الحية المحفوظة في الصخر .
تعريف علم الحفريات
علم الحفريات هو دراسة تاريخ الحياة على الأرض على أساس الحفريات ، والحفريات هي بقايا النباتات والحيوانات والفطريات والبكتيريا والكائنات الحية وحيدة الخلية التي تم استبدالها بمواد صخرية أو انطباعات للكائنات الحية المحفوظة في الصخر ، ولقد قام علماء الحفريات باستخدام بقايا الحفريات لفهم جوانب مختلفة من الكائنات المنقرضة والكائنات الحية ، وقد تحتوي الحفريات الفردية على معلومات حول حياة الكائن الحي وبيئته ، ويشبه إلى حد كبير حلقات الشجرة على سبيل المثال تشير كل حلقة على سطح قشرة المحار إلى سنة واحدة من عمرها .
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 .
العنبر يمكنه الحفاظ على الأنسجة الحساسة مثل أجنحة اليعسوب ، وقد حوصر بعض النمل في العنبر أثناء تناول الأوراق مما سمح للعلماء بمعرفة ما يأكلون بالضبط وكيف أكلوا ، حتى فقاعات الهواء المحبوسة في الكهرمان تعتبر ذات قيمة لعلماء الحفريات ، ومن خلال تحليل كيمياء الهواء يمكن للعلماء معرفة ما إذا كان هناك ثوران بركاني أو تغيرات جوية أخرى في الجوار .
يمكن أيضًا 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 ألاف 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
يحتوي مجال علم الحفريات على العديد من التخصصات الفرعية ، والتخصص الفرعي هو مجال متخصص للدراسة ضمن موضوع أو مجال أوسع ، وفي حالة علم الحفريات القديمة يمكن للتخصصات الفرعية التركيز على نوع أحفوري معين أو جانب محدد من الكرة الأرضية مثل مناخها .
علم الحفريات الفقارية
أحد التخصصات الفرعية المهمة هو علم الحفريات الفقارية ، دراسة أحافير الحيوانات ذات العمود الفقري ، واكتشف علماء الحفريات الفقارية وأعدوا هياكل عظمية من الديناصورات والسلاحف والقطط والعديد من الحيوانات الأخرى لإظهار كيف عاشوا وتاريخهم التطوري .
باستخدام الأدلة الأحفورية استنتج علماء الحفريات الفقارية أن التيروصورات ، وهي مجموعة من الزواحف الطائرة يمكن أن تطير عن طريق ترفيس أجنحتها ، بدلاً من الطيران الشراعي فقط. هياكل عظمية أعيد بناؤها من التيروصورات لها عظام مجوفة وخفيفة مثل الطيور الحديثة .
نوع واحد من الزاحف المجنح يعتبر أحد أكبر المخلوقات الطائرة في التاريخ ، وكان جناحيها 11 متراً ، وعلماء الأحافير لديهم نظريات متنافسة حول ما إذا كان الكوازالزيتلوس وكيف حلقت ، ويجادل بعض علماء الحفريات أنه كان ثقيلاً للغاية على الإطلاق ، ويرى آخرون أنه يمكن توزيع وزنه جيدًا بما يكفي ليرتفع ببطء ، ولا يزال هناك علماء آخرون يقولون إن الكوازالكوتلوس كانت عضلية بما يكفي لتطير بسرعة عبر مسافات قصيرة ، وتوضح هذه النظريات كيف يمكن لعلماء الحفريات الفقارية تفسير الأدلة الأحفورية بشكل مختلف .
علم الحفريات اللافقارية
يفحص علماء الأحافير اللافقاريات أحافير الحيوانات دون العمود الفقري والرخويات والشعاب المرجانية والمفصليات مثل سرطان البحر والروبيان ، والأكزيما الجلدية مثل دولارات الرمل ونجوم البحر والإسفنج والديدان ، على عكس الفقاريات لا تمتلك اللافقاريات عظامًا فهي تترك وراءها دليلًا على وجودها في شكل قذائف متحجرة وعناصر هيكلية خارجية وانطباعات لأجزاء جسمها الرخوة ومسارات من حركتها على طول 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 أن تكون هذه الحفريات انطباعات للنباتات التي تركت على أسطح الصخور ، أو يمكن أن تكون أجزاء من النباتات نفسها ، مثل الأوراق والبذور ، التي تم حفظها بواسطة المواد الصخرية ، وتساعدنا هذه الأحافير على فهم تطور وتنوع النباتات ، بالإضافة إلى كونها جزءًا رئيسيًا من إعادة بناء البيئات والمناخات القديمة والتخصصات الفرعية المعروفة باسم علم البيئة القديمة وعلم المناخ القديم .
في موقع صغير في منطقة باتاغونيا بالأرجنتين اكتشف علماء الأحياء القديمة حفريات لأكثر من 100 نوع من النباتات يعود تاريخها إلى حوالي 52 مليون عام ، وقبل هذا الاكتشاف قال العديد من العلماء إن التنوع البيولوجي في أمريكا الجنوبية هو نتيجة لقيام الأنهار الجليدية بتقسيم القارة إلى جزر إيكولوجية معزولة قبل مليوني عام ، وحفريات ورقة باتاغونيا قد تدحض هذه النظرية ، وأصبح لدى علماء الآثار الآن دليل على أن تنوع الأنواع النباتية في القارة كان موجودًا قبل 50 مليون عام من نهاية العصر الجليدي الأخير .
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 أحافير الكائنات المجهرية مثل البروتينات والطحالب والقشريات الصغيرة وحبوب اللقاح ، ويستخدم علماء الأحياء المجهرية مجاهر إلكترونية قوية لدراسة الأحافير المجهرية التي عادة ما تكون أصغر من أربعة ملليمترات ، وتميل الكائنات المجهرية إلى أن تكون قصيرة العمر وفيرة حيث توجد ، مما يجعلها مفيدة في تحديد طبقات الصخور التي هي في نفس العمر وهي عملية تعرف باسم الرسم الحيوي ، ويمكن استخدام التركيب الكيميائي لبعض الأحافير المجهرية للتعرف على البيئة عندما كان الكائن الحي على قيد الحياة ، مما يجعلها مهمة في علم المناخ القديم .
علماء الأحياء الدقيقة يدرسون قذائف الكائنات الحية الدقيقة في أعماق البحار من أجل فهم كيف تغير مناخ الأرض. تتراكم الأصداف في قاع المحيط بعد موت الكائنات ، نظرًا لأن الكائنات الحية تسحب العناصر الخاصة بقذائفها من مياه المحيط من حولها فإن تكوين الأصداف يعكس التكوين الحالي للمحيط ، والعناصر الغذائية في المحيط عندما تطورت القذائف ، ويمكنهم بعد ذلك مقارنة الأصداف من فترة زمنية إلى أخرى أو من منطقة جغرافية إلى أخرى ، ويمكن أن تكون الاختلافات في التركيب الكيميائي للمحيط مؤشرات جيدة للاختلافات في المناخ .
