Fosili i fosilizacija

Gledali ste Jurski park ili neki od njegovih nastavaka i još dok je Brahiosaurus u prvom dijelu brstio lišće čvrsto odlučili – Da, to želim raditi! Ne brstiti lišće, naravno. Na žalost (ili na sreću, kako tko na to gleda) za sada klonirani dinosauri ne šeću šumama, dolinama i gradovima, ali o njima ipak nešto znamo zahvaljujući znanstvenim istraživanjima. Uostalom, kako su tvorci Jurskog parka znali kako prikazati dinosaure? – koristeći, u to vrijeme najnovije, znanstvene podatke i savjete stručnjaka koji proučavaju dinosaure, odnosno njihove ostatke. Jer ipak, za razliku od priče s filmskog platna, te su životinje većinom izumrle prije oko 65 milijuna godina i ostavile nam tek manji broj svojih kostiju i tragova, te jednu skupinu svojih rođaka koji su uglavnom puno manjih dimenzija i daleko manje zastrašujući.

Razvojem života na našem planetu bavi se dio geologije koji se naziva paleontologija. Ljudi koji rade na takvim znanstvenim istraživanjima zovu se paleontolozi, a objekt kojeg proučavaju je fosil (lat. fossilis – kopati), ostatak ili trag organizma kojeg nalazimo u stijeni.

Paleontologija odgovara na pitanja:

  • Kako je organizam izgledao?
  • Kako i u kojim uvjetima je organizam živio?
  • Kada i koliko dugo je organizam (vrsta) živio?
  • Gdje je organizam živio?

Paleontolozi pronalaze fosile i vade ih iz stijene ili samo zabilježe pronalazak ako vađenje iz stijene nije moguće. Proučavajući fosile moguće je rekonstruirati njihov izgled, način života i okoliš u kojem su živjeli – paleookoliš.

03a-Mary_Anning_painting
Mary Anning (1799-1847), paleontolog – amater.  Foto: Credited to ‘Mr. Grey’ in Crispin Tickell’s book ‘Mary Anning of Lyme Regis’ (1996) [Public domain], via Wikimedia Commons
03b-paleontolog
Paleontolog priprema fosilnu lubanju za iskapanje.  Foto: http://www.recreation.gov

Prema objektu proučavanja paleontologija se dijeli na:

  • Paleozoologiju (životinje)
  • Paleoantropologiju (ljudi)
  • Paleobotaniku (biljke)

Prema veličini objekta proučavanja paleontologija se može podijeliti na:

  • Mikropaleontologiju (jako mali, mikroskopski organizmi)
  • Makropaleontologiju (veći, okom vidljivi organizmi)
01-mikrofosil-Cibicidoides_hg
Mikrofosil (foraminifera).  Foto: Hannes Grobe/AWI – Own work, CC BY 3.0
02-makrofosil-amt2015
Makrofosil (morski ježinac).  Foto: A. Tomša, 2015.

Čemu služe fosili?

Fosili, sami ili u stijeni, često imaju i estetsku vrijednost, tako da nije rijetkost vidjeti ukrasne i upotrebne predmete izrađene od fosila ili stijena bogatih fosilima. No, koja je njihova korist u geologiji?

Važan podatak kojeg geolozi nastoje saznati proučavajući stijenu je njena starost. Jedan od načina određivanja starosti nekih stijena je pomoću fosila koje se u njima nalaze. Tome najbolje služe takozvani provodni fosili – ostatci organizama koji su živjeli u točno određenom, kraćem vremenskom periodu. Na primjer, morski organizmi Nummuliti živjeli su u geološkom razdoblju eocen, prije oko 35 do 65 milijuna godina. Ako stijena sadrži upravo te fosile, znamo da je stara oko 50 milijuna godina, odnosno da je tada došlo do taloženja. Poznavanje starosti stijena omogućava izradu geološke karte tog prostora, koja onda može poslužiti kao temelj za druga istraživanja, te razne gospodarske i građevinske zahvate.

Uslijed procesa uzrokovanih tektonikom ploča, erozijom i trošenjem, površina Zemlje stalno se mijenja i pri tome se stijene neprekidno “recikliraju”. To predstavlja problem u paleontologiji, jer veliki dio fosilnog zapisa više nije dostupan za proučavanje. Fosili nam pružaju uvid u evoluciju života, no zbog procesa koji razaraju stijene nije moguće u cjelosti iščitati taj zapis jer je samo djelomično očuvan. Ipak, uz neke druge metode istraživanja (poput radiometrijskog datiranja stijena) danas je moguće dosta dobro rekonstruirati Zemljinu prošlost. Kada poslažemo fosile po starosti, jasno vidimo promjenu kroz vrijeme, od jednostavnijih do složenijih oblika. Na temelju evolucije i “rasporeda” skupina organizama kroz Zemljinu prošlost određuju se geološka razdoblja – dijelovi “kalendara” geološke prošlosti našeg planeta.

04-Equine_evolution
Razvojni niz konja.  Foto: H. Zell (User:Llez) – Own work, CC BY-SA 3.0

Kako nastaju fosili?

S obzirom da magmatske i metamorfne stijene nastaju u uvjetima u kojima je gotovo nemoguće očuvanje ostatka živog organizma, fosile uglavnom nalazimo u sedimentnim (taložnim) stijenama. Većina fosila su ostatci morskih organizama jer su oni brojniji i evolucijski stariji od kopnenih, a morski okoliš (i vodena sredina općenito) pruža najbolje uvjete i najveću šansu za očuvanje, tj. fosilizaciju. Geološki procesi stalno mijenjaju Zemljinu koru pri čemu dolazi i do promjena razine oceana i rasporeda kopna, tako da je uobičajeno nalaziti fosile morskih organizama u stijenama koje su danas na kopnu. Naravno da i kopneni organizmi mogu biti fosilizirani, ali to se puno rijeđe događa i zato su nam njihovi ostatci jako dragocjeni.

Fosilizacija je, dakle, proces nastanka fosila, i zbiva se rijetko u uvjetima koji moraju biti iznimno povoljni da se dio organizma ili njegov trag očuva. Da bi fosilizacija bila uspješna,  zatrpavanje organizma sedimentom (talogom) mora biti brzo, u protivnom predatori ili strvinari ga mogu pojesti ili erozija i drugi procesi uništiti. Najčešće se sačuvaju čvrsti dijelovi organizma – skeleti i kućice. Organizmi koji imaju mekano tijelo bez skeleta vrlo se teško ili nikako fosiliziraju; oni mogu ostaviti trag ili otisak. Zato se fosilni zapis života na Zemlji sastoji uglavnom od organizama sa čvrstim dijelovima – kostima, kućicama i oklopima, te je utoliko nepotpun jer nam nedostaje puno podataka o organizmima mekanog tijela.

Iako se u knjigama i dokumentarnim filmovima često mogu vidjeti slike potpunih kostura, na primjer dinosaura, većina fosila koje paleontolozi otkriju je oštećena i nepotpuna. Neovisno o tome koliki je dio organizma uspio biti sačuvan, svaki takav, čak i najmanji fosilni zapis je dragocjeni izvor podataka o Zemljinoj prošlosti.

Fosilizacija može više ili manje izmjeniti izvorni ostatak životinje ili biljke, ovisno o tome o kakvom se procesu radi.

Procesi fosilizacije su:

  • okamenjivanje (petrifikacija)
  • karbonizacija (pougljivanje)
  • konzervacija
  • mumifikacija (isušivanje)
  • inkrustacija

Pravo okamenjivanje (petrifikacija)
Mineralne tvari iz vodene sredine ulaze u šupljine skeletnog ostatka i popunjavaju ih, pri čemu dolazi do kemijskih promjena u sastavu samog ostatka (npr. kosti), ali sačuva se izvorni oblik. Ovim procesom nastaje tzv. prava okamina ili petrefakt. Pojmovi “fosil” i “okamina” često se upotrebljavaju kao sinonimi, iako to nije tako, jer su okamine samo oni fosili koji su nastali procesom petrifikacije. Na taj način najčešće se sačuvaju drvo i kosti.

05-Stanhope fossil tree
Fosilno drvo (rod Sigillaria), Stanhope, Ujedinjeno Kraljevstvo.
Foto: Andrew Curtis (cc-by-sa/2.0)

Karbonizacija (pougljivanje)
Ovaj je proces dosta spor i najčešće se odvija u močvarnim okolišima. Biljka ugiba, prekriva ju mulj u kojem nema dotoka zraka, te raste pritisak novih naslaga koje se talože iznad. Pri tome se mijenjaju kemijski sastav i izgled biljnog ostatka. Karbonizacijom nastaje ugljen, a u rjeđim slučajevima mogu se sačuvati i ostatci ili otisci lišća, pa čak i insekata.

U požaru i vulkanskoj erupciji može doći do brze karbonizacije, na primjer pri zatrpavanju živih organizama vrućim vulkanskim pepelom. Najpoznatiji primjer za takav proces je događaj iz povjesnog doba – ostatci, odnosno “kalupi” tijela stanovnika Pompeja nastradalih u vulkanskoj erupciji vulkana Vezuv 79. godine.

06-Pecopteris-carbonized fossil ferns
Fosilna paprat (Pecopteris).  Foto: James St. John – Pecopteris carbonized fossil ferns (Pennsylvanian), CC BY 2.0

Konzervacija
U posebnim uvjetima mogu se sačuvati koža, krzno, čak i mekano tkivo. Ostatci organizma tako zadrže manje ili više prepoznatljivi, izvorni oblik. Iz dobro očuvanih tkiva moguće je izdvojiti i DNA, dakle genetski zapis tog organizma, iako je u pravilu nepotpun i oštećen.

Do konzervacije može doći:

  • u ledu i permafrostu ili trajno zaleđenom tlu
  • u soli
  • u bitumenu i drvnoj smoli ili jantaru
07-mammoth_hair (Upper_PleistoceneYakutia N_Siberia_Russia
Dlaka vunastog mamuta, očuvana u permafrostu u Sibiru.  Foto: James St. John – Mammuthus primigenius mammoth hair (Upper Pleistocene; Yakutia, northern Siberia, Russia), CC BY 2.0

Mumifikacija (isušivanje)
Ovaj se proces odvija u suhim, pustinjskim uvjetima, pri čemu nastaje mumija. Takav fosil ima uglavnom prepoznatljiv oblik organizma (iako je deformiran uslijed isušivanja). I na ovaj način moguće je da se sačuvaju mekana tkiva, koža, kosa i slično.

08-Moa_foot
Izumrla ptica Moa, Novi Zeland, mumificirani ostatak.  Foto: Ryan Baumann – Reptilian Claw, CC BY 2.0,

Inkrustacija
Do inkrustacije dolazi u vodenoj sredini kada mineralne tvari ne prodiru u skelet (kao što je to slučaj u procesu petrifikacije), već se na površini organizma stvara mineralna kora. Na ovaj način nastaje sedra.

Kada, na primjer, školjkaš ugine i biva zatrpan u mulju na morskom dnu, voda cirkulira kroz taj sediment i polako otapa ljušturu. Rezultat ovog procesa su dva dijela fosila: otisak (“negativ”, udubljenje ili kalup) vanjske strane ljušture, i školjka (“pozitiv”, ispupčenje). Takav fosil zove se kamena jezgra i ne pruža nam podatke o unutrašnjoj građi organizma, već samo znamo kako je izgledao izvana.

Mnoge životinje poznajemo samo po tragovima koje su nam ostavile u stijenama. Neki fosili su dokaz o kretanju organizma, no sam organizam se nije sačuvao, pa možemo samo nagađati kako je izgledao i što je to uopće bilo. Takvi fosilni tragovi nazivaju se ihnofosilima, a to mogu biti, na primjer, tragovi kretanja, stanovanja, hranjenja, odmaranja i predatorstva. Ihnofosili daju pregršt informacija o paleookolišu u kojem je organizam živio: vrsta traga otkriva radi li se o moru ili kopnu i koja je vrsta podloge (npr. pijesak, mulj), veličina traga govori o količini kisika u okolišu, a položaj u stijeni (sedimentu) prikazuje redosljed naseljavanja podloge i mijenjanje okoliša kroz vrijeme. Dakle, svaka vrsta fosilnog traga ukazuje na točno određeni okoliš u kojem je taj organizam živio, pa  je prema tome moguće rekonstruirati čitavi paleookoliš – vrstu sedimenta, klimatske uvjete, položaj u odnosu na kopno i drugo.

09-Kalktuff_Muschelkalk_Oberer-Neckar
Sedra, Njemačka.  Foto: Ustill – Own work, CC BY-SA 3.0 de

Geološka lutrija

Prije oko 3,7 milijarde godina na prostoru kojeg danas poznajemo kao Grendland živjele su  cijanobakterije – prvi oblici života na Zemlji. Igrom slučaja ostale su sačuvane u obliku kemijskog “otiska” u stijeni, fosilnog zapisa kojeg su 3,7 milijardi godina kasnije geolozi – pripadnici nove kopnene vrste Homo Sapiens – slučajno otkrili u stijeni.

Biti fosiliziran zaista je poput dobitka na Lotu – događa se, moguće je, ali je rijetko i mala je vjerojatnost da će se dogoditi baš vama. Da bi došlo do fosilizacije, organizam mora biti na pravom mjestu u pravo vrijeme, inače njegovi ostatci bivaju zauvijek izgubljeni preradom u velikom prirodnom reciklažnom postrojenju – istrunuli, uništeni ili pojedeni. Fosilni zapis kojeg imamo priliku proučavati tek je mali djelić 4,6 milijarde godina duge prošlosti života na Zemlji, ali čak i takav – nepotpun i oštećen – otkriva izuzetno puno o evoluciji života i prirodnih okoliša.

Komentiraj

Popunite niže tražene podatke ili kliknite na neku od ikona za prijavu:

WordPress.com Logo

Ovaj komentar pišete koristeći vaš WordPress.com račun. Odjava /  Izmijeni )

Twitter picture

Ovaj komentar pišete koristeći vaš Twitter račun. Odjava /  Izmijeni )

Facebook slika

Ovaj komentar pišete koristeći vaš Facebook račun. Odjava /  Izmijeni )

Spajanje na %s