Jak powstają skamieniałości? I dlaczego jest ich mało?

Wszyscy wiedzą, że paleontologowie szukają właśnie skamieniałości – mało kto jednak zadaje sobie pytanie, co to w ogóle znaczy. Na hasło „skamieniałość” przed oczami staje nam szkielet tyranozaura w muzeum – a sprawa nie jest tak prosta (ani atrakcyjna wizualnie).

Według najprostszej definicji, skamieniałości to szczątki organizmów żywych lub ślady ich działalności życiowej, które zachowały się w stanie kopalnym, czyli pozwalającym na późniejsze wydobycie ich i zbadanie.

Rodzaje skamieniałości

Dzielimy je podstawowo na:

1. Skamieniałości strukturalne – w których zachowały się fragmenty organizmu. Te z kolei

  • kompletne – całe lub prawie całe szkielety, muszle, zwłoki ssaków z tkankami miękkimi w wiecznej zmarzlinie, zmumifikowane szczątki zwierząt w jeziorkach asfaltu, solance, owady w bursztynie itp.
  • fragmentaryczne – gdy zachowały się tylko elementy szkieletu, zęby, pojedyncze kości, fragmenty skorup, jaj, skamieniałe pnie drzew i podobne.
skamienialosc-ssak-podobny-do-wydry
Praktycznie kompletna skamieniałość wydropodobnego ssaka sprzed 50 mln lat.

2. Skamieniałości śladowe – nazywane ichnofosyliami; to odciski liści i muszli, tropy zwierząt, ślady poruszających się robaków i owadów, odciski rozłożonych ciał zwierząt i roślin, koprolity (skamieniałe odchody), gniazda, nory, ślady pasożytnictwa itp. Powstają często, gdy np. muszla rozpada się, ale pozostawia odcisk w kamieniejącym mule lub gdy zwłoki rozpadły się, pozostawiając „odlew” w skale, który potem wypełniła inna skała.

 

 

Już po tym uproszczonym zestawieniu widzimy, że skamieniałości to nieco więcej niż szkielety, ba, więcej niż kości! 🙂 Ale jak powstają?

Jak powstają skamieniałości? Fosylizacja!

Fosylizacja to proces, w którym dochodzi do skamienienia szczątków. Dzieje się tak dzięki metasomatozie: procesowi chemicznemu, podczas którego dochodzi do wymiany cząsteczek między rozkładającym się organizmem a otaczającym go osadem, a część pierwotnych substancji w ciele zamienia się w inne, o zbliżonej budowie. To taka osmoza, ale ciał stałych i bardziej skomplikowana 😉 Czasami, gdy np. organizm zbudowany jest z twardych minerałów, nie musi dochodzić do takiego przekształcenia.

Metasomatoza w przypadku skamieniałości sprawia, że pierwiastki mniej trwałe przekształcają się w trwałe, dzięki czemu szczątki mogą się zachować.

W zależności od tego, o jakich pierwiastkach mowa, wyróżniamy kolejne popularne rodzaje fosylizacji:

  1. krystalizacja – zamiana cząsteczek „zwykłych” w kryształy, np. opalu w chalcedon (to dzieje się w przypadku np. gąbek)
  2. rekrystalizacja – jedne kryształy zamieniają się w inne, np. araganit w kalcyt
  3. uwęglenie (karbonizacja) – szczątki zostają wzbogacone w węgiel; najlepszym przykładem są tu rośliny (patrz – węgiel drzewny)
  4. pirytyzacja – następuje w wyniku mineralizacji tkanek miękkich, np. skóry (Wikipedia powie Wam więcej o procesie)
  5. substytucja – gdy substancje budujące szkielet zamieniają się w tzw. minerał wtórny. Taki proces jest naturalny, ale nie jestem w stanie wyjaśnić Wam go bez zagrożenia błędem – nie jestem chemikiem 🙂 Najczęściej przytrafia się:
  • kalcytyzacja – minerał, np. krzemionka, zastępowany jest kalcytem
  • dolomityzacja – minerał zastępowany jest dolomitem, na przykład kalcyt ze szkieletów koralowców
  • sylifikacja – minerał zastępowany jest krzemionką, np. w szkieletach jeżowców, amonitów
  • fosforyzacja – minerały zastępowane są fosforanami
science
Chemia powah!

Oczywiście nie zawsze może być tak fajnie; zdarzało się, że w czasie fosylizacji szkielet rozpadał się lub rozpuszczał, pozostawiając paleontologom na osłodę jedynie odcisk powierzchni lub odlew kształtu ciała. To tzw. skamieniałości śladowe.

Jak więc widzicie – to czysta chemia. Ale to niestety nie wszystko.

Specyficzne warunki

Skamieniałości są bardzo rzadkie. W podręczniku Chruszcz, Jurkiewicz i Małeckiego pokazano przykład: na kawałku skały o powierzchni 0,25 metra kwadratowego znaleziono żyjące stworzenia: 15 dużych małżów, 160 małych małżów oraz 12 łódkonogów. Jest to standardowy rozkład w tej okolicy i zapewne zbliżony do tego sprzed milinów lat przy podobnych warunkach. W teorii po 10 latach w tym miejscu powinno powstać ok. 1000 stworzeń, które mają szansę zostać skamieniałościami, a w milion lat – 100 mln. Najwięcej zapisu kopalnego – czyli skamieniałości – znajduje się w skałach z ostatnich 600 mln lat. Policzcie sobie, ile potencjalnych małży powinno być na tym niewielkim wycinku skały – i zdziwcie się.

skamienialosci-jak-powstaja.jpg
Uwaga, zdradzam tajemnicę: duża część szkieletów wystawianych w muzeach to odlewy, a czasem wręcz rzeźby. Kości często są zbyt delikatne lub szkielety – niekompletne, żeby robić z nimi takie cuda jak powyżej. Na zdjęciu – dwa dryptozaury w New Jersey State Museum.

Jedynie promil z zakutych w twarde muszle i egzoszkielety mieszkańców prehistorycznej rafy koralowej „załapał” się na fosylizację.  Wykładowcy na tym przykładzie często pokazują, jak specyficzne warunki muszą być spełnione, by stworzenie miało w ogóle szansę stać się skamieniałością. A podstawowe z nich to:

  • ograniczenie biologicznych czynników niszczących zwłoki: drapieżniki, padlinożercy, ale też organizmy drążące (jak robaki-zombie z rodzaju Osedax, zjadające kość, ale też np. małże czy gąbki), glony – im mniej mają dostępu, tym lepiej dla przyszłej skamieniałości;
  • ograniczenie czynników mechanicznych niszczących szczątki: czyli przemieszczanie szkieletu np. przez prądy wodne, obmywanie, wystawienie na warunki atmosferyczne, niszczenie przez luźną powierzchnię skały (np. lawiny), przesuwanie przez lodowce;
  • ograniczenie czynników chemicznych niszczących szczątki: przykładowo odczyn gruntu, obecność minerałów i soli, ale też obecność np. siarkowych kominów na dnie oceanicznym itp.
  • szybkie zasypanie szczątków osadem (muł, piasek, ił) albo pokrycie substancją konserwującą: wieczna zmarzlina, ropa naftowa, torf, solanka – skamieniałości nie powstają nigdy w skałach litych, jak granit.

Przykładowo: jeśli w jakiś niezbyt ingerujący w trzymanie w kupie szkieletu sposób zginie prehistoryczne prosię (entelodont – ok. 21 mln lat temu), dajmy na to spadając z urwiska lub tonąc, jego ciało musiałoby umknąć uwadze większości padlinożerców, zatrzymać się w miejscu nieobmywanym zbytnio przez wodę  i w miarę możliwości szybko zostać pokryte odpowiedniej jakości błotem, które odetnie dopływ tlenu i pozwoli zakonserwować zwłoki. Przy okazji – dlatego łatwiej zachowują się stworzenia wodne – dna akwenów pokryte są mułem i iłem, łatwiej o środowisko beztlenowe.

fosylizacja-skamienialosci-drewna
W uproszczeniu – tak kamienieje drzewko. Rys. Gary Hincks, FIne Art America

A to dopiero początek. Skamieniałość już – powiedzmy – jest, ale droga do muzeum jest jeszcze daleka.

Dużo szczęścia!

Nawet jeśli wszystkie powyższe warunki zostaną spełnione i rozpocznie się (a nawet zakończy) fosylizacja, nie ma pewności, że skamieniałość powstanie, nie ulegnie zniszczeniu oraz… że trafi w ludzkie ręce.

Przede wszystkim przez te kilka tysięcy-kilkaset milionów lat należy trzymać kciuki za brak większych ruchów tektonicznych: osunięć, lawin, trzęsień ziemi, powstawania szczelin itp., które mogłyby zniszczyć od razu lub odsłonić szczątki.

Odsłonięcie skamieniałości przez długi czas powoduje erozję – czynniki atmosferyczne są nieubłagane.

Dalej – jeśli już skamieniałość powstała i dotrwała do naszych czasów, musi zadziać się kilka rzeczy, żeby paleontolog mógł ją zbadać.

  • nie może być pod wodą – jak na przykład duża część kontynentu Zelandii
  • musi być blisko powierzchni lub świeżo odsłonięta, np w kamieniołomie, kopalni, osuwisku
  • w pobliżu musi znaleźć się człowiek, który wie, na co patrzy, a nie losowy górnik z chińskiej wioseczki, który po prostu będzie dalej kopał
  • ktoś musi powiadomić archeologa lub paleontologa – a to wcale nie jest pewne
  • musi dotrzeć odpowiednio kompetentna osoba, która oceni znalezisko i będzie umiała je zabezpieczyć
  • należy mieć pozwolenie władz na prace
  • należy mieć środki na ekspedycję, wydobycie, przewóz
  • należy liczyć na to, że skamielina nie zostanie zniszczona ani ukradziona

Uff, dużo tego, prawda?

fos1-1000x600
Tak zachowane szkielety to rzadkość.

Dlatego szacuje się, że w zapisie kopalnym zidentyfikowano ok. 250 tys. gatunków – w tym gros mikroorganizmów, roślin, owadów i innych stworzeń, powiedzmy, niższego rzędy – mimo że przez 3,5 mld lat istnienia życia z pewnością było ich ładnych parę miliardów.

Jeśli macie uwagi lub pytania – piszcie w komentarzach!

Zdjęcie główne: American Museum of Natural History

PS – jeśli masz ochotę kupić jakąś książkę i jednocześnie wesprzeć mojego bloga, proponuję kliknięcie w te linki:

Kupując tędy, pomagasz Matce Przełożonej! 🙂

Źródła:

podręczniki paleontologia
BUW to piękne miejsce 🙂

 

Reklamy

5 uwag do wpisu “Jak powstają skamieniałości? I dlaczego jest ich mało?

  1. Skamieliny to nie jest poprawna forma.

    I takie pytanie mam: paleontologowie? Chyba pierwszy raz się spotykam z taką formą, przyzwyczajony jestem do „paleontolodzy”.

    A tak w ogóle to klawy wpis.

    Polubione przez 1 osoba

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie na Google+

Komentujesz korzystając z konta Google+. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj /  Zmień )

w

Connecting to %s