واژه فسیل (سنگواره) از کلمه لاتینی فسیلس گرفته شده که به معنای درآوردن چیزی از طریق حفاری است. موضوعی که مورد مطالعه این علم قرار می گیرد شامل بقایا یا نشانه های حیوانات و گیاهانی است که زمانی بر روی کره زمین می زیسته اند.

الف ) علم دیرینه شناسی (Paleontology)

واژة پالئونتوژی از سه کلمه پالئوس (Paleos) به معنی قدیمی ، اُنتا (Onta) به مفهوم موجودات و لوگوس (Logos) به معنای شناخت ترکیب شده است و منظور علم و شناسائی تمام موجودات زنده در زمانهای گذشته زمین شناسی با توجه به ساختمان ، روابط ارثی و ژنتیکی ، رده بندی و تکامل آنان می باشد.

علم پالئونتولوژی اصولاً شامل دو قسمت است:

۱) پالئوزئولوژیPaleozoology) ( : که دربارة جانوران گذشته زمین بحث و تحقیق می شود. به این علم امروزه پالئونتولوژی جانوری اطلاق می شود.

۲) پالئوبوتانی (Paleobotany) : که علم بررسی گیاهان در ادوار مختلف زمین شناسی است. پالئونتولوژی جانوری خود به دو بخش دیرینه شناسی بی مهره گان (Invertebarte Paleonetology) و دیرینه شناسی مهره داران (Vertebrate Paleonetology) تقسیم می گردد. سرانجام رشته دیگری از فسیل شناسی به نام میکروپالئولوژی (Micropaleonetology) خوانده می شود که مطالعة فسیلهای میکروسکپی اعم از جانوری یا گیاهی را شامل می گردد.

فسیل شناسی

فسیل شناسی بحث دربارة گیاهان و جانورانی است که سابقاً در سطح زمین زندگانی کرده اند بقایا و اثراتی را که از گیاهان و جانوران در ته نشین های مختلف زمین دیده می شود فسیل می نامند بنابراین فسیل شناسی را می توان به دو قسمت تقسیم نمود:

۱) فسیل شناسی گیاهان

۲) فسیل شناسی جانوران

فسیل شدن عبارت از مجموع پدیده هائی است که در نتیجه آن آثار یا بقایای گیاهان و جانوران در ته نشین های مختلف زمین حفظ می شوند . نخستین شرط لازم برای اینکه جانور گیاهی فسیل شود این است که گیاه یا جانور در هوای آزاد نماند و بواسطه خاک یا عوامل دیگر محفوظ گردد و در میان ته نشینهای جای گیرد. بنابراین هر چه جانور یا گیاه کوچکتر باشد بهتر باقی خواهد ماند در صورتیکه جانوران بزرگ بندرت باقی می مانند و به حالت فسیل دیده می شوند.

چون عموماً گیاهان و جانواران بعد از مرگ از بین می روند و فقط قسمتهای سختی از آنها به حالت فسیل باقی می ماند از این جهت فسیل شناسی باید فسیلهای خود را با موجودات مشابه کنونی مقایسه کند و به سایر قسمتهای آن فسیل پی ببرد این روش که در فسیل شناسی اهمیت زیادی را دارا می باشد روش استدلالی نامیده می شود. برطبق همین روش است که کوویه فسیل شناسی معروف فرانسوی از روی آرواره یا کاسه سر یا استخوان پای جانوری به ساختمان سایر قسمتهای جانور پی می برده و بیشتر اوقات شکل حقیقی جانور را نیز ترسیم می نموده است.

قسمتهای نرم جانوران بندرت به حالت فسیل یافت شده اند خصوصاً که در بعضی از کشورها : در انگلستان و آمریکا و آلمان و روسیه فسیلهائی کشف گردیده که تمام قسمتهای بدن آنها بخوبی دیده می شود – مثلاً در یخهای سیبری کرگردنها و فیلهای زیادی به حالت فسیل کشف کرده اند که پوست و گوشت و حتی پشم بدن آنها هنوز بخوبی دیده می شود..

همچنین در آلمان در تشکیلات آهکی ژواسیک ناحیه سلن هوفن پرندگانی یافت شده اند که علاوه بر استخوان بندی پرهای آنها نیز بخوبی محفوظ مانده است.

در ایران در اصطهبانات فارس ماهی هائی کشف گردیده که ستون مهره ها و آلت شنای آنها بخوبی دیده می شوند بطور کلی فسیل بی مهرگان در ته نشینهای مارنی آهکی – پله سنگی و گل رستی زیاد دیده می شود ولی بقایای مهره داران اغلب در گسترشهایی یافت می شوند که بواسطه جریانهای آب گذاشته شده باشد در بعضی از گسترشها فسیل فراوان است و در برخی از گسترشها فسیل کمتر یافت می شود و علت این امر را می توان منوط به دلائل فیزیکی و زیستی دانست بطور کلی عواملی که باعث از بین رفتن گیاهان و جانوران در منطقه محدودی می شوند عبارتند از: تغییر درجه گرمای آب تغییر شوری آب – طغیان رودخانه ها و غیره.

مثلاً در اوائل دوران سوم زمین شناسی جریان سردی وارد شمال غربی اروپا شده است چون این جریان سرد وارد دریای گرمی می شده از این جهت جانورانی که وارد این دریا می شده اند تاب مقاومت نیاورده و یکمرتبه از بین رفته اند همچنین موقعی که جریان سرد لابرادر با جریان گرم گولف استریم تلاقی

می کند عده زیادی از جانوران بواسطه تغییر حرارت از بین می روند.

تاریخ فسیل شناسی

فسیل شناسی از ازمنة قدیم مورد بحث و توجه انسان واقع شده حتی انسان های دوره پارینه سنگی اکثر در صدد تجسس و تحقیق فسیل برمی آمده و آنها را کلکسیون می نموده اند. عده دیگر از این فسیلها استفاده می کردند و آنها را برای زینت بکار می بردند ( گردن بند و گلوبند و غیره) این فسیلها که به توسط انسان جمع آوری شده در اکثر غارها و مقابر فرانسه و بلژیک و مصر دیده می شوند مثلاً :

در فرانسه ( ناحیه آرسی سورکور ) غاری است معروف به غار تری لبیت که از حیث باستان شناسی اهمیت زیادی دارد. در این غار عده زیادی تری لبیت پیدا کرده اند که اکثر آنها دارای دو سوارخ بوده و برای زینت بکار می رفته اند . این تری لبیتها متعلق به این ناحیه نبوده است بلکه اصل آنها از بهم می باشند.

در بلژیک غار دیگری به اسم گویت دیده می شود که خود موزه کوچک دیرینه شناسی به شمار می آید. مخصوصاً صدف گونیات ها و همچنین دندانها و مهره ماهی در آنجا زیاد دیده می شود.

در چک اسلوالک ( ناحیه مراوی ) انسانی بنام انسان مراوی زندگی می کرده است در یکی از مقابر آنها ششصد و پنجان صدف دانتالیوم پیدا کرده اند که شبیه به گردن بند تعبیه شده است.

چینی ها و مصریها نیز قطعات استخوانهای فسیل را جمع آوری می کرده و در روی آنها حکاکی می نموده اند.

تقریباً تا شش قرن قبل از میلاد اطلاعات علمی و اسناد صحیحی راجع به فسیل و علم فسیل شناسی در دست نبود و فقط در بعضی افسانه ها در این باب گفته شده است ولی فلاسفه قدیم مدارس یونان و روم اولین اشخاصی هستند که در موضوع فسیل و فسیل شناسی سخن رانده و سعی نموده اند تئوریهائی وضع کنند:

آناکسیماندر – ( ۶ قرن قبل از میلاد ) عقیده داشته است که زمین در اثر تغییراتی بحالت کنونی درآمده البته عقاید او متکی به اطلاعات فیسل شناسی و زمین شناسی بوده است.

فیثاغورث (پی تاگور) که بیشوای پیتاگوریسینها بوده چنین می نوسید: قبول کنید که هیچ چیز در این دنیا از بین نمی رود بلکه تغیر صورت می دهد و به اشکال دیگری در می آِید. کوههای مرتفع امروزی قعر دریاهای قدیمی می باشد و یافتن صدفهای دریائی در این کوهها دال بر این امر است.

آمپدوکل ( ۵ قرن قبل از میلاد) در سیسیل استخوانهای هیپوپوتام فسیل را جمع آوری نموده و تصور می کرده است این استخوانها متعلق به جانوران بزرگی بوده اند که امروز از بین رفته اند . بعقیده آمپدوکل جانوران تدریجاً از یکدیگر منشعب شده اند.

هردوت موقعیکه از مصر گفتگو می کند چنین می نوسید : مصر ابتدا خلیجی بوده که آبهای مدیترانه وارد آن می شده و این آبها تا قلب حبشه پیش می رفته اند . البته یافتن صدفهای دریائی در روی کوهها دال براین مطلب می باشند.

ارسطو – (۴۰۰ سال قبل از میلاد) تحقیقاتی در جانورشناسی و تشریح مقایسه ای و رویاشناسی کرده است نامبرده عقیده دارد که طغیان دریا در روی خشکیها باعث می شود که فسیلها بوجود بیایند.

بعد از ارسطو دیگر علوم مورد توجه رومیها نبوده است و فقط بعضی از شعرای آنها مانند لوکرس و هراس راجع به تغییرات زمین سخن را نده اند.

لوکرس یکی از شعرای رومی کتابی بنام طبیعت اشیاء نوشته است و در کتاب خود چنین حکایت می کند : زمین جد و جهد کرد که حیوانات عجیب و غریب خلق کند شاید مقصود شاعر حیوانات بزرگی بود ه اند که در دورانهای گذشته در سطح زمین زیسته و از بین رفته اند.

اراتستن – ( ۲۷۶ قبل از میلاد) که یکی از فلاسفه مدرسه اسکندریه بوده است . می نوسید که : یافتن صدفها در نقاط دور از دریا معلوم می دارد که تغییرات عمده در زمین روی داده و فکر این شخص شبیه بافکار « علمای » دینی مصری است که تصور می کردند فسیلهای اطراف نیل در اثر طغیان و طوفانهای پی در پی بوجود آمده اند.

در صورتیکه قدما ابداً شکی در طبیعت فسیل نداشتند و می دانستند که بواسطه طغیان دریاها گذاشته شده اند علمای قرن ۱۶ تصور می کردند که فسیلها اتفاقاً این اشکال را بخود گرفته اند و آنها را بازی طبیعت می دانستند. یکی از منجمان موسوم به مرکاتی عقیده دارد که ستارگان در تشکیل فسیلها دخالت دارند.

فالوپ – معتقد است که فسیلها در نتیجه تخمیر زیرزمنین تشکیل گردیده اند. گرچه عموماً علمای قرون وسطی تشکیل فسیل را در نتیجه حوادث اتفاقی می دانند معهذا بعضی از دانشمندان بحقیقت فسیل پی برده و تشکیل آنها را بخوبی بیان کرده اند . چنانچه پزشک و طبیعی دان معروف ایرانی ابوعلی سینا معتقد است فسیلها حیوانان زنده ای یوده اند که سابقاً در سطح زمین می زیسته اند.

کاردان – در سال ۱۵۵۲ اعلام کرد صدفهائیکه در نواحی دور از دریا پیدا می شوند معلوم می دارند که آن نواحی سابقاً بواسطه دریا احاطه شده اند.

در موقع تجدد دو هنرپیشه یکی ایتالیائی موسوم به لئوفاردوونسی و دیگری فرانسوی موسوم به برناردپالیسی افکار صحیح راجع به فسیل بیان کرده اند . حتی هنر پیشه ایتالیائی ادعا میکند که محل پدید آمدن صدفها سابقاً دریائی بوده که رسوبات رودخانه ها وارد آن شده و آنرا پر کرده اند و عمیق ترین نقاط این دریا مرتفع ترین قله کوه را تشکیل داده است.

برناردپالیسی – که شغل او کوزه گری بود در مقابل تمام دکترهای پاریس ادعا کرد که فسیلها بواسطه بازی طبیعت درست نشده اند بکله صدفهای فسیل صدفهائی هستند که بواسطه دریا گذاشته شده اند و حتی جنسهائیکه سابقاً زیسته اند زیادتر از امروز می باشند.

در قرون ۱۸ مردم در صدد جمع آوری سنگواره برمی آیند . حتی کشیشها اطبا و بعضی از تجار در منز ل خود کلکسیو ن های سنگواره جمع آوری کرده اند و در ایتالیا و آلمان و فرانسه کتابهائی راجع به فسیل شناسی و فسیل انتشار می دهند. معهذا بعضی از دانشمندان عقیده دارند که فسیل بواسطه حوادث خارجی تشکیل گردیده است.

مثلا ولتر می گوید زمانیکه از سویس به ایتالیا به زیارت می رفته اند فسیلها را از کنار دریا جمع آوری کرده و در روی کوهها ریخته اند و عقیده دارد که زمین می تواند این فسیلها را ایجاد کند. ولی بوفن کتابی بنام تئوری زمین نوشته و عقیده او براین است که عده زیادی از جانوران در دورانهای گذشته در سطح زمین زیسته اند که امروز بکلی از بین رفته اند ( مانند آمونیتها و بلمنیتها).

در اواخر قرن ۱۸ تمام شعب علوم طبیعی رو به ترقی می نهد مخصوصاً در فرانسه طبیعیدانهای بزرگی پا به عرصه ظهور می گذارند که مهمترین آنها کوویه ولامارک و آدولف وبرونیار می باشند.

کوویه – ( ۱۸۳۲ ۱۷۶۹) را می توان واضع فسیل شناسی و تشریح مقایسه ای دانست. نامبرده معتقد است که اعضای خود حیوانات در کارها با هم ارتباط دارند بنابراین اگر عضوی از حیوان را پیدا کنیم می توانیم به سایر اعضای آن پی ببریم مثلاً اگر پستاندار گوشتخواری دارای چنگال می باشد آرواره آن متناسب برای بریدن و حس شامه آن نیز قوی بوده است . خلاصه کوویه با کشف یک دندان یا قطعه استخوانی تمام صفات آن حیوان را شرح داده و بیشتر اوقات شکل آنرا ترسیم نموده است.

لامارک ( ۱۸۳۲ ۱۷۴۴) – تا سن پنجاه و پنج سالگی مشغول تحصیل گیاه شناسی بود. پس از آن شروع به تکمیل جانورشناسی نمود و در حین اینکه کوویه به تحصیل مهره داران می پرداخته لامارک بتحقیق و تحصیل جانوران بی مهره مشغول بوده است و کتاب معروفی نیز به نام ( جانوران بدون مهره ) انتشار داده است . لامارک کتاب دیگری بنام فلسفه جانورشناسی فراهم آورده و در این کتاب طریقه اشتقاق جانوران را از یکدیگر بیان کرده است .

آدولف برونیاز در ۱۸۲۸ شروع بتحقیق و تحصیل گیاههای فسیل کرد دانشمند نامبرده را می توان مؤسس فسیل شناسی گیاهان دانست.

شرایط فسیل شدن

اسکلت یا صدف در موجودات ممکن است از کربنات کلسیم (آراگونیت یا کلیست )، فسفات کلسیم، سیلسیس کیتین و غیره باشد. نیروهای فشاری و تراکمی رسوبات (Compaction) در رسوبات، گاه باعث می گردد که اسکلت موجودات از شکل اصلی خارج شود، مثلاً فسیل های موجود در شیل هائی که نیروهای فشاری را تحمل کرده اند اغلب پهن هستند. امکان دارد اسکلت یا صدف توسط کانیهائی غیر از جنس خود آنها جانشین شود مثلاً در اغلب صدفهای آمونیت مشاهده می شود که کاملاً از کانی پیریت (سولفورآهن) تشکیل شده است که این یک پدیده جانشینی را بیان می کند. گاه از صدف قالبی در رسوبات باقی می ماند که به آن کست (Cast) می گویند. به عبارت دیگر کست وقتی تشکیل می شوئد که اسکلت یا صدف موجود حل شده و جای آن مواد دیگر جایگزین شود.

انواع فسیل شدن

۱) فسیل شدن کامل: که در این حالت موجود بدون تجزیه بطور کامل باقی می ماند مانند فسیل ماموت در یخ های سیبری و فسیل مهره داران ( رینوسروس ) در رسوبات آغشته به قیر و اسفالت و فسیل شدن حشرات در صمغ های کربونیفر.

۲) فسیل شدن اعضای سخت: مانند اسکلت ، صدف و کاراپاس کیتینی ( در بند پایان).

۳) فسیل شدن صدف بی مهرگان : که در موجود زنده اغلب از کربنات کلسیم بصورت آراگونیت است ولی در حالت فسیل شدن به کلسیت تبدیل می گردد.

۴) فسیل شدن با ترکیبات فسفاته، کیتین و کوتیکول: موجوداتی که در ساختمان خود دارای این مواد هستند فسیل شدن بهتر صورت می گیرد چون این مواد در مقابل عوامل تجزیه کننده مقاوم ترند. مثلاً برخی فسیل ها مثل براکیوپودا و کنودونت ها در ترکیب صدف و ساختمان خود دارای فسفات بوده، یا برخی از موجودات دارای پوسته کیتینی هستند. گیاهان و دانه های گرده دارای کوتیکول و ماده اسپروپولنین (Sporopolenin) هستند که یک ترکیب آلی مرکب از C,H,O میباشند. فسیل دانهای گرده که بنام سپور (Spore) و پولن (Pollen) معروفند ممکن است که در رسوبات دریائی ، قاره ای و حتی ئیدروکربورهای نفتی یافت شوند.

ناگفته نماند که به آثار باقی مانده از موجودات قدیمی نیز فسیل گفته می شود که می تواند به صورت رد پا یا اثر جانورTrails) یا (Tracks باشد . همچنین اثر موجودات حفّار می تواند به صورت حفره (Burrows) در رسوبات نقش بسته و صور مختلفی از رخسارهها را تشکیل دهند. آثار باقیمانده روی رسوبات را که منشأ جانوری داشته و عمل موجودات در آن دخالت داشته باشد بنام اینکنوفسیل (Ichnofossil) و رخساره آنها را ایکنوفاسیس (Ichnofacies) نامند.

اخیراً مطالعات بیشتری درباره ایکنوفسیلها و ایکنوفاسیس ها بمنظور پی بردن به شرایط محیط رسوب گذاری و تطابق چینه شناسی رسوبات انجام می گردد.

اقسام فسیل هاو کاربرد آنها در زمین شناسی

همانگونه که قبلاً اشاره شد، بیشترین کاربرد فسیلها در تعیین سن طبقات و بنابراین در بیوستراتیگرافی است. بدیهی است که تمامی فسیلها قادر به تعیین سن نسبی دقیق نبوده و برخی از آنها در تمام ادوار زمین شناسی وجود داشته اند. بطور کلی می توان اقسام فسیل ها را به شرح زیر خلاصه نمود:

۱) فسلیهای شاخص Index – fossils : که دارای گسترش جغرافیائی وسیع بوده ولی در زمان کوتاه زمین شناسی میزیسته اند – مانند فسیل آمونیت Turrilites که منحصراً درکر تا سه میانی وجود داشته است.

۲) فسیلهای غیرشاخص (NonIndex fossils) : که تقریباً در تمام دوره ها و یا دورانهای زمین شناسی وجود داشته اند و شاخص زمان معین و کوتاه زمین شناسی نیستند. مانند برخی دوکفه ایها، شکم پایان ، مرجانها و غیره.

ناگفته نماند که ممکن است جنس هائی از فسیلها شاخص نباشند ولی گونه های هر جنس مربوط به زمان کوتاه تری بوده و شاخص می باشند . بنابر این نتیجه می شود که دقّت تعیین سّن نسبی هر گونه های یک جنس معمولاً بیشتر است.

۳) فسیلهای رخساره (Facies Fossils) : این فسیلها می توانند معرف وضعیت جغرافیائی زمان زیست خود از نظر آب و هوا و سایر شرایط محیط زیستی باشند. مثلاً فسیل کلنی های مرجانی حاکی از محیط ساحلی دریا و آب و هوای استوائی تا نیمه استوائی هستند.

با وجود تعاریف موجود در کتب فسیل شناسی درباره اقسام سه گانه فسیل که در بالا ذکر شد، ولی ممکن است فسیلهائی یافت شوند که هم فسیل شاخص، هم فسیل غیرشاخص و هم فسیل رخساره باشند.

مثلاً فسیل بریوزوآ (Bryozoa) ظاهراً چون از پالئوزوئیک (اردویسین) تا زمان حاضر وجود دارد فسیل غیرشاخص به حساب می آید. ولی جنسها و گونه های شاخصی از آن وجود دارد. مثلاً جنس Fenestella بریوزوآی مربوط به پالئوزوئیک است (اردویسین تا پرمین ) و گونه ای از آن بنام Fenestella retiformis شاخص پرمین بالائی بوده و سن ردیف های ناحیه Zechstein آلمان را بخوبی مشخص می کند. از طرفی فسیل بریوزوآها معرف محیط های ریفی و ساب ریف (Reef & sub reef) و آب و هوای گرم هستند. بنابراین فسیل بریوزوآ بطور کلی فسیلی غیرشاخص ولی جنس ها و مخصوصاً گونه های آن می تواند جزو فسیلهای شاخص باشد. ضمناً معرف شرایط محیطی و جغرافیای دیرینه بوده و فسیل رخساره نیز بشمار می آید.

دکتر مهرداد حلوایی

http://iranpest.blogfa.com

با تشکر از دوستان گرامی

فرشاد، دکتر فریدون- "فسیل شناسی"- انتشارات دانشگاه تهران

کیمیایی، دکتر عباس- " دیرینه شناسی"- انتشارات دانشگاه نهران- ۱۳۷۹

تهرانی، دکتر خسرو-"فسیل شناسی بی مهرگان"-گروه علمی فرهنگی زئوس- ۱۳۷۴

کیمیایی، دکتر عباس-" سنگواره های ذره بینی"-انتشارات دانشگاه تهران