Historien om Jorden

Alle ved, hvad et fossil er! Så hvordan definerer du dette begreb? I dette forsøg vil vi definere det som ethvert bevis for eksistensen af forhistorisk liv. Det, der er svært at definere i denne definition, er, hvad der menes med forhistorisk. Ville du betragte lig bevaret i Pompeji som fossiler, eller hvad med resterne af en frossen mastodont fra Pleistocæn, som var bevaret godt nok til at blive spist? Nogle siger, at alt, der er ældre end 11.000 år, er et fossil, men denne del af vores definition er et spørgsmål om semantik. Et godt sted at lære mere om fossiler og fossilisering er Digital Atlas of Ancient Life.

6.2 Bevaringstyper

Fossiler bevares ved tre hovedmetoder: uforandrede bløde eller hårde dele, forandrede hårde dele og sporfossiler. Du har allerede lært om sporfossiler i kapitel 4. Taphonomi er videnskaben om, hvordan organismer henfalder og bliver fossiliserede eller overgår fra biosfæren til lithosfæren.

Uændrede fossiler er utroligt sjældne, undtagen som indfanget i rav, fanget i tjære, udtørret eller frosset som en bevaret uldhåret mammut. Rav er den fossiliserede træharpiks, der kan indfange blomster, orme, insekter samt små padder og pattedyr. Faderen til en af forfatterne var en del af en guldmineudvinding, som gravede en uldhåret mammutkalv (med kælenavnet Effie) op i Alaska; dette var de første mumificerede mammutrester, der blev fundet i Nordamerika. Selv om den blev begravet for ca. 21.300 år siden, består den stadig af væv og hår. Nogle gange er der kun organiske rester tilbage, som kan påvises ved hjælp af molekylære biokemiske teknikker. Jordens ældste fossiler er kun bevaret som komplekse organiske molekyler.

Blødt væv er svært at bevare, da det skal være begravet i et iltfrit sedimentært miljø med lav energi, hvor bakteriel nedbrydning ikke kan forekomme. Da disse forhold er ualmindelige, sker det sjældent, at blødt væv bevares. I stedet er almindelige eksempler på uforandrede fossiler skeletmateriale, der er blevet bevaret med få eller ingen ændringer. Mange fossiler af marine hvirvelløse dyr og mikrofossiler blev bevaret på denne måde. Palæontologer ser nu nærmere på fossiler og er begyndt at genkende tynde kulstoflag i klippen omkring fossiler som blødt væv. For nylig identificerede et hold under ledelse af Mark Norell, en palæontolog ved American Museum of Natural History i New York City, et kulstoflag omkring dinosaurembryoner, der blev dannet for over 200 millioner år siden, som de mener var en blød æggeskal!

Uændrede fossiler indeholder mineraler, der blev biologisk produceret; disse omfatter apatit (i knogler og tænder og sjældent i eksoskeletter, hårdhed = 5), calcit (calciumcarbonat, der findes i mange organismer såsom skaller, hårdhed = 3, sprudler i syre), aragonit (ligner calcit, men er en ustabil polymorf) og opal (en type siliciumdioxid, der findes i havdyr og planter, hårdhed = 7). De hårde dele (exoskelet) af nogle insekter og leddyr er lavet af chitin, et polysaccharid, der er beslægtet med cellulose. Så hvis man kan identificere de mineraler, der er til stede i et fossil, kan man skelne mellem, om det er originalt materiale eller ændret.

Alteration af hårde dele er langt mere almindelig i fossiler og sker, når originalt skeletmateriale enten er permineraliseret, omkrystalliseret, erstattet, karboniseret eller opløst (Tabel 6.1).

Tabel 6.1 – Almindelige typer af fossil konservering

Konserveringstype	Eksempel
Permineralisering sker i porøst væv som f.eks. knogle og træ. Ved denne type konservering trænger mineraler opløst i vand såsom kvarts, calcit eller pyrit ind i porrummet og krystalliserer. Tilsætningen af disse mineraler resulterer i tættere og mere holdbare fossiler. Det oprindelige knogle- eller træmateriale kan være bevaret, eller det kan blive erstattet eller omkrystalliseret
Rekrystallisering indebærer en ændring i krystalstrukturen, men ikke en ændring i mineralernes kemi, svarende til rekrystallisering i metamorfe bjergarter. For eksempel ændres mineralet aragonit, et almindeligt mineral i mange skaller, undertiden til calcit, en mere geologisk stabil form af samme kemiske sammensætning, CaCO3 (også kendt som en polymorfi). Typisk varierer den overordnede størrelse og form af et rekrystalliseret fossil ikke væsentligt fra det oprindelige uforandrede eksemplar, men fine detaljer kan gå tabt.
Replacement er udskiftning af det oprindelige skeletmateriale med et sekundært mineral. F.eks. kan calcit i en østersskal erstattes molekyle for molekyle af silica. Det er bemærkelsesværdigt, at det erstattede fossil kan bevare nogle af de fine celledetaljer, der findes i det oprindelige, selv om dets sammensætning er ændret. Ved denne form for fossilisering er porerummet ikke fyldt ud, og fossilerne er ikke så tætte. De mest almindelige erstatningsmineraler er silica (kvarts), pyrit, dolomit og hematit. Udskiftning med pyrit skaber nogle spektakulære fossiler, især dem, der er anbragt i sort skifer!
Karbonisering er en form for fossilbevaring, hvor organismen er bevaret som en resterende, tynd film af kulstof i stedet for det oprindelige organiske materiale. Blade, fisk og graptolitter er almindeligvis bevaret på denne måde. Kompression af den oprindelige organisme resulterer i tynde lag af kulstof. Karbonisering kan også resultere i dannelsen af kul.
Der dannes støbeforme og afstøbninger, når det oprindelige skeletmateriale opløses. Organismen efterlader et aftryk i sedimentet, kaldet en form, og hvis dette aftryk fyldes med nyt sediment, dannes der en afstøbning. Afstøbninger laves ud fra afstøbninger.
Indvendige forme dannes, når sedimentet fylder indersiden af en skal, før den opløses; dette sker inde i toskallede dyr, snegle eller kranier. Ofte forveksler folk ofte afstøbninger og indre forme, fordi begge har positivt relief. Interne afstøbninger bevarer en 3-dimensionel afstøbning af organismens indre, mens en afstøbning vil bevare strukturen af den yderste del af organismen.

Sporfossiler, som vi diskuterede i kapitel 4, er egentlig ikke fossiler, men beviser for, at organismer har påvirket sedimentet ved at grave, gå eller endda efterlade ekskrementer eller opkast. Det er ikke for sjov, der findes fossil lort; denne type sporfossil kaldes “koprolit”, fra det græske ord kopros, der betyder møg. En sidste sjælden type sporfossil er gastrolitter, ekstremt glatte, polerede sten, der hjalp med fordøjelsen hos dyr og fossiler som dinosaurer og krokodiller. Disse er mere højglanspolerede end grus, der er slidt af vandløb.

Hvis du nogensinde bliver spurgt af en ven om hjælp til at identificere et fossil, så hold øje med pseudofossiler, ulykker af diagenese, der ligner et fossil, men blot er underlige sedimentære formationer såsom septarian knuder, der forveksles med reptilhud eller skildpaddeskaller, konkretioner forveksles med æg, og manganoxid dendriter, der forveksles med bregner eller mos.

6.3 Håndtering af fossiler

Hvis du tager denne øvelse, når undervisningen foregår ansigt til ansigt i et laboratorium, skal du være i stand til at håndtere både ægte og replikaeksemplarer af fossiler. Selv om disse kan have eksisteret i millioner eller milliarder af år og ser ud som om de nu er sten, skal de behandles med respekt. Nogle af de fossiler, som du kan håndtere, kan være det eneste eksemplar af sin art i samlingen.

Hvis du har spekuleret på, hvordan du starter din egen fossilsamling, kan du enten gå i gang med at finde dine egne eller købe dem. Prisen på fossiler til salg varierer fra billige til uhørt dyre. I 2020 købte en anonym samler en fossil Tyrannosaurus rex med kælenavnet Stan for 31,85 millioner dollars. Dette eksemplar havde kun 188 knogler og var et af de mest komplette af sin art. Du kan også finde billige fossiler som f.eks. fossiliserede snegle fra Marokko til kun 0,30 dollar stykket.

Somme fossiler er ekstremt skrøbelige. Nogle sarte prøver præpareres ved luftslibning med talkumpulver for at fjerne matrixen. For nogle trilobiteksemplarer tager dette tusindvis af timer for at blotlægge deres sarte træk.

Nogle fossiler, du vil bruge, kan være lette at erstatte og andre umulige. Andre kan være en del af et fakultetsmedlems personlige samling. Du må kun håndtere de eksemplarer, som din underviser siger, at du må.

Fossilerne vil kun være tilgængelige for dig, så du kan undersøge dem i løbet af laboratorietimerne. Under den seneste pandemi er mange lignende eksemplarer samlet som webbilleder, som din TA vil give dig et link til.

Du må gerne lave skitser eller fotografere eksemplarerne. Hvis du gør det, skal du måske sætte en skala ind i billedet, f.eks. en mønt eller en lineal. Det vil hjælpe dig med at huske størrelsen på genstanden.

Nogle af eksemplarerne vil have etiketter eller numre skrevet på dem, og andre vil ikke have det, da de måske er for skrøbelige til, at man overhovedet kan skrive på dem. Det er vigtigt, at du lægger hver enkelt prøve tilbage i sin rette kasse eller på sin rette plads i en laboratoriebakke. Du må heller ikke flytte nogen af papiretiketterne fra kasserne. Dette vil forhindre forvirring hos andre laboratorieelever.

Nogle af de større prøver kan være tunge, især dem, der er forme fyldt med sediment. Prøv aldrig at ridse prøverne for at bestemme deres hårdhed. Brug heller aldrig syre som en mineralprøve.

Til sidst: Hvis du ødelægger eller stjæler en prøve, skal du betale for at få den erstattet.

Casella, L.A., Griesshaber, E., Yin, X., Ziegler, A., Mavromatis, V., Müller, D., Ritter, A.-C., Hippler, D., HarperE.M/, Dietzel, M., Immenhauser, A., Schöne, B.R., Angiolini, L., and Schmahl, W.W., 2017, Biogeosciences, 14, 1461-1492, doi:10.5194/bg-14-1461-2017.

Kerans, C., and Kempter, K., 2002, Hierarchical stratigraphic analysis of a carbonate platform, Permian of the Guadalupe Mountains: The University of Texas at Austin, Bureau of Economic Geology (American Association of Petroleum Geologists/Datapages Discovery Series No. 5), CD-ROM.

Norell, M.A., Weimann, J., Fabbri, M., Yu, C., Marsicano, C.A., Moore-Nall, A., Varricchio, D.J., Pol, D., and Zelinitsky, D.A., 2020, The first dinosaur egg was soft. Nature, 583, 406-410, Publiceret online 17. juni 2020. doi: 10.1038/s41586-020-2412-8

Ritter, S., and Peterson, M., 2015, Interpreting Earth History: A Manual in Historical Geology, Eighth Edition, Waveland Press Inc, 291 s.