Arquidia Mantina

Artigos

Articles

Povestea Pământului

Obiectivele acestui capitol sunt:

  • Explicarea diferitelor moduri de conservare a fosilelor
  • Identificarea modului de conservare a probelor

Toată lumea știe ce este o fosilă! Așadar, cum definiți acest termen? În acest laborator, îl vom defini ca fiind orice dovadă a existenței vieții preistorice. Ceea ce este dificil de definit în această definiție este ce se înțelege prin preistoric. Ați considera cadavrele conservate la Pompei ca fiind fosile sau ce părere aveți despre rămășițele unui mastodont înghețat din Pleistocen care s-a conservat suficient de bine pentru a fi mâncat? Unii spun că orice lucru mai vechi de 11.000 de ani este o fosilă, dar această parte a definiției noastre este o chestiune de semantică. Un loc bun pentru a afla mai multe despre fosile și fosilizare este Atlasul Digital al Vieții Antice.

Începem acest capitol despre cum se fosilizează organismele cu un exercițiu rapid. Figura 6.1 conține trei organisme diferite.

Figura 6.1 – a) Viermi, b) alge uriașe; c) cochilii de midii. Credit imagine: a) Soil-Net, CC BY-NC-SA; b) NPS, domeniu public; c) Linnaea Mallette, domeniu public.
  1. Care organism din figura 6.1 credeți că are cele mai mari șanse să devină o fosilă și de ce?

  2. Care organism credeți că are cele mai mari șanse să lase în urmă o urmă fosilă? ____________________

6.2 Tipuri de conservare

Fosilele sunt conservate prin trei metode principale: părți moi sau dure nealterate, părți dure alterate și urme fosile. Ați învățat deja despre fosilele urmă în capitolul 4. Tafonomia este știința modului în care organismele se descompun și se fosilizează sau trec din biosferă în litosferă.

Fosilele nealterate sunt incredibil de rare, cu excepția celor capturate în chihlimbar, prinse în gudron, uscate sau înghețate ca un mamut lânos conservat. Chihlimbarul este rășina de copac fosilizată care poate prinde flori, viermi, insecte, precum și amfibieni și mamifere mici. Tatăl unuia dintre autori a făcut parte dintr-o operațiune de dragare a unei mine de aur care a scos la iveală un pui de mamut lânos (poreclit Effie) în Alaska; acesta a fost primul rest de mamut mumificat descoperit în America de Nord. Chiar dacă a fost îngropat în urmă cu aproximativ 21.300 de ani, acesta este încă format din țesuturi și păr. Uneori, în urmă rămân doar reziduuri organice, care sunt detectate prin tehnici biochimice moleculare. Cele mai vechi fosile de pe Pământ se păstrează doar sub formă de molecule organice complexe.

Țesutul moale este greu de conservat, deoarece trebuie să fi fost îngropat într-un mediu sedimentar lipsit de oxigen și cu energie scăzută, unde nu se poate produce descompunerea bacteriană. Deoarece aceste condiții sunt neobișnuite, conservarea țesuturilor moi se întâmplă rar. În schimb, exemplele comune de fosile nealterate sunt materiale scheletice care au fost conservate cu puține sau nici o schimbare. Multe fosile de nevertebrate marine și microfosile au fost conservate în acest mod. Paleontologii se uită acum mai atent la fosile și încep să recunoască straturile subțiri de carbon din roca din jurul fosilelor ca fiind țesut moale. Recent, o echipă condusă de Mark Norell, paleontolog la Muzeul American de Istorie Naturală din New York, a identificat un strat de carbon în jurul embrionilor de dinozaur, format cu peste 200 de milioane de ani în urmă, pe care îl consideră a fi o coajă de ou moale!

Fosilele nealterate conțin minerale care au fost produse biologic; printre acestea se numără apatita (în oase și dinți și rareori în exoschelete, duritate = 5), calcita (carbonat de calciu care se găsește în multe organisme, cum ar fi cochiliile, duritate = 3, care efervesce în acid), aragonitul (similar cu calcita, dar un polimorf instabil) și opalul (un tip de siliciu care se găsește în animale și plante marine, duritate = 7). Părțile dure (exoscheletul) ale unor insecte și artropode sunt alcătuite din chitină, o polizaharidă înrudită cu celuloza. Așadar, dacă puteți identifica mineralele prezente într-o fosilă, puteți distinge dacă este material original sau alterat.

Alterarea părților dure este mult mai frecventă în fosile și are loc atunci când materialul scheletic original este fie permineralizat, recristalizat, înlocuit, carbonizat sau dizolvat (tabelul 6.1).

Tabel 6.1 – Tipuri comune de conservare a fosilelor
Tip de conservare Exemplu
Permineralizarea are loc în țesuturile poroase, cum ar fi osul și lemnul. În acest tip de conservare, mineralele dizolvate în apă, cum ar fi cuarțul, calcitul sau pirita, pătrund în spațiul poros și se cristalizează. Adăugarea acestor minerale are ca rezultat fosile mai dense și mai durabile. Materialul osos sau lemnos original poate fi conservat, sau poate fi înlocuit sau recristalizat
Figura 6.2 – Lemn pietrificat din Parcul Național Petrified Forest, AZ. Credit imagine: Jon Sullivan, Public Domain.
Recristalizarea implică o schimbare în structura cristalină, dar nu și o schimbare în chimia minerală, similar cu recristalizarea în rocile metamorfice. De exemplu, mineralul aragonit, un mineral comun al multor cochilii, se transformă uneori în calcit, o formă mai stabilă din punct de vedere geologic a aceleiași compoziții chimice, CaCO3 (aka un polimorf). De obicei, dimensiunea și forma generală a unei fosile recristalizate nu variază substanțial față de specimenul original nealterat, dar detaliile fine pot fi pierdute.
Figura 6.3 – Coral recristalizat, din epoca Silurianului, din Ohio. Credit imagine: James St. John, CC BY.
Înlocuirea este înlocuirea materialului scheletic original cu un mineral secundar. De exemplu, calcita dintr-o cochilie de stridie poate fi înlocuită, moleculă cu moleculă, cu silice. În mod remarcabil, fosila înlocuită poate păstra o parte din detaliile celulare fine prezente în original, chiar dacă și-a schimbat compoziția. În acest tip de fosilizare, spațiul poros nu este umplut, iar fosilele nu sunt la fel de dense. Cele mai frecvente minerale de înlocuire sunt siliciul (cuarțul), pirita, dolomita și hematitul. Înlocuirea cu pirita creează unele fosile spectaculoase, în special cele găzduite de șisturi negre!
Figura 6.4 – Fosile din Permain mijlociu înlocuite cu silice din Formațiunea Road Canyon din Texas. Credit imagine: Wikimedia user Wilson44691, CC BY-SA.
Carbonizarea este un tip de conservare a fosilelor în care organismul este conservat ca o peliculă reziduală și subțire de carbon în locul materiei organice originale. Frunzele, peștii și graptolitele sunt conservate în mod obișnuit în acest mod. Compresia organismului original are ca rezultat straturi subțiri de carbon. Carbonizarea poate duce, de asemenea, la formarea cărbunelui.
Figura 6.5 – Carbonizarea graptolitelor de vârstă siluriană din Polonia. Credit imagine: James St. John, CC BY.
Mucegaiurile și mulajele se formează atunci când materialul scheletic original se dizolvă. Organismul lasă în urmă o amprentă în sediment, numită matriță, iar dacă acea amprentă se umple cu sedimente noi, se creează un mulaj. Mulajele sunt realizate din matrițe.
Figura 6.6 – O matriță (stânga) și un mulaj (dreapta) a unei fosile de trilobit. Credit imagine: Roger Wellner.
Mucegaiurile interne se formează atunci când sedimentele umplu interiorul unei cochilii înainte de a se dizolva; acest lucru se întâmplă în interiorul bivalvelor, melcilor sau craniilor. De multe ori, oamenii confundă mulajele și mulajele interne, deoarece ambele au relief pozitiv. Matrițele interne păstrează o matriță tridimensională a interiorului organismului, în timp ce un mulaj va păstra structura părții cele mai exterioare a organismului.
Figura 6.7 – Dizolvarea unui gasteropod care a lăsat o matriță internă a organismului. Credit imagine: James St. John, CC BY.

Fosilele de urmă, despre care am discutat în capitolul 4, nu sunt cu adevărat fosile, ci dovada că organismele au afectat sedimentele prin săpături, mers sau chiar lăsând în urmă excremente sau vomă. Fără glumă, există rahat fosilizat; acest tip de fosilă urmă se numește „coproliți”, de la cuvântul grecesc kopros, care înseamnă bălegar. Un ultim tip rar de urmă fosilă sunt gastrolitii, pietre lustruite extrem de netede care au ajutat digestia la animale și fosile, cum ar fi dinozaurii și crocodilii. Aceștia sunt mai bine șlefuiți decât pietrișurile purtate de râuri.

Figura 6.8 – Diferite părți ale organismelor în comparație cu modul în care pot fi conservate ca fosile. Cercurile verzi sunt tipuri comune de fosilizare, cercurile verzi deschise, punctate sunt mai puțin comune, iar cercurile verzi deschise sunt moduri neobișnuite sau rare. Acest grafic este modificat după Ritter și Peterson (2015).
Figura 6.9 – Tipuri de fosilizare, inclusiv alterarea și înlocuirea cochiliei originale. Urmăriți săgețile de la o casetă la alta pentru a vedea cum diferite procese pot avea ca rezultat matrițe și mulaje. Culoarea maro reprezintă o rocă sedimentară. Modelul aleatoriu reprezintă carbonat recristalizat, iar modelul punctat reprezintă minerale secundare, cum ar fi siliciul sau pirita. Credit imagine: Cochilia care arată liniile de creștere și structura internă adaptată după Casella et al., 2017 și procesele de fosilizare adaptate după Ritter și Peterson (2015).

Acest model prezintă o cochilie fosilă conservată în dreapta (nu un mulaj, original) și o matriță externă în stânga a cefalopodului amonoid Gunnarites sp. din formațiunea cretacică Lopez de Bertodano din Insula Snow Hill, Antarctica. Specimenul fosil provine din colecțiile Paleontological Research Institution, Ithaca, New York. Diametrul specimenului (fără a include roca înconjurătoare) este de aproximativ 9 cm.

Cefalopod: Gunnarites sp. (PRI 61543)
de Digital Atlas of Ancient Life
pe Sketchfab

Acesta este un exemplu de mulaj intern (1) și extern (2) al gasteropodului Cassidaria mirabilis din Cretacicul de pe Insula Snow Hill, Antarctica. Exemplarul provine din colecțiile Paleontological Research Institution, Ithaca, New York, și are o lungime de aproximativ 6 cm (fără a include roca înconjurătoare).

Gastropod: Cassidaria mirabilis (PRI 58468)
de Digital Atlas of Ancient Life
pe Sketchfab

Mai multe modele 3D privind conservarea fosilelor pot fi găsite la Digital Atlas of Ancient Life.

Dacă vi se cere vreodată de către un prieten să vă ajute să identificați o fosilă, fiți atenți la pseudofosile, accidente de diageneză care arată ca o fosilă, dar sunt doar formațiuni sedimentare ciudate, cum ar fi nodulii septariani care sunt confundați cu pielea reptilelor sau carapacea broaștelor țestoase, concrețiunile sunt confundate cu ouăle și dendritele de oxid de mangan care sunt confundate cu ferigi sau mușchi.

6.3 Manipularea fosilelor

Dacă urmați acest laborator atunci când predarea se face față în față într-un cadru de laborator, veți fi capabili să manipulați atât specimene de fosile reale, cât și replici ale acestora. Deși este posibil ca acestea să fi existat timp de milioane sau miliarde de ani și să pară că acum sunt roci, ele trebuie tratate cu respect. Unele dintre fosilele pe care le puteți manipula pot fi singurele exemplare de acest fel din colecție.

Dacă v-ați întrebat cum să vă începeți propria colecție de fosile, puteți fie să începeți să vă găsiți propriile fosile, fie să le cumpărați. Prețul fosilelor de vânzare variază de la ieftin la scandalos de scump. În 2020, un colecționar anonim a cumpărat o fosilă Tyrannosaurus rex, poreclită Stan, pentru 31,85 milioane de dolari. Acest specimen avea doar 188 de oase și era unul dintre cele mai complete din specia sa. Puteți găsi, de asemenea, fosile ieftine, cum ar fi melci fosilizați din Maroc pentru doar 0,30 dolari bucata.

Câteva fosile sunt extrem de fragile. Unele mostre delicate sunt pregătite prin abraziune în aer cu pudră de talc pentru a îndepărta matricea. Pentru unele exemplare de trilobiți, acest lucru durează mii de ore pentru a le expune trăsăturile delicate.

Câteva fosile pe care le veți folosi pot fi ușor de înlocuit, iar altele imposibil de înlocuit. Altele pot face parte din colecția personală a unui membru al facultății. Manipulați numai specimenele pe care asistentul dumneavoastră tehnic vă spune că le puteți manipula.

Fosilele vor fi disponibile pentru a fi examinate de dumneavoastră numai în timpul sesiunii de laborator. În timpul recentei pandemii, multe exemplare similare sunt colectate sub formă de imagini web la care AT-ul dvs. vă va da un link.

Sunteți liberi să faceți schițe sau să fotografiați exemplarele. Dacă faceți acest lucru, este posibil să doriți să puneți o scară în imagine, cum ar fi o monedă sau o riglă. Acest lucru vă va ajuta să vă amintiți dimensiunea obiectului.

Câteva dintre specimene vor avea etichete sau numere scrise pe ele, iar altele nu, deoarece pot fi prea fragile pentru a putea fi scrise chiar și pe ele. Este esențial să puneți fiecare specimen înapoi în cutia sau în locația sa corespunzătoare într-o tavă de laborator. De asemenea, nu mutați niciuna dintre etichetele de hârtie din cutii. Acest lucru va preveni confuzia pentru ceilalți studenți din laborator.

Câteva dintre specimenele mai mari pot fi grele, în special cele care sunt matrițe umplute cu sedimente. Nu încercați niciodată să zgâriați specimenele pentru duritate. De asemenea, nu folosiți niciodată acidul ca test mineral.

În cele din urmă, dacă rupeți sau furați un specimen, veți fi taxați pentru înlocuirea acestuia.

Inspectați primul set de probe și completați tabelul cu informații despre prezența materialului biologic original, relief pozitiv și negativ și compoziția minerală a probelor. Identificați modul de conservare a fosilelor. Utilizați organigrama din figura 6.10 pentru a vă ajuta.

Figura 6.10 – Organigrama pentru identificarea tipului de conservare a fosilelor. Credit imagine: Carlos Andrade.

.

Tabel 6.1 – Fișă de lucru pentru exercițiul 6.2
Eșantion Material original prezent? Relief* Compoziție minerală* Tip de conservare

*Rețineți că este posibil să nu vedeți relieful sau să nu puteți identifica mineralul. Lăsați aceste rubrici în alb dacă este necesar.

Gândire critică: De ce este înlocuirea cel mai frecvent mod de conservare?

Modul în care un organism poate deveni fosilizat depinde de multe lucruri. Mai jos sunt câteva exemple la care să vă gândiți.

  1. Examinați un mucegai extern din colecția dumneavoastră de fosile. Acestea păstrează în mod obișnuit detalii, cum ar fi nervurile din frunze sau solzii peștilor.
    1. Care este dimensiunea granulelor rocii înconjurătoare? ____________________
    2. Credeți că aceste amprente ar putea fi conservate în sedimente cu granulație grosieră?

  2. Observați câteva exemple de carbonizare. În acestea, materia întunecată este rămășița de carbon organic care nu a fost niciodată oxidat (descompus). În ce condiții ar putea avea loc acest tip de conservare?

  3. Colecția dvs. de fosile poate avea graptolite; un organism planctonic, colonial dispărut, care a secretat un înveliș organic de chitină asemănător cu celuloza dvs. Aceste colonii sunt de obicei conservate ca amprente bidimensionale, aproape întotdeauna negre (indicând carbonizarea chitinei).
    1. Ce tip de roci sunt cele mai potrivite pentru a găsi graptolite?

    2. Care au fost condițiile de îngropare?

  4. Câteva oase și dinți pot fi conservate, cum ar fi oasele nealterate sau dinții de rechin.
    1. Cum le deosebiți de oasele fosile permineralizate?

    2. Poate lemnul permineralizat să zgârie sticla?

  5. Considerați acum gama largă de medii sedimentare.
    1. Ce medii sedimentare nu sunt potrivite pentru conservarea fosilelor?

    2. Ce medii sedimentare sunt bune pentru conservarea fosilelor?

    3. Ce medii depoziționale din cadrul mediilor continentale și marine sunt cele mai bune pentru conservarea fosilelor? Explicați.

    4. Erupțiile vulcanice pot conserva fosilele? Explicați.

    5. Cum poate influența energia din mediul sedimentar conservarea fosilelor?

    6. Puteți găsi fosile în rocile metamorfice? Dacă da, ce factori ajută la conservarea lor?

  6. Gândire critică: Există mai multe fosile de nevertebrate decât de vertebrate în acest exercițiu de laborator. Explicați de ce se întâmplă acest lucru.

În timpul Permianului, în urmă cu 299 până la 252 de milioane de ani, un sistem extins de recife s-a dezvoltat în vestul Texasului, la marginea unui mic bazin marin interior care se întindea pe 26.000 km² (10.000 de mile pătrate). Acum se numește bazinul Delaware, unde se află un important câmp petrolifer (figura 6.11). Acest recif este acum expus în trei lanțuri muntoase; Munții Apache, Guadalupe și Munții Glass. În alte părți, reciful este acum îngropat în jurul întregii margini a bazinului.

Figura 6.11 – Harta recifului permian expus și neexpus care a înconjurat bazinul Delaware, o mare interioară. Credit imagine: Adaptat de Virginia Sisson de la National Park Service.

În comparație cu recifele de corali moderne, cum ar fi Marea Barieră de Corali din Australia sau recifele din largul coastelor Floridei și Belize, acesta a fost construit din bureți, alge și animale dantelate numite briozoare. O expunere magnifică a acestui recif este El Capitan din Parcul Național Guadalupe Mountains. Reciful este subdivizat în trei părți: reciful din spate, reciful din spate și reciful din față. Fiecare avea propriul ecosistem unic, precum și litologia și conservarea sa. Partea adâncă a acestui bazin atingea adâncimi de aproape 800 de metri (½ milă) și este locul în care s-a depus o mulțime de materie organică, lăsând șisturi negre – sursa de petrol.

Figura 6.12 – Secțiune schematică transversală a unui recif care prezintă reciful din spate, reciful și reciful din față, precum și bazinul marin. Credit imagine: Adaptat de Virginia Sisson din National Park System.

Marea interioară Delaware avea o ieșire îngustă spre oceanul Panthalassan, foarte asemănătoare cu Marea Neagră de astăzi. După ~30 milioane de ani, intrarea s-a restrâns și bazinul a început să se usuce formând depozite extinse de evaporit (Formațiunile Castille și Salado). Acest lucru a creat saramură suprasaturată și acidă care a început să dizolve reciful carbonat subiacent, formând peșteri extinse și carsturi pe care le puteți vizita acum în Parcul Național Carlsbad Caverns și în Peștera Lechuguilla – a 8-a cea mai lungă peșteră explorată din lume, cu o lungime de ~220 km sau 138 mile. Aceste saramuri au dizolvat, de asemenea, bureții bogați în siliciu care au format reciful și au afectat conservarea fosilelor în unele părți ale acestui sistem de recif din Permian.

Stratigrafia acestui bazin este complicată, deoarece nu numai că variază în funcție de timp, dar și de poziția în recif. Conform unei analize stratigrafice recente a secvențelor, în acest bazin au existat până la șase secvențe transgresive spre regresive (Kerans și Kempter, 2002). Figura 6.13 oferă o stratigrafie simplificată pentru bazinul în timpul Permianului.

Figura 6.13 – Stratigrafie simplificată pentru bazinul Delaware. Credit imagine: simplificată de Virginia Sisson după Kerans și Kempter (2002).

Fosile din Formațiunea Capitan din Munții Glass sunt conservate în mod unic (vezi figura 6.4). Paleontologii au descoperit că este ușor să dizolve carbonatul gazdă în acid slab și să lase în urmă specimene spectaculoase.

Figura 6.14 – Fosile din Formațiunea Capitan din Munții de sticlă. a) text aici; b) text aici; c) text aici; d) text aici. Credit imagine: a) utilizator Wikimedia Wilson44691, CC0 Public Domain; b) text aici; c) utilizator Wikimedia Wilson44691, CC0 Public Domain; d) text aici
  1. Mineralul din aceste fosile este mai dur decât sticla și nu mai efervesce, deoarece nu mai este un carbonat. Uneori acest mineral este doar un strat de acoperire, iar alteori întreaga fosilă este acest nou mineral.
    1. Ce este acest mineral? ____________________
    2. Care este modul de conservare al acestor fosile? ____________________
    3. Au fost fluidele implicate în conservarea lor? Dacă da, care a fost compoziția lor?

    4. De ce credeți că acest tip de conservare se găsește în această unitate stratigrafică.

    5. În ce parte a recifului au fost găsite aceste fosile? Reciful din spate, reciful, reciful din față sau bazinul? ____________________
  2. În altă parte, în Formațiunea Skinner Ranch din Munții Glass, fosilele includ acest uimitor dinte cu dinți de fierăstrău de la o creatură dispărută asemănătoare unui rechin, cunoscută sub numele de Helicoprion.
    1. În ce tip de sediment se găsește această fosilă? ____________________
    2. Ce mod de conservare are această fosilă? ____________________
    3. În ce parte a recifului a trăit Helicoprion? Recif din spate, recif, recif din față sau bazin? ____________________
  3. În Munții Guadalupe, puteți găsi straturi groase de carbonat cu multe fosile, cum ar fi acestea:
    1. Ce este acest mineral? ____________________
    2. Care este modul de conservare al acestor fosile? ____________________
    3. Au fost fluidele implicate în conservarea lor? Dacă da, care a fost compoziția lor?

    4. De ce credeți că acest tip de conservare se găsește în această unitate stratigrafică.

    5. În ce parte a recifului au fost găsite aceste fosile? Reciful din spate, reciful, reciful din față sau bazinul? ____________________
  4. Gândire critică: Rezumați observațiile dvs. cu privire la modurile de conservare în diferite părți ale sistemului recifal permian. Puteți explica de ce conservarea este aceeași sau diferită în jurul recifului antic?

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., și Schmahl, W.W., 2017, Biogeosciences, 14, 14, 1461-1492, doi:10.5194/bg-14-14-1461-2017.

Kerans, C., și 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. și Zelinitsky, D.A., 2020, The first dinosaur egg was soft. Nature, 583, 406-410, publicat online la 17 iunie 2020. doi: 10.1038/s41586-020-2412-8

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

un animal lipsit de coloană vertebrală, cum ar fi o scoică sau un vierme

un animal cu coloană vertebrală, cum ar fi un câine sau o pisică

o perioadă geologică care se întinde pe o perioadă de 47 de milioane de ani la sfârșitul erei paleozoice, de la sfârșitul perioadei Carboniferului (298.9 Ma) până la începutul erei mezozoice cu perioada triasică (251,902 Ma)

organisme pluricelulare cu corpuri pline de pori care permit apei să circule prin ele. Sunt alcătuite din colagen, iar unele au spiculețe bogate în siliciu.

un tip de animale nevertebrate acvatice. Sunt filtratoare care extrag particulele de hrană din apă cu ajutorul tentaculelor.

un superocean care a înconjurat tot supercontinentul Pangea

un tip de sediment care constă din minerale solubile în apă depuse după concentrarea și cristalizarea prin evaporare dintr-o soluție apoasă

.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.