Hoe vormen fossielen zich?

In tegenstelling tot wat vaak wordt gedacht, kan fossiel worden gemakkelijk zijn in plaats van moeilijk, en fossielen kunnen overvloedig zijn in plaats van zeldzaam. Het hangt allemaal af van waar een organisme van is gemaakt, waar het leeft en sterft, en wat er daarna gebeurt in het stof-tot-stof-proces - behoud of natuurlijke recycling.

Er wordt een gezonde dosis kans gegooid als het gaat om het halen van de levende wereld naar het fossielenbestand. Zoals een collega van mij ooit zei: "Leven na de dood is riskant." Voor de lange termijn - overlevende miljoenen jaren en belandend in een museumtentoonstelling - denken we meestal dat planten- en dierenresten versteend moeten zijn, of liever, doordrenkt met mineralen die ze keihard en duurzaam maken voor de leeftijden.

Maar - en dit is een verrassing voor de meeste mensen - hoeven dode delen soms niet in steen te worden veranderd om bijna eeuwig mee te gaan. Wanneer de doden en begraven niet versten, zijn er andere manieren om hen te redden van vernietiging en delen van hun lichaam te behouden met weinig verandering over enorme reeksen geologische tijd.

We ontdekken nog steeds nieuwe wendingen en keert de weg naar succesvol behoud van fossielen. Neem bijvoorbeeld planten. Zoals iedereen weet, bestaan ​​planten uit zachte, gemakkelijk te vernietigen materialen. Versteend hout is een bekend voorbeeld van fossilisatie - stukjes boomstammen veranderen in superharde rotsen, maar behouden nog steeds groeiringen en zelfs celstructuren van de ooit levende boom. Hoe gebeurde dit?

Experimenten hebben aangetoond dat wanneer een boom wordt begraven in nat sediment met veel opgeloste siliciumdioxide, water het siliciumdioxide langzaam in kleine ruimtes in het hout draagt ​​totdat het hout is veranderd in steen. Maar het verandert niet helemaal, omdat sommige van de originele organische delen er nog steeds in vastzitten, waardoor de microscopische structuur van de boom behouden blijft. Elementen zoals ijzer en mangaan die met het water binnenkomen, kunnen de silica kleuren, waardoor prachtige patronen van rood, bruin en zwart worden gemaakt, maar soms vernietigt dit de details van de houtachtige structuur.

Een ander mooi voorbeeld van onvolledige fossilisatie is te vinden in de nieuwe tentoonstelling 'Fossil Hall — Deep Time' in het Smithsonian's National Museum of Natural History. Het is een stuk hout dat aan de buitenkant is gesiliconiseerd maar aan de binnenkant het originele, vezelige hout heeft. Dit verbazingwekkende fossiel is 14 miljoen jaar oud. De buitenkant van het begraven hout werd verzegeld met siliciumdioxide voordat de binnenkant werd aangetast, waardoor het originele hout in een rotvrije "rotskist" voor de eeuwen bewaard bleef. Ongelofelijk, als je met je vinger over het hout van het binnenste hout wrijft, kun je een splinter krijgen, net als bij modern hout.

Mensen en vele andere organismen hebben skeletten die al gemineraliseerd zijn, dus als het gaat om fossilisatie die ons benige dieren een ingebouwd voordeel geeft ten opzichte van planten, kwallen en paddestoelen - om maar een paar van onze zachte, gemakkelijk te recyclen mede-aardbewoners te noemen. Denk aan alle schelpen die je op het strand hebt gezien, de rotsachtige koraalriffen, de witte krijtrotsen van Dover in Engeland. Deze zijn allemaal gevormd uit biomineralen - wat betekent dat organismen ze hebben gebouwd terwijl ze leefden, meestal voor kracht en bescherming, en ze daarna achterlieten toen ze stierven. Deze voorbeelden zijn allemaal gemaakt van calciumcarbonaat - merk op dat ze koolstof bevatten - en hun miljarden skeletten waren in het verleden verantwoordelijk voor het verwijderen van grote hoeveelheden koolstof uit de atmosfeer.

Dinosaurusskeletten krijgen misschien alle glorie, maar de meest voorkomende fossielen op aarde zijn de kleine skeletten van micro-organismen die in het water leven. Onnoemelijke aantallen zijn te vinden in de opgeheven en blootgestelde oude rotsen die nu op het land te vinden zijn of nog steeds diep onder de oceanen zijn begraven.

Micro-skeletten regenen vandaag neer om nieuwe sedimentlagen op de oceaanbodem te vormen, net als miljoenen jaren. Zuur water, of zelfs gewoon koud water, kan de kleine carbonaatskeletten oplossen voordat ze de bodem raken. Na de begrafenis kunnen de minuscule granaten herkristalliseren of oplossen tenzij ze worden beschermd door modder die de waterstroom blokkeert, en degenen die overleven als fossielen zijn zeer waardevol voor paleontologen vanwege hun ongewijzigde biomineralen. Dit is een ander proces dan wat er gebeurt met versteend hout, dat meestal in steen wordt omgezet. Voor mariene microfossielen is het zelfs beter als ze zo min mogelijk veranderen, omdat deze kleine skeletten ons vertellen hoe het klimaat op aarde was toen ze leefden.

We weten dat veel begraven microschalen ongerept zijn, wat betekent dat hun biomineralen gedurende miljoenen jaren onveranderd zijn gebleven, dus geochemisten kunnen ze gebruiken om waterchemie en de mondiale temperatuur te reconstrueren op het moment dat de micro-organismen stierven.

Heel wat zorgvuldige wetenschap is in chemische tests gegaan die aantonen welke kleine schelpjes onveranderd zijn en daarom goed voor het afleiden van het afgelopen klimaat, en welke niet. Hoewel we ze fossielen noemen omdat ze oud zijn en diep begraven in rotsen, zijn veel van deze micro-skeletten niet veranderd toen ze ondergronds werden bewaard. In plaats daarvan werden ze ingesloten in modderig sediment, dat om hen heen in steen werd veranderd. De kleine holle delen van de schelpen zijn ook gevuld met modder, waardoor ze niet worden verpletterd door de zware rotslagen die hun graven afdichten.

Meestal krijgen benige skeletten en boomdelen geen kans om gefossiliseerd te raken, omdat zoveel andere organismen racen om hun voedingsstoffen direct na hun dood te consumeren.

Een vriend van mij zei ooit nogal onheilspellend: "Je bent nooit zo levend als wanneer je dood bent." En het is zo waar. Microben, evenals insecten, besmetten snel dode dieren en planten, en wij mensen beschouwen dit als vrij walgelijk.

Maar deze ontbinders willen alleen de smakelijke pakketten dode weefsels en biomineralen helemaal voor zichzelf. Dat is de reden waarom karkassen snel beginnen te ruiken nadat de dieren sterven - microben creëren schadelijke chemicaliën die grotere wezens ontmoedigen om hun voedsel te stelen. Hetzelfde geldt voor planten. Groenten en fruit vergaan snel omdat schimmels en bacteriën weten hoe ze andere potentiële consumenten kunnen afwijzen. Wanneer we een rotte tomaat in de prullenbak gooien - of bij voorkeur op de composthoop - waarmee de microben hun ding kunnen doen - groeien en zich voortplanten en hun eigen soort blijven bestendigen.

Wat ook ontsnapt aan de krachtige, en vaak stinkende, krachten van ecologische recycling hebben een kans om deel uit te maken van het fossielenbestand. De botten van onze favoriete fossiele beesten in de Deep Time Hall werden in steen veranderd door de toevoeging van mineralen in hun poriënruimtes, maar (zoals bij versteend hout) zijn sommige van de oorspronkelijke biomineralen er meestal ook nog. Wanneer je in de nieuwe tentoonstelling de echte opperarmbeen (voorbeenbot) van een Brachiosaurus aanraakt, maak je verbinding met enkele van de biomineralen uit het oorspronkelijke beenbot van die gigantische sauropod die 140 miljoen jaar geleden op de grond stampte.

Hoe plantenbladeren, stuifmeel en insecten fossielen worden, lijkt meer op wat er gebeurt met mariene micro-organismen. Ze moeten snel worden begraven in sediment dat vervolgens verandert in hard gesteente en hun delicate structuren beschermt. Soms is een fossiel blad zo goed bewaard gebleven dat het letterlijk van de rots kan worden gepeld, als iets uit je achtertuin, hoewel het miljoenen jaren geleden in een lang verloren bos leefde.

Het komt er dus op neer dat delen van dieren en planten in fossielen worden omgezet, dat dit soms veel verandering betekent en soms helemaal niet zoveel. Het is prima om versteend te zijn, maar ingekapseld in ondoordringbare rots, teer of barnsteen werkt ook, en dat kan zelfs stukjes oud DNA behouden.

We hebben het geluk dat er op verschillende manieren fossielen kunnen worden gevormd, omdat dit meer boodschappers uit het verleden betekent. Fossielen vertellen ons verschillende verhalen over het oude leven op aarde - niet alleen wie de dieren en planten waren en waar ze leefden, maar ook hoe ze werden bewaard als de gelukkige overlevenden van Deep Time.