الأحافير (المستحاثات) هي عبارة عن بقايا أو آثار للكائنات حية سواء (حيوان أو نبات) تحفظ في صخور القشرة الأرضية بعد تحللها اثناء القرون الماضية. ويسمي العلم الذي يدرسها بعلم الإحاثة أو علم الأحافير، وهو مختلف عن العلم الذي يدرس آثار الإنسان وبقاياه الذي يطلق عليه علم الآثار أو علم الحفريات. الحفريات تبين لنا أشكال الحياة في الأزمنة الماضية وطرق معيشتها وحفظها اثناء الحقب الجيولوجية المختلفة.
والكثير من حفريات الحيوانات والنباتات عاشت في الماء أو تم دفنها في الرمل أو الجليد. أما بخصوص الأسماك فهي غالبا لا تصبح أحافيرا، لأن عند موتها لا تغطس في قاع الماء. لذلك فإن مستحاثات الأسماك نادرة وقد تظهر علي الشواطيء بسبب المد والجزر. ويعد الفحم الحجري مستحاثات للنباتات المتحجرة. ولا يتبقي من الأسماك عند موتها سوي الهيكل العظمي والأسنان وعظام الرأس.
علم طبقات الأرض
علماء الأحافير يعتمدون على علم طبقات الأرض لتسجيل المستحاثات. وهو علم فك شفرات طبقات الأرض التي تمثل السجل الرسوبي. تشكل الصخور غالبا الطبقات الأفقية بشكل نسبي بحيث تكون سماكة كل طبقة أقل من سماكة الطبقة التي أسفلها.
في حالة تم العثور على حفرية بين طبقتين معروفتي الأعمار حينها يرجح أن عمر الحفرية يقع في مجال عمري الطبقتين. وبسبب عدم استمرار تسلسل الصخور حيث قد تتخرب بسبب عيوب أو فترات تآكل فيكون صعب للغاية مقارنة طبقات الصخور مع المستحاثات غير المجاورة لها بشكل مباشر. ومع هذا يمكن القيام باستخدام أنواع المستحاثات التي عاشت لمدة قصيرة بشكل نسبي لمقارنتها مع الصخور، يطلق علي تلك التقنية دراسة الطبقات الحيوية.
المتحجرات الأولية
المتحجرات الأولية متواجدة عادة في بيئات الترسيب، كترسبات البحيرات، والترسبات البحرية. وبمجرد أن يتم الترسيب، يمكن أن تقوم العمليات الفيزيائية والكيميائية بتغيير حالة الحفظ، أيضًا يمكن للكائنات الحية الحالية أن تبتلع المتحجرات الأولية الصغيرة.
إن البقايا المتحجرة الأولية التي ترجع للعصر المزوزويكي نادرة جدا، وغالبا ما تكون في مرحلة تحلل متقدمة، ولهذا هي موضع جدل كبير. تأتي اغلب المواد المتحجرة الأولية من ترسبات الرباعي، بما في هذا العديد من رؤوس القونصليات النحاسية المتحجرة بشكل أولي، وقشور الرخويات المائية المتحجرة أوليا، والطحالب الدياتومية، والحفريات المنقرضة.
المكامن الأحفورية
المواقع الأحفورية التي لها مستحاثات استثنائية (بما في هذا المستحاثات ذات الأنسجة اللينة) قد تنتج تلك التكوينات عن دفن الكائنات في بيئة تخلو من الأكسجين مع وجود نسبة قليلة ممكنة من البكتيريا مما يبطئ تحللها. يمتد زمن المكامن الأحفورية اثناء الزمن الجيولوجي من العصر الكامبري لوقتنا الان. ومن ضمن أحسن الأمثلة على حفظ المستحاثات شبه التام في كل أنحاء العالم سلسلة صخور ماوتيانشين من العصر الكامبري وطبقة طَفل بورغيس وصخر هانسروك الأردوازي من العصر الديفوني.
شروط حفظ الأحافير
1. يجب أن يحتوي جسم الكائن على أجزاء صلبة مثل الأصداف والعظام:
لأن المواد الرخوة لا تتحلل إلا في حالة ان صادفت ظروف خاصة تساعد في حفظها مثل أن تدفن وتغطى مثلاً بالثلج أو يتم دفنها في مواد أسفلت أو صمغ.
2. يجب أن الدفن بشكل سريع داخل الرواسب لحماية بقايا الكائن من التلف:
فيحفظه ذلك من المؤثرات الجوية التي تعمل على تفتيت أجزائه الصلبة وتلاشيها ولا يقوم الدفن السريع المادة الرخوة بالحفظ في المخلوق لأنها تتحلل وتتعفن بفعل البكتيريا.
3. يجب أن تكون الرواسب التي تدفن الكائن الحي على هيئة وحل:
لكي يمكنه من حفظ شكله الخارجي في الصخرة الرسوبية لأن الجلاميد والحصى صلبة ولا يمكن أن يحفظ بصمة الكائن.
4. يجب أن يكون وسط الترسب هادئا:
وهذا لكي يتم الدفن بشكل جيد، لكي لا تقوم بنقل التيارات البقايا لمكان آخر.
طرق حفظ الأحافير
يوجد عدة طرق لحفظ الاحافير سنقدمها لكم كاملة، وهي كالاتي:
1. الحفظ الكامل : وهو حفظ الكائن بشكل كامل بكل أجزائه صلبة و رخوة، ويعد العثور على المخلوقات الكاملة نادر جداً لأن حفظها يحتاج لبيئات وظروف خاصة، ومن المخلوقات التي تم حفظها بشكل كامل الماموث الصوفي في ثلوج سيبيريا.
2. الحفظ بتغيير التركيب الأصلي : وهو يتم بسبب تغير كيميائي في تركيب المادة الأصلية للمخلوق الحي ويتم بواحدة من الطرق التالية :
** التفحم **
تتم تلك العملية بتطاير الأكسجين والهيدروجين والنيتروجين الموجود بخلايا النبات وفي المواد القرنية الحيوانية ويظل عنصر الكربون بشكل فحم يمثل الشكل الأصلي. وعادة ما تكون البيئة التي تحفظ فيها بقايا المخلوق من خلال التفحم بيئة كيميائية مختزلة كبيئة المستنقعات.
** التمعدن **
وهو يحدث عند ترسب الأملاح المعدنية الذائبة في الماء مثل كربونات الكالسيوم والسيليكا والبايرايت أو الجالينا داخل مسام الأصداف والعظام وبهذا تقوم بدعم هذه المواد العظام أو الأصداف وترفع كثافتها وثقلها وقابليتها للحفظ كاصداف المحاريات و القنفذيات وعظام الديناصورات.
** الإحلال **
ويقصد به إحلال معدن ثانوي مكان المواد الأصلية للمخلوق ويتم هذا عند تضاغط الرسوبيات تحت ضغط وزنها ببطء فتتحول لأحجار حيث يتسرب الماء عبر حبيبات الراسب، ويكون هذا الماء غالبا مشبع بالأملاح التي تمنحه قدرة على إذابة مادة الأحافير وإحلال المعادن مكانها.
** الطبع **
احيانا تترك مجموعة من الحيوانات طبعة اقدامها على المواد الرسوبية الطرية، وعند تصلب تلك الرواسب يتم حفظ الطبع كنوع من الأحافير مثل آثار أقدام الحصان.