מאובנים



חומר רקע

עולם החי מלא בשינויים. הצמחים ובעלי החיים נראים אמנם זהים משנה לשנה, אבל יש הוכחות לכך, שכל היצורים החיים משתנים במהלך הדורות. תהליך זה נקרא "אבולוציה" - התפתחות.
מאובנים הם מכלול השרידים הקדומים של האורגניזמים, בעלי החיים והצמחים, שחיו בעבר הרחוק ונשתמרו בצורה כלשהי בסלעים (בעיקר בסלעי משקע). התהליכים המביאים להשתמרותם נקראים תהליכי התאבנות והם כוללים התגבשות חומר השלד, מילוי החלל שהשלד הותיר בחומרי המשקע, או החלפת המשקע הללו במינרלים אחרים. בדרך כלל מתאבנים החלקים הקשים, כגון קונכיות של חסרי חוליות, או עצמות ושיניים של בעלי חוליות. חלקים אלה עמידים יחסית בפני כוחות ההרס הביולוגיים, הפיסיקליים והכימיים, הפועלים במשך הזמן על שרידי היצורים שמתו. יחד עם זאת יש גם התאבנות של חלקים לא קשים לדוגמא - התפחמות של צמחים. גם סלע שעשוי להראות כחסר מאובנים יכול להיות בנוי כולו ממאובנים מיקרוסקופיים.
השתמרות השרידים כמאובנים תלויה במבנה, בחומר ובהרכבו, וכן בטיב התהליכים הכימיים החלים עליו בעת ההשקעה. מוכרות ארבע צורות יסודיות בהן משתמרים המאובנים בסלע:
1. השתמרות הקליפה של בעלי שלד חיצוני
2. השתמרות שלד פנימי של בעלי חיים עילאיים
3. דפוס הקליפה החיצונית שהוטבע על חומר רך שהתקשה מאוחר יותר
4. גלעין - חומר מילוי המחליף וממלא את גוף החיה.
יש עניין מדעי רב בחקר מאובנים, והמדע בכך נקרא פליאונטולוגיה. למאובנים חשיבות כפולה: בעזרתם אפשר לברר את תנאי הסביבה שבהם שקע הסלע המכיל את המאובנים, וכן אפשר לקבוע בעזרתם את הגיל היחסי של שכבות הסלע השונות. לצורך השוואת הגיל של השכבות משתמשים במאובנים המכונים "מאובנים מנחים". מאובן מנחה הוא שריד של יצור, שהיה בעל קיום קצר יחסית ובעל תפוצה גיאוגרפית נרחבת.

האמוניט - מאובן מנחה



האמוניטים שגשגו בעולם בעידן הפליאוזואיקון. במהלך קיומם התפתחו סוגים שונים של אמוניטים המאפיינים תקופות שונות. מימין למטה אמוניט מתור הטריאס במכתש רמון מהסוג SETINAVEG . משמאל למטה אמוניט מתקופת הקנומן בנגב מהסוג SETIBOLOEN למעלה בקולית SETILUCAB מתקופת הסנון בנגב. זהו סוג של אמוניט שקונכייתו התיישרה אשר התפתח בשלהי קיומם של האמוניטים, שנכחדו בסוף עידן הפליאוזואיקון. לאמוניט קונכיה המחולקת למחיצות רוחביות הנקראות קובות שהם חדרונים קטנים. הקובה החיצונית גדולה יותר ושימשה משכן ליצור שדמה לדיונון. שאר הקובות היו מליאות בנוזל או בגז ושימשו כתאי ציפה שאפשרו ליצור להתקיים בגוף המים. האמוניטים משתייכים לתת מחלקת אמוניטים AEDIONOMMA במחלקת ראש רגליים או דיונונאים ADOPOLAHPEC במערכת הרכיכות ACSULLOM .



המדע העוסק בסלעים במשכבים ומתייחס אליהם כאל דפים בתולדות הארץ, נקרא סטרטיגרפיה או תורת השכבות. אחד העקרונות החשובים בתורת המאובנים והסלעים, הוא כי "ההווה הנו מפתח להבנת העבר". כלומר, אם נבין כיצד נוצרים הסלעים והמאובנים כיום, נוכל להבין כיצד הם נוצרו בעבר הרחוק. לדוגמא: אם נדע שבעל חיים מסוים חי באזור הגאות והשפל, הרי המאובן שלו יכול לרמוז על מקומו של קו חוף קדום. באופן דומה אפשר לדעת האם סלע מסוים נוצר ביבשה או בים. והאם היה זה ים רדוד או עמוק , חם או קר וכדומה.


שם המאובן חי לפני - במיליוני שנים תקופה גיאלוגית
תמונה
ספוג גירי 631-091 יורא
קיפוד ים 56-631קנומן
ברכיופודה 631-091 יורא
שבלול 631-091 יורא
אמוניט ונאוטיליוס שחי כיום באוקינוס השקט 56-631 קנומן
שבלול מהיורא ושבלול היום 631-091 יורא
שבלול מהקנומן ושבלול היום 56-631 קנומן
שבלול 56-631 קנומן
אמוניט 56-631 קנומן
גזע עץ 631-091 יורא
שבלול היום ושבלול מהקנומן 56-631 קנומן
ברכיופוד מהיורא וצדפה סגורה מהיום 631-091 יורא
עצם יונק קדום 56-631 כנראה מהסנון



שרידי היצורים הקדומים ביותר על פני כדור הארץ נתגלו כסלעים בני כ- 5.3 מיליארד שנים (בעוד שגיל כדור הארץ בכ- 6 מיליארד שנים). שרידים אלו נקראים סטרומטוליתים והם נוצרו מאצות כחוליות. התפוצה הגדולה של מאובנים מתחילה רק מהקמבריום (לפני כ- 006 מליון שנים) ואילך. מאז יש רציפות בהופעת המאובנים בסלעי המשקע, אך אין אחידות בתפוצתם.
בים יש תנאי השתמרות טובים יותר מאשר ביבשה ולכן מרובים המאובנים של אורגניזמים ממוצא ימי.
חקר המאובנים מלמד על האבולוציה של עולם החי והצומח, וככל שהסלעים צעירים יותר, כן גדל הדמיון בין המאובנים שלהם לבין היצורים שחיים כיום. האבולוציה, כלומר- שינוי הדרגתי של הצורה עם הזמן- נוצרה כתוצאה משינוי הסביבה לנדידה של בעלי החיים, ואף על כך אפשר ללמוד מתפוצת המאובנים.
הנדידה מעידה על שינויים אקלימיים, וכן על קשרים ימיים או יבשתיים בין חלקי תבל. המעקב אחרי תופעות אלו, בעזרת המאובנים, מלמד על תופעות טקטוניות כגון נדידת היבשות. לדוגמא- במשך רב העידן הפליאוזואי יש זהות בין המאובנים של אפריקה לאלה של אמריקה הדרומית. לאחר מכן יש הפרדה מוחלטת וכיווני התפתחות שונים לחלוטין, מה שמעיד על ניתוק הקשר היבשתי שהיה קיים בין שתי היבשות הללו.
המידע שמספקים המאובנים לחוקר הנו בעל חשיבות עיונית רבה לגבי הבנת ההתפתחות של כדור הארץ ושל החיים על פניו. יחד עם זאת למידע יש גם ערך מעשי רב. בעזרתו אפשר לדעת היכן לחפש מחצבים שונים, והאם הם נמצאים בשכבות אשר מבחינה כלכלית כדאי לנסות ולהגיע אליהן בחפירה או בקידוח.
ניתן להבחין בתהליך התאבנות של אורגניזם בין המרכיב ה"קשה" השלד, לבין המרכיב ה"רך" החומר האורגני הבונה את רקמות הגוף (רק לעיתים נדירות ימצא מאובן המכיל חומר אורגני "רך"). מבדיקת הרכבי המאובנים נוכל לזהות בקלות כי אין הם בנויים מחומר אורגני, אלא שהחומר האורגני המקורי הוחלף בחומר מינרלי כגון תחמוצות ברזל, סיליקה ועוד. בתהליך ההחלפה מומס או מתפרק החומר המקורי של האורגניזם שהוחלף ישתמר באופן מדויק, כאשר תהליך ההחלפה מתבצע בקנה מידה מיקרוסקופי, קרי מולקולה או אטום של החומר המקורי מוחלף על-ידי מולקולה או אטום של החומר החדש.
חלקי השלד הקשים כגון עצמות (שלד פנימי) וקונכיות (שלד חיצוני) בנויים בעיקר מתרכובות קרבונטיות של ארגוניט וקלציום (3oCaC), אך יש אורגניזמים כגון דיאטומות (אצות מיקרוסקופיות) ובעלי חיים ממערכת הספוגיים שלהם שלד סיליקטי (2OiS). לעיתים נדירות משתמר השלד המקורי של בעל החיים. אולם בדרך כלל עובר המינרל המקורי המסה והוא מוחלף במינרל אחר בעל יציבות כימית גבוהה יותר. לדוגמא השלד של רכיכות רבות בנוי מהמינרל ארגוניט. מינרל זה אינו יציב במי ים רגילים והוא משתמר רק כל עוד בעל-החיים חי. לאחר מות בעל-החיים מתפרק הארגוניט ומקומו שוקע במינרל יציב יותר והוא הקלציט. לעיתים נמצא מאובנים המשמרים את צורתו החיצונית של האורגניזמים. תהליך זה מתרחש כאשר שלד בעל החיים (קונכייה למשל) או חלק צמח (עלה לדוגמא) שוקע על גבי קרקע בוצית ומטביע את צורתו על גבי נקרקע הרכה. במהלך השנים מתפרק החומר המקורי אולם הדפוס שלו נשאר בתוך הסלע. נדירים הם המקרים בהם ניתן למצוא מאובן של עץ בו ניתן להבחין באופן מדויק בגזע, טבעות גידול ואף צינורות הובלה.
ישנם מקרים בהן משמר המאובן דווקא את צורתו הפנימית של השלד. תהליך זה מתרחש בעיקר בבעל-חיים שלהם שלד חיצוני (לדוגמא רכיכות, אמוניטים-שימו לב לתמונות למעלה). לאחר התפרקות החומר האורגני הרך הנמצא בתוך השלד, מתמלא חלל השלד המקורי בקרקע.
במרוצת הזמן הגיאולוגי יכולים להתרחש שני תהליכים במקביל: האחד הנו התקשות המילוי לסלע והשני הוא המסה והתפרקות השלד המצפה את המילוי. כתוצאה מכך מתקבל גלעין שצורתו כצורת החלל אותו הוא מילא.
עדויות נוספות לקיומם של בעלי-חיים המשתמרות בסלעים הנה באמצעות עקבות נבירה, זחילה והליכה אותם ניתן למצוא בשכבות הסלעים. חשוב לדעת כי המאובנים אינם רק תופעת טבע יפה ומרתקת, אלא גם תופעה נדירה מאחר ומרבית מהאורגניזמים מתפרקים ללא השארת עדויות.

מטרת הפעילות - בפעילות זו יכין כל תלמיד "מאובן" משלו.

כלים וחומרים

1. צדף, שבלול, עצם, עלה וכדומה.




2. וזלין




3. פלסטלינה




4. גבס ומיכל קטן לשם ערבוב הגבס עם מים




שלב ראשון

יציאה לחצר לשם חיפוש אחר עלים שונים ושבלולים.

שלב שני

1. מרח וזלין על גבי העלה, הקונכייה או העצם אותו בחרת להפוך למאובן
2. לחץ על האובייקט אותו בחרת על גבי פלסטלינה




3. הסר את האובייקט מהפלסטלינה בעדינות


 

שלב שלישי

1. מרח את ההדפס שנוצר בפלסטלינה בשכבת וזלין




2. שפוך את הגבס למיכל המיועד
3. הוסף מים וערבב בעדינות עד לקבלת עיסת גבס סמיכה




4. שפוך בזהירות את עיסת הגבס לתוך שקע הדפוס שנוצר בפלסטלינה




5. לאחר ההתייבשות הגבס הפרד בין הגבס המוקשה והפלסטלינה




והנה קבלת מאובנים פרי יצירתך תוך שעה במקום במיליוני שנים