Fossilisatie is het geheel van processen waardoor planten, dieren of zelfs eencellige organismen geheel of gedeeltelijk na hun dood bewaard blijven, meestal doordat het organisme wordt opgesloten in een sediment. Gewoonlijk gaan de weke delen van het organisme verloren. De resistentere delen, zoals een schaal of een in- of uitwendig skelet, kunnen gemakkelijker fossiliseren. In de regel levert het fossilisatieproces dus slechts een rest van plant of dier op, geen compleet organisme. Fossilisatie berust op het geleidelijk vervangen van de oorspronkelijke organische bouwstenen van het organisme door anorganische bestanddelen (mineralen). Meestal is dit een zeer langdurig proces dat honderdduizenden tot miljoenen jaren vergt. In de zeldzame gevallen dat een organisme in korte tijd perfect fossiliseert, is er steeds een fossilisatiemedium dat een ongewoon goede afsluiting geeft door eigen grote dichtheid, zoals teer, asfalt of natuurlijke paraffines. Ook ijs is een goed fossilisatiemedium: in het ijs van Noord-Siberië zijn uit het Pleistoceen afkomstige wolharige neushoorns en mammoeten 'met huid en haar' gemummificeerd. Ook het 'binnenwerk' van deze dieren is vaak verrassend goed bewaard gebleven, variërend van organen zoals de maag - nog vaak met de resten van de laatste maaltijd - tot bloedcellen. Een dergelijke fossilisatie is echter tijdelijk: zodra het ijs smelt gaan de weke delen alsnog verloren. Een stabieler fossilisatiemedium (voor insecten) is plantaardige hars (barnsteen).
|
|
De best bewaarde fossielen ontstaan als een organisme snel wordt ingebed in sediment, zoals zand of klei. Als dat niet gebeurt, kunnen factoren uit de omgeving zoals aaseters, verrotting en verwering de fossilisatie voorkomen of nadelig beïnvloeden. In de meeste gevallen zal het dus nooit tot fossilisatie komen, want gunstige omstandigheden voor fossilisatie zijn een uitzondering. De kans dat een dier fossiel wordt is dan ook zeer klein, het is zelfs onmogelijk om te zeggen hoe groot die kans precies is. Getallen als 'een kans van 1 op 100.000 of 1 op 1 miljoen' die vaak in de literatuur worden gegegeven, moeten dan ook meer worden gezien als indicatie dan als concrete kansgetallen. Wel is duidelijk dat de organismen die in de bodem als fossielen bewaard zijn slechts een verwaarloosbaar klein deel vormen van de bijna oneindige aantallen organismen die afgelopen 3,5 miljard jaar de aarde en de zeeën bevolkten. Desondanks bevatten aardlagen wereldwijd gigantische aantallen fossielen.
Behalve van de aanwezigheid van een gunstig medium voor fossilisatie - bijv. een rivier die voor sedimentaanvoer zorgt - hangt de kans dat een dier fossiel wordt ook af van de leefwijze van het dier. Een dier dat regelmatig bij de rivier komt drinken heeft een grotere kans dan een dier dat er zelden komt; een dier dat goed kan zwemmen heeft een kleinere kans dan een dier dat snel verdrinkt; kuddedieren hebben een grotere kans dan dieren die solitair leven; roofdieren die aan de top van de voedselpiramide zitten en dus in kleine populaties leven hebben een kleinere kans dan herbivoren die in grote aantallen voorkomen; dieren die in het voorjaar bij de rivier leven hebben een grotere kans omdat het water dan hoger staat en krachtiger stroomt, enzovoorts.
Als het organisme in zuurstofloze condities begraven wordt, kunnen zelfs resten van de weke delen worden gevonden. Meestal worden echter slechts de harde delen zoals een skelet of schelp teruggevonden als fossiel. Snelle afdekking gebeurt meestal in 'waterafzettingen' zoals slib, zand of klei in rivieren of oceanen. Na begraving door bijvoorbeeld zand of klei, hangt het nog van de chemische samenstelling van de afzetting af of het fossiel goed bewaard blijft of niet. In de afzetting kan het fossiel door invloed van chemische processen gedeeltelijk worden omgezet in andere mineralen. Deze mineralen worden aangevoerd door het grondwater, waarin ze zijn opgelost. Ze dringen met het water door in het fossiel en slaan aan de binnenkant van de (bot)cellen neer. Hierdoor blijft de interne structuur van het organisme behouden en kan het mineraliseren (verstenen). Zo kunnen botten van zoogdieren, die voor een groot deel uit kalk (calciumcarbonaat) bestaan, door opname van siliciumdioxide (kiezelzuur) uit het grondwater geleidelijk worden omgezet in steen.
Het is echter ook mogelijk dat het fossiel geheel oplost door zure omstandigheden in de afzetting. Er ontstaat dan een holte, die vervolgens wel weer kan worden opgevuld door andere mineralen. Je vindt dan alleen een afdruk: de interne structuur van het fossiel is verloren gegaan. Dit komt vaak voor bij schelpdieren. De kalkschaal is opgelost in (zuur) grondwater, maar de holte waarin het schelpdier heeft gezeten is bewaard gebleven.
Na fossilisatie van het organisme in een bepaalde aardlaag, kan deze worden afgedekt door nieuwe aardlagen die erop worden afgezet. Door allerlei geologische processen, zoals vulkanisme en gebergtevorming, is het mogelijk dat deze lagen weer omhoog komen in de aardkorst. Vervolgens kan het fossiel door erosie (afslijting) weer aan de oppervlakte komen, waar we het fossiel vervolgens kunnen vinden en oprapen.
Naast het begrip fossilisatie bestaat er ook het begrip taphonomie. Met fossilisatie wordt in feite alleen het proces van bewaring van het organisme bedoeld. Taphonomie is een breder begrip en beschrijft alle stadia die het organisme heeft ondergaan: van de omstandigheden die hebben geleid tot de dood, de opname in sediment, de feitelijke bewaring en mineralisatie (= fossilisatie), wat er daarna met de aardlagen gebeurde, hoe de aardlagen met daarin de fossielen aan de oppervlakte kwamen, welke processen de aardlagen erodeerden zodat de fossielen vrij kwamen te liggen, tot aan de omstandigheden waaronder de fossielen gevonden konden worden. Taphonomie is afgeleid van de Griekse woorden taphos en nomos en betekent letterlijk 'de wetten van begraving.' Fossilisatie is dus slechts een deelproces van de taphonomie van een organisme, en taphonomie de gehele keten van processen die zich in de tijd rond het organisme hebben afgespeeld.
|
|
Fossielen vinden we in afzettingsgesteenten. Het kunnen resten van een organisme zelf zijn, zoals botten, of een afdruk, zoals fossiele bladeren. Ook sporen als pootafdrukken en graafgangen worden tot de fossielen gerekend. Deze laatste categorie noemen we sporenfossielen of ichnofossielen. De oudste fossielen zijn stromatolieten met een ouderdom van 3,5 miljard jaar. De meeste fossielen zijn echter jonger dan 545 miljoen jaar. Toen verscheen tijdens de zogenaamde Cambrische explosie een groot aantal meercellige levensvormen. Meestal vinden we alleen de harde delen van een organisme als fossiel terug. In zeldzame omstandigheden kunnen ook zachte delen fossiliseren. Vindplaatsen waar dergelijke fossielen worden gevonden noemen we 'Lagerstätte', zoals de beroemde Burgess Shale in Canada, die rond 550 miljoen jaar oud is en dateert uit het Cambrium. Als een overblijfsel nog niet of nauwelijks chemisch is veranderd, spreken we van een subfossiel. Meestal gaat het hier om overblijfselen uit een recent geologisch verleden, en vaak gaat het om resten van soorten nog niet zijn uitgestorven.
|
|
Levende fossielen zijn organismen die lijken op soorten die uitgestorven zijn. Ze komen vaak voor in sterk geïsoleerde, bijna onveranderlijke milieus, waardoor ze in de loop van de tijd niet of nauwelijks veranderen. Een beroemd voorbeeld van een levend fossiel bij planten is de ginkgo (Ginkgo biloba). Deze boom behoort tot de familie van de Ginkgoales en is een naaste verwante van de naaldbomen. De soort van tegenwoordig lijkt sterk op de vorm die tijdens het Plioceen (2 tot 5 miljoen jaar geleden) is uitgestorven. De oudste fossielen van deze groep bomen dateren van 200 miljoen jaar geleden.
Een bekend voorbeeld van een levend fossiel bij dieren is de Coelacanth (Latimeria chalumnae). Deze beenvis behoort tot de groep van de kwastvinnigen (Crossopterygii), die blijkens gevonden fossielen ongeveer 300 miljoen jaar geleden ontstond. Men gaat ervan uit dat de kwastvinnigen de voorouders zijn van de amfibieën. Op grond van de fossiele vondsten concludeerde men dat de kwastvinnigen ongeveer gelijktijdig uitstierven met de dinosauriërs. Tot grote verbazing en opwinding van vele wetenschappers, werd in 1938 voor de kust van Zuid-Afrika een grote vis gevangen, die leek op de uitgestorven kwastvinnigen. Het bleek een coelacanth te zijn. Hij werd Latimeria gedoopt, naar de ontdekler Marjorie Courtenay-Latimer. In 1952 en later werden enkele exemplaren gevangen voor de kust van Madagascar. Onlangs veroorzaakte de vangst van een coelacanth voor de kust van noordoost Sulawesi (Indonesië) weer voor grote opschudding. Deze vondst betekent dat de coelacanth een grotere verspreiding heeft dan werd aangenomen.
|
|
Eigenlijk zijn levende fossielen zoals de ginkgo en de coelacanth niets bijzonders. Zij spreken tot de verbeelding omdat we dachten dat ze uitgestorven waren. Er zijn ook levende fossielen waar we minder lang bij stilstaan. Dit zijn dieren of planten die we altijd al gekend hebben, maar over zeer lange perioden in uiterlijk nauwelijks veranderd zijn. De degenkrabben (Xiphosura) vormen hiervan een goed voorbeeld. De oudste fossielen van deze zeedieren dateren van 560 miljoen jaar geleden (Cambrium). Tot ongeveer 200 miljoen jaar geleden vormden de degenkrabben een soortenrijke groep. Daarna begon de diversiteit af te nemen. De soorten van tegenwoordig lijken nog steeds veel op die van ongeveer 70 miljoen jaar geleden. Tegenwoordig komen er nog vijf soorten voor, verdeeld over drie geslachten. Eén soort is beperkt tot de oostkust van Noord-Amerika, de andere soorten leven in Zuidoost-Azië. De groep die in de loop van de evolutie verreweg de minste veranderingen in uiterlijk heeft doorgemaakt zijn de bacteriën. De oudste fossielen (stromatolieten) die duiden op deze vormen van leven zijn ongeveer 3,5 miljard jaar oud.
- Winkler Prins Encyclopedie, Fossiel.net & Naturalis Biodiversity Center
