Jak vznikají fosilie, zkameněliny?

Abychom snadněji porozuměli příznivým nebo nepříznivým vlivům, tak důležitým pro fosilizaci, je třeba pozorovat, co se děje se zahynulým živočichem, neboť podobné vlivy působily i v geologických periodách.

Obr.: Dinosaurus umírá v řece.

Většina odumřelých organismů zmizí s povrchu zemského v poměrně krátké době. Jen zbytky, často velmi nepatrné a všelijak pozměněné, se mohou za příznivých podmínek uchovat po dlouhou dobu, a to jen tehdy, byly-li chráněny před rušivými vlivy biologickými, mechanickými a chemickými. Mrtvolka drobného savce nebo ptáka nejenže podléhá za působení bakterií brzké hnilobě a rozkladu, nýbrž se stává v četných případech i kořistí nejrůznějších masožravců, je rozhlodávána mravenci nebo pohřbívána různým hmyzem. Mršiny větších zvířat bývají roztrhávány různými šelmami (vlky, liškami, medvědy) nebo dravými ptáky (supy) a nepatrný zbytek po těchto hodech (kusy kůže, chlupy, rozdrcené kosti, zuby) podlehne za čas chemickým vlivům vzduchu, vody a půdy, takže po nějaké době zmizí i ty nejtvrdší součásti zvířecího těla. Rozrušování organických těl je tím rychlejší, čím menší je zeměpisná šířka.

Obr.. Tělo dinosaura je pokryto sedimentem. Maso se rozložilo, ale kostra zůstává.

Nejrychleji postupuje rozklad v rovníkové oblasti. Mršiny, které bývají spláchnuty povodněmi do koryt bystřin, potoků i řek, jsou vystavovány i silnému mechanickému rozrušováni. Podobné nepříznivé podmínky pro zachování živočišných těl nebo alespoň jejich zbytků poskytují především vysoká pohoří a stepní oblasti. Ani v mořích se odumřelé organismy neuchovávají snadno. Většina jich je zničena působením hnilobných bakterií, masožravými zvířaty (raky, kraby, rybami) nebo rozbita příbojem. Ke všem těmto rušivým vlivům přistupují ještě vlivy chemické, které zvýšenou měrou působí hlavně v mořských hlubinách. 

Obr.: Přibývají další vrstvy sedimentů a probíhá zhutnění, ze sedimentů se stávají horniny a z kostry dinosaura fosilie.

Jednou z nejdůležitějších podmínek pro zachování všech organismů pro fosilizační pochody je rychlé pokrytí zbytku sedimentem, čímž jsou vymýceny první škodlivé vlivy (vzdušný kyslík, světlo, déšť, teplota). Rychlé pokrytí závisí na rychlosti sedimentace. Celkem je moře pro sedimentaci vhodnější než pevnina. Vždy však tomu tak není; např. v jeskyni, chráněné před větrem a povětrnostními změnami, jsou podmínky pro zachování zbytků mnohem příznivější než v příbojovém mořském pásmu. Záleží též na jakosti sedimentu. Jemnozrnné sedimenty jsou vhodnější než hrubozrnné; nejméně příznivé pro zachování organických zbytků jsou hrubé štěrky, kde může být zbytek rozdrcen, nikdy jej  v sobě neuzavírají tak dobře jako jemnozrnné sedimenty.

Obr.: Vrstvy hornin vystupují k povrchu.

Mnoho suchozemských živočišných i rostlinných zbytků se zachovalo ve vápnitých a křemitých tufech čili sintrech, srážejících se z vod. Tímto způsobem se zachovaly i nejjemnější a nejkřehčí části rostlinných i živočišných těl (jemné stélky řas, křehké skořápky plžů, ptačí vajíčka, peří a pod.) Po zbytcích zůstávají jen otisky; organická hmota úplně zmizí. Některé vápence, vzniknuvší z takových vod, bývají prostoupeny dlouhými rovnoběžnými trubicemi, jež nejsou nic jiného než pozůstatky po vymizelých rostlinných stéblech. Podobné otisky, zvláště listů, se tvoří i tam, kde prameny, potoky nebo jezera vylučují CaCO₃ nebo SiO₂.

Obr.: Erozí se odhaluje fosilie.

Výborně zachované mršiny mamutů a nosorožců byly nalezeny v ledu na Sibiři. Domorodci až do r. 1806 spotřebovávali maso uvolňované táním ledu ke krmení svých psů. Dobře se zachovala i tlustá kůže, pokrytá dlouhými, hrubými chlupy. Mezi zuby i v žaludku se uchovaly zbytky posledně požité potravy. Ačkoliv bylo tělo ještě více než 30.000 let v ledu zamrzlé, přece bylo tak dobře konzervováno, že se mohlo použít k dalšímu bádání i krve.

Foto: Dobývání mamutích klů

Pravěké ozokeritové a asfaltové výskyty byly také velmi příznivé pro zachování tehdejší zvířeny. Z Haliče od Staruně jsou velmi známé nálezy pleistocénních srstnatých nosorožců (Coelodonta antiquitatis), mamutů a jiné zvířeny, konzervovaných naftou a solí, v tamním ozokeritovém ložisku. Z Kalifornie od Rancho la Brea pak známe množství pleistocénní zvířeny z asfaltového ložiska. Živočišné i rostlinné zbytky se dobře zachovaly i ve slaných močálech a bažinách, které se až dodnes vyskytují např. v severní Africe, asijském vnitrozemí a jinde. Za pleistocénu se rozprostíraly také v jižní Austrálii, kde se staly hrobem obrovských diprodontů. Vhodné podmínky pro zachování suchozemské i močálové zvířeny a květeny poskytla též stará rašeliniska a močály.

Také v jeskyních se zachovalo za určitých podmínek množství zbytků fosilních zvířat. Především jsou to jeskynní hlíny s množstvím kostí jeskynních medvědů (Ursus spelaeus), lvů (Felis spelaea), hyen (Hyaena spelaea) a mikrofauny (hrabošů, rejsků, svišťů a pod.). Též jeskynní travertinové povlaky zachránily mnoho zbytků před zkázou; takové zjevy známe z moravských, slovenských a četných cizích jeskyň. Podobně vznikly i kosťové brekcie, známé ze všech krasových oblastí. Skalní dutiny, trhliny a rozsedliny v krasových územích jsou až dodnes vyplňovány tzv. červenici (terra rossa), vznikající větráním krasových hornin. I v dobách dřívějších byla červenice vodou splachována do skalních rozsedlin a dutin, kde pokryla bud' současně s povrchu připlavené živočišné zbytky nebo mršiny přirozeně či náhodou zde uhynuvších zvířat. Stejného původu je i nejbohatší naleziště spodnopliocénních savců v červených jílech u Pikermi v Řecku; tyto červené jíly nejsou nic jiného než množství říčkou Pentelikonem naplavené červenice, která pokrývala v oné době blízké vápencové kopce.

K zachování suchozemských zvířat přispěl též stepní prach, vzniklý z vyschlého bahna rozvodněných velkých evropských i cizích řek a poháněný za ledové doby větry po širých plochách zemského povrchu. Je to dnešní spraš, která pokryla zbytky zahynulých zvířat a zachránila je před zkázou. Po stéblech stepního rostlinstva se v ní zachovaly četné dutiny podoby dlouhých trubic, na jejichž vnitřní straně jsou ještě dobře patrné otisky vymizelých rostlinných zbytků. Podobné zjevy lze až dodnes pozorovat ve sprašových čínských stepích. Také pohybující se jemný přesypový písek pohřbil mnoho odumřelých živočichů. Tímto způsobem byli na př. zachováni dinosauři rodu Plateosaurus v triasových pískovcích u Triissingen ve Wůrtembersku. Mnohdy však byla mrtvá těla živočichů ještě před pokrytím pískem zcela vysušena slunečním žárem, takže se zachovaly vlastně jejich mumie (severoameričtí dinosauři rodu Trachodon). Jindy přesypový písek pohřbil rostoucí vegetaci. Nejlepším příkladem mohou býti neokomové jemnozrnné písky z okolí Quedlinburgu v harzském předhoří. V těchto jednotvárných pískovcích se vyskytují zbytky rostlinstva, jež jsou nápadné tím, že neleží rovnoběžně s vrstevními plochami (jak by tornu bylo, kdyby sem byly připlaveny), nýbrž že křížem krážem prostupují horninu. V době křídové zasypal jemný písek v dnešním Mongolsku četná hnízda dinosauřích vajec, která byla nalezena americkými paleontology v pískovcích u Iren Dabasu a Shabarakh Usu.

Jednu z nejlepších podmínek pro zachování suchozemského a bažinného tvorstva, a i tvorstva menších jezer poskytly sopečné oblasti, v nichž při ohromných vulkanických erupcích byly sopečným popelem zasypány celé fauny a flory. Nesmírné vědecké ceny jsou takové nálezy ze sopečných tufů třetihorních pánví severoamerických, z pleistocénních sopečných vrstev kendengských na Javě (vrstvy pithecanthropové), z miocénních vrstev santacruzských v Patagonii a spodnopliocénnich tufů ostrova Samu.

Množství jemných částí rostlinných (např. květů) a mnoho drobného hmyzu se zachovalo tak, že bylo uzavřeno vytékající nebo kapající pryskyřici pravěkých stromů (třetihorní jantarové stromy baltického pobřeží).

Lepši podmínky pro zachování měla zvířena mořská (nebo i zvířena rozsáhlých jezer). Ovšem tam, kde působil příboj, byla těla zvířat značně poškozena. Zato se však někdy překrásně zachovala v bahně a písku hlubších tichých vod. Za obzvlášť příznivých okolností se zachovali mnozí živočichové tak dokonale, že je u nich mnohdy patrná i nejjemnější struktura.

Pro zachování organických zbytků je důležitá jakost pokrývajících sedimentů. V slepencích jsou vzácně zachovány jen větší živočišné nebo rostlinné zbytky, ale i ty jsou zpravidla oválené, polámané nebo jinak mechanicky poškozené. Většina vápnitých zbytků nabývá ve slepencích práškovitého vzhledu. V pískovcích bývají zkameněliny lépe zachovány než ve slepencích, poněvadž jemnozrnné písčité bahno může do živočišných schránek snadněji vniknout, je vyplnit a tím i chránit před rozbitím. Zato však, když se sypký písek mění v pískovec, bývá někdy použito jako tmelu i hmoty skořápek; v takových případech skořápka úplně zmizí a zůstane jen otisk a jádro. Nejlépe zachované zbytky se vyskytují ve vápencích, slínech, jílech a břidlicích. Vápnité organické zbytky se mohou nejlépe zachovati v horninách, v nichž převládá uhličitan vápenatý (CaCO₃) nebo hořečnatý (MgCO₃). Ovšem jako celá hornina podléhají často i tyto zbytky překrystalizováním. Kdežto ve vápnitých slínech se často vyskytují korály, ramenonožci, mlži, plži, hlavonožci a ostnokožci zcela zachováni (zřídka jen v otiscích nebo jádrech) a lze je z nich poměrně lehce vyklepat, tu v překrystalovaných vápencích a v dolomitech splývají s horninou v jedinou hmotu. Překrystalizování zasahuje nejen výplň schránek, nýbrž i schránky živočichů samotných a mění tak všechny zbytky v agregáty vápencové.

Na zachování organismů mají vliv ještě i jiní činitelé. Tak např. důležitá je velikost a váha. Z velkého a těžkého živočišstva zůstane něco spíše než z malého a lehkého. Význam má dále i věk živočicha. Mladší jedinci obyčejně nehynou přirozenou smrtí; spíše se stávají kořistí nepřátel. To bývá i jednou z hlavních příčin, že ontogenesi fosilních forem (vyjma vzácné případy) nelze doložit. Také se spíše uchová živočich pevně přisedlý, neboť netrpí při zahynutí transportem z místa na místo. Také tvorové, žijící na vhodných místech např. v jeskyních, močálech, pod zemí, a v hlubinách moře. Totéž platí o zvířatech hojně se vyskytujících nebo žijících v koloniích, hejnech nebo stádech. Někdy také prospěje zachování, když porézní nebo dutá těla se naplní sedimentem, který je zpevní. I hniloba může někdy přispět k zachování zbytku, a to tím, že dává podnět ke vzniku menších nebo větších dutin, které pak bývají sedimentem vyplňovány. Jindy se zase stane mršina, naplněná plynem, schopnou transportu a může býti dopravena na vhodné místo, kde je rychle pokryta sedimentem. Pro zachování jest i důležité složení hmoty, skládající organismus. O tom nás poučují ty případy, kdy shledáváme určité tvory v symbióze nebo kdy se s hostitelem vyskytují i paraziti. V triasovém lasturnatém vápenci sedí často na jádře ammonita Ceratites nodosus nezměněná Ostrea, a to proto, že skořápka ceratita je z aragonitu, kdežto lastury ústřice z kalcitu.

Nejlépe se zachovávají tvrdé části organismů (kosti, zuby, vápnité nebo křemité substance, větve, kmeny, tvrdé plody a pod.). Jen za výjimečně příznivých okolností se zachovaly i jemnější nebo měkké části (kůže, svalstvo, hmyzí křídla, peří, květy j.). Proto není divu, že z některých živočišných skupin, jejichž příslušníci nemají v těle tvrdých součástí, neznáme až dosud ani jediného fosilního zástupce nebo jen velmi málo exemplářů (Scyphomedusae, Annelides aj.), ačkoliv možno bezpečně souditi, že jsou již velmi starými obyvateli naší země. Zbytků rostlinných (mimo vápnité a křemičité řasy) se zachovalo mnohem méně než živočišných. Mezi živočichy se zachovalo nejméně červů. Členovci se nezachovali všeobecně zvlášť dobře, lépe již měkkýši; nejlépe pak ostnokožci a obratlovci.

Zkamenělá medúza. zdroj fotografie

Celkem tedy možno říci, že zachování organických zbytků závisí především na jejich rychlém přikrytí sedimentem, na množství, jakosti a chemismu nerostných látek je skládajících, na nerostném složení hornin je obklopujících a na jejich propustnosti pro vodu a roztoky, při čemž nutno míti na zřeteli ještě tlak a teplo. Ale stejně jako usazenina svým chemickým složením má vliv na průběh fosilizační, tak zase zbytky tvorstva působí na diagenesi horniny. Příznivých podmínek pro zachování živočišných nebo rostlinných zbytků bylo během dlouhých geologických period poměrné málo u srovnání s nepříznivými, které odumřelé organismy jak před fosilizací, tak i za fosilizace a po ní ničily a zahlazovaly po nich veškeré stopy.

Tento článek vznikl přepsáním textu z knihy Úvod do všeobecné paleontologie autorů: Augusta, Remeš. Článek je minimálně upraven a jedná se o "kosmetické" úpravy dané změnou formy jazyka českého od vydání knihy.