Jak vznikají fosilie, zkameněliny?

Fosilizace je vzácný proces, který závisí na mnoha faktorech. Abychom pochopili, jak vznikají zkameněliny, stačí pozorovat, co se děje s tělem živočicha po jeho smrti. Většina organismů se po uhynutí rychle rozloží a zmizí beze stopy. Pouze za výjimečně příznivých podmínek se mohou některé zbytky zachovat po dlouhou dobu. K tomu dochází tehdy, pokud jsou chráněny před biologickými, mechanickými a chemickými vlivy.

Obr.: Dinosaurus umírá v řece.

Těla malých savců a ptáků se rychle rozkládají díky působení bakterií a zároveň se často stávají potravou dravců nebo hmyzu. Mršiny větších zvířat jsou roztrhávány šelmami, jako jsou vlci, lišky a medvědi, nebo dravými ptáky, například supy. Zbytky, které po těchto procesech zůstanou - kůže, chlupy, kosti či zuby - následně podléhají chemickým vlivům vzduchu, vody a půdy. I ty nejtvrdší části zvířecího těla se tak postupně rozpadnou a zmizí.

Rychlost tohoto rozkladu závisí na mnoha faktorech, mimo jiné i na zeměpisné šířce. Čím blíže k rovníku, tím rychleji probíhají biologické a chemické procesy, které zajišťují rozklad organických zbytků. Proto se fosilie v tropických oblastech nacházejí méně často než v mírném nebo polárním pásmu, kde jsou některé podmínky pro jejich uchování příznivější.

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

Ani mořské prostředí nenabízí ideální podmínky pro uchování odumřelých organismů. Většina těl je rozložena hnilobnými bakteriemi, sežrána masožravými živočichy, jako jsou raci, krabi nebo ryby, nebo rozbita příbojem. K těmto biologickým a mechanickým vlivům se navíc přidávají chemické procesy, které jsou obzvláště silné v hlubokomořských oblastech. Tyto faktory společně způsobují, že pouze malá část organismů má šanci stát se fosiliemi a zachovat se pro budoucí generace.

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

Aby se organismus mohl zachovat a stát se součástí fosilního záznamu, je klíčové jeho rychlé překrytí sedimentem. Tento proces eliminuje škodlivé vlivy, jako je kyslík, světlo, déšť nebo kolísání teploty, které by jinak vedly k jeho rychlému rozkladu. Rychlost a kvalita sedimentace tak hrají zásadní roli v procesu fosilizace.

Mořské prostředí obecně poskytuje lepší podmínky pro sedimentaci než pevnina, avšak existují výjimky. Například v jeskyních, kde je organický materiál chráněn před větrem a povětrnostními vlivy, může být šance na zachování zbytků vyšší než v dynamickém prostředí příbojové zóny moře. Důležitým faktorem je také druh sedimentu. Jemnozrnné sedimenty, jako jsou jíly a bahno, dokážou organické zbytky lépe zakonzervovat než hrubé štěrky, které mohou způsobit mechanické poškození a nejsou schopny fosilie pevně uzavřít. Proto prostředí s jemnými usazeninami, jako jsou říční delty, hlubokomořské oblasti nebo klidné jezerní dno, poskytují nejlepší podmínky pro dlouhodobé uchování pozůstatků organismů.

Obr.: Vrstvy hornin vystupují k povrchu.

Suchozemské rostliny i živočichové se mohou uchovat ve vápnitých a křemitých usazeninách, které vznikají srážením minerálů z vodních roztoků. Tyto tzv. tufy nebo sintry umožnily zachování i velmi jemných a křehkých částí organismů, jako jsou stélky řas, skořápky plžů, ptačí vejce nebo peří. Přestože samotná organická hmota v průběhu času zanikne, její tvar zůstává zachován v podobě otisků.

Obr.: Erozí se odhaluje fosilie.

Permafrost

Jedny z nejlépe zachovaných pozůstatků pravěkých zvířat byly nalezeny v sibiřském ledu, kde se dochovaly mršiny mamutů a nosorožců. Díky extrémně nízkým teplotám byly tyto fosilie uchovány ve výjimečném stavu po desítky tisíc let. Dokonce i po více než 30 000 letech bylo možné z těchto těl získat vzorky krve a podrobit je vědeckému zkoumání.

Pozoruhodné je, že tlustá kůže těchto zvířat zůstala neporušená, včetně hrubých a dlouhých chlupů, které je chránily před chladem. Mezi jejich zuby a v žaludku se našly zbytky poslední potravy. Domorodci na Sibiři dokonce až do roku 1806 využívali maso uvolněné táním ledu ke krmení svých psů.

Prach a písek

K uchování suchozemských zvířat významně přispěl stepní prach, který vznikal zvětráváním vyschlého bahna velkých řek a byl během ledových dob roznášen větrem po rozsáhlých oblastech. Tento jemný sediment, známý dnes jako spraš, zakryl zbytky uhynulých zvířat a ochránil je před úplným rozkladem. Podobné procesy lze dodnes pozorovat v čínských stepích, kde spraš stále pokrývá rozsáhlé plochy krajiny.

Dalším významným činitelem v procesu fosilizace byl jemný přesypový písek, který pohřbil mnoho odumřelých živočichů. V období křídy například zasypal dinosauří hnízda v dnešním Mongolsku. Američtí paleontologové později objevili tato vejce v pískovcových vrstvách u lokalit Iren Dabasu a Shabarakh Usu.

Jantar

Jeden z nejlepších způsobů, jak se mohly zachovat drobné části rostlin a hmyzu, bylo jejich uzavření do pryskyřice pravěkých stromů. Tato lepkavá substance, vytékající nebo odkapávající z kůry, dokonale obalila jemné květy, listy či drobné živočichy a chránila je před rozkladem. Postupem času pryskyřice ztvrdla a přeměnila se v jantar.

Nejznámější naleziště takto zachovaných organismů pochází z třetihorních jantarových lesů v oblasti dnešního Baltu. Jantar z této oblasti často obsahuje dokonale dochované exempláře pravěkého hmyzu, pavouků nebo rostlinných zbytků. Díky tomuto procesu máme dnes možnost vidět například neporušené tělo pravěkého mravence či komára, včetně jejich nejjemnějších detailů, jako jsou křídla nebo chloupky na těle.

Mořští živočichové a obyvatelé velkých jezer měli obecně lepší podmínky pro zachování než suchozemská fauna. Pokud se však jejich těla dostala do oblastí s příbojem, docházelo k jejich mechanickému poškození. Naopak v klidných hlubších vodách, kde se usazovalo bahno a písek, se mnozí živočichové zachovali téměř neporušeně. V některých případech se dochovaly tak detailní fosilie, že je možné pozorovat i nejjemnější struktury jejich těl.

Výjimečně zachovalá zkamenělá medúza. Zdroj fotografie

Na pravděpodobnost fosilizace má vliv mnoho faktorů. Důležitá je velikost a hmotnost organismu – větší a těžší zvířata mají vyšší šanci na zachování než drobné a lehké formy života. Mladí jedinci často hynou jako kořist predátorů, což ztěžuje studium jejich vývojových stádií. Výhodu mají přisedlé organismy, které zůstávají na jednom místě a nejsou přenášeny proudy nebo větrem. Také živočichové žijící v jeskyních, močálech, podzemí či v hlubokém moři mají větší šanci na uchování. Stejně tak se lépe dochovávají druhy žijící ve velkých koloniích, hejnech nebo stádech. 

Z fosilního záznamu se nejčastěji dochovávají tvrdé části organismů, jako jsou kosti, zuby, vápenité a křemité schránky, dřevité části rostlin či tvrdé plody. Měkké tkáně, jako kůže, svalstvo, hmyzí křídla, peří nebo květy, se uchovávají jen za výjimečně příznivých podmínek. Z tohoto důvodu chybí ve fosilním záznamu některé skupiny organismů, které nemají tvrdé tělní struktury – například červi se zachovali jen zcela výjimečně. Členovci se nezachovali všeobecně zvlášť dobře, lépe již měkkýši; nejlépe pak ostnokožci a obratlovci. Rostlinné fosilie jsou poměrně vzácné, přičemž nejlépe se dochovaly vápnité a křemičité řasy.

Závěr

Zachování organických zbytků je složitý proces, který závisí na mnoha faktorech. Klíčovou podmínkou je rychlé překrytí sedimentem, které chrání organický materiál před rozkladem. Důležitou roli hraje také množství, složení a chemické vlastnosti sedimentu, stejně jako typ horniny, která fosilii obklopuje. Propustnost hornin pro vodu a roztoky, stejně jako tlak a teplota, ovlivňují průběh fosilizace a následnou přeměnu organických zbytků v kámen.

Fosilizace však není jednosměrný proces – nejen že usazeniny ovlivňují zachování organismů, ale i samotné organické zbytky mohou měnit chemické složení hornin, ve kterých se nacházejí. Přestože během geologických období existovaly příznivé podmínky pro uchování rostlin a živočichů, byly ve srovnání s nepříznivými faktory poměrně vzácné. Většina odumřelých organismů byla zničena ještě před fosilizací nebo během ní, a mnohé fosilie, které se přesto vytvořily, byly následně erodovány a nenávratně ztraceny. Proto se z nesčetných generací dávných organismů dochoval jen zlomek jako důkaz života v minulých epochách.