دیدار فسیل‌های اسرار آمیز یک جنگل بارانی ماقبل تاریخ

حدود ۲۶ کیلومتر دورتر از شهر گلگنگ در جنوب شرقی استرالیا، نایجل مک‌گرت (Nigel McGrath) زمین‌دار چند سال پیش یک روز کامل را صرف کار روی یک قسمت بسیار سخت در زمین‌هایش کرد. در این تکه از زمین سنگ‌های سنگین و غنی از آهن پراکنده بودند که به تجهیزات او آسیب می‌زدند. پس مک‌گرت مجبور بود بلوک‌های شُل را با دست جابجا کند. در این زمان بود که متوجه چیزی عجیب شد: برگ‌های فسیلی بی‌نقص که بین سنگ‌ها فشرده شده بودند.

حالا دانشمندان تایید کرده‌اند که این سنگ‌های آهن ــ که در مساحتی کوچک به اندازه نصف زمین فوتبال پراکنده‌شده‌اند ــ شامل یکی از شگفت‌انگیزترین شواهد حیات در یک جنگل بارانی هستند.

طبق گزارشی که در ژورنال Science Advances منتشر شده، این سایت ــ که حالا زمین مک‌گرت نام دارد ــ یکی از معدود مکان‌ها در دنیا است که اکوسیستم‌های جنگل‌های بارانی دوره میوسن را در خود حفظ کرده است؛ دوره‌ای زمانی از ۲۳/۰۳ تا ۵/۳۳ میلیون سال قبل. در طول این دوره زمانی، زمین شاهد تغییر اکولوژیکی شدیدی بود و استرالیا از ناحیه‌ای عموما جنگلی ــ مانند آمازون امروزی ــ به زمین‌های خشک پوشیده از علف و بوته امروز تبدیل شد.

سایت‌های فسیلی دیگری در استرالیا وجود دارد که به خاطر استخوان‌های پستانداران و خزندگان معروف هستند، اما این سایت‌ها همیشه چیزهای نرم و بی‌شماری که پایه و اساس اکوسیستم‌ها را تشکیل می‌دهند، حفظ نمی‌کنند. زمین مک‌گرت مملو از این فسیل‌های کوچک است که یک جنگل بارانی بسیار متنوع را در نیو ساوت ولز به تصویر می‌کشد که چیزی بین ۱۶ میلیون تا ۱۱ میلیون سال قبل رشد می‌کرد.

در زمین مک‌گرت عنکبوت‌هایی وجود دارد که موهای پاهایشان نیز فسیل شده و ماهی‌هایی که شکم‌شان همچنان پر است از مگس‌ریزه. برگ‌ها با چنان ظرافتی فسیل شده‌اند که دانشمندان می‌توانند حفره‌های مکش CO₂ را در آن‌ها ببینند.

سوزان هَند (Suzanne Hand)، دیرینه‌شناس دانشگاه نیو ساوت ملز و متخصص فسیل‌های میوسن که نقشی در پژوهش حاضر نداشته است، می‌گوید «کیفیت و کمیت استثنایی مواد کشف شده شگفت‌انگیز است؛ همچنین اطلاعات بیولوژیکی و اکولوژیکی که استخراج و ارائه شده‌اند.»

فسیل‌های زمین مک‌گرت حتی تصاویری از حیات در حال تکاپو را نیز ثبت کرده‌اند. سر یک اره‌مگس در گرده گل پوشیده شده است؛ احتمالا بعد از این که از شهد آن گل تغذیه کرده بود. دم یک ماهی یک مسافر را در خود نگه داشته: یک لارو انگلی ماهیچه، که برای سفر به بالادست رودخانه روی گل و لای پوست ماهی ساکن شده بود.

متیو مک‌کوری (Matthew McCurry)، یکی از نویسندگان پژوهش منتشر شده و دیرینه‌شناس انستیتوی پژوهشی موزه استرالیا در سیدنی، می‌گوید «به خاطر کیفیت فسیل‌ها می‌توانیم این اکوسیستم‌ها را به گونه‌ای ببینیم که پیش از این ممکن نبود.»

فسیل‌های بسیار با کیفیت

مک‌کوری و همکارانش اولین بار در سال ۲۰۱۷ درباره سایت مک‌گرت شنیدند. وقتی آن‌ها متوجه اهمیت بالقوه فسیل‌ها شدند، شروع به بازدید‌های سه تا چهار روزه از سایت کردند و خودشان به بررسی سنگ‌های چخماق‌گونه پرداختند تا دیدی از یک جنگل بارانی ماقبل تاریخ داشته باشند.

دانشمندان هرچقدر بیشتر به آنالیز سایت پرداختند، بیشتر به غیر معمول بودن مدل حفظ فسیل‌ها پی بردند. فسیل‌ها همگی داخل لایه‌های بسیار ظریف سنگی از جنس اکسید آهن به نام گوتیت (goethite) دفن شده بودند. فسیل‌هایی از این دست پیش‌تر نیز کشف شده بودند، اما تعداد فسیل‌های زمین مک‌گرت بی‌سابقه است.

مایکل فریس (Michael Frese)، ویروس‌شناس دانشگاه کانبرا و یکی از نویسنده‌های پژوهش که روی میکروفسیل‌ها نیز کار می‌کند، می‌گوید «این نوعی از حفظ است که یا پیش از این ندیده گرفته می‌شد، یا توجه زیادی به آن نمی‌شد. اگر از فردی می‌پرسیدید که انتظار دارد در سنگ آهن فسیل پیدا کند یا نه، احتمالا شما را احمق خطاب می‌کرد.»

فریس اضافه می‌کند که نوع غیر معمول فسیل‌شدن، فسیل‌های زمین مک‌گرت را برای آنالیز با میکروسکوپ‌های الکترونی روبشی (SEM)، یکی از قوی‌ترین میکروسکوپ‌های موجود، بسیار مناسب می‌سازد. معمولا نمونه‌هایی که زیر یک SEM گذشاته می‌شوند باید با لایه‌های نازک طلا یا پلاتین پوشیده شوند تا نمونه‌ها را بتوان برای پژوهش‌های آینده نیز حفظ کرد. اما فسیل‌های زمین مک‌گرت چنان مقادیر زیادی از آهن دارند و رسانا هستند که می‌توان آن‌ها مستقیم و بدون آماده‌سازی زیر میکروسکوپ الکترونی قرار داد.

فریس می‌گوید «فسیل دقیقا همان‌طور که استخراج می‌شود زیر SEM می‌رود.»

تا به اینجا کوچکترین فسیل‌ها شامل یافته‌های شگفت‌انگیزی بودند. در تنها پر فسیلی سایت، دانشمندان می‌توانند کیسه‌های رنگدانه‌های ملانینی ببینند، که شکل آن‌ها نشان می‌دهد پر احتمالا رنگی تیره یا رنگین‌کمانی داشته است. دانشمندان همچنین قادر به دیدن ملانین حفظ شده در ماهی‌های فسیلی هستند و حتی یک پوست تک از بال یک پروانه یا بید متعلق به ۱۱ میلیون سال پیش یافته‌اند.

دریاچه‌ای غرق در آهن

ایده فعلی تیم پژوهشی این است که زمین مک‌گرت زمانی یک دریاچه نعل اسبی بوده که بعد از جدا شدن بخشی از یک رودخانه مئاندر شکل گرفته بود. در اغلب اوقات دریاچه کاملا آرام بوده، با شکارچیان کم و سطح اکسیژن پایین. اما با قضاوت از روی بیش از یک دوجین فسیل ماهی که تا به اینجا در سایت یافته شده‌اند، ماهی‌ها و دیگر حیوانات رودخانه‌ای گهگاهی به دریاچه سرازیر می‌شدند؛ احتمالا زمانی که رودخانه کنار آن سیلابی می‌شد.

مک‌کوری و فریس گمان می‌برند که آهن از ته‌نشین‌های بازالتی کنار دریاچه که در آب‌های عبوری حل می‌شدند و در سنگ‌های فرسوده‌شده نفوذ می‌کردند، وارد آب می‌شده است. سپس این آب مملو از آهن به سفره آب زیرزمینی رسیده و از کناره‌های دریاچه نعل اسبی به داخل آن نفوذ می‌کرده.

هرگاه آب تازه و با اکسیژن بالا وارد دریاچه می‌شده ــ احتمالا از طریق بالان‌های سیل‌آسا و سیلاب‌ها ــ یون‌های آهن نمی‌توانستند محلول باقی بمانند و به سرعت در بستر دریاچه گوتیت تشکیل می‌دادند. سپس این رسوب سریع مواد معدنی هر گونه برگ و لاشه‌ای که کف دریاچه بوده را در خود دفن می‌کرد. در طول زمان، گوتیت جایگزین بافت‌های نرم و دفنی شده و قسیل‌هایی که امروز می‌بینیم شکل گرفته‌اند.

این تیم دلایلی دارند که نشان می‌دهد چرخه گوتیت دریاچه احتمالا ناشی از باران‌های موسمی بوده است. از صدها فسیل گُل که تا به حال در زمین مک‌گرت یافته شده‌اند، اکثر آن‌ها پیش از شکوفه کردن دفن شده‌اند.این نشان می‌دهد که عمل دفن در یک زمان ثابت در طول سال رخ می‌داده است. تیم پژوهشی همچنین فسیل‌های زیادی از حشراتی پیدا کرده‌اند که در اکوسیستم‌های امروزی تنها در فصل‌های بهار و تابستان دیده می‌شوند.

پژوهشگران برای آزمودن ایده‌های خود و همچنین آنالیز گنجینه فسیل‌هایی که تا به حال یافته‌اند کار زیادی در پیش دارند. مک‌کوری و فریس مشتاقانه در حال تلاش برای بهبود تخمین‌های خود از سن سایت فسیل هستند، که می‌تواند پژوهشگران را در فهم بهتر میزان تغییر زمین مک‌گرت از یک جنگل بازانی گرمسیری به یک بوته‌زار کمک کند ــ سرنخی درباره این که واکنش جنگل‌های بارانی به اقلیم‌های در حال تغییر امروزی چه خواهد بود.

پنجره‌هایی به گذشته و آینده

در طول اوایل و میانه‌های میوسن، سطح CO₂ اتمسفری تقریبا ۴۰۰ تا ۵۰۰ ذره در میلیون بود؛ مشابه تخمین‌های سطح CO₂ ناشی از فعالیت‌های انسانی در آینده ای نزدیک. میوسن همچنین شاهد دوره‌های گرمایشی پایداری بود، نظیر اپتیمم اقلیمی میانه میوسن در ۱۷ تا ۱۴ میلیون سال پیش، که احتمالا با بخشی از زمان ثبت شده در زمین مک‌گرت همپوشانی دارد.

بو وانگ (Bo Wang)، دیرینه‌شناس آکادمی علوم چین که نقشی در این پژوهش نداشته، می‌گوید «این نتایج می‌توانند به فهم بهتر تغییرات آینده در اکوسیستم‌های جنگل‌های بارانی که با گرمایش جهانی ساخته دست بشر دست و پنجه نرم می‌کنند، کمک کنند. این مقاله نشان می‌دهد که زیست‌بوم‌های گرمسیری در جنوب استرالیا حداقل به دمای ۳۷ درجه رسیدند، اما نمی‌دانیم که آن‌ها کی پدیدار شدند و کی از بین رفتند. مکانیسم محرک آن‌ها چیست؟»

برای فهم بیشتر در مورد تغییرات زمین مک‌گرت، مک‌کوری و فریس برنامه دارند تا با فهرستی از فسیل‌های بیشتری که امید به یافتن‌شان را دارند، به سایت باز گردند. مک‌کوری می‌گوید «ما می‌دانیم که پر یک پرنده به خوبی حفظ می‌شود ــ اما ما کل پرنده را می‌خواهیم، و وقتی یک پرنده پیدا کنیم، می‌دانیم که به طور بی‌نقص حفظ شده است.»

اما به گفته مک‌کوری، همزمان که این تیم به دنبال فسیل‌های بیشتری است، سر پژوهشگران دیگر با گونه‌های خیره‌کننده‌ای که تا به حال یافت شده است گرم خواهد بود. «ما دقیقا به اندازه یک دهه کار پیش روی خود داریم.»