Ταφονομία

Με τον όρο ταφονομία (από τις ελληνικές λέξεις τάφος και νόμος) εννοείται η επιστήμη της ταφής και περιλαμβάνει όλα τα χημικά φαινόμενα και τα στάδια μεταμόρφωσης ενός φυσικού οργανισμού (φυτού ή ζώου) από τη στιγμή που πεθαίνει μέχρι τη στιγμή που ανακαλύπτουμε το απολίθωμά του. Ο όρος εισήχθη στην παλαιοντολογία το 1940 από τον σοβιετικό επιστήμονα Ιβάν Εφρέμωφ (Ivan Efremov), για να περιγράψει τη μελέτη της μετάβασης υπολειμμάτων, τμημάτων,ή παραγώγων οργανισμών από τη βιόσφαιρα στη λιθόσφαιρα, π.χ. της δημιουργίας συσσωρεύσεων απολιθωμάτων.

 Σήμερα η ταφονομία είναι επιστημονικός κλάδος per se. Η πλειοψηφία των σύγχρονων ερευνητών της ταφονομίας εξειδικεύεται στις εφαρμογές της σε ό,τι αφορά στην εφαρμογή της σε έρευνες που σχετίζονται με μεγάλες γεωλογικές περιόδους σε μια ποικιλία πεδίων -όπως η παλαιοντολογία, η γεωλογία, η αρχαιολογία, η παλαιοβοτανική, η παλαιοοικολογία, η παλαιοεντομολογία, ακόμα και η ιατροδικαστική επιστήμη. Ορισμένοι ταφονομιστές εστιάζονται αυστηρά στη μελέτη βιοστρωματονομικών διαδικασιών, ενώ άλλοι επικεντρώνονται στη μελέτη της διαγενετικής φάσης. Ένα σχετικά μεγάλο τμήμα της έρευνας επικεντρώνεται στη μελέτη σύγχρονων διαδικασιών μέσω της παρατήρησης και της εξομοίωσης και στην εφαρμογή των συμπερασμάτων σε προβλήματα που απαντώνται στο απολιθωματικό αρχείο. Δεν γίνονται όλοι οι οργανισμοί που ζουν τμήμα του απολιθωματικού αρχείου. Ένα μεγάλο ποσοστό όλων των βιολογικών οντοτήτων καταλήγει ως τροφή για άλλους, ανώτερους οργανισμούς της τροφικής αλυσίδας. Ακόμα και εκείνοι οι οργανισμοί που αποφεύγουν την βρώση, έχουν μικρή πιθανότητα να περάσουν στη διαδικασία της απολίθωσης, καθώς υφίστανται τις συνέπειες της αποσύνθεσης και της ανακύκλωσης των χημικών συστατικών τους. Για παράδειγμα, αν εξετάσει κανείς οποιοδήποτε στρώμα φύλλων σε κάποιο δάσος, θα ανακαλύψει από κάτω αποσυνθεμένη οργανική ύλη (humus). Οποιοσδήποτε οργανισμός, πριν φθάσει στην απολίθωση, περνά από τρία διακριτά στάδια. Η νεκρολογία είναι το πρώτο στάδιο και αφορά στο θάνατο του οργανισμού ή τμήματος του οργανισμού. Από τη στιγμή που πεθαίνει ένας οργανισμός αρχίζει η διαδικασία της μετάβασης στον ανόργανο κόσμο, στην οποία περιλαμβάνεται και η διαδικασία της ταφής. Αυτή η διαδικασία αφορά στο δεύτερο στάδιο ταφονομικό στάδιο, που ονομάζεται βιοστρωματονομία. Από την πρώτη στιγμή του θανάτου όλες οι διαδικασίες που συντελούν στη μετάβασή του οργανισμού από τον ζωντανό στον ανόργανο κόσμο (περιλαμβανομένης της ταφής) διαμορφώνουν το δεύτερο ταφονομικό στάδιο. Εκτός από τα καταφανή απολιθωματικά χαρακτηριστικά, υπάρχουν και λιγότερο εμφανείς λεπτομέρειες, οι οποίες μαρτυρούν τι συνέβη στον οργανισμό πριν γίνει απολίθωμα. Μελετώντας αυτές τις λεπτομέρειες οι παλαιοντολόγοι είναι δυνατόν να κατανοήσουν τον τρόπο του θανάτου ή της εξάρθρωσης ενός οργανισμού, οποιεσδήποτε εν γένει βιολογικές διαδικασίες τροποποίησαν τα υπολείμματα πριν την ταφή, την πιθανή μεταφορά ή διασκορπισμό τους από ζώα, νερό και/ή άνεμο και τον χρόνο παραμονής του οργανισμού σε ελεύθερο περιβάλλον πριν την τελική ταφή του. Η ταφή παίζει σημαντικό ρόλο στην πιθανή συντήρηση της οργανικής ύλης. Ωστόσο, απαιτούνται πολύ ιδιαίτερες χημικές και φυσικές συνθήκες στο ταφικό περιβάλλον ώστε να είναι αναγνωρίσιμη η μορφή του οργανισμού. Ουσιαστικά χρειάζεται να επιβραδυνθούν ή να εξουδετερωθούν οι βιολογικές (π.χ. ενζυματικές και βακτηριακές) και χημικές (π.χ. ενζυματικές και αποσύνθεση) διαδικασίες. Από τη στιγμή που θάβεται, η οργανική ύλη περνά στην τρίτη ταφονομική φάση, ή Διαγένεση. Στη φάση της διαγένεσης εμπλέκονται όλες οι διαδικασίες απολίθωσης του ιζήματος και οι χημικές αλληλεπιδράσεις με το νερό των κλαστικών πετρωμάτων. Οι διαδικασίες της απολίθωσης εξαρτώνται από ποικιλία παραμέτρων, οι οποίες έχουν ως αποτέλεσμα κυριολεκτικά τη δημιουργία ενός μωσαϊκού χαρακτηριστικών συντήρησης στο γήινο και θαλάσσιο περιβάλλον. Πολύ λίγες συγκεντρώσεις απολιθωμάτων είναι ακριβώς πανομοιότυπες, ιδιαίτερα σε ό,τι αφορά στον τρόπο σχηματισμού τους, αλλά γενικά πρότυπα δεν υφίστανται. Η κατανόηση των χαρακτηριστικών των απολιθωμάτων στα περιβαλλοντικά τους συμφραζόμενα επιτρέπουν ακριβέστερη ερμηνεία του απολιθωματικού αρχείου. Το μεγαλύτερο τμήμα της οργανικής ύλης επί της γης χρησιμοποιείται με τον ένα ή τον άλλο τρόπο από κάποιον ανώτερο οργανισμό στην τροφική αλυσίδα και εν τέλει ανακυκλώνεται. Αυτή είναι η μοίρα σχεδόν όλης της βιόμαζας στη γη. Το μεγαλύτερο τμήμα της οργανικής ύλης αποτελείται από συστατικά που αποσυντίθενται και είναι απίθανο να συντηρηθούν, ακόμα και υπό τις πλέον ευνοϊκές συνθήκες. Εκείνα τα τμήματα του οργανισμού που διαθέτουν ορυκτή σύνθεση (όπως ο σκελετός) και ήδη έχουν κάνει το πρώτο βήμα προς την απολίθωση, έχουν μεγαλύτερη πιθανότητα συντήρησης απ' ό,τι οι ζωντανοί ιστοί. Οι σκελετοί των πρώτων κατοίκων του Παρισιού, στη Γαλλία απολιθωμένοι στις κατακόμβες κάτω από την πόλη, πιστοποιούν το γεγονός. Είναι πολλές οι ταφονομικές διαδικασίες που χρήζουν μελέτης όταν προσπαθούμε να κατανοήσουμε τη διαδικασία της απολίθωσης. Σε αυτές περιλαμβάνονται γεγονότα που επηρέασαν τον οργανισμό κατά τη διάρκεια της ζωής του (αλλαγές στις βροχοπτώσεις, διαθεσιμότητα τροφής, κλπ.), η μετάβαση του οργανισμού ή τμήματός του από τη βιόσφαιρα (τον κόσμο των έμβιων όντων) στη λιθόσφαιρα (ιζηματογενές αρχείο) καθώς και τις φυσικές και χημικές επιδράσεις που επηρεάζουν τον οργανισμό από τη στιγμή που θάβεται, έως τη στιγμή που συλλέγεται στο πεδίο. Αν και το απολιθωματικό αρχείο είναι ατελές, εντούτοις παρέχει μια χρήσιμη επισκόπηση της ιστορίας της ζωής, εξαιτίας των μεγάλων χρονικών διαστημάτων που συνοψίζονται στο ιζηματογενές αρχείο. Ακόμα και αν οι συνθήκες συντήρησης της οργανικής ύλης απαντώνται μια φορά στα 10.000 χρόνια, σε κάθε σύγχρονο ιζηματογενές περιβάλλον περικλείεται το αρχείο 1.000.000 χρόνων περίπου σε ένα πέτρωμα βάθους περίπου 100 μ. Οι συνθήκες συντήρησης απαντώνται ιδιαίτερα στο αναερόβιο θαλάσσιο ή λιμναίο περιβάλλον. Φυσικά δεν είναι όλοι οι ιζηματογενείς σχηματισμοί προσβάσιμοι για έρευνα και μελέτη. Οι διαδικασίες της ορογένεσης που σχετίζονται με τη δραστηριότητα των τεκτονικών πλακών (μεταμορφισμός των ιζηματογενών απολιθωματοφόρων πετρωμάτων ώστε να μην είναι τα απολιθώματα αναγνωρίσιμα) και η διάβρωση μειώνει τον αριθμό των διαθέσιμων απολιθωμάτων στην επιφάνεια της γης. Οι ταφονομιστές μελετούν φαινόμενα όπως η βιοστρωματονομία, η αποσύνθεση, η διαγένεση και η απολίθωση. Η βιοστρωματονομία αναλύει όλους τους περιβαλλοντικούς παράγοντες που επιδρούν στο ζώο ή στο φυτό από τη στιγμή που πεθαίνει μέχρι τη στιγμή που θάβεται από τα γεωλογικά ιζήματα, αναγκαία συνθήκη για τη μετέπειτα μετατροπή του σε απολίθωμα. Τούτη η διαδικασία αφεαυτής εμπλέκει διαφορετικές επιστημονικές προσεγγίσεις, καθώς απαιτούνται εξειδικευμένες γνώσεις βιολογίας, βιοχημείας, χημείας και εργαστηριακών εφαρμογών. Ωστόσο, το κίνητρο πίσω από τη σπουδή της ταφονομίας είναι η καλύτερη κατανόηση του απολιθωματικού αρχείου. Τα απολιθώματα είναι πανταχού παρόντα στα ιζηματογενή πετρώματα, όμως οι παλαιοντολόγοι δεν μπορούν να καταλήξουν σε ακριβή συμπεράσματα για τη ζωή και την οικολογία απολιθωμένων οργανισμών, χωρίς να γνωρίζουν τις διαδικασίες της απολίθωσής τους. Για παράδειγμα, όταν αντιμετωπίζει κανείς το φαινόμενο συσσωματώσεων απολιθωμάτων, που περιέχουν σε αφθονία κάποιον τύπο απολιθώματος οι πιθανές ερμηνείες ποικίλουν. Είτε ο συγκεκριμένος οργανισμός υπήρχε σε μεγαλύτερους αριθμούς ατόμων ή τα υπολείμματά του είναι ανθεκτικότερα στην αποσύνθεση. Οι αρχαιολόγοι μελετούν τις ταφονομικές διαδικασίες και χρησιμοποιούν τα συμπεράσματά της, προκειμένου να καθορίσουν πώς συσσωρεύονται τα φυτικά και ζωικά υπολείμματα στις αρχαιολογικές θέσεις. Τούτο είναι ζωτικό για να καθορίσει κανείς αν τα υπολείμματα συνδέονται με κάποια ανθρώπινη δραστηριότητα. Επιπρόσθετα, οι ταφονομικές διαδικασίες είναι δυνατόν να μεταβάλλουν τα υπολείμματα από τη στιγμή που αποτίθενται σε μια δεδομένη θέση. Η κατανόηση των τρόπων με τον οποίο λειτουργούν οι ταφονομικοί παράγοντες γίνεται με την πειραματική ταφονομία, μέσω της έκθεσης υπολειμμάτων οργανισμών σε διάφορες συνθήκες μεταβολής και της επακόλουθης διερεύνησης των αποτελεσμάτων έκθεσης. Efremov, I. A., 1940, "Taphonomy: a new branch of paleontology", στο Pan-American Geology 74:81-93. Greenwood, D. R., 1991, "The taphonomy of plant macrofossils", στο Donovan, S. K. (Ed.), The processes of fossilisation, 141-169, Belhaven Press. Lyman, R. L., 1994, Vertebrate Taphonomy. Cambridge University Press. Shipman, P. (1981), Life history of a fossil: An introduction to taphonomy and paleoecology. Harvard University Press. Gastaldo, Savrda, & Lewis, 1996, Deciphering Earth History: A Laboratory Manual with Internet Exercises. Contemporary Publishing Company of Raleigh, Inc. ISBN 0-89892-139-2 The Journal of Taphonomy