פצלי ברג'ס

פצלי ברג'ס (באנגלית: Burgess Shale) הם תצורה גאולוגית המכילה מאובנים שנחשפה בהרי הרוקי הקנדיים של קולומביה הבריטית בקנדה. הפצלים מפורסמים בשל השתמרות יוצאת דופן של הרקמות הרכות של המאובנים שבהם מלפני 508 מיליון שנים (אמצע קמבריון). זו אחת משכבות המאובנים הקדומות ביותר המכילות דפוסים של החלקים הרכים. יחידת הסלע היא שכבת פצלים שחורים, והיא בולטת בכמה מקומות סמוך לעיירה פילד בפארק הלאומי יוהו ומעבר קיקינג הורס. מחשוף נוסף נתגלה בפארק הלאומי קוטניי, 42 קילומטרים דרומית משם. פצלי ברג'ס נתגלו על ידי הפלאונטולוג צ'ארלס דוליטל וולקוט ב-30 באוגוסט 1909, לקראת סיום עונת החפירות באתר. הוא שב ב-1910 עם בניו, בתו ואשתו והקים מחצבה על שולי רכס המאובנים (Fossil Ridge). המשמעות של שימור רקמות רכות, והמגוון של האורגניזמים שהוא ידע שהם חדשים למדע, הובילו אותו לשוב למחצבה כמעט כל שנה עד 1924. בנקודת זמן זו, בגיל 74, הוא צבר מעל ל-65,000 פריטים. תיאור המאובנים הייתה משימה אדירה, שוולקוט התמיד בה עד מותו ב-1927. וולקוט, שהושפע מהדעה המדעית באותה תקופה, ניסה לשייך את כל המאובנים לטקסונים מודרניים, ועקב כך התייחסו באותה תקופה אל המאובנים שגילה כלא יותר מאשר מאובנים מוזרים. רק ב-1962 עשה אלברטו סימונטה (Alberto Simonetta) בחינה מחודשת של המאובנים וממחקריו הבינו המדענים שוולקוט בקושי גירד את פני השטח של המידע שהתקבל מפצלי ברג'ס, והמחקרים גם הבהירו שהאורגניזמים אינם משתייכים לאף קבוצה של בעלי חיים מודרניים. כתוצאה ממאמצי השכנוע של מומחה הטרילוביטים הארי בלקמור ויטינגטון (Harry Blackmore Whittington), חידש הסקר הגאולוגי של קנדה (Geological Survey of Canada) את החפירות במחצבת וולקוט, והוקמה מחצבה חדשה, הריימונד (Raymond), בערך 20 מטרים במעלה רכס המאובנים. בעזרת הסטודנטים למחקר דרק בריגס (Derek Briggs) וסיימון קונוויי מוריס מאוניברסיטת קיימברידג' החל ויטינגטון בהערכה יסודית מחודשת של פצלי ברג'ס, והם גילו שעולם החי המיוצג בהם היה הרבה יותר מגוון ויוצא דופן ממה שוולקוט זיהה. לרבים מבעלי החיים בפצלים היו מאפייני גוף מוזרים, ורק דמיון קל ביותר לבעלי חיים ידועים אחרים. דוגמאות לכך כוללות אופביניה (Opabinia), עם חמש עיניים וחוטם כמו צינור שואב אבק והלוציגניה (Hallucigenia), ששוחזרה במקור במהופך כאילו הלכה על שדרת קוצים סימטרית דו-צדדית. לאחר שרשות הפארקים של קנדה ואונסק"ו הכירו בחשיבות של פצלי ברג'ס הפך איסוף המאובנים קשה יותר מבחינה פוליטית מאמצע שנות ה-70 של המאה ה-20. המוזיאון המלכותי של אונטריו המשיך לאסוף מאובנים. האוצר של הפלאונטולוגיה של חסרי חוליות, דזמונד קולינס (Desmond Collins), זיהה מספר מחשופים נוספים ששכנו מעל ומתחת למחצבת וולקוט המקורית. אתרים אלו המשיכו להניב אורגניזמים חדשים מהר יותר מכפי שניתן היה לחקור אותם. ספרו של סטיבן ג'יי גולד חיים מופלאים, שיצא לאור ב-1989, עורר תשומת לב ציבורית למאובנים של פצלי ברג'ס. גולד שיער שהמגוון יוצא הדופן של המאובנים מצביע על כך שצורות הגוף של צורות החיים באותה תקופה היו מגוונות בהרבה מאלו ששרדו בימינו, וכי רבות מהשושלות הייחודיות היו ניסויים אבולוציוניים שנכחדו. הפרשנות של גולד למגוון בעלי החיים של הקמבריון נסמכה מאוד על הפרשנות המחודשת של סיימון קונוויי מוריס לפרסומים המקוריים של צ'ארלס וולקוט. עם זאת, קונוויי מוריס חלק נמרצות על מסקנותיו של גולד, וטען כי ניתן לסווג כמעט את כל עולם החי הקמבריוני למערכות מודרניות. פצלי ברג'ס משכו תשומת לב של פלאוקלימטולוגים שרוצים ללמוד ולחזות שינויים עתידיים ארוכי טווח באקלים של כדור הארץ. לדברי פיטר וורד (Peter Ward) ודונלד בראונלי (Donald Brownlee) בספרם "חייו ומותו של כדור הארץ" (The Life and Death of Planet Earth) בוחנים אקלימולוגים את תיעוד המאובנים בפצלי ברג'ס כדי להבין את האקלים של הפיצוץ הקמבריוני, ומשתמשים בו כדי לחזות כיצד ייראה האקלים של כדור הארץ 500 מיליון שנה בעתיד כאשר השמש ההולכת ומתחממת ומתרחבת בשילוב עם הירידה ברמות הפחמן הדו-חמצני והחמצן יחממו בסופו של דבר את כדור הארץ לכיוון טמפרטורות שלא נראו מאז עידן הארכאיקון לפני 3 מיליארד שנים, לפני שהצמחים ובעלי החיים הראשונים הופיעו, ולכן להבין איך ומתי ימותו בעלי החיים האחרונים. ב-1980 הוכרזו פצלי ברג'ס כאתר מורשת עולמית של ארגון אונסק"ו. ב-1984 הם צורפו לאתר המורשת העולמית הפארקים בהרי הרוקי הקנדיים. בפברואר 2014 הוכרז על גילוי מחשוף נוסף של פצלי ברג'ס בפארק הלאומי קוטניי דרומית לאתר המקורי. בתוך 15 יום של איסוף מאובנים ב-2013 נחשפו באתר החדש 50 מינים של בעלי חיים. המרבצים המכילים את המאובנים של פצלי ברג'ס קשורים לתצורת סטיבן (Stephen Formation), אוסף של אבני בוץ מעט גיריים, שגילה 508 מיליון שנים. השכבות הורבדו בבסיס צוק בגובה 160 מטרים מתחת לעומק שגלי סערה היו מסוגלים לזעזע. הצוק התלול היה מורכב מהשוניות הגיריות של תצורת קתדרל (Cathedral Formation), שנוצרה כנראה זמן קצר לפני ההרבדה של פצלי ברג'ס. התהליך המדויק של יצירת התצורה אינו ודאי, אבל ההשערה המקובלת ביותר היא שהקצה של שונית תצורת קתדרל ניתק מיתרת השונית, צנח והובל למרחק, ייתכן אפילו קילומטרים, מקצה השונית. שפעול מאוחר יותר של העתקים בבסיס התצורה הוביל להתפרקותה מבערך 509 למ"ש. תהליך זה השאיר צוק תלול, שתחתיתו הייתה מוגנת מהפחתת הלחץ הטקטונית משום שאבן הגיר של תצורת קתדרל עמידה ללחצים. הגנה זו מסבירה מדוע לא ניתן לעבוד עם מאובנים שנשמרו הרחק מתצורת קתדרל, לחץ טקטוני של השכבות יצרו פיצול אנכי ששבר את הסלעים, ולכן הם פיצלו את המאובנים במאונך. מחצבת וולקוט הוציאה מקרבה מאובנים יוצאי דופן משום שהייתה קרובה לתצורת סטיבן, ואכן המחצבה נחפרת כיום קרוב מאוד לצוק מהקמבריון. תצורת פצלי ברג'ס מכילה עשרה פרטים, הפרט הידוע ביותר מכונה פרט פצלי מחצבת וולקוט (Walcott Quarry Shale Member) ובו השכבה העשירה ביותר בפילופודים (Phyllopoda, תת-מחלקה של סרטנים מסננים שאיבריהם דומים לעלים). ערך מורחב – טפונומיה בתחילה שיערו שפצלי ברג'ס הושקעו במים נטולי חמצן, אבל המחקר הראה שחמצן היה זמין ברציפות במשקע. ההשערה בדבר הסביבה נטולת החמצן התבססה על כך שבסביבה כזו אורגניזמים שמתו אינם נרקבים, והיא גם יוצרת את התנאים הכימיים המאפשרים שימור של הרקמות הרכות של האורגניזמים. מעבר לכך, היא מצמצמת את כמות האורגניזמים החופרים מחילות. מחילות וסימני עקבות נמצאו בשכבות המכילות אורגניזמים בעלי גוף רך, אבל הם נדירים ובדרך כלל התחום שלהם מוגבל. נביעת מים מלוחים היא השערה חליפית להשתמרות הרקמות הרכות. קיימים אתרי לאגרשטטה רבים מהקמבריון ברי השוואה לפצלי ברג'ס. למעשה, אוסף מאובנים מסוג זה נפוצים בקמבריון הרבה יותר מאשר בכל תקופה אחרת. הסיבה לכך היא פעילות חפירת מחילות מוגבלת. משום כך כאשר פעילות של ערבול ביוגני (bioturbation) הפכה שכיחה יותר ויותר בקמבריון הפכו סביבות המסוגלות לשמר את החלקים הרכים של אורגניזמים נדירות הרבה יותר (תיעוד המאובנים של בעלי חיים מהפרקמבריון דליל ומעורפל). הביוטה של פצלי ברג'ס טיפוסית למרבצים של אמצע הקמבריון. אף שאורגניזמים הכוללים חלקים קשים מהווים בסך הכול 14% מהקהילה, נמצאים אותם אורגניזמים ביחסים דומים באתרי קמבריון אחרים. פירושו של דבר שאין סיבה להניח שהאורגניזמים נטולי חלקים קשים יוצאי דופן בכל אופן. למעשה, רבים מהם מופעים באתרי לאגרשטטה אחרים ממקומות ומתקופות אחרים. הביוטה כוללת מגוון של אורגניזמים. אורגניזמים המסוגלים לנוע בכוחות עצמם (נקטוניים) נדירים באופן יחסי, כשמרבית האורגניזמים הם שוכני קרקעית ים רדוד, או שנעים עם הזרמים או שהם צמודים באופן קבוע לקרקעית הים. כשני שלישים מהאורגניזמים של פצלי ברג'ס ניזונו מתוכן אורגני בקרקעית הים הבוצית, בעוד שכמעט שליש סיננו חלקיקים דקים מתוך עמוד המים. פחות מ-10% מהאורגניזמים היו טורפים או אוכלי נבלות, אם כי משום שאורגניזמים אלו היו גדולים יותר, הביומסה נחלקה שווה בשווה בין אורגניזמים מסנני אוכל, ניזונים מהקרקעית וטורפים ואוכלי נבלות. המאובנים של פצלי ברג'ס השתמרו כשכבה פחמתית שחורה דקה על פצלים שחורים, ומשום כך קשה לצלם אותם. עם זאת, טכניקות צילום שונות יכולות לשפר את איכות הצילומים. טכניקות אחרות כוללות מיקרוסקופ אלקטרונים סורק, Electron microprobe וקמרה לוסידה. לאחר שהוכנו תמונות, יש לקחת בחשבון להשפעות של ריקבון וטפונומיה לפני שניתן יהיה לבצע שחזור אנטומי נכון. שיקול שילוב המאפיינים מאפשר לחוקרים לקבוע את הזיקה הטקסונומית. המפץ הקמבריוני Gould, Stephen Jay & Conway Morris, Simon. Debating the significance of the Burgess Shale: Simon Conway Morris; Stephen Jay Gould. "Showdown on the Burgess Shale". Natural History Magazine. 107 (10): 48–55. Conway Morris, Simon. The Crucible of Creation: The Burgess Shale and the Rise of Animals, Oxford University Press, Oxford, 1998 (paperback 1999) ISBN 0-19-850197-8 (hbk), ISBN 0-19-286202-2 (pbk) Fortey, Richard. Trilobite: Eyewitness to Evolution, Flamingo, 2001. ISBN 0-00-655138-6 Gould, Stephen Jay. Wonderful Life: Burgess Shale and the Nature of History, Vintage, 2000. ISBN 0-09-927345-4 Briggs, D. E. G.; Erwin, Douglas H. & Collier, Frederick J. The Fossils of the Burgess Shale, Smithsonian, 1994. ISBN 1-56098-364-7 Caron, Jean-Bernard; Gaines, Robert R.; Aria, Cédric; Mángano, M. Gabriela; Streng, Michael (בפברואר 2014). "A new phyllopod bed-like assemblage from the Burgess Shale of the Canadian Rockies". Nature Communications. 5: 3210. Bibcode:2014NatCo...5.3210C. doi:10.1038/ncomms4210. ISSN 2041-1723. PMID 24513643. {{cite journal}}: (עזרה) מדיה וקבצים בנושא פצלי ברג'ס בוויקישיתוף פצלי ברג'ס, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית) פצלי ברג'ס, באתר Discogs (באנגלית) "Burgess Shale". Virtual Museum of Canada. 2011. Melvyn Bragg (host) (17 בפברואר 2005). "The Cambrian Explosion". In Our Time. BBC Radio 4 broadcast. {{cite web}}: (עזרה) (includes links to resource pages) Lexicon of Canadian Geological Units. "Burgess Shale". אורכב מ-המקור ב-11 בינואר 2013. {{cite web}}: (עזרה) "Charles Walcott". Royal Ontario Museum. Simon Conway Morris, Harry Blackmore Whittington, Fossils of the Burgess Shale: A National Treasure in Yoho National Park, British Columbia Simon Conway Morris (1998). The Crucible of Creation: The Burgess Shale and the Rise of Animals. Oxford University Press. p. 316. ISBN 978-0-19-286202-0. פיטר וורד ודונלד בראונלי, חייו ומותו של כדור הארץ, איך מדע האסטרוביולוגיה משרטט את גורלו של כדור הארץ, הוצאת עם עובד, תרגם איתמר פרת Canadian Rocky Mountain Parks "'Epic' new fossil site found in B.C. national park". 11 בפברואר 2014. {{cite news}}: (עזרה) Collom, C. J.; Johnston, P. A.; Powell, W. G. (2009). "Reinterpretation of 'Middle' Cambrian stratigraphy of the rifted western Laurentian margin: Burgess Shale Formation and contiguous units (Sauk II Megasequence); Rocky Mountains, Canada". Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 277 (1–2): 63–85. doi:10.1016/j.palaeo.2009.02.012. Powell, W. (2009). "Comparison of Geochemical and Distinctive Mineralogical Features Associated with the Kinzers and Burgess Shale Formations and their Associated Units". Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 277 (1–2): 127–140. doi:10.1016/j.palaeo.2009.02.016. Butterfield, N.J. (1990). "Organic Preservation of Non-Mineralizing Organisms and the Taphonomy of the Burgess Shale". Paleobiology. 16 (3): 272–286. doi:10.1017/S0094837300009994. JSTOR 2400788. Page, Alex; Gabbott, Sarah; Wilby, Phillip R.; Zalasiewicz, Jan A (2008). "Ubiquitous Burgess Shale–style "clay templates" in low-grade metamorphic mudrocks". Geology. 36 (11): 855–858. Bibcode:2008Geo....36..855P. doi:10.1130/G24991A.1. Orr, Patrick J.; Briggs, Derek E. G.; Kearns, Stuart L. (1998). "Cambrian Burgess Shale Animals Replicated in Clay Minerals". Science. 281 (5380): 1173–5. Bibcode:1998Sci...281.1173O. doi:10.1126/science.281.5380.1173. PMID 9712577. CARON, JEAN-BERNARD; JACKSON, DONALD A. (2006). "Taphonomy Of The Greater Phyllopod Bed Community, Burgess Shale". PALAIOS. 21 (5): 451–465. Bibcode:2006Palai..21..451C. doi:10.2110/palo.2003.P05-070R. Gaines, R.R.; Kennedy, M.J.; Droser, M.L. (2005). "A new hypothesis for organic preservation of Burgess Shale taxa in the middle Cambrian Wheeler Formation, House Range, Utah". Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 220 (1–2): 193–205. doi:10.1016/j.palaeo.2004.07.034. Butterfield, N.J.; Balthasar, U.; Wilson, L.A. (2007). "Fossil Diagenesis In The Burgess Shale". Palaeontology. 50 (3): 537–543. doi:10.1111/j.1475-4983.2007.00656.x. Bengtson, Stefan (2000). "Teasing Fossils out of Shales with Cameras and Computers" (PDF). Palaeontologia Electronica. 3 (1).