بخش دوم ، زمین زیستگاه ما
فصل ۳ – سرگذشت زمین . لایه های سنگ ها :

سنگ های رسوبی معمولاً به صورت موازی در روی هم انباشته می شوند و مانند ورق های کتابند. در یک سری لایه از جنس سنگ های رسوبی ، اصولاً لایه های زیرین قدیمی تر از لایه های بالایی هستند. اما در صورتی که سنگ ها چین خورده باشند، نمی توانیم اصل بالا را درست بدانیم و برای تعیین وضعیت گذشته های آن ها باید بدنبال شواهد دیگری بگردیم.

فسیل :

برای پاسخ به این سؤال که چه جاندارانی بر روی زمین زندگی می کردند باید از فسیل ها کمک گرفت. به آثار و بقایای موجودات قدیمی که در بین برخی از مواد تشکیل دهنده ی پوسته زمین پیدا می شوند فسیل می گویند. از میان جانداران گذشته، فقط تعداد بسیار کمی به صورت فسیل درآمده اند. جاندارانی که دارای اعضای نرم و فاقد اسکلت سفت داخلی یا خارجی بوده اند، در برابر عوامل مخرب طبیعی مقاومتی نداشته و پس از مرگ در مجاورت هوا یا زیر آب تجزیه گردیده، خوراک جانداران دیگر شده و بدون آنکه از خود اثری به جای گذارند، از بین رفته اند.
در میان جانداران گذشته ی زمین آن هایی که دارای اعضای سخت مانند استخوان، دندان، صرف ، کیتین با بافت چوبی بوده اند. امکان فسیل شد نشان وجود داشته است. این جانداران باید بلافاصله پس از مرگ در محلی قرارگیرند تا در معرض تجزیه و فساد قرار نگیرند.

مکان های مناسب برای فسیل شدن :

برای فسیل شدن،‌محیط های رسوبی مانند دریاها و دریاچه ها مناسب تر از سایر مناطق اند. در این مناطق رسوب گذاری شدیدتر است و بقایای جانداران بوسیله رسوبات بهتر مدفون و پوشیده ی می شود.

در خشکی ها نیز گاهی فسیل بوجود می آید ولی تعداد آن ها نسبت به فسیل هایی که در دریاها تشکیل شده اند، بسیارناچیز است. یخچال، غار، طوفان های شن و ماسه ، شیره های گیاهی، مواد نفتی و خاکسترهای آتش فشانی شرایطی بوجود می آورند که جانوران یا گیاهان قبل از فساد و تجریه همه یا قسمتی از جسد آن ها سالم بماند.

استفاده از فسیل ها :

برخی از فسیل ها که مانند زغال سنگ و نفت که به آن ها سوخت های فسیلی نیز گفته می شود و بطور مستقیم در تأمین انرژی و برخی مواد کاربرد فراوان دارند. از سایر فسیل ها نیز برای تعین محل بعضی از مواد معدنی استفاده می گردد. فسیل ها در تشخیص آب و هوای گذشته نیز قابل استفاده اند.

تحول در حیات :

با مطالعه در روی فسیل ها بدست آمده از میان لایه های رسوبی مختلف معلوم شده است که فسیل های موجود در لایه های قدیمی تر (زیرین) در مقایسه با آن ها که در لایه های بالایی پیدا می شوند. ساختمانی بدنی ساده تری را نشان می دهند. یعنی هرچه به زمان حاضر نزدیک می شویم. هم ساختمان بدن جانداران پیچیده تر می شود هم بر تعداد انواع آن ها اضافه می شود.
دانشمندان به همین ترتیب توانسته اند اولاً با نوع تحولات و تغییرات جانداران در گذشته آشنا شوند، ثانیاً نوعی جدول زمانی را به کمک فسیل ها تنظیم کنند که راهنمای مناسبی برای تعیین قدمت لایه های رسوبی مجهول هم هست.
ترتیب پیدایش جانداران از بی مهره ها به مهره داراین ساده و خونسرد و سپس مهره داران خونگرم، یعنی پرنده ها و پستانداران است.
گیاهان نیز در آغاز محدود به جلبک های دریایی بودند و در زمان های بعد سرخس ها و انواع مشابه پدید آمدند. پیدایش گیاهان گلدار، که انواع کامل پیچیده تر از اقاسم بی گل ها و هاگدار است. در زمان های نزدیک به زمان حال در روی زمین ظاهر شدند.

تغییر گونه های جانداران :

یکی از مهم ترین کاربردهای فسیل ها پی بردن به چگونگی تغییرات شکل ظاهری و ساختمان بدنی و در نتجه بوجود آمدن انواع جدید جانداران است. امروزه بیش از ۲ میلیون نوع جاندار در روی زمین زندگی می کنند. در حالی که مطالعه ی فسیل ها نشان میدهد که در ابتدا تعداد گونه های جانداران بسیار محدود و رفته رفته افزایش پیدا کرده اند.
المارک دانشمند فرانسوی‌،در قرن هجدم استفاده یا استفاده نکردن اندام ها را عامل بروز تغییر می دانست و عقیده داشت که وقتی اندامی زیاد بکار برده شود، قوی خواهد شد و برعکس اندامی که کار نکند، رشد چندانی نخواهد داشت . به عقیده لامارک صفاتی که به این ترتیب کسب می شوند. قابل به ارث رسیدن نیز خواهند بود. پس چون زرافه گردن خود را برای خوردن برگ های درختان بالا کشانده نسل به نسل بر طول گردنش اضافه شده است.

چارلز داروین:

زیست شناس انگلیسی،‌در قرن نوزدهم که از اوایل زندگی به مطالعه گیاهان و جانوران علاقمند بود. در مورد چگونگی تغییر گونه ها ، نظریه ی انتخاب طبیعی خود را در کتابی به نام منشأ انواع انتشار داد.
انتخاب طبیعی به این معناست که طبیعت در هر محیط افراد سازگارتر را انتخاب می کند و آن هایی را که برای زیستن در آن محیط مناسب نیستند، از میان می برد.
ذکر انتخاب طبیعی، از آن جا در ذهن داروین ریشه گرفت که مشاهد کرد:‌تعداد اولاد جانداران، همیشه بیشتر از تعداد والدین است با وجود این جمعیت انواع بخصوص همواره ثابت می ماند. بنابراین باید همیشه تعدادی از اولاد جانداران به طریقی از بین بروند و چون بین افراد یک نوع ، تفاوت های فردی وجود دارد و همه آن ها از لحاظ سازش با محیط، مشابه نیستند. در ضمن چون غذا و جا معمولاً برای همه ی افراد وجود ندارد،‌میان آن ها رقابت در می گیرد. در این رقابت افرادی که سازش بیشتری با محیط دارند. از شانس بیشتری هم برای زنده ماندن برخوردارند و در نتیجه، در رقابت پیروز می شوند و به سن زاد و ولد می رسند و تولید مثل می کنند.

دووریس :

در اوایل قرن بیستم یک دانشمند هلندی به نام دووریس نظریه ی جهش را اائه داد. دووریس معقتد بود، صفاتی بطور ناگهانی در یک فرد ظاهر می شوند و این صفات قابل انتقال به نسل های بعدی نیز هستند. جاندارانی را که در آن ها صفات جدید بوجود می آید در اصطلاح جهش یافته می نامند. صفات جدیدی که در یک جهش بوجود می آیند اغلب مضر هستند و سبب نابودی جاندار می شوند، گاهی به ندرت در یک جهش صفات مفیدی هم ظاهر می شدند. جاندارانی که در آن ها یک یا چند صفت مفید ظاهر می شود. نسبت به همنوعان خود سازگاری بیشتری با محیط پیدا می کنند و رفته رفته تعداد آن ها در محیط افزایش پیدا می کند.

چگونگی بروز جهش :

می دانید که صفات ارثی از طریق کروموزوم ها داخل هسته به ارث می رسند. مشاهد هی دقیق کروموزم ها هم نشان داده است که ماده ی اصلی زنده ی آن ها، مولکول های DNA است که در سلول های همه ی جانداران وجود دارد و امروزه آن ها را عوامل بوجود آورنده صفات مختلف در همه ی جانداران می شناسیم. پس اگر قرار باشد تغییر در صفات جانداران پدید آید. این تغییر (جهش) باید در ساختمان DNA اثر بگذارد.
DNA مولکولی بسیار با ثبات است و ساختمان کم تر دچار تغییر می شود عواملی که سبب بروز تغییر در ساختمان چنین مولکولی می شوند، باید بسیار قوی باشند. مواد رادیو اکتیو بعضی از ماد شیمیایی و دارویی را از جمله ی این عوامل می دانند.

شواهد تغییر :

وجود شباهت های فراوان در میان جانداران حاکی از وابسته بودن آن ها به همدیگر است. البته، شباهت میان جانداران یک گروه زیادتر از شباهت میان جانداران گروههای دور از هم است. بدیهی است که ساختمان اندام های داخلی مانند دستگاههای تنفس، گردش خون، کلیدها و غیره هم در آن ها بسیار شبیه است و همگی فعالیت های حیاتی مانند تغذیه ، تنفس ،‌و غیره را به یک شکل انجام میدهند.
چنین شباهتی به ترتیب در میان افراد گروههای دیگر مهره داراین کمتر می شود. با این حال، میان این گروهها شباهت زیاد دارند.

در مجموع مشاهدات انجام شده حاکی از آنند که :

جانداران از اجداد قدیمی و مشترکی بوجود آمده اند.
تغییرات در جمعیت های جانداران پدید می آیند نه در افراد، زیرا فردیکه پس از مدت کم و بیش کوتاهی می میرد اما نسل و جمعیت باقی می ماند. زندگی از حالت ساده و ابتدایی به صورت پیچیده تری تحول یافته است.

فکر کنید
در مطالعه ی تاریخچه زمین، سنگ های رسوبی بهتر از بقیه ی اقسام سنگ ها هستند، دلیل چیست؟

سنگ های رسوبی از بسیاری جهات پرارزش اند، از جمله اینکه در آنها غالباً بقایای گیاهان و حیوانات پیدا می شود که آنها را فسیل می نامند. دانشمنان با استفاده از فسیل ها تاریخ گذشته ی زمین را معلوم می کنند. سنگ های رسوبی شواهد مربوطه به تاریخچه ی گذشته ی زمین را در بردارند و نشان می دهند که وضع دریاها و خشکی ها، رشته کوه ها و غیره در گذشته چگونه برده است.

فکر کنید
یک جاندار پس از مرگ باید دور از چه عواملی قرار گیرد تا همه یا قسمتی از جسد آن باقی بماند؟

این جاندار باید بلافاصله پی از مرگ، در محلی قرار گیرد تا در معرض تجزیه و فساد قرار گیرد. مثلاً اگر دارای اعضای نرم یا فاقد اسکلت سخت داخلی یا خارجی است. نباید در مجاورت هوا یا زیر آب قرار گیرد چون در این حالت تجزیه گردیده و یا خوراک جانداران دیگر می شود. در حالت کلی خشکی جای خوبی برای فسیل شدن نیست.

فکر کنید :‌
۱ – به کمک جای پای جاندار ،‌چه اطلاعاتی درباره آن جاندار می توان کسب کرد؟

وزن ، بزرگی جثه، نوع جاندار، نوع تغذیه

۲ – وجود زغال سنگ در یک منطقه چه اطلاعاتی درباره آب و هوای گذشته ی آن جا می تواند در برداشته باشد؟
وجود زغال سنگدر یک منطقه نشان میدهد که شرایط آب و هوایی در آن منطقه برای پیدایش جنگل های انبوه مناسب بوده است.

۳ – آیا می توان به کمک فسیل ها مناطق مختلف دریاهای گذشته را از نظر عمق شناسایی کرد؟
بله زیرا در هر منطقه از دریا متناسب با …. فاصله از ساحل ، جنس رسوبات فرق می کند و از طرفی هر لایه ی فسیل های ویژه ای دارد که با فسیل های لایه های بالایی و پائینی متفاوت است.

۴ – آیا می توان به کمک فسیل ها، دریاچه آب شیرین را از دریاچه آب شور تشخیص داد؟
بله، برخی از فسیل های مربوط به جانوران ساکن دریاچه آب شیرین اند، پس سنگ های محتوی آثار آن ها باید در محیط آب شیرین تشکیل شده باشد.

فکر کنید :
از ترتیب پیدایش جانداران در روی زمین چگونه می توانند به قدیم یا جدید بودن لایه های رسوبی چین خورده پی ببرند؟

فسیل ها نشان دهنده ی طرز تکامل حیات در روی زمین اند، و چون جانداران ابتدایی و ساده تر در مقایسه با جانداران پیچیده و پیشرفته قدمتی زیادتر دارند، با مقایسه نوع فسیل های موجود در سنگ ها می توان ترتیب قدمت های لایه رسوبی را معلوم کرد.

فکر کنید :
۱ – نوع سازگاری هر کدام از جانداران زیر را مشخص کنید:
گاو
مار
کاکتوس
اردک
بوته ی کدو
۱ – گاو :
ناخن اندام های حرکتی تبدیل به سم شده است. معده چهار قسمتی است دندان های آسیا رشد بیشتری دارند.

مار :
داشتن پولک های ضخیم در سطح خارجی پوست که سبب می شود آب بدن از بین نرود و نیاز جانور به آب کم باشد.

کاکتوس :
سطح پهنک برگ ها فوق العاده کاهش یافته و تبدیل به خار شده است و تعداد روزنه ها کم است.

اردک :
دستگاه گوارش دارای بخش های ویژه ای بنام چینه دان و سنگدان است

بوته کدو:
طول ریشه بدلیل نیاز زیاد گیاه به آب زیاد است و در اطراف پخش می شود.

۲ – آیا مهاجرت می تواند یکی از عوامل ایجاد تغییر در جمعیت های جانداران باشد؟ برای گفته خود دلیل بیاورید؟
مهاجرت عبارت است از جابجایی از مکانی به مکان دیگر . مهاجرت ها می توانند بر افزایش یا کاهش جمعیت ساختمان سنی جمعیت و … اثر بگذارد به عنوان مثال وقتی روستاییان به شهرها مهاجرت می کنند چون اغلب مهاجرین …. کار و فعالیت هستند باعث افزایش جمعیت سالخوره و یا در مورد زنان در روستا می شوند.

تفسیر کنید
این جمله را تفسیر کنید:
«جهش بوجود آورنده تغییرات در جانداران و انتخاب طبیعی گسترش دهنده ی آنها در جریان جمعیت ها ست.»
جهش سبب پیدا شدن صفات جدید می شود اما به تنهایی قادر به تغییر چهره ی جمعیت نیست زیرا میزان جهش بسیار کم است ولی انتخاب طبیعی یا انتخاب انواع جدید و حذف انواع دیگر امکان گسترش این صفت را فراهم می کند. به بیان دیگر جهش ایجاد کننده ی صفت جدید در فرد و انتخاب طبیعی افزایش دهنده ای فراوانی این صفت است.