علم البيئة القديمة

علم البيئة القديمة هو دراسة التفاعلات بين الكائنات الحية و/أو التفاعلات بين الكائنات الحية وبيئاتها عبر الأطر الزمنية الجيولوجية . ^{[ 1 ]} وباعتباره تخصصًا، يتفاعل علم البيئة القديمة مع مجموعة متنوعة من المجالات ويعتمد عليها ويثريها، بما في ذلك علم الحفريات وعلم البيئة وعلم المناخ وعلم الأحياء .

انبثق علم البيئة القديمة من مجال علم الحفريات في خمسينيات القرن العشرين، مع أن علماء الحفريات كانوا يُجرون دراسات بيئية قديمة منذ نشأة علم الحفريات في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر. وبدمج المنهج الاستقصائي للبحث عن الأحافير مع المنهج النظري لتشارلز داروين وألكسندر فون هومبولت ، بدأ علم البيئة القديمة عندما شرع علماء الحفريات في دراسة كلٍ من الكائنات القديمة التي اكتشفوها والبيئات المُعاد بناؤها التي عاشت فيها. وتُعتبر التصويرات المرئية للمجتمعات البحرية والبرية القديمة شكلاً مبكراً من أشكال علم البيئة القديمة. وقد صاغ فريدريك كليمنتس مصطلح "علم البيئة القديمة" عام ١٩١٦. ^{[ ٢ ]}

• يستخدم علم البيئة القديمة الكلاسيكي بيانات من الأحافير وشبه الأحافير لإعادة بناء النظم البيئية في الماضي. ويتضمن دراسة الكائنات الأحفورية وبقاياها (مثل الأصداف والأسنان وحبوب اللقاح والبذور)، مما يساعد في تفسير دورة حياتها وتفاعلاتها وبيئتها الطبيعية ومجتمعاتها وطريقة موتها ودفنها. وتساعد هذه التفسيرات في إعادة بناء البيئات الماضية (أي البيئات القديمة). وقد درس علماء البيئة القديمة السجل الأحفوري في محاولة لتوضيح علاقة الحيوانات ببيئتها، جزئيًا للمساعدة في فهم الحالة الراهنة للتنوع البيولوجي . وقد حددوا روابط وثيقة بين التنوع التصنيفي والبيئي للفقاريات، أي بين تنوع الحيوانات والمواطن البيئية التي تشغلها. ^{[ 3 ]} ويُعد علم البيئة القديمة الكلاسيكي منهجًا اختزاليًا في المقام الأول: حيث يُجري العلماء تحليلًا مفصلًا لمجموعات صغيرة نسبيًا من الكائنات الحية ضمن أطر زمنية جيولوجية أقصر.
• يستخدم علم البيئة القديمة التطوري بيانات من الأحافير وغيرها من الأدلة لدراسة كيفية تغير الكائنات الحية وبيئاتها عبر الزمن. يتبنى علماء البيئة القديمة التطوري نهجًا شموليًا لدراسة كل من تغير الكائنات الحية وتغير البيئة، مع مراعاة التغيرات الفيزيائية والكيميائية في الغلاف الجوي والغلاف الصخري والغلاف المائي عبر الزمن. ومن خلال دراسة أنماط التطور والانقراض في سياق التغير البيئي، يتمكن علماء البيئة القديمة التطوري من دراسة مفاهيم الضعف والقدرة على التكيف لدى الأنواع والبيئات.
• يستخدم علم البيئة القديمة المجتمعية التحليل الإحصائي لدراسة تكوين وتوزيع مجموعات النباتات أو الحيوانات. ومن خلال تحديد كيفية ارتباط النباتات أو الحيوانات، يتمكن علماء البيئة القديمة المجتمعية من دراسة هياكل المجتمعات القديمة للكائنات الحية. وقد ساهم التقدم التكنولوجي في دفع هذا المجال قُدماً، من خلال استخدام النماذج الفيزيائية والتحليل الحاسوبي.

على الرغم من أن وظائف وعلاقات الكائنات الأحفورية قد لا تُلاحظ بشكل مباشر (كما هو الحال في علم البيئة)، إلا أن العلماء قادرون على وصف وتحليل كل من الأفراد والمجتمعات عبر الزمن. وللقيام بذلك، يفترض علماء البيئة القديمة الافتراضات التالية:

• جميع الكائنات الحية متكيفة ومقيدة ببيئة معينة، وعادة ما تكون متكيفة مع نمط حياة معين.
• تعتمد جميع الكائنات الحية بشكل أساسي على كائن حي آخر، سواء بشكل مباشر أو غير مباشر.
• إن السجلات الأحفورية أو الفيزيائية غير مكتملة بطبيعتها، فالسجل الجيولوجي انتقائي، وبعض البيئات أكثر عرضة للحفظ من غيرها. ويُعد علم الحفريات ، الذي يؤثر على التمثيل الزائد أو الناقص للأحافير، اعتبارًا بالغ الأهمية في تفسير تجمعات الأحافير.
• مبدأ التماثل هو المفهوم القائل بأن العمليات التي حدثت في الماضي الجيولوجي هي نفسها العمليات التي نلاحظ حدوثها اليوم. في علم البيئة القديمة، يُستخدم مبدأ التماثل كمنهجية: إذ يستنتج علماء البيئة القديمة معلومات عن الكائنات الحية والبيئات القديمة بناءً على أوجه التشابه التي يجدونها في الحاضر. ^{[ 2 ]}

يهدف علم البيئة القديمة إلى بناء نموذج مفصل قدر الإمكان لبيئة حياة الكائنات الحية التي عُثر عليها اليوم كأحافير. تتطلب عملية إعادة بناء البيئات الماضية استخدام السجلات (مثل تسلسلات الرواسب)، والمؤشرات (مثل الأحافير الدقيقة أو الضخمة وخصائص الرواسب الأخرى التي توفر دليلاً على الكائنات الحية والبيئة الفيزيائية)، والتسلسل الزمني (مثل الحصول على تواريخ مطلقة (أو نسبية) للأحداث في السجل). تأخذ عملية إعادة البناء هذه في الاعتبار التفاعلات المعقدة بين العوامل البيئية مثل درجات الحرارة، وتوافر الغذاء، ودرجة الإضاءة الشمسية. غالبًا ما تُفقد أو تُشوه الكثير من هذه المعلومات بفعل عملية التحجر أو التغيرات اللاحقة للترسيب في الرواسب المحيطة، مما يجعل التفسير صعبًا.

تشمل بعض المؤشرات الأخرى لإعادة بناء البيئات القديمة الفحم وحبوب اللقاح، اللذان يجمعان بيانات الحرائق والنباتات على التوالي. يمكن العثور على كلا هذين البديلين في البحيرات والأراضي الخثية، ويمكنهما توفير معلومات بدقة تتراوح بين المتوسطة والعالية. ^{[ 4 ]} هذه طرق مدروسة جيدًا وكثيرًا ما تُستخدم في مجال علم البيئة القديمة.

عادة ما يتم التعامل مع عامل التعقيد البيئي من خلال التحليل الإحصائي للبيانات العددية المتاحة ( علم الحفريات الكمي أو الإحصاء القديم)، في حين أن دراسة عمليات ما بعد الوفاة تُعرف باسم مجال علم الحفريات .

نظرًا لتمثيل العصر الرباعي بشكل جيد في سجلات جغرافية واسعة النطاق وذات دقة زمنية عالية، يمكن اختبار العديد من الفرضيات الناشئة عن الدراسات البيئية للبيئات الحديثة على نطاق آلاف السنين باستخدام بيانات علم البيئة القديمة. إضافةً إلى ذلك، توفر هذه الدراسات خطوطًا أساسية تاريخية (ما قبل التصنيع) لتكوين الأنواع وأنظمة الاضطراب من أجل استعادة النظام البيئي، أو تقدم أمثلة لفهم ديناميكيات تغير النظام البيئي خلال فترات التغيرات المناخية الكبيرة . تُستخدم دراسات علم البيئة القديمة لإثراء جهود الحفظ والإدارة والاستعادة. ^{[ 5 ] [ 6 ]} وعلى وجه الخصوص، يُعد علم البيئة القديمة الذي يركز على الحرائق مجالًا دراسيًا مفيدًا لمديري الأراضي الذين يسعون إلى استعادة أنظمة الحرائق في النظام البيئي. ^{[ 5 ]}

• علم البيئة التاريخي – دراسة النظم البيئية عبر الزمن 
• علم المناخ القديم – دراسة التغيرات في المناخ القديم 
• علم الجغرافيا القديمة – دراسة الجغرافيا الطبيعية للمناظر الطبيعية الماضية 
• علم البحيرات القديمة – الدراسة العلمية للبحيرات والجداول القديمة 
• علم حبوب اللقاح – دراسة حبوب اللقاح والمواد العضوية المجهرية الأخرى المقاومة للأحماض 
• علم الجغرافيا القديمة، علم المناخ القديم، علم البيئة القديمة (مجلة محكمة)