另类化石
位置: 首页 >讲话 > 自我介绍 > 文章内容

另类化石

2021-09-15 12:04:41 投稿作者: 点击:

化石是人类研究古生物的重要窗口,古生物学家在和化石打交道的过程中,有不少有趣的发现,使我们不但能从各种另类、奇特的化石中看到一个光怪陆离的古生物世界,也能从化石中了解地球变迁、物种兴灭、人类起源……

糞便化石

2014年2月,一件全世界最长的粪便化石标本被一位买家成功拍下。这条“石头粪便”长约1米,形成年代距今约3300万年。粪便化石属于遗迹化石的一种,遗迹化石包括远古生物的排遗物、代谢物、蛋、潜穴、足迹等。

最早的粪便化石的发现要归功于19世纪初期的一位伟大女性——玛丽·安宁。玛丽出生在一个木匠之家,他父亲在闲时会到离家不远的海岸找些化石,卖掉以补贴家用。1810年,玛丽的父亲早逝,寻找化石并售出成为玛丽的全职工作。或许是玛丽寻找的侏罗纪海岸保存了大量侏罗纪时期的古生物化石,也或许是玛丽运气好,她先后首次发现了鱼龙、蛇颈龙和双型齿翼龙的完整化石,这三次重要发现让她成为最伟大的化石发现者之一。

在挖掘化石时,玛丽多次在蛇颈龙腹腔发现一些锥状化石。玛丽仔细检查后,在锥状化石中发现了鱼骨化石、鳞片化石和其他一些动物的骨骼化石,因此她推测,这些锥状化石是蛇颈龙的粪便化石。1824年,玛丽向当时声望极高的地质学家威廉·巴克兰分享了自己的看法。巴克兰经过长期研究,也认为这些锥状物就是粪便化石。1840年后,人们发现用硫酸处理粪便化石能得到大量磷酸盐,可用于生产化肥,因此粪便化石一度成为热门资源。

通过粪便化石,古生物学家知道,白垩纪时期的蛇颈龙是底栖动物,在海底捕食牡蛎等动物。古生物学家发现,波兰三叠纪古鱼的粪便化石中含有双壳动物和腹足动物的遗骸。这帮助科学家了解生命史上最严重的一次生物大灭绝后,生命如何再次崛起。

颗石藻化石

颗石藻化石是一种很小的化石,最小的个体只有2微米,需要借助扫描电子显微镜才能看到。这些单细胞浮游生物能制造透明的圆形方解石微石碟,并用多个微石碟将自己包裹成一个圆球。颗石藻对古生物学家很重要。因为颗石藻化石和有孔虫化石等微型化石在全世界各地广泛分布,因此,不但可以用来作为鉴定地质年代的依据,还能指示古代环境,记录当时的气候变化。

白垩纪的名称来源于一种方解石矿物,其来源就是颗石藻。颗石藻以金藻糖和脂肪颗粒储存能量,这是海相油气层中一种重要的烃类来源。白垩纪之所以是油气形成的重要时期,很大程度上要归功于这一时期颗石藻的繁荣。

颗石藻今天也生活在全世界的海洋中,是海洋中重要的生产者。2018年,科学家发现,在病毒感染下赫氏颗石藻大量死亡。科学家还发现:在海浪拍打下,微石碟很容易飘散到空气中,形成气溶胶。而且,它们的碟状外形很适合在空中漂浮——微石碟在空中的滞留时间平均为盐粒的25倍。这些气溶胶颗粒能有效地散射太阳光,减少地面接受的太阳辐射总量。

奇怪的棘皮动物

和接下来这种生物相比,电影里的外星人形象实在缺乏想象力。生活在寒武纪海底的爬胃虫是一种外形十分古怪的生物:它通过一根肉茎固定在海床,主体部分是柔软的分节躯体,在膨大的吻上还长有类似海藻的枝状物。这种结合了动物和植物外形特征的古生物化石最初发现时困扰了不少学者,以至于至今科学家不知道该把它归到哪个门类里,只能猜测它可能是一种棘皮门动物(海胆、海星、海参所属门)。

棘皮动物门下还有一种外形怪异程度不输爬胃虫的动物——海桩。150多年前,第一枚海桩化石标本向科学家展现了一个怪物:它有长长的尾巴,照理说它应该被归入脊椎动物;但同时它又有方解石骨板,这明显是海星等棘皮动物(无脊椎)的特征。如果要把它归入棘皮动物,它的扁平状身体又非常不对称,而对称恰恰是棘皮动物的标志性特征之一。

2014年,摩洛哥出土了约450枚海桩化石。难能可贵的是科学家在这批化石标本中,首次发现了被黄铁矿交代(指围岩与化石发生物质交换)的海桩软组织。通过分析化石内部铁的分布,研究人员还原了这些软组织的精细结构,结果与现代海星臂结构非常像,由此可以确定海桩属于棘皮动物门。之前被认为是头和尾部的结构,其实应该是摄食臂。

精子化石

2015年,科学家在南极半岛浅层海底的砾石堆中发现了5000万年前的环带纲动物(水蛭、蚯蚓的祖先)的精子化石,这是目前发现的年代最古老的动物精子,打破了之前发现的跳虫化石(1000万年前)的最古老精子纪录。

精子不是硬质结构,为什么能形成化石?其实,这种环带动物受精卵的外层还有一层硬茧,就和现代蚯蚓和水蛭的卵茧一样。茧外层的硬壳让其能以完整形态形成化石。精子的个头十分小,科学家在高倍显微镜和计算机图像分析技术的辅助下才发现它们。这些化石精子长得很像一种生活在北半球、喜欢寄生在小龙虾外壳上的蛭蚓目蠕虫。

保存完好的虾

5000万年前的精子化石已经够稀奇了,4.25亿年前的完整虾化石更是来之不易。2012年,考古学家在英国赫里福德郡发现了一种介形纲动物“种子虾”的化石。

在距今4亿多年前的志留纪,这里还是一片亚热带海洋。海洋动物偶尔因为窒息,被火山灰埋葬后形成化石。这些种子虾化石不但保留了外壳,也完整保存了腮、眼、消化系统等软组织,实属罕见。

为了让这些微型古生物化石重见天日,科学家们决定先“毁灭”化石:他们每次沿同一个方向将化石磨掉20微米,同时拍摄断面照片,这个过程重复500次,就能得到500张种子虾的断面图。所有照片被输入计算机后,就能重构出种子虾的数字3D模型。唬人的贝壳

双壳纲动物已经在地球上生活了超过5亿年,平时我们吃的蛤蜊、贻贝等有两个壳的贝壳动物就属于双壳纲动物。它们祖先的化石迷惑了不少人。

17世纪的英国博物学家罗伯特·普洛特在书中提到了他在英国海丁顿村发现的奇怪马头。其实,这是一种在英格兰南部的侏罗纪地层内广泛分布的一种双壳纲三角蛤属动物。“马头”的“双眼”是原来闭壳肌所在的凹槽,“马耳”是两片突出的壳嘴。

普洛特在书中还提到另一种名为“牛心”的化石,取这个名字是因为这种化石很像牛的心脏。该生物也是一种双壳类动物,左右壳呈轴对称,现名“原心蛤”,被划入鸟蛤科。

箭石化石

曾经有一种外形类似长剑的化石骗过了许多人。有人认为它们是神秘生物的指化石,也有人认为是古代犀牛交战后留下的断角,还有人认为是古人打造的石剑。其实,它是一种已经灭绝的头足纲动物箭石体内的硬鞘。箭石这种动物最早出现于距今4亿年前,是现代乌贼和鱿鱼的祖先。和它的后代一样,箭石体内也有一枚石灰石质硬鞘。这个结构不仅是箭石的护甲,也为它们提供下潜负重。硬鞘不容易被分解,容易形成化石。因为其形状十分规则平整,酷似剑身,难怪不明就里的古人们挖掘出来,会误以为是人造之物——石剑。

其实,箭石化石是箭石交配后集体死亡而留下的。这种现象在现代鱿鱼中也很常见,它们会迁徙到祖辈的产卵场交配,然后死去,体内的硬鞘就被留了下来。在黑色的箭石化石内部,偶尔还能发现一颗白色的方解石圆锥,这是箭石的闭锥,相当于调节浮力的气室。

为“人类摇篮”中的化石测年

位于南非约翰内斯堡的“人类摇篮”遗址(石灰岩洞穴群)是探索人类起源的重要化石来源地,至今全球所有的早期人类化石中,有近40%来自这里。但“摇篮”也有个小缺憾,那就是洞穴底层沉积物受到洞穴崩塌影响,导致从中发掘出的非洲南方古猿化石和纳勒迪人等化石一度无法准确鉴定年代。过去,人们如果想确定“摇篮”洞穴中发现的人类化石的年代,就要在发现地附近寻找动物骨骼化石,并与东非发现的已经可靠确定年代的类似动物骨骼进行比较。但这种比较法并不准确,毕竟南非和东非相隔很远,物种的演化速度难免可能不同步。

2005年科学家们发现,化石沉积物外层的流石能够用来测定“摇篮”中化石的年代。所谓流石,就是洞穴内流水中的碳酸钙等矿物质沉积形成的岩石,例如钟乳石和石笋。流石形成过程中,偶尔会有铀元素被困在其中。铀会以稳定的速度衰变成铅,只要测量钟乳石中的铀一铅比,就能够推算出流石的年代。不过这种方法一般用于鉴定年代在数亿至数十亿年的岩石,而年代只有数百万年的钟乳石在地质年代表中还只是个“年轻人”——流石中的衰变铅微乎其微。经过13年的努力,研究人员在对8个洞穴的29个流石进行铀铅测年分析后发现,流石形成于距今320万年~130万年的几个短暂的关键时期。在化石附近流石年代的基础上,科学家就能推测出化石相对精确的年代。

在研究过程中,科学家也发现“人类摇篮”可能没有记录下某些年代居住在其中的人类活动。在这些洞穴中,包含人类化石的沉积岩被夹在流石中间。这是因为流石主要形成于气候潮湿的年代,而人类化石形成于更干燥的年代。要形成流石,洞外的降水必须充足,这样流入洞内的水才同样充足(很可能洞口还需要被植物遮盖),洞内环境足够潮湿才能形成碳酸钙层。当气候干燥、洞口敞开、空气中尘土较多时,流石就会停止生长,同时洞内开始积累沉積物,远古人类的遗体才有可能形成化石。也就是说,洞穴中或许只保存了气候干燥时期的人类和动物化石。

什么样的化石才能被称为另类?有些化石的发现过程与众不同,有些化石曾经误导了许多古生物学家,还有些化石的样子本身就很奇怪。其实,人类对化石的研究不过几百年,在数十亿年的生命史面前不过是一瞬间,化石本身谈不上是否另类,归根结底还是人类“少见多怪”。(责任编辑 王川)

化石是如何形成的?

绝大多数骨化石是从沉积岩中被剥离出来的。这些化石的形成是由于生物死于有大量沉积物的环境,例如海洋、河床或湖泊的底栖区(水体最深处)。沉积物快速掩埋了生物遗体,形成了无氧环境,此时生物遗体的软组织依然会被逐渐分解,但骨、齿、爪等硬质结构能够得以保存下来。

不过,从骨头到化石还需要石化过程。骨头中的血管、胶原和脂肪最终也会被分解,但磷酸钙、碳酸钙等无机部分会被留下。由于骨骼等硬质部分失去了一部分构成物质,它们变得更疏松且多孔,但依然保留了原来的形状。

这时,骨骼周围的其他矿物质会渗透并强化骨骼。最容易渗进骨骼的是水,水中往往还溶解有铁、碳酸钙等来自周围沉积岩中的矿物质。慢慢地,水中溶解的矿物质在骨骼微孔中沉淀下来,就好像往海绵里注入胶水。这个过程持续得越久,骨骼的石化程度就越高。骨骼越大越厚实,微孔就越大,石化就越好,形成的化石容易被保存下来。

猜你喜欢
推荐图文
毕业设计
  • 办公表格
    办公表格

    2017年7月31日,荔波县委书记尹德俊在县委十二届五次全会报告中说:...

  • 谈判技巧
    谈判技巧

    随着连续四届的成功举办,中国(深圳)国际文化产业博览交易会已经...