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那些藏在岩石中的古老秘密

来源:科普时报    发表时间:2020-03-09

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达尔文日记:1833年8月24日,“贝格尔”号终于抵达了阿根廷的布兰卡港。我趁着在港口逗留的几天,考察了周围的环境。在距离海岸几英里远的地方,有一块平原。平原的一部分是由淡红色的黏土构成,另一部分则是富含钙质的泥灰岩。因为陆地缓慢升高的缘故,在靠近海岸的高地上,我发现了很多只有在海里才会出现的贝壳类软体动物化石;而在阿尔塔角,我又找到了很多非常奇特的巨大的陆生动物的化石,这些都让我十分兴奋。

达尔文看到地层里有许多奇特的古生物化石,为什么会特别兴奋呢?因为在他那个时代,科学家们发现的化石还不多。即使在收藏最丰富的博物馆里,人们能见到的化石陈列品也少得可怜。比如现在各大博物馆里都有很多的恐龙化石,但在达尔文进行环球考察的时候,恐龙才刚刚被发现十来年,种类和标本都很少。当时英国著名博物学家爱德华·福布斯就曾说过,许多化石物种都是根据某个地点的少数标本,甚至是单个的、而且常常是破损的标本而被命名的。


地层


化石是保存在地层中的远古生物的遗体。我们生活的地球已经有46亿年的历史了,在每个时期,都有泥沙等物质缓慢沉积下来。在有些地方,我们可以看到不同时期形成的沉积物一层叠一层,就像一本记载地球历史的书,所以地层这个词也是非常形象的。

如果有生物体一起沉积,被沉积物埋起来,在缺氧环境下没有全部腐烂,周围的矿质元素就会渗入生物的遗体,替代掉有机物质,就有可能变成化石。它们还保留着生物体的结构,实际上已经变成石头了。但绝大多数生物死后都很快腐烂掉了,成为化石的比例是很低的。英国著名的进化生物学家理查德·道金斯曾经说过:只有极少数的生物能够成为化石,那是一种无上的荣光。而且,化石要历经亿万年的地质变化以及地下水的侵蚀等,才能保存到今天,非常的不容易。

那么,化石对我们有什么用呢?有一首歌中有这样两句:“有一个美丽的传说,精美的石头会唱歌”。古生物学家们会说,每一块化石都会讲故事,都保存着生命的故事,只要对它进行正确的解读,你就能读懂这些远古的生命故事。

那么,古生物化石都讲了些什么样的故事呢?

比如在辽宁省古生物博物馆,有这样一块化石,几十条一亿多年前的鹦鹉嘴龙宝宝一起死亡,被埋在一起变成了化石。从埋藏情况和岩石的成分,我们可以推测当时发生了火山爆发和地震,把它们瞬间掩埋在一起,变成了化石。更精彩的故事是,科学家据此猜测鹦鹉嘴龙不但是群居动物,还可能有集体抚育幼崽的行为,甚至有分工,有专“龙”负责养育这些恐龙宝宝,因为这些鹦鹉嘴龙宝宝的体型有较大的差距,明显不是同一批孵化的,而且一个龙妈妈一批蛋也不大可能下这么多。所以,这可能是世界上最早的“幼儿园”。


一群鹦鹉嘴龙幼体化石


除了远古生物的生存故事,化石上当然还有更重要的科学内涵和生命演化信息。比如,除了我们通常所说的遗体化石,还有一类化石叫做遗迹化石,比如恐龙足迹等。遗迹化石可能隐含着遗体化石反映不了的科学信息,诸如遗迹的主人是怎么运动的,能够跑多快,是群居动物还是独行侠,等等,让我们可以更深入和更生动地认识那些远古生物。

更重要的,是化石里隐藏着许多生命演化的信息。不同时代的地层里有不同的化石,比如寒武纪地层里的三叶虫化石,侏罗纪地层里的恐龙化石,等等,它们共同组成了一幅生命演化的壮美画卷。如果我们把从几百万年前到几万年前的人类化石放在一起,就能拼凑出人类起源演化的整个序列。当然,由于化石是不断被发现的,对这个演化历程的认识就有一个从粗略到详细的过程,有时候由于化石的缺乏甚至还会形成一些错误的认识,或者出现一些争论。

这其中特别值得一提的,就是生命演化上的“过渡类型”,在它们被发现之前,演化故事往往是残缺不全的,也就是演化历程的“缺环”。比如,始祖鸟被发现后,因全身披满羽毛被认定为最早的鸟类。它身上残留的爬行动物特征,比如长长的尾巴,发达的前肢爪子、牙齿等,让科学家认识到鸟类是从爬行动物起源的。


英国自然史博物馆收藏的始祖鸟标本与南京古生物博物馆收藏的中华龙鸟标本


始祖鸟究竟起源于哪一类爬行动物呢?当时出现了好几种假说,其中最有代表性的两派,一派认为是从恐龙起源的,一派认为是从槽齿类起源的,大家谁也说服不了谁,激烈争论了一百多年,直到上个世纪90年代,在我国东北,开始发现中华龙鸟等一系列带羽毛恐龙化石,为鸟类的恐龙起源学说提供了强有力的证据,这场持续一百多年的争论才基本了结。所以说,化石是古生物学家的宝贝,是生命演化的铁证。


(作者系中国科学院南京地质古生物研究所研究员、科普部副主任)

编辑:weimin

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