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              【2018年物種日歷】10月5日 光滑貨幣蟲

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              記得大學時有一陣,學校流行寫“三行情書”,大家都憋足了勁兒要寫出浪漫的句子。那時我也想小試牛刀,于是在海洋學課上憋了半天,最后寫下了:

              海和陸地曾在一起,
              沙漠里的魚化石,
              就是愛過的證據。


              海陸間的種種故事我們或許難以得知,但滄海桑田,總有見證者存在。今天的主角光滑貨幣蟲就是一位見證者。


              貨幣蟲化石。圖片:Patataasada / Flickr

              自然界的藝術代言

              光滑貨幣蟲是一種已經滅絕的原生生物,它們曾經生活在中生代末期到新生代早期的特提斯洋溫暖的淺海中。現在,它們留下的只剩那具盤成螺旋狀的石灰質外殼了。

              走進滅絕生物的世界似乎沒那么簡單。光滑貨幣蟲隸屬的有孔蟲門(Foraminifera)還有許多現生種類,其中一些種類離我們并不遙遠。我們或許可以通過貨幣蟲的這些親戚來了解它們。


              各式各樣的有孔蟲外殼。圖片:Psammophile / wikimedia

              目前認為有孔蟲共有約40000種,現生種約6000種。絕大多數有孔蟲是生活在海洋中的單細胞動物,它們的身體大多十分渺小,有的如一粒沙子,有的只有幾百微米。它們雖然渺小,但從赤道到兩極、從潮間帶到深海,海洋中的每一個角落幾乎都有它們的身影。

              擁有如此廣闊分布范圍的有孔蟲想必不是等閑之輩。作為單細胞生物,它們演化出了不同的外殼來保護自己——有的擁有自己分泌的鈣質堅硬外殼,有的則會分泌黏著物質,以黏著一些砂礫、云母或海綿骨針作為自己的外殼。


              《自然界的藝術形態》一書中繪制的有孔蟲。圖片:Ernst Haeckel

              按照生活方式,有孔蟲可以分為浮游型和底棲型兩類,大多數為底棲型。不論底棲還是浮游,有孔蟲外殼上都布滿了許多小孔,用來感受外界環境變化進行物質交換

              外殼內,則包裹著它們的原生質。原生質可以通過殼壁上的孔向外伸展成為偽足,有孔蟲的運動和攝食就是依靠這些偽足完成的。在偽足的幫助下,一些底棲型有孔蟲每小時可完成數厘米的移動,這對個體微小的有孔蟲來說已經很不容易了。


              嗜溫轉輪蟲Ammonia tepida是一種現生有孔蟲,細絲是它伸出的偽足。圖片:Safay / wikimedia

              有孔蟲主要以浮游生物、碎屑和細菌為食,它們在海洋食物網中處在一個較低的位置,但功勞不容小覷——據估算,個體渺小但數量龐大的有孔蟲們每年對全球海洋有20%左右的碳酸鈣貢獻。

              金字塔里也有它

              在埃及,人們在金字塔、獅身人面像等著名古跡中發現了大量貨幣蟲。建造金字塔的材料大部分是石灰石,少部分為花崗巖,每塊巨石都至少有幾噸重。這些古跡是如何被建造的?人們對此仍存在爭論。

              目前認為,金字塔所需要的石灰石是從附近的石灰石礦采集,運輸至金字塔處搭建成的。不過法國工程師約瑟夫·達維多維茨(Joseph Davidovits)提出了新的觀點,他認為建造金字塔的石灰石并非天然石,而是由人工澆筑的。這樣一來就可以化整為零,建造金字塔時只需將攪拌好的石灰石澆筑模具中待其干燥即可。

              這樣的說法是否正確呢?


              吉薩金字塔。圖片:Ricardo Liberato / wikimedia

              為驗證達維多維茨的觀點,考古物理學教授揚尼斯(Ioannis Liritzis)想到或許可以檢測金字塔石灰石的成分來判斷真偽,相關研究發表在2008年的《文化遺產雜志》(Journal of Cultural Heritage)上。

              揚尼斯教授檢測了埃及吉薩建筑樣品的礦物學特征及化學成分。結果顯示,未檢測到澆筑必須采用的聚合物材料,且石灰石中的貨幣蟲化石完整性較好,貨幣蟲化石的分布與它們在海底中的堆積情況一致。這證明,建造金字塔所用的石灰石應該是天然形成而非人工澆筑的。


              金字塔建筑材料中的貨幣蟲化石。圖片:Pierre Thomas

              見證蒼海桑田

              記錄金字塔等古跡的建造歷史,只是以貨幣蟲為代表的有孔蟲們的貢獻之一,它們能做的遠不止這些。有孔蟲演化速率快,且死后常能留下石灰質外殼,所以常被作為不同地質時期的指示生物


              西班牙烏爾巴薩山脈(Urbasa)上的貨幣蟲化石。圖片:Theklan / wikimedia

              有孔蟲也能被用來重建海水溫度。這是如何做到呢?其實大部分生活在海洋中的有孔蟲都曾經受海洋環境的影響——在有孔蟲生長過程中,它們吸收海水中的鈣(Ca)、鎂(Mg)等元素來構造它們的外殼。

              通常來說,一定溫度下,海水中的鎂/鈣比值是固定的。而實驗證明,有孔蟲外殼中的鎂/鈣比值會隨著海水溫度升高增加,這是因為鎂離子置換碳酸鈣中的鈣離子是吸熱過程——當溫度升高,鈣離子被鎂離子置換得越多,外殼中的鎂離子就越多。通過計算,我們可以得到不同鎂/鈣比值下海水的溫度,再結合不同地層發現的有孔蟲化石中鎂、鈣含量,我們就可以得出當時的海水溫度。


              有孔蟲殼體Mg/Ca比值與溫度的變化關系。圖片:李建如 / 地球科學進展(2005)

              除此之外,有孔蟲們還“記載”了曾經發生過的氣候變化。當有孔蟲活著時,它們不斷長大,并不斷分泌新的碳酸鈣殼體,這些殼體中就蘊含了記錄氣候變化的氧同位素18O16O

              這兩種同位素18O的質量比16O大,當海水蒸發時,質量較小的16O更容易被蒸發,而質量較大的18O更容易留在海中。蒸發的水汽在寒冷的冰期被留在冰蓋中,所以冰期時海水中18O/16O比值較大;當氣候變暖,冰川融化時,大量的冰川融水回到海中,18O/16O比值就會變小。

              有孔蟲殼體中蘊含的兩種氧同位素比值與海水一致,當有孔蟲死去,它們記錄的氣候變化便被埋藏起來。現在通過深海鉆探,分析不同深度有孔蟲殼體氧同位素的變化,就能重新推演過去的氣候。


              貨幣蟲化石也是當地曾是海洋的證據之一。圖片:Drow_male / wikimedia

              如今,光滑貨幣蟲早已走進歷史長河,它與滅絕的和現生的有孔蟲近親,一直在記錄著這顆星球的變化。地球冷暖,潮起潮落,有孔蟲都能給我們答案。

              -------- 滄海桑田的分割線 --------

              讓歲月凝結成文明,讓我遇見你。2018年《物種日歷》,每日零點,一同品鑒文明。

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