菊石是怎樣一步步被「掰彎」的

2020-12-08 騰訊網

菊石是軟體動物門頭足綱菊石亞綱Ammonoidea動物的統稱，這是一類已經滅絕的海洋生物。它們自早泥盆紀興起，歷經多次大規模滅絕事件，最終在白堊紀末期隨恐龍一道退出自然的舞臺。這類曾稱霸古生代和中生代海洋三億多年的生物，我們如今只能從殘存的化石中窺探它們曾經的風採。

菊石化石。圖片：Takkk / wikimedia

菊石，從神話和傳說中走來

對於菊石，現在的非專業人士不一定知道太多詳細的概念，畢竟它已經滅絕6500萬年之久了。對腦洞更大的古代人來說，更是無法給地層裡出現的各種菊石化石一個合理的解釋。久而久之，菊石就蒙上了一層神奇的色彩。

埃及有一位被稱做阿蒙(Ammon)的神，希臘人則稱之為宙斯阿蒙（Zeus Ammon），他的頭上長著一對山羊般的犄角。歐洲地區的中生代菊石化石非常豐富，人們發現挖掘出來的菊石很像Ammon頭上的羊角，他們認為這裡的菊石很可能就是Ammon神頭上的犄角變成的，於是就用Ammon神的名字來命名這類石頭。這便是菊石亞綱Ammonoidea名稱的由來。

長著羊角的Ammon神。圖片：Dan Mihai Pitea / wikimedia

走進一隻菊石

拋開神話的加成，讓我們認真地走進菊石的內心，了解這位前輩的生活。菊石有著多種多樣的外殼，不論外形如何，它們都會經歷由小到大的歷程。小的菊石最初擁有的殼叫做原殼，隨著菊石不斷長大，內部的軟體不斷地向前分泌新的殼壁，同時向後面分泌橫向的隔壁。

菊石的生命周期。圖片：De Baets.et al./Paleontology Online（2016）

隔壁將貝殼空間分隔成許多個小房間，菊石的軟體只住在最外邊的一間，這間就叫做住室。而裡邊許許多多的小房間就叫做氣室。氣室裡面可以填充氣體和水，用來控制菊石的浮沉。科學家通過計算發現，如果氣室中只有氣體，菊石就會漂浮在海面。如果在氣室中裝載20%體積的海水，菊石便可以像潛艇一樣，在海中實現懸浮。

可以看到一個個氣室。圖片：John Alan Elson / wikipedia

縫合線點綴的精美

想到菊石，大家腦海裡的印象可能還是它們的近親鸚鵡螺的模樣，而且一般很難說出它們和鸚鵡螺的具體區別。確實，一些菊石和鸚鵡螺一樣，有著錐形（化石）、角形（化石）或螺旋形的外殼，並且在外殼內部也有著分隔而成的氣室。單單觀察外形，似乎很難將它們區分。

帛琉鸚鵡螺Nautilus belauensis。圖片：Profberger / wikipedia

區分菊石和鸚鵡螺的關鍵在於縫合線。前面提到菊石和鸚鵡螺的殼內有許多氣室，這些氣室靠隔壁分隔開來。隔壁與殼的內面相接觸的線就是縫合線了，這是殼內部的一個特徵，只有在外殼表皮被剝落時，我們才能觀察到它。與鸚鵡螺的縫合線相比，菊石的縫合線一般更為複雜和華麗。

鸚鵡螺的剖面（左）和菊石化石的剖面及外表面（右）。圖片：Chris 73；Ra'ike / wikimedia

然而，菊石的縫合線並非一開始就如此精美複雜，如果將不同時期的菊石放在一起，我們或許可以發現其中演化的規律——早期的菊石縫合線較為簡單，隨著時間越往後縫合線越複雜。在演化的歷史長河中，更加複雜的縫合線增加了菊石外殼的強度，為菊石能在海中生存增添了重要的砝碼。

泥盆紀早期出現的稜菊石目Goniatite 物種。圖片：Ghedoghedo / wikimedia

晚二疊紀至三疊紀出現的齒菊石Ceratitic。圖片：Drow_male / wikimedia

白堊紀的克利翁菊石Cleoniceras。圖片：Drow_male / wikimedia

作為一種稱霸海洋長達三億多年、在幾次大滅絕事件中得以保存有生力量的生物，它們的訣竅可不僅僅是增加縫合線的複雜程度這麼簡單。隨之發生演化的，還有它們外殼的形態。

目前的研究認為，菊石亞綱由鸚鵡螺亞綱經杆石亞綱演化而來。在不斷的演化過程中，它們的殼的形狀也在發生著變化。如果能回到鸚鵡螺出現的時代並一路觀看它們的演化歷程，你應該就能看到它們的殼是怎樣被一步步「掰彎」的。

菊石類殼形態的演替，外殼一步步地捲曲。A. 扁杆石Lobobactrites , B-C, Cyrtobactrites D-F Anetoceras (Anetoceras), G-H Anetoceras (Erbenoceras)。圖片：palaeos.com

被「掰彎」可以換取移動速度上的好處。研究表明，隨著殼盤旋的程度的增加，遊泳速度也在不斷增加。

菊石的真面目

菊石貝殼的化石分布非常廣泛，在世界各地都發現了大量的菊石化石，但它們的組織樣品卻留存甚少。因此，科學家們只得依據其貝殼化石的結構，並參考現代鸚鵡螺的樣子來復原菊石。復原後的菊石擁有頭足類標誌性的腕、角質喙和漏鬥。復原後的形態介於鸚鵡螺和現代的蛸亞目之間。至於它們的真面目是否確實如此，恐怕只有去問問恐龍了。

侏羅紀菊石化石軟組織的嘗試性重建。圖片：Dzik, J /Acta Palaeontologica Polonica（1981）

一種菊石的復原圖。圖片：Nobu Tamura / wikipedia

分布廣泛且數量可觀的菊石，不僅是各類古生物愛好者追逐的寶藏，也是地質學家的得力助手。

通過計算菊石殼體結構的強度，地質學家可以推算出化石發現地曾經的水深數據。此外，菊石因其進化速率快、個體壽命短，存在於許多海相沉積巖中、相對常見且易於識別、世界性分布的特點，可用於精確的地質斷代，可區分小於50萬年的地質時間間隔。

最大的菊石Parapuzosia seppenradensis，直徑預計可達到2.55m。圖片：Gunnar Ries / wikimedia

菊石已經離開6500萬年了，但這些曾經的海洋生物留存下來的化石，仍然給我們這些「後來者」指示著它們曾走過的路，並訴說著那些滄海桑田的故事。

本文是物種日曆第4年的第227篇文章，來自物種日曆作者@Sundayhao。

相關焦點

  • 掰彎是什麼梗 直掰彎是什麼意思出處哪裡
    網絡詞掰彎是什麼意思？掰彎是什麼梗？在性取向術語中，一般指異性戀或者雙性戀被同性所吸引，轉變為同性戀者的意思。　　掰彎是什麼梗？掰彎已經不是一個新詞了，但是這個詞是在最近才流行起來的，經常在抖音上看見有人發這個詞語，下面我們就具體來看看這個掰彎到底是何意！
  • 琥珀中罕見發現菊石:菊石生活在距今1億年前
    原標題：一枚琥珀內包含40多個生物 琥珀中菊石生活在距今1億年前在今年6月的一期美國科學院院報的封面上，是一張菊石的圖片，而其所屬的論文作者，來自於中國科學院南京地質古生物研究所的研究員王博，論文題目是《緬甸琥珀中的菊石》。
  • 萬綠湖畔發現菊石化石群
    現場發現的菊石化石。記者昨日從河源市博物館獲得獨家消息：東源縣雙江鎮增坑保護站建設過程中發現化石。河源市博物館技術人員和中國科學院南京地質古生物研究所牟林博士針對增坑地區發現的菊石化石進行實地考察。牟林和河源市博物館工作人員黃華樂、溫豫粵、黃志青和河源恐龍化石保護區管理處工作人員溫志軍等人在雙江鎮的萬綠湖畔先後發現了大量的菊石化石。
  • 夜空童話（二）：破解星星年齡的秘密——被掰彎了的主序
    ，不同的星團出奇地一致：1，都是主序的上面被掰彎；2，還好下面都是直的；3，都是向右彎。不同的星團掰彎的程度有所不同，有的是比較早就彎了，有的則晚一點才彎。有的彎得很厲害，有的彎得很輕微。要找出掰彎的原因，這時候質光關係就派上用場了。
  • 琥珀中首次發現海洋動物菊石
    據悉，該枚琥珀保存了異常豐富的化石類群，包括1個菊石、4個螺類、4個等足類、23個蟎蟲、1個蜘蛛、1個馬陸和至少12個昆蟲成蟲標本（蟑螂、甲蟲、蠓和蜂）。研究團隊囊括了菊石、腹足類等足類、蛛形綱和昆蟲化石的分類學者，歷時兩年對這些化石進行了詳細的鑑定工作。研究發現菊石、螺類和1個等足類屬於海相生物，其他節肢動物皆屬於陸棲類群。
  • 菊石——被歷代海洋霸主霍霍了幾千萬年是啥感受？
    本期咱們的主角是菊石。和菊石長的最像的要屬當今還存活著的鸚鵡螺。不過他們倆的區別還是很大的。當年的菊石就是靠這招躲過了泥盆紀末大滅絕。而它的兄弟鸚鵡螺雖然也倖存了下來，但在之後數量根本沒法和菊石比。要說禍害菊石時間最長的那肯定是魚龍呀。在三疊紀早期剛下海時，它們在吃菊石。在三疊紀晚期稱霸海洋時，它們在吃菊石。
  • 萬綠湖畔發現2億年前侏羅紀的菊石化石!
    菊石化石進行實地考察 牟林博士說，這次菊石化石群的大量發現，這對今後研究河源的古地理變遷、海洋帶或湖泊水流緩急的形成以及地質結構的變化，有著重要的科研價值。
  • 萬綠湖畔發現大量菊石化石!年代在早侏羅紀時期
    萬綠湖畔發現大量菊石化石！>牟林博士針對增坑地區發現的菊石化石進行實地考察牟林博士說，這次菊石化石群的大量發現，這對今後研究河源的古地理變遷、海洋帶或湖泊水流緩急的形成以及地質結構的變化，有著重要的科研價值。距離萬綠湖畔水面約15米市博物館館長杜衍禮告訴記者，這次在東源縣雙江鎮萬綠湖畔發現的菊石化石群，距離在該鎮增坑村歷次發掘的菊石化石點相距約6公裡，距離萬綠湖水面約15米。
  • 方舟生存進化菊石Ammonite 稀有原料渾身是寶
    需要注意的是，玩家可不要因為其外觀就對其產生輕視心理，要知道，在資源匱乏的方舟生存世界中，菊石可是一種極富價值的至寶生物。具體就請隨圖鑑信息一同了解吧。 方舟生存進化菊石圖鑑 　　常用名：菊石（Ammonite） 　　物種名：Ammonitina multiamicus
  • 菊石的時代:滿城盡帶黃金甲|古生物狂想曲
    同時隔壁開始捲曲變形，這給了菊石異常複雜美麗的縫合線，到了晚期縫合線的複雜程度甚至要藉助放大鏡才能看得清（圖1）。而菊石的縫合線也根據形狀的不同分為稜菊石型（goniatitic），齒菊石型（ceratitic）和菊石型（ammonitic）（圖2），這是給菊石分類和區別於其它頭足動物的一個主要化石特徵。
  • 神奇寶貝卡片之——火伊布,多邊獸,菊石獸,多刺菊石獸,化石盔
    寶可夢菊石獸菊石獸與蝸牛十分相似，又十分像遠古時期的生物菊石蟲。有著許多藍色的觸手，多而利於攻擊。它的背上有一個十分巨大的殼，用來保護自己。寶可夢多刺菊石獸多刺菊石獸擁有和蝸牛差不多的殼附在身上，殼上有刺，眼睛看上去令人感到有些恐懼。與進化前相比，它的觸手變得更加細長，口部變成了十字型。
  • 南京古生物所發現菊石琥珀
    中國科學院南京地質古生物研究所在一枚緬甸琥珀中發現距今1億年的化石集群，其中的「菊石」是生活在白堊紀的頭足類動物，在白堊紀末期就已滅絕，與現在的保護動物鸚鵡螺、烏賊等是近親。該項研究成果5月14日發表在《美國科學院院報》（PNAS）上。
  • 短科普|如何快速區分鸚鵡螺和菊石化石
    鸚鵡螺的縫合線呈現出順暢的曲線，沒有較為明顯的鞍葉之分；而菊石就較為曲折，呈現出複雜的形態。現在再來看看，能分得清了不？菊石化石菊石化石菊石主要存在於中奧陶世至晚白堊世，現已滅絕，鸚鵡螺則在晚白堊世的那場浩劫中倖存下來，成了「活化石」。
  • X射線揭開恐龍時代菊石嘴中的最後一餐(圖)
    3.7億年之後隨著恐龍的滅絕菊石也在地球上消失了。美國考古學家近日利用X射線在一隻菊石化石的口中發現了它臨死前含在嘴中的的最後一頓佳餚—一隻小蝸牛和其它三個微小的甲殼類動物。　　研究小組負責人伊莎貝爾·克魯特（Isabelle Kruta）表示，雖然尚未研究出這隻菊石的死因。但能在已經滅絕很久的菊石化石中發現這樣的細節還是很令人興奮的。
  • 野三關發現的螺型化石,為菊石化石或鸚鵡螺化石
    據介紹，許多學者推測具有旋卷螺殼體的菊石，由直殼的杆石類，如震旦角，逐漸彎曲演變為環形殼菊石類。然而地層學證據表明，最古老環形殼的無稜菊石類和弓形杆石類幾乎同時出現。野三關杆石、菊石化石同時都有，對這個題目的調查研究意義重大。
  • 因為「肥溫」溫斯萊特,喜歡她,喜歡她演的愛情片《菊石》
    今天探討的電影《菊石》從另一個方面來說，是情與欲的藝術品。這是一部獻給女性的電影，也是獻給同性之愛的電影，更是獻給一個時代的電影。故而，有人稱《菊石》是藝術品，認為片中的一景一物、一盞燭、一片海、一舉手、一抬足都在表達、在述說。
  • 看宋怎樣一步步落入異族人之手(09差點讓北宋迴光返照的宋哲宗)
    他在位時重用蔡京、童貫、王黼、高俅等奸臣，使北宋一步步走向覆滅的道路。編寫《宋史》的史官，也感慨地說，如果當初章惇的意見被採納，北宋也許是另一種結局。並還說如「宋不立徽宗，金雖強，何釁以伐宋哉」。宋徽宗到底是怎樣的一個奇葩，請看下回《在囚車裡長途跋涉的徽、欽二帝》。
  • 被掰彎1億次也可以復原的超記憶金屬
     被掰彎1億次也能恢復的記憶合金 工程師們造出了一種全新合金，
  • 掰彎固態的水銀,我仿佛聽到了金屬的「哭泣聲」!
    老外準備了汞和液氮，老外把固態的汞拿出來，手指稍一用力，固態汞就被掰彎了。賣驗同時傳來了刺耳的聲音，賣驗聽起來像是金屬的哭泣聲一樣，幾次掰動之下碎成了好幾段，老外表示固態的水銀拿到手上之後，溫度回升的很快，硬度降低，手感很像金屬錫，把碎塊扔回鍋裡，拎起液氮繼續倒，這回凍得更結實，扣了半天才扣下來，老外把水銀條一頭抵著電子秤，把水銀條生生掰彎，這位老兄看來是玩上癮了，把剩下的凍一凍。