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神奇的動物化石

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地球誕生至今已有46億年之久,相比與人類出現的短短數百萬年,生命經過了更加漫長的演化。許多生物曾在地球上繁榮過很長一段時間但最終滅絕,其中就包括廣為人知的恐龍和猛獁象。

自然界中的一切生命,小到肉眼不可見的微生物,大到巨象猛獸,甚至我們人類,在有限的生命完結之後,都會腐敗分解,成為其他生命的基礎。生命就是以這樣的方式循環往複。但是卻有一種方式可以令動植物們「永葆青春",它們被我們稱為化石。

什麼是化石

動物化石,通常是動物死亡後被含水沉澱物迅速掩埋,產生化學反應,然後礦物質加入或有機體被排出,長時間沒有腐爛,然後經過地質作用所變成的石頭,但這一些石頭保留了動物的形狀特徵。如果這一程序沒有發生,有機體會被暫時保留下來,但不會成為化石。

絕大多數植物和動物死亡後腐爛變質,沒有在化石中留下任何痕迹。細菌和其他微生物將樹葉或者肌肉之類的軟組織分解掉,結果這些組織很少留下化石記錄。即使是最堅硬的部分,比如骨骼、牙齒、貝殼或者木材,也最終被流水沖蝕或被化學物質分解掉。但是,當植物或動物的遺留部分被沉積物所掩埋時,它們就可能逐漸變成化石。這些遺留物偶爾得以保存,沒有大的變化。然而,大多數被掩埋後都發生了變化。其中許多徹底地消失了,但仍會在沉積層中留下化石記錄。

化石的形成過程

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化石形成的主要過程是 (1) 印痕、外模和內模的形成, (2) 碳化作用,(3)礦物作用。

印痕、外模和內模的形成

某些化石是由動植物殘骸保留下來的形狀或輪廓構成的。印痕化石也叫做印跡或壓跡化石,是岩石上的化石淺凹狀態。當樹葉等植物片狀結構或外殼等動物結構部分掩埋在沉積層,然後腐爛變質時,印痕化石就會形成。沉積物變成岩石後,得以保留下來的只是植物或動物的外形輪廓。許多印痕化石包括魚骨,或植物葉內厚壁葉脈留下的小溝狀印跡。有時相當纖弱柔軟的部分,如羽毛或樹葉葉片,也會以印痕化石的形式保存。

外模化石形成時,先是生物的硬質部分被掩埋在泥土、黏土或其他物質中,這些硬質物質轉變為岩石。然後,被埋的硬體部分被水溶解,在岩石中留下一個模子,即在內壁上保留原來硬質部分外形的一個空洞。內模化石形成時,包含溶解礦質和其他細顆粒的水從一個套模內灌流過去,水中攜帶的這些物質沉澱下來,最後填滿套模,形成了原始硬質部分的拷貝。許多海貝都是以外模或內模的形式保留的。

當腐爛的組織留下碳質痕迹時,就會發生碳化作用。這些組織的殘留物是由碳和其他化學元素組成的。隨著腐爛的組織分解為它們的化學組成部分,大多數化學成分從組織中消失了。在碳化作用發生過程中,有機體表面輪廓上形成一個黑色碳質薄膜。植物、魚類和軟體動物通過碳化作用被保存得相當完整,留下了精細的結構。

礦質的作用

許多植物和動物由於含有各種礦物質的水,浸入原來硬體部分的空隙中而逐漸轉變為化石。這一作用稱為石化作用。在許多這樣的化石中,留存了部分或者全部生物體原始物質,但是它們都硬化了,被礦物質所保護。這一過程稱為完全成礦作用。美國亞利桑納州石化林中巨大的樹榦,就是通過這種完全成礦作用保存下來的。

在其他情況下,水中包含的礦物質將植物或動物的原來組成部分完全替代掉,這一過程叫做交代作用,包括同時發生的兩個過程:水分將組成原來物質的化合物溶解,而礦質成分沉澱在溶解形成的空間里。交代作用甚至可以複製顯微鏡下才能觀察到的生物原始硬質部分的結構。

其他過程

在偶然的情況下, 動物或者植物的結構會在形成化石過程中很少變化或者根本不發生改變。在木乃伊化的過程中,動物的皮膚及其它組織通過干化或者化學變化被保存下來。木乃伊化又稱為乾屍化或僵化現象,發生在動物死屍在乾燥的地方被埋葬的情況下,例如它們被掩埋在沙漠中,或者被瀝青或別的油質物質包埋。

某些過程能將動物整體變為化石。昆蟲有時就被完整地保存在古松或其他古樹的硬化汁液形成的琥珀當中。這類可憐的昆蟲先是不幸地陷入粘稠的樹脂中而不能掙脫,然後在樹脂轉化為琥珀時被封固在其中。在阿拉斯加和亞洲北部的西伯利亞地區, 發現了僵凍在地上的、全身披毛的大象--數千年前的猛獁。這些猛獁的毛髮、皮膚、肌肉和內臟器官保存得相當完好,還是它們剛死時的模樣。

奇蝦

奇蝦是一類已經滅絕的大型無脊椎動物,化石,奇蝦化石,表明這種動物口器有十幾排牙齒,直徑有25厘米,糞便化石長10厘米,粗5厘米。由此推測,奇蝦體長可能超過2米。奇蝦最初在加拿大發現,當時只發現一隻前爪的化石,被誤認為是蝦的尾巴。科學家還想像了一個蝦頭,由於它不是蝦,所以命名為奇蝦。1994年,中國科學家在帽天山發現完整的奇蝦化石,糾正了從前的錯誤,所謂的「尾巴」其實是它的爪子。

科學家在奇蝦糞便化石中發現小型帶殼動物的殘體,這說明它是寒武紀海洋中的食肉動物,是海洋世界的統治者和食物最終的消費者。奇蝦的發現表明,當時海洋確實存在完整的食物鏈。新的研究發現,奇蝦的捕食肢能彎曲,腿能在海底行走,不過它的附肢沒有分化,節之間缺少關節。

雲南蟲

雲南蟲,身體呈蠕形,一般長3至4厘米,大者可以長到6厘米,1991年侯先光研究員發現並命名。它的頭部在化石上不易保存,開始曾被認為是特殊的蠕蟲。雲南蟲原始的脊索是脊椎的前身,相當柔軟,容易受到外力的傷害,似於如今脊髓中的軟性物質,身體神經單元集中的脊索上,肢體的感覺可以通過脊索傳到全身奇蝦化石,脊索的出現提高了動物控制身體和對環境的適應能力。雲南蟲的發現證明了在澄江動物群中蘊涵著脊椎動物的起源,這是生命演化史上的重大突破。


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