菊石是怎樣一步步被「掰彎」的

園藝 08-15

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台。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采。

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，更是無法給地層里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。科學家通過計算髮現，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，大家腦海里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。

泥盆紀早期出現的棱菊石目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桿石亞綱演化而來。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. 扁桿石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，游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複原菊石。復原後的菊石擁有頭足類標誌性的腕、角質喙和漏斗。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。