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【古生物大小事】李世緯/誰會變成化石

圖/和平製品
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高中國文課多少讀過一點《史記》,《史記》中的〈本紀〉、〈世家〉、〈列傳〉記載皇帝、王侯、大臣及重要人士的生平事蹟。透過史書來看世界,應該不會有人單純地認為,古代世界全由這些有名有姓的皇族朝臣刺客們組成;同樣的道理,透過化石來看地質,我們是不是也不應該想像一個天空都是翼手龍,海裡都是三葉蟲的遠古世界?史書與化石都只記錄了整體中的一小小部分,遺漏的才是絕大多數。研究顯示,每十億塊脊椎動物骨骼只有一塊會變成化石,如果真的是這樣的話,那形成化石的機率大概遠低於被司馬遷寫進《史記》當中。問題是,誰會變成化石?哪些生物比較有可能會形成化石?

從化石看世界絕對是一個不均勻的世界,有些類別的化石頗為常見,如珊瑚、貝殼等,屬於野外等級;有些尚屬可能,如三葉蟲、恐龍等,屬於珍藏或博物館等級;有些類別則是極端稀有,甚至絕對不可能存在,屬於理論等級。從化石建構出來的世界明顯是一個選擇過的世界,想要精確(一點)地還原,了解這個選擇的機制就變得非常重要。

化石候選人有幾個條件

化石最簡單的意義就是存在久遠,如果想要在一百、一千、一億年之後還繼續存在,最基本的要求就是要在這段時間裡面得盡可能地不受打擾。所以,化石形成的第一要素,是「一個寧靜的環境」。自然界會打擾或毀壞生物遺體的因素很多,首先就是掠食者,畢竟生物的身體組織對其他生物而言是非常珍貴的食物來源。除了巨型生物的啃食之外,微型生物對遺骸的破壞也不容小覷(這個過程我們習慣稱之為「腐爛」)。也就是說,生物死亡之後如果能夠迅速埋入深層且穩定的岩層中,將會是成功的第一步。「深海」是一個符合以上條件的特殊環境,除了寧靜穩定,那裡還有持續不斷新增的沉積物,再加上生物稀少、含氧量低、水壓高、陽光缺乏……現在,回到前面的問題:誰會變成化石?正是那些生活於深海,或者容易進入到深海區域的生物;事實上,被發現的化石中,深海生物也真的占了很大一部分。

化石形成的第二要素,與「水」有關:化石其實是生物身體經過礦物侵入,並且替代過後的產物,這個「石化」的過程必須經歷一連串的化學反應,即結晶反應,而反應非得有水當媒介不可。因此,雖然說乾燥的環境在最開始的階段有利於生物遺體的保存,但就長時間尺度而言,脫水後的組織終究是不可能維持長久。所以,另一個形成化石的條件,就是必須在含水的環境中;這裡的水可以是大洋深川的那種完全水域,也可以是埋藏在碎石岩縫中的地下水。反過來說,陸地環境生態,或適應乾燥環境的生物,牠們最終形成化石的機率普遍偏低。太多的例證顯示,即使是純陸地的生物,也是掉到水裡後才僥倖變成化石的。

最後一點大概也是最容易想像的一點:大型或身體擁有堅硬骨骼的生物,確實比較容易變成化石。畢竟身體中堅硬的骨骼有維持體型的功能,那些硬殼也順便提供了礦物結晶的場域,讓石化的過程能忠實地記錄下億萬年前的點點滴滴。隨著科技的前進,科學家能夠從這些內外骨骼化石中分析出來的資訊愈來愈豐富,包括古生物所處的環境溫度、氧氣濃度、營養來源以及壽命等等。

沒有這群人,它終究就只是一塊石頭

關於「化石稀少」的原因,還有一點也很重要--也許是最重要的。化石形成之後,還有賴獨具慧眼的化石獵人,如果沒有這群人,化石終究只是一塊石頭罷了。然而,廣闊無邊的地球表面,包含陸地與海洋,還有太多地方尚未被人類仔細端看過呢。

誰會形成化石,哪種生物死掉之後容易變成化石,除了跟那個主人的天生條件有關,也跟牠的後天環境有關。古生物學家想要得出數萬年前的整體面貌,絕對不能忽略那些也許永遠不會形成化石的生物,就像史冊中絕對不會記載的升斗小民一樣,歷史才是他們推動的。

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