另類化石

邵蜂

化石是人類研究古生物的重要窗口，古生物學家在和化石打交道的過程中，有不少有趣的發現，使我們不但能從各種另類、奇特的化石中看到一個光怪陸離的古生物世界，也能從化石中了解地球變遷、物種興滅、人類起源……

糞便化石

2014年2月，一件全世界最長的糞便化石標本被一位買家成功拍下。這條“石頭糞便”長約1米，形成年代距今約3300萬年。糞便化石屬于遺跡化石的一種，遺跡化石包括遠古生物的排遺物、代謝物、蛋、潛穴、足跡等。

最早的糞便化石的發現要歸功于19世紀初期的一位偉大女性——瑪麗·安寧。瑪麗出生在一個木匠之家，他父親在閑時會到離家不遠的海岸找些化石，賣掉以補貼家用。1810年，瑪麗的父親早逝，尋找化石并售出成為瑪麗的全職工作。或許是瑪麗尋找的侏羅紀海岸保存了大量侏羅紀時期的古生物化石，也或許是瑪麗運氣好，她先后首次發現了魚龍、蛇頸龍和雙型齒翼龍的完整化石，這三次重要發現讓她成為最偉大的化石發現者之一。

在挖掘化石時，瑪麗多次在蛇頸龍腹腔發現一些錐狀化石。瑪麗仔細檢查后，在錐狀化石中發現了魚骨化石、鱗片化石和其他一些動物的骨骼化石，因此她推測，這些錐狀化石是蛇頸龍的糞便化石。1824年，瑪麗向當時聲望極高的地質學家威廉·巴克蘭分享了自己的看法。巴克蘭經過長期研究，也認為這些錐狀物就是糞便化石。1840年后，人們發現用硫酸處理糞便化石能得到大量磷酸鹽，可用于生產化肥，因此糞便化石一度成為熱門資源。

通過糞便化石，古生物學家知道，白堊紀時期的蛇頸龍是底棲動物，在海底捕食牡蠣等動物。古生物學家發現，波蘭三疊紀古魚的糞便化石中含有雙殼動物和腹足動物的遺骸。這幫助科學家了解生命史上最嚴重的一次生物大滅絕后，生命如何再次崛起。

顆石藻化石

顆石藻化石是一種很小的化石，最小的個體只有2微米，需要借助掃描電子顯微鏡才能看到。這些單細胞浮游生物能制造透明的圓形方解石微石碟，并用多個微石碟將自己包裹成一個圓球。顆石藻對古生物學家很重要。因為顆石藻化石和有孔蟲化石等微型化石在全世界各地廣泛分布，因此，不但可以用來作為鑒定地質年代的依據，還能指示古代環境，記錄當時的氣候變化。

白堊紀的名稱來源于一種方解石礦物，其來源就是顆石藻。顆石藻以金藻糖和脂肪顆粒儲存能量，這是海相油氣層中一種重要的烴類來源。白堊紀之所以是油氣形成的重要時期，很大程度上要歸功于這一時期顆石藻的繁榮。

顆石藻今天也生活在全世界的海洋中，是海洋中重要的生產者。2018年，科學家發現，在病毒感染下赫氏顆石藻大量死亡。科學家還發現：在海浪拍打下，微石碟很容易飄散到空氣中，形成氣溶膠。而且，它們的碟狀外形很適合在空中漂浮——微石碟在空中的滯留時間平均為鹽粒的25倍。這些氣溶膠顆粒能有效地散射太陽光，減少地面接受的太陽輻射總量。

奇怪的棘皮動物

和接下來這種生物相比，電影里的外星人形象實在缺乏想象力。生活在寒武紀海底的爬胃蟲是一種外形十分古怪的生物：它通過一根肉莖固定在海床，主體部分是柔軟的分節軀體，在膨大的吻上還長有類似海藻的枝狀物。這種結合了動物和植物外形特征的古生物化石最初發現時困擾了不少學者，以至于至今科學家不知道該把它歸到哪個門類里，只能猜測它可能是一種棘皮門動物（海膽、海星、海參所屬門）。

棘皮動物門下還有一種外形怪異程度不輸爬胃蟲的動物——海樁。150多年前，第一枚海樁化石標本向科學家展現了一個怪物：它有長長的尾巴，照理說它應該被歸入脊椎動物;但同時它又有方解石骨板，這明顯是海星等棘皮動物（無脊椎）的特征。如果要把它歸入棘皮動物，它的扁平狀身體又非常不對稱，而對稱恰恰是棘皮動物的標志性特征之一。

2014年，摩洛哥出土了約450枚海樁化石。難能可貴的是科學家在這批化石標本中，首次發現了被黃鐵礦交代（指圍巖與化石發生物質交換）的海樁軟組織。通過分析化石內部鐵的分布，研究人員還原了這些軟組織的精細結構，結果與現代海星臂結構非常像，由此可以確定海樁屬于棘皮動物門。之前被認為是頭和尾部的結構，其實應該是攝食臂。

精子化石

2015年，科學家在南極半島淺層海底的礫石堆中發現了5000萬年前的環帶綱動物（水蛭、蚯蚓的祖先）的精子化石，這是目前發現的年代最古老的動物精子，打破了之前發現的跳蟲化石（1000萬年前）的最古老精子紀錄。

精子不是硬質結構，為什么能形成化石？其實，這種環帶動物受精卵的外層還有一層硬繭，就和現代蚯蚓和水蛭的卵繭一樣。繭外層的硬殼讓其能以完整形態形成化石。精子的個頭十分小，科學家在高倍顯微鏡和計算機圖像分析技術的輔助下才發現它們。這些化石精子長得很像一種生活在北半球、喜歡寄生在小龍蝦外殼上的蛭蚓目蠕蟲。

保存完好的蝦

5000萬年前的精子化石已經夠稀奇了，4.25億年前的完整蝦化石更是來之不易。2012年，考古學家在英國赫里福德郡發現了一種介形綱動物“種子蝦”的化石。

在距今4億多年前的志留紀，這里還是一片亞熱帶海洋。海洋動物偶爾因為窒息，被火山灰埋葬后形成化石。這些種子蝦化石不但保留了外殼，也完整保存了腮、眼、消化系統等軟組織，實屬罕見。

為了讓這些微型古生物化石重見天日，科學家們決定先“毀滅”化石：他們每次沿同一個方向將化石磨掉20微米，同時拍攝斷面照片，這個過程重復500次，就能得到500張種子蝦的斷面圖。所有照片被輸入計算機后，就能重構出種子蝦的數字3D模型。唬人的貝殼

雙殼綱動物已經在地球上生活了超過5億年，平時我們吃的蛤蜊、貽貝等有兩個殼的貝殼動物就屬于雙殼綱動物。它們祖先的化石迷惑了不少人。

17世紀的英國博物學家羅伯特·普洛特在書中提到了他在英國海丁頓村發現的奇怪馬頭。其實，這是一種在英格蘭南部的侏羅紀地層內廣泛分布的一種雙殼綱三角蛤屬動物。“馬頭”的“雙眼”是原來閉殼肌所在的凹槽，“馬耳”是兩片突出的殼嘴。

普洛特在書中還提到另一種名為“牛心”的化石，取這個名字是因為這種化石很像牛的心臟。該生物也是一種雙殼類動物，左右殼呈軸對稱，現名“原心蛤”，被劃入鳥蛤科。

箭石化石

曾經有一種外形類似長劍的化石騙過了許多人。有人認為它們是神秘生物的指化石，也有人認為是古代犀牛交戰后留下的斷角，還有人認為是古人打造的石劍。其實，它是一種已經滅絕的頭足綱動物箭石體內的硬鞘。箭石這種動物最早出現于距今4億年前，是現代烏賊和魷魚的祖先。和它的后代一樣，箭石體內也有一枚石灰石質硬鞘。這個結構不僅是箭石的護甲，也為它們提供下潛負重。硬鞘不容易被分解，容易形成化石。因為其形狀十分規則平整，酷似劍身，難怪不明就里的古人們挖掘出來，會誤以為是人造之物——石劍。

其實，箭石化石是箭石交配后集體死亡而留下的。這種現象在現代魷魚中也很常見，它們會遷徙到祖輩的產卵場交配，然后死去，體內的硬鞘就被留了下來。在黑色的箭石化石內部，偶爾還能發現一顆白色的方解石圓錐，這是箭石的閉錐，相當于調節浮力的氣室。

為“人類搖籃”中的化石測年

位于南非約翰內斯堡的“人類搖籃”遺址（石灰巖洞穴群）是探索人類起源的重要化石來源地，至今全球所有的早期人類化石中，有近40%來自這里。但“搖籃”也有個小缺憾，那就是洞穴底層沉積物受到洞穴崩塌影響，導致從中發掘出的非洲南方古猿化石和納勒迪人等化石一度無法準確鑒定年代。過去，人們如果想確定“搖籃”洞穴中發現的人類化石的年代，就要在發現地附近尋找動物骨骼化石，并與東非發現的已經可靠確定年代的類似動物骨骼進行比較。但這種比較法并不準確，畢竟南非和東非相隔很遠，物種的演化速度難免可能不同步。

2005年科學家們發現，化石沉積物外層的流石能夠用來測定“搖籃”中化石的年代。所謂流石，就是洞穴內流水中的碳酸鈣等礦物質沉積形成的巖石，例如鐘乳石和石筍。流石形成過程中，偶爾會有鈾元素被困在其中。鈾會以穩定的速度衰變成鉛，只要測量鐘乳石中的鈾一鉛比，就能夠推算出流石的年代。不過這種方法一般用于鑒定年代在數億至數十億年的巖石，而年代只有數百萬年的鐘乳石在地質年代表中還只是個“年輕人”——流石中的衰變鉛微乎其微。經過13年的努力，研究人員在對8個洞穴的29個流石進行鈾鉛測年分析后發現，流石形成于距今320萬年～130萬年的幾個短暫的關鍵時期。在化石附近流石年代的基礎上，科學家就能推測出化石相對精確的年代。

在研究過程中，科學家也發現“人類搖籃”可能沒有記錄下某些年代居住在其中的人類活動。在這些洞穴中，包含人類化石的沉積巖被夾在流石中間。這是因為流石主要形成于氣候潮濕的年代，而人類化石形成于更干燥的年代。要形成流石，洞外的降水必須充足，這樣流入洞內的水才同樣充足（很可能洞口還需要被植物遮蓋），洞內環境足夠潮濕才能形成碳酸鈣層。當氣候干燥、洞口敞開、空氣中塵土較多時，流石就會停止生長，同時洞內開始積累沉積物，遠古人類的遺體才有可能形成化石。也就是說，洞穴中或許只保存了氣候干燥時期的人類和動物化石。

什么樣的化石才能被稱為另類？有些化石的發現過程與眾不同，有些化石曾經誤導了許多古生物學家，還有些化石的樣子本身就很奇怪。其實，人類對化石的研究不過幾百年，在數十億年的生命史面前不過是一瞬間，化石本身談不上是否另類，歸根結底還是人類“少見多怪”。（責任編輯 王川）

化石是如何形成的？

絕大多數骨化石是從沉積巖中被剝離出來的。這些化石的形成是由于生物死于有大量沉積物的環境，例如海洋、河床或湖泊的底棲區（水體最深處）。沉積物快速掩埋了生物遺體，形成了無氧環境，此時生物遺體的軟組織依然會被逐漸分解，但骨、齒、爪等硬質結構能夠得以保存下來。

不過，從骨頭到化石還需要石化過程。骨頭中的血管、膠原和脂肪最終也會被分解，但磷酸鈣、碳酸鈣等無機部分會被留下。由于骨骼等硬質部分失去了一部分構成物質，它們變得更疏松且多孔，但依然保留了原來的形狀。

這時，骨骼周圍的其他礦物質會滲透并強化骨骼。最容易滲進骨骼的是水，水中往往還溶解有鐵、碳酸鈣等來自周圍沉積巖中的礦物質。慢慢地，水中溶解的礦物質在骨骼微孔中沉淀下來，就好像往海綿里注入膠水。這個過程持續得越久，骨骼的石化程度就越高。骨骼越大越厚實，微孔就越大，石化就越好，形成的化石容易被保存下來。