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內陸山城陽泉發現遠古鯊魚化石

發佈時間:2021-08-31 13:04:44 | 來源:山西晚報 | 責編:李勝蘭

  你能想像嗎?在大約3億年前,如今內陸城市陽泉的周圍,還是一片靠近赤道且適宜各類海洋生物生存的淺海,裏面有成群的海洋霸主——鯊魚,正沐浴著溫暖的陽光,在這片海域自由自在地游來游去。

  這,不是故事,8月25日,國際學術期刊《地質學報(英文版)》,以封面文章報道了在陽泉市二疊係烏拉爾統太原組地層中發現的瓣齒鯊化石,這意味著我省化石再添海洋霸主——鯊魚。

  共發掘到15枚瓣齒鯊牙齒化石

  鯊魚作為海洋中兇猛的頂級掠食者,其化石出現在我國內陸的山城陽泉,不禁讓人們為之驚嘆。鯊魚化石怎麼會出現在陽泉?這些化石是怎麼被發現的?這次發現的瓣齒鯊究竟是一種什麼樣子的鯊魚?這次發現有哪些重大的科學意義?帶著諸多疑問,山西晚報記者採訪了瓣齒鯊化石研究的參與者之一、陽泉市規劃和自然資源局的白志君。

  白志君是瓣齒鯊化石的發現者,因為工作需要,他在陽泉地區開展了長期大量的野外調查工作,先後發現過白氏桃河獸、陽泉長壽螈、混合陽泉木、梅氏達姆德木等一系列重要的古生物化石。“如果把地質岩層比作是一本記錄地球歷史的天書,那麼化石就是人們最直觀可以看得懂的地球史書文字。”白志君説。

  白志君告訴記者,瓣齒鯊的研究始於2019年12月12日,在此期間,中國科學院古脊椎動物與古人類研究所的蓋志琨、林翔鴻兩位老師,以及省第二地質勘察院陽泉分院的張軍文共同參與了化石的發掘。

  研究團隊對陽泉地區本溪組與太原組的石灰岩層進行全面考察時發現,位於陽泉市郊區坪上村錢石灰岩層中的海洋生物化石最為富集,是由一套生物化石堆積形成的灰岩,其中棘皮動物海百合最為富集,最厚處可達2.6米。岩石中的腕足動物以長身貝為主,石燕貝次之,還有豐富的海扇等瓣腮綱動物化石,這些化石的個體均比陽泉同層其他地區大很多,最大的石燕與海扇可達18釐米。

  2020年恰好趕上新冠疫情暴發,蓋志琨、林翔鴻兩位老師不能到陽泉現場辦公,就悶在北京的辦公室,翻閱國內外研究資料,進行對比研究。白志君負責在陽泉化石點繼續進行發掘,張軍文協助。歷時3個月,他們共發掘到15枚瓣齒鯊牙齒的化石。研究團隊經過多次探討與實地確認,對化石進行磨片、測量及數據分析對比,大家最終挑選了其中保存最好的7枚牙齒完成此項研究工作。

  瓣齒鯊是什麼樣子的鯊魚?

  據林翔鴻介紹,瓣齒鯊是一類主要生活在石炭紀至二疊紀時期(距今約3.6億至2.5億年)的原始軟骨魚類,從牙齒的尺寸上來説,它們的牙齒大小與現生的大白鯊牙齒相倣,可以推測出瓣齒鯊是一類體長可達3米到5米的史前巨鯊。瓣齒鯊是一個世界性屬種,化石廣泛分佈于英格蘭、義大利、俄羅斯和北美等北半球的各大地區,在南半球尚未發現它的蹤影。由於軟骨魚類的身體大多難以保存,目前發現的瓣齒鯊化石均為零星的牙齒。

  化石保存散亂的狀態説明,瓣齒鯊可能如同今天的大部分鯊魚一樣,牙齒也是終身替換的,即失去的牙齒可以被新牙替換。由於瓣齒鯊只發現過牙齒化石,所以學界長期以來對這種動物的完整形態沒有準確認識,但是科研人員還是可以根據零散的牙齒化石標本,勾勒出這些遠古殺手大致的面貌。

  傳統觀點認為,它們是一種底棲的運動緩慢的食殼魚類,以底棲的腕足類、雙殼類等具殼生物為食(底棲生物是指棲息于海洋或內陸水域底內或底表的生物)。但從目前現有的牙齒化石上來看,瓣齒鯊牙齒的獨特形態又表明其可能是另一種生活方式:刃狀的牙齒邊緣上佈滿了大量的垂直細槽,同時也擁有著巨大的咬合面,這種牙齒形態或許更適合對獵物的肌肉組織進行撕咬。

  此次研究表明,環繞在瓣齒鯊齒冠基部的水準疊瓦狀脊紋條帶,可能具有在牙齒刺穿肌肉軟組織時,通過增加摩擦來防止獵物的逃脫的功能。因此瓣齒鯊的生態位可能類似于現代大白鯊,是古生代海洋裏的頂級掠食者。瓣齒鯊在歐美以外的中國和日本發現,表明瞭它具有跨大洋遷徙能力,極可能是一類游泳能力很強的捕食者,而非原來認為的底棲食殼類。

  瓣齒鯊的發現有哪些重大科學意義?

  中國科學院古脊椎動物與古人類研究所副研究員蓋志琨介紹,陽泉地區的二疊係烏拉爾統太原組錢石灰岩層中發現的瓣齒鯊化石,這是該屬牙齒化石在我國的首次發現。豐富了我們對華北地區二疊紀烏拉爾世時期生物多樣性的認識,大大擴展了瓣齒鯊在北半球的古地理分佈範圍。

  此次研究重點調查了陽泉地區太原組錢石灰岩層中的瓣齒鯊類及相關生物群,時代為二疊紀烏拉爾世阿瑟爾期至薩克馬爾期(約2.90至2.98億年前)。錢石灰岩層作為一套生物沉積碎屑灰岩,富含大量酷似古錢幣的海百合莖化石(故稱錢石灰岩層),此外還伴生有大量以長身貝和石燕為代表的腕足動物群及其他以頭足動物為代表的海洋生物化石,這表明瞭在近3億年前的陽泉是一片靠近赤道溫暖透光的淺海,非常適宜各類海洋生物生存。

  好多人可能會問,鯊魚化石出現在2.90至2.98億年前,這個時間是怎麼確定的呢?白志君告訴記者:“跟人類的歷史有一個詳細的年代表一樣,地球演化歷史也有一個詳細的年代表,但這個年代表是以百萬年為單位的,這個年代表的絕對年齡是通過放射性同位素測出來的,然後這個年代表上不同時代會出現不同種類的生物,就像歷史上不同的朝代有不同的代表性的瓷器一樣。我們通常會把一些海相的、全球分佈的、演化速率較快的生物作為標準化石,用於全球對比,來確定化石的相對年代。比如這次發現的瓣齒鯊牙齒的化石,就是跟一種叫(蟲加筳)的單細胞生物標準化石共生在一起,這樣我們就很容易確定瓣齒鯊的時代屬於二疊紀烏拉爾世阿瑟爾期至薩克馬爾期,這樣我們就可以到國際地層委員會發佈的最新的國際年代地層表上查到這個絕對年齡。”

  如何保護這些化石?

  白志君説,經過近幾年的努力,在陽泉發現了大量具有重要科學研究價值的古生物化石,這些化石對於揭示地球古地理、古環境及生物的演化具有重要科學意義。同時,研究好中國化石,講好中國故事,對於民族文化自信和精神文明建設也十分有意義。

  據了解,陽泉市委市政府高度重視古生物化石的保護、開發與利用工作。目前,陽泉市已經開展了“國家重要古生物化石集中産地”的申報工作;還開展了陽泉市古生物化石資源的調查工作;邀請了中科院專家在陽泉開展古生物化石的研究;修建了南山公園化石科普園,在三泉新村修建了保存全國最粗科達木的化石保護一號坑;並且開展了豐富的戶外化石科普研學活動。

  關於此次研究報道的瓣齒鯊化石,中科院聘請了我國著名的古生物化石復原師楊定華為瓣齒鯊專門繪製了復原圖,這個復原圖被國際學術期刊Acta Geologica Sinica (English Edition)《地質學報(英文版)》第四期作為封面報道。同時還請浙江盤古化石館的美女漫畫家“禦風”女士對陽泉發現的瓣齒鯊繪製了卡通漫畫,這大大方便了人們容易的理解這種遠古的鯊魚。

  可能大家好奇,怎麼通過牙齒的化石就可以復原整個鯊魚的圖片呢?白志君告訴記者,“‘將今論古’是古生物研究的重要法則,瓣齒鯊的復原一是參考了現生鯊魚;另一個目前有兩件完整的瓣齒鯊目化石可以窺其全貌,一件是來自美國蒙大拿州貝蘭特希鯊,另一件是來自德國和英格蘭北部的賈納薩鯊,我們也參考了這兩件標本對瓣齒鯊進行復原。當然,如果有一天,我們有幸發現了瓣齒鯊的完整標本,我們今天的復原被完全顛覆也是有可能,科學就是這樣在一步一步地修正中前進的。”

  為了保護珍貴的化石資源,陽泉已經對瓣齒鯊的發現地進行了保護,化石所在村委會有專人進行看護,自然資源執法部門不定期巡查,陽泉市文旅局也將化石旅遊作為未來的一項發展規劃,陽泉市規劃和自然資源局也在積極地招商引資,期待早日把陽泉化石打造成我省乃至我國著名的旅遊文化名片。

  化石研究任重道遠

  據省自然資源事業發展中心高級工程師高建平介紹:近年來,陽泉發現了大量古生物化石,也取得了很多受到國際認可的重要古生物化石研究成果,陽泉已成為我國乃至世界著名的化石産地。

  陽泉位於黃土高原與華北平原兩個臺地的過渡地區,境內主要為山地地貌,許多典型的地質剖面出露良好,此外還有火山、溶洞、溫泉及太行山等豐富的地質遺跡景觀。境內地質與古生物研究歷史悠久,早在清末至民國時期,丁文江、李四光、王竹泉等我國地質事業巨匠曾在陽泉開展了大量開拓性、奠基性的地質研究工作。陽泉發現了許多重要的古生物化石,其中國家重點保護的有:石炭紀至二疊紀(最早距今3.15億年)我省最古老,數量最多,由591株木化石組成的大型木化石群;此外還發現了比恐龍更古老的四足動物化石群,有世界首次發現的白氏桃河獸、陽泉長壽螈等新物種及珍貴的鋸齒龍化石。非重點保護的古生物化石更為豐富,發現了國內罕見的古生代昆蟲化石;發現成煤時期的植物化石216種;海洋無脊椎動物200余種。

  山西地質博物館將陽泉作為地質與古生物知識學習的野外實踐基地,曾多次組織博物館工作人員與志願者到陽泉考察學習。來自北京、太原、石家莊等地的戶外團體與研學教育團體,也紛紛前往陽泉參觀古生物化石,使得陽泉市化石旅遊産業初具規模。

  有句禪語叫做:“看山是山,看山不是山,看山又是山”。白志君説,用這句話來形容地質人看山最合適不過了。由於地球曾經過無數次的滄海桑田,能被地質岩層記錄下來的卻寥寥無幾。我們一直以“五千年文明”引以為傲,殊不知地球卻有著46億年的演變史,從一個熾熱的火球逐漸冷卻,直到産生水,生命從無到有,從簡單到複雜,地球的陸地經歷了板塊的聚合與解體,海平面經歷了無數次上升與下降,最終才形成現在的七大洲四大洋。“古生物化石是我們發現和研究地球的重要證據,也是不可再生的珍貴自然資源,所以,對於古生物化石的保護和合理開發利用可謂任重道遠。”白志君説。(山西晚報 記者溫麗芳)

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