澄江動(dòng)物群:劈開寒武紀(jì)的巖層
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(神秘的澄江層地球uux.cn報(bào)道)據(jù)《三聯(lián)生活周刊》(作者:薛芃):在80年代的研究中,澄江生物群被定位在距今約5.4億年的動(dòng)物的巖時(shí)期。時(shí)至今日,群劈南京美女兼職上門外圍上門外圍女(電話微信156-8194-*7106)全國(guó)1-2線城市可真實(shí)安排30分鐘到達(dá),不收任何定金近40年的開寒學(xué)術(shù)研究,將這個(gè)時(shí)間拉近到了約5.18億年前。武紀(jì)

澄江動(dòng)物群奇蝦化石

有澄江動(dòng)物群化石出現(xiàn)的地方,多伴隨大量磷礦的動(dòng)物的巖出現(xiàn)
從澄江動(dòng)物群開始
烈日之下,卡車一車一車地將剛采集出來(lái)的群劈磷礦原石運(yùn)出礦場(chǎng)。砂土黃與黛黑相間的開寒山巖被整齊地分割出層次,呈階梯狀。武紀(jì)巖石表面,澄江層又附上了一層綠色塑料織網(wǎng),動(dòng)物的巖是群劈為防止因雨水引發(fā)的石塊下滑。開采場(chǎng)有五六十個(gè)足球場(chǎng)大小,開寒拉礦的武紀(jì)紅色卡車穿行在其中,仿若科幻片里的場(chǎng)景。
這是一處在昆明市郊的磷礦場(chǎng),上世紀(jì)80年代就開始運(yùn)轉(zhuǎn),直到現(xiàn)在。偌大的開采場(chǎng)里,幾乎沒(méi)有一塊巖石會(huì)被單獨(dú)地、具體地關(guān)注,它們的命運(yùn)是被卡車集體拉走。而在礦坑的邊緣處,隱藏著一處長(zhǎng)十多米、高5~6米的剖面,乍看之下,跟其他巖體并無(wú)分別,但用手一試便知,巖性更加脆軟,容易劈開。這塊山巖里,埋藏著大量化石,是5億多年前寒武紀(jì)時(shí)期的痕跡,也是磷礦場(chǎng)里特殊的存在。
2021年,礦場(chǎng)開啟新一輪開發(fā),要?jiǎng)拥竭@塊地層。得知消息后,云南大學(xué)古生物研究院的師生急了,他們連忙申請(qǐng)保護(hù)下這部分山巖。“我們能做的,只有搶救性維護(hù)。”研究員劉煜說(shuō)。接下來(lái),就是跟礦場(chǎng)開發(fā)的爭(zhēng)分奪秒,必須在15天之內(nèi),將這一部分山巖進(jìn)行整體切割、南京美女兼職上門外圍上門外圍女(電話微信156-8194-*7106)全國(guó)1-2線城市可真實(shí)安排30分鐘到達(dá),不收任何定金搬運(yùn)。最終搶救出1000多卡車的巖體,在礦山的附近找到兩處空地,用來(lái)存放這些巖層,他們稱之為“堆場(chǎng)”。如今,這處寒武紀(jì)的原始巖層已經(jīng)混在礦山中無(wú)從辨認(rèn),“堆場(chǎng)”這邊,師生和工人每日將大石塊一一劈碎,尋找著其中的化石。“這些體量的巖體,至少夠我們消化七八年。”劉煜說(shuō)。
這一塊被搬運(yùn)出來(lái)的巖體,并非整個(gè)礦場(chǎng)中唯一有寒武紀(jì)化石的巖層,只是數(shù)量相對(duì)較多,也集中,其他地方也會(huì)有巖層零星分布著化石,但無(wú)從考察,更難以大面積開采。事實(shí)上,在昆明市周邊,還存在著不少寒武紀(jì)早期的化石遺存,根據(jù)地層的層位判斷,通常劃歸到著名的澄江動(dòng)物群中,共同構(gòu)成了這個(gè)如今全球范圍內(nèi)“最早的多細(xì)胞物種集群”。
1984年7月,南京地質(zhì)古生物研究所的侯先光在云南澄江一帶進(jìn)行野外考察。他原本是要去找高肌蟲,一種體積非常小的節(jié)肢動(dòng)物。在此之前的近一個(gè)世紀(jì),為了修滇越鐵路,法國(guó)地質(zhì)學(xué)家就首次調(diào)查過(guò)澄江一帶。隨后的100年,斷續(xù)有地質(zhì)學(xué)家涉足澄江,對(duì)澄江的地層結(jié)構(gòu)做了初步分析。到了侯先光的時(shí)候,學(xué)界已經(jīng)明確知道“澄江是全球寒武紀(jì)地層的一處標(biāo)桿”,但關(guān)于古生物和化石,知之甚少。
在一如往常的野外調(diào)查中,“突然,一枚栩栩如生的標(biāo)本暴露在濕漉漉的巖石面上。這枚標(biāo)本有四五厘米長(zhǎng),動(dòng)物向前擺動(dòng)的腿肢對(duì)稱地分布在背甲之下。7月是云南的雨季,潮濕而細(xì)膩的泥巖層像是水底,那一剎那,我感覺(jué)好像這個(gè)動(dòng)物在渾濁的水底游動(dòng)”。侯先光提起當(dāng)年的發(fā)現(xiàn),依然激動(dòng)。在他豐富的化石記憶儲(chǔ)備中,他想到這跟20多年前加拿大人發(fā)現(xiàn)的布爾吉斯頁(yè)巖化石群中的某個(gè)物種很像。在仔細(xì)觀察后,他發(fā)現(xiàn)并非同一物種,眼前的這枚化石,細(xì)膩地保存了軟軀體部分,后來(lái)經(jīng)過(guò)仔細(xì)鑒別,確認(rèn)是一枚納羅蟲的化石標(biāo)本。
在發(fā)現(xiàn)這塊化石之前,侯先光非常焦慮不安。十幾天在澄江的野外考察沒(méi)有任何收獲,他很苦惱:“古生物是一個(gè)以化石材料為基礎(chǔ)的學(xué)科,如果沒(méi)有化石,就意味著學(xué)術(shù)研究沒(méi)有未來(lái)。”令他沒(méi)有想到的是,眼前的這一塊化石即將開啟一個(gè)新的古生物研究時(shí)代。
在這之后,國(guó)內(nèi)寒武紀(jì)古生物學(xué)研究者紛紛來(lái)到澄江,加入澄江動(dòng)物群化石的采集和研究中,其中另以南京地質(zhì)古生物研究所的陳均遠(yuǎn)和西北大學(xué)的舒德干為主,經(jīng)過(guò)近40年、兩三代人的研究,5億年前的地球生命已經(jīng)變得越來(lái)越清晰。

澄江動(dòng)物群迷人林喬利蟲化石
打開寒武紀(jì)的新世界
在80年代的研究中,澄江生物群被定位在距今約5.4億年的時(shí)期。時(shí)至今日,近40年的學(xué)術(shù)研究,將這個(gè)時(shí)間拉近到了約5.18億年前。這個(gè)數(shù)字的變化,一是將澄江生物群的存在絕對(duì)時(shí)間后推了2000多萬(wàn)年,二是精確到了百萬(wàn)年的量級(jí)。
5.18億這個(gè)數(shù)字,是用沉積物里的鋯石來(lái)定的。鋯石是火山巖中的一類礦物,當(dāng)火山噴發(fā)時(shí)會(huì)形成各種結(jié)晶,從這一刻開始,“時(shí)間的發(fā)條就開啟了”,結(jié)晶中各種元素開始衰變。而寒武紀(jì)的年代太過(guò)久遠(yuǎn),在這數(shù)億年中,大多數(shù)元素都衰變完了,唯有很少的元素可以留到現(xiàn)在。鋯石里含有鈾,鈾的半衰期非常長(zhǎng),足以支撐到現(xiàn)在,提供時(shí)間的證據(jù)。
云南大學(xué)古生物研究院研究員翟大有指出,5.18億這個(gè)數(shù)字雖然已經(jīng)相對(duì)精確,但學(xué)界也有人認(rèn)為,這很可能仍是一個(gè)“高估的年齡”,也就是說(shuō),澄江生物群可能沒(méi)有那么老。因?yàn)闇y(cè)定材料使用的鋯石并不是火山灰鋯石,而是碎屑鋯石,是從帽天山頁(yè)巖中一個(gè)剖面上截取的碎屑鋯石,它可能是形成火山灰之后通過(guò)地質(zhì)搬運(yùn)作用才形成的,因此這中間可能存在一定的時(shí)間差。如果未來(lái)能直接找到澄江動(dòng)物群巖層中的火山灰,或許可以測(cè)出更準(zhǔn)確的年代。
在侯先光看來(lái),絕對(duì)時(shí)間固然重要,但相對(duì)年代是地質(zhì)學(xué)中更重要的,也就是說(shuō),地層的順序是不會(huì)改變的,地層的形成遵循一定的秩序,這比數(shù)字上的紀(jì)年概念更重要。
在如今發(fā)現(xiàn)的多處澄江動(dòng)物群的化石出產(chǎn)地,科研人員都發(fā)現(xiàn):通常在化石層的地層之下,總會(huì)有磷礦存在。這一點(diǎn)非常有趣,也就是在巨大的磷礦場(chǎng)中會(huì)出現(xiàn)澄江化石的原因了。侯先光解釋說(shuō),這有可能和當(dāng)時(shí)海水的化學(xué)成分有關(guān)。在寒武紀(jì)時(shí)代,海水的含磷量增多,海洋動(dòng)物的大量殼化或許也是受到海水礦物質(zhì)成分的影響。而這種推測(cè)需要更具體的研究去支撐,不可否認(rèn)的是,云南是磷礦大省,尋找澄江化石的研究者都會(huì)先跟磷礦打交道,去看當(dāng)?shù)亓椎V的地層,就相對(duì)比較容易找到。
在澄江動(dòng)物群形成的諸多原因中,磷礦是有所關(guān)聯(lián),但未必是直接影響。侯先光解釋道:“澄江化石形成有三個(gè)重要條件:一是動(dòng)物沒(méi)死或剛死時(shí),快速被泥沙封存;二是沒(méi)有其他生物的擾動(dòng);三是這里可以保持長(zhǎng)期穩(wěn)定的缺氧環(huán)境,化石不易遭受破壞,才能形成我們所說(shuō)的精品標(biāo)本。”

澄江動(dòng)物群的發(fā)現(xiàn)者、云南大學(xué)古生物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)辦人侯先光
從寒武紀(jì)地球的版圖來(lái)看,澄江處在淺海大陸架的位置,有關(guān)澄江動(dòng)物群的形成,在學(xué)界仍有一個(gè)爭(zhēng)議,爭(zhēng)議的焦點(diǎn)在于:它究竟是意味著寒武紀(jì)時(shí)代物種多樣性急速增加,還是只是一個(gè)特殊的埋藏性結(jié)果?
翟大有帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)澄江一帶的地層做了更深入的調(diào)查。在地質(zhì)學(xué)上,有一個(gè)“事件層”和“背景層”的概念。所謂事件層,就是當(dāng)時(shí)發(fā)生了某個(gè)特殊事件,可能是某種自然性災(zāi)害,導(dǎo)致地層結(jié)構(gòu)發(fā)生變化;而背景層就是隨著時(shí)間推移的正常沉積,日復(fù)一日的緩慢沉積。事件層與背景層的面貌很不一樣。翟大有在一處9米高的剖面里,就發(fā)現(xiàn)有幾百個(gè)事件層,這就說(shuō)明當(dāng)時(shí)的沉積環(huán)境非常不穩(wěn)定,而這種沉積事件是形成澄江埋藏的先決條件。
在云南大學(xué)研究員馬曉婭的最新研究中,她對(duì)澄江化石出產(chǎn)地層的完整巖芯進(jìn)行了詳細(xì)的沉積構(gòu)造和沉積微相研究,她認(rèn)為當(dāng)時(shí)的澄江一帶是三角洲前緣淺海環(huán)境,氧含量充足,營(yíng)養(yǎng)豐富,間歇性的風(fēng)暴流將澄江動(dòng)物群分子搬運(yùn)到毗鄰的缺氧或少氧的深水環(huán)境埋藏并保存下來(lái)。由于淺水三角洲環(huán)境較為動(dòng)蕩,這些早期生物能耐受強(qiáng)烈的鹽度波動(dòng)和快速的沉積物堆積。與此同時(shí),這些不穩(wěn)定的環(huán)境壓力也可能有助于早期動(dòng)物的適應(yīng)性輻射。在種種推論和研究下,澄江形成了保存有寒武紀(jì)軟軀體化石的特異埋藏。

澄江動(dòng)物群奇麗灰姑娘蟲化石
看到那些曾經(jīng)看不到的結(jié)構(gòu)
經(jīng)過(guò)30多年的研究,學(xué)界已經(jīng)對(duì)澄江動(dòng)物群中的大多數(shù)進(jìn)行了辨識(shí)和分類,初步記錄下它們的形態(tài)學(xué)特征。這些成果匯集在一起,已經(jīng)足以呈現(xiàn)寒武紀(jì)早期生命的大致面貌,人們可以根據(jù)這些研究,初步繪制出一幅寒武紀(jì)的海洋圖景:在浩瀚無(wú)垠的淺海區(qū)域,大量藻類植物襯托著各類微小動(dòng)物,它們大多只有幾厘米長(zhǎng),有的有厚殼,有的有節(jié)肢,有的是蠕蟲狀,它們大多在海洋的最底部活動(dòng),體長(zhǎng)最大的奇蝦統(tǒng)治著這個(gè)海底王國(guó),看似風(fēng)平浪靜,實(shí)則暗流涌動(dòng),海洋中優(yōu)勝劣汰的生存法則已經(jīng)逐漸形成。
然而,在這幅宏觀圖景之中,具體到每一個(gè)物種究竟是怎樣的具體構(gòu)造?它們真的如想象一般,只是構(gòu)造低級(jí)的簡(jiǎn)單動(dòng)物嗎?又與現(xiàn)生生物之間存在著怎樣的關(guān)聯(lián)?當(dāng)寒武紀(jì)古生物研究發(fā)展到一定程度,該如何再往前走,如何能從宏觀視角走向微觀,如何能讓微觀研究做到更微觀、更具體,突破口是技術(shù)設(shè)備。
2015年,還在德國(guó)慕尼黑大學(xué)任教的劉煜發(fā)表論文,首次將顯微CT技術(shù)引入澄江生物群化石研究中。一年之后,他回到母校云南大學(xué)古生物研究院任教,跟他同時(shí)到來(lái)的,是學(xué)校剛剛為這個(gè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室重金添置的一臺(tái)顯微CT設(shè)備。在這之后,澄江動(dòng)物群化石的研究開啟了一個(gè)肉眼難及的微觀世界。
在云南大學(xué)呈貢校區(qū)的古生物研究院,我們見(jiàn)到了這臺(tái)設(shè)備。其實(shí)對(duì)于許多領(lǐng)域來(lái)說(shuō),它并不是一臺(tái)多么稀有的設(shè)備,在醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)、微電子、精密儀器等各領(lǐng)域都有所應(yīng)用,但用在古生物領(lǐng)域里來(lái)研究化石,在國(guó)內(nèi)尚屬少見(jiàn)。在顯微CT的觀測(cè)下,依賴化石內(nèi)部的密度差,掃描成像時(shí)可以將不同密度的物質(zhì)區(qū)分出來(lái),從而更精細(xì)地提取出化石中的有效信息。“但這并不意味著,顯微CT適用于所有化石,它對(duì)化石的密度差有一定要求。幸運(yùn)的是,澄江化石的形成經(jīng)歷過(guò)一個(gè)很重要的黃鐵礦化的過(guò)程,也就是說(shuō),在動(dòng)物軀體的表面,附著著一層特有的黃鐵礦,這樣就可以與化石周邊的圍巖很好地區(qū)分開來(lái),從而在CT掃描的過(guò)程中,過(guò)濾掉圍巖雜質(zhì),更精準(zhǔn)地提取出動(dòng)物樣本。”劉煜說(shuō)道。

云南大學(xué)古生物研究院研究員劉煜
在實(shí)際操作時(shí),這一節(jié)肢動(dòng)物。當(dāng)比例一直放大,小蟲的各個(gè)部位越來(lái)越精細(xì),頭部逐漸占滿屏幕,觸角、腿肢分節(jié)逐漸清晰。這是根據(jù)四五個(gè)小時(shí)不斷360度掃描,由多方位二維圖像拼接出的三維圖像。
由于寒武紀(jì)年代久遠(yuǎn),動(dòng)物生命個(gè)體又比較小,如今可見(jiàn)的化石多呈二維平面,被壓扁在巖縫中。但在CT掃描下,科研人員第一次看到立體、完整的澄江化石。“最令人驚喜的,是可以看到動(dòng)物還埋在巖石內(nèi)部的那一面的信息。我們現(xiàn)在在做的,就是在不破壞外表的情況下,看清楚動(dòng)物的三維結(jié)構(gòu)。這在侯老師那一輩是無(wú)法想象的,他們只能用鋼針一點(diǎn)點(diǎn)地剔除圍巖。”
在實(shí)驗(yàn)室的架子上,擺放著那只掃描出的林喬利蟲——一只僅有7毫米長(zhǎng)的微小動(dòng)物,僅用肉眼或光學(xué)顯微鏡都無(wú)法更清晰地分辨出它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在澄江生物群中,節(jié)肢動(dòng)物占70%左右,是數(shù)量最龐大的一類。除了動(dòng)物身體上的殼之外,分節(jié)的腿肢是它們身上的特殊結(jié)構(gòu),也被看作是早期生命難得保存下來(lái)的軟體結(jié)構(gòu)。它們的身體和腿肢是分節(jié)的,有外骨骼。在外骨骼的保護(hù)之下,就會(huì)進(jìn)化出支撐活動(dòng)的肢體分節(jié),所以從軀干和腿肢都能看出來(lái),它有關(guān)節(jié)化。而很多分節(jié)的腿肢是藏在殼下的,也就是說(shuō)它在化石上的表現(xiàn)往往是只能看到殼甲,但無(wú)法辨認(rèn)出隱藏在殼甲下面的分節(jié)的腿肢。
當(dāng)澄江動(dòng)物群的研究從形態(tài)學(xué)進(jìn)階到化石精細(xì)形態(tài)學(xué)之后,研究又該走向哪里?首先,是很多物種需要被拿出來(lái)重新研究,進(jìn)行CT掃描、虛擬解剖,以積累更精細(xì)的基礎(chǔ)資料。“因?yàn)樾螒B(tài)學(xué)是古生物的基礎(chǔ),只有知道形態(tài),才能去進(jìn)一步分析它的分類、系統(tǒng)發(fā)育,知道生態(tài)環(huán)境、演化過(guò)程等信息,并與現(xiàn)生生物進(jìn)行比對(duì),才能衍生出更多的科學(xué)問(wèn)題”。翟大有指出,他個(gè)人研究的是雙瓣殼,就非常依賴于動(dòng)物結(jié)構(gòu)的精細(xì)化處理。
“現(xiàn)在我們很多精力都集中在系統(tǒng)發(fā)育的研究上,就是怎么搭建生命樹,將寒武紀(jì)時(shí)代的動(dòng)物和現(xiàn)生生物在形態(tài)學(xué)上作比較,從而完善演化鏈條。比如一個(gè)常見(jiàn)的對(duì)比是:我們經(jīng)常提到泛甲殼類與現(xiàn)生的昆蟲和蝦、蟹一類,它們是個(gè)什么樣的關(guān)系、有沒(méi)有親緣關(guān)系、是不是一家?澄江動(dòng)物群中的某些物種是不是一些現(xiàn)生泛甲殼類最早的祖先?它們又是什么時(shí)候從節(jié)肢動(dòng)物的生命樹上‘分家’的?這些都是問(wèn)題。”翟大有說(shuō)道。

學(xué)生正在用高倍光學(xué)顯微鏡觀察標(biāo)本
還原原始的生物多樣性
隨著化石精細(xì)形態(tài)學(xué)的發(fā)展,我們?cè)?jīng)搭建出的那個(gè)寒武紀(jì)海洋圖景會(huì)有所變化嗎?又或者,是否可以做得更細(xì)化?在地球46億年的生命中,寒武紀(jì)之前的38億年只有單細(xì)胞動(dòng)物,到了5億多年前,地球僅用了四五千萬(wàn)年的時(shí)間,發(fā)展出了如今動(dòng)物界的原始模樣。玉溪師范學(xué)院古生物研究中心主任陳愛(ài)林指出,“澄江動(dòng)物群代表了地球生物多樣性的起源”。
1996年開始,陳愛(ài)林就投身澄江動(dòng)物群的研究,先后參與了澄江化石地自然博物館和玉溪師范學(xué)院古生物研究中心的建立。他指出,生物多樣性中很重要的一點(diǎn)是物種多樣性,即物種數(shù)量的增加。“其實(shí)澄江動(dòng)物群的面貌就代表著物種多樣性的頂級(jí)增加。所謂頂級(jí)增加,是指在微小的、細(xì)微差別的物種層面上,物種數(shù)量是很多的。比如現(xiàn)在的地球上,有幾千萬(wàn)種物種。當(dāng)然,澄江沒(méi)有那么多,但是它代表了這些物種最初的源起。”在澄江動(dòng)物群的化石中,顯示出寒武紀(jì)的生命是“從‘門’一級(jí)開始成型的,當(dāng)‘門’定型之后,各物種才繼而形成之下的綱、目、科等等,這是一個(gè)自上而下的演化模式,相當(dāng)于將動(dòng)物的最頂級(jí)物種設(shè)計(jì)完成了”。
此外,生物多樣性的重要基礎(chǔ)是遺傳多樣性,但是遺傳多樣性涉及基因的多樣性,基因的多樣性體現(xiàn)在分子層面,這個(gè)在5億年前的澄江動(dòng)物群化石中很難體現(xiàn)。“但實(shí)際上我們從宏觀結(jié)構(gòu)去觀察,基因家族越多,那么最終做物種的表達(dá)就會(huì)差別比較大,也就是物種的外形、形態(tài)、結(jié)構(gòu)會(huì)形成豐富的面貌。”陳愛(ài)林說(shuō)。
接下來(lái),就會(huì)衍生出有關(guān)生態(tài)多樣性的討論,當(dāng)這些生命同時(shí)生存在寒武紀(jì)的海洋中時(shí),競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系、共生關(guān)系、親屬關(guān)系也就隨之產(chǎn)生。順著陳愛(ài)林的思路可以想見(jiàn),在澄江動(dòng)物群中儼然已經(jīng)形成了一個(gè)金字塔式的食物鏈,那么我們能否通過(guò)現(xiàn)有的材料,去搭建出這個(gè)寒武紀(jì)時(shí)代的食物鏈呢?陳愛(ài)林給出的答案是:目前還不能。
從現(xiàn)有的材料來(lái)看,奇蝦是公認(rèn)的寒武紀(jì)海洋霸主。有國(guó)外數(shù)據(jù)顯示,目前已知的最大奇蝦可達(dá)到2米長(zhǎng)左右,但這并不是一塊完整的化石,而是通過(guò)局部化石推測(cè)而來(lái)。十幾厘米的奇蝦更常見(jiàn),幼蟲化石也只有幾厘米,在幾千萬(wàn)年的時(shí)間進(jìn)程中,奇蝦也在不斷演化。全球各處的化石都顯示出,從體量上來(lái)看,奇蝦的確是當(dāng)時(shí)海洋中最大的生命體。奇蝦與現(xiàn)在的蝦無(wú)關(guān),是當(dāng)時(shí)一種肉食性的節(jié)肢動(dòng)物。當(dāng)奇蝦占據(jù)了食物鏈的頂端時(shí),底端則是海洋中僅有的植物——藻類。
奇蝦與藻類之間,隔著其他各個(gè)門類的物種。“除非有具體化石顯示出物種之間的捕食關(guān)系,否則,我們很難從中推斷出到底誰(shuí)和誰(shuí)之間是捕食與被捕食的關(guān)系。但是,我們可以通過(guò)物種的大小,或附肢結(jié)構(gòu)等軀體的具體構(gòu)造來(lái)推斷,可能某個(gè)物種是相對(duì)高級(jí)的捕食者,可能在食物鏈的相對(duì)上端。”這其中就包括一個(gè)外形可愛(ài)的物種——等刺蟲。
從外形上看,等刺蟲形似一個(gè)頭盔,在巖石上比較好辨認(rèn),事實(shí)上,這個(gè)“頭盔”是等刺蟲軀體上厚重的外殼,因此它具備較強(qiáng)的防御能力。等刺蟲通常具雙瓣殼或者單一甲殼,且殼瓣兩端向外延伸各自形成前、后背刺。目前云南大學(xué)保存的澄江動(dòng)物群化石中,約有1000塊等刺蟲化石,當(dāng)然其中很多是局部的殘片。在一些清晰的化石上,用肉眼就可以看到它的附肢上甚至有一排細(xì)微的小刺,這說(shuō)明它又具備一定的攻擊性,以及這是它主要的捕食工具。新近的研究顯示,這種擁有大附肢的等刺蟲,很可能是依賴視覺(jué)進(jìn)行捕食的動(dòng)物。種種佐證都可以說(shuō)明,等刺蟲在當(dāng)時(shí)的海洋中是捕食者的地位。
“它或許不是那么強(qiáng)壯的捕食者,也許只是一個(gè)二級(jí)捕食者。我們說(shuō)奇蝦高級(jí),但奇蝦也有濾食的,就像藍(lán)鯨一樣,我們?cè)?jīng)一直以為鯨魚是捕食性的或者是食物鏈上比較高、消費(fèi)層級(jí)比較高的海洋生物,但其實(shí)它不是吃那種比較大的魚,而是濾食性的。奇蝦也有這種特點(diǎn),濾食微小生物或者微生物。因此可以看出,當(dāng)時(shí)的海洋生態(tài)應(yīng)該是復(fù)雜且較發(fā)達(dá)的。”翟大有補(bǔ)充說(shuō)道。

澄江動(dòng)物群奇蝦化石

有澄江動(dòng)物群化石出現(xiàn)的地方,多伴隨大量磷礦的動(dòng)物的巖出現(xiàn)
從澄江動(dòng)物群開始
烈日之下,卡車一車一車地將剛采集出來(lái)的群劈磷礦原石運(yùn)出礦場(chǎng)。砂土黃與黛黑相間的開寒山巖被整齊地分割出層次,呈階梯狀。武紀(jì)巖石表面,澄江層又附上了一層綠色塑料織網(wǎng),動(dòng)物的巖是群劈為防止因雨水引發(fā)的石塊下滑。開采場(chǎng)有五六十個(gè)足球場(chǎng)大小,開寒拉礦的武紀(jì)紅色卡車穿行在其中,仿若科幻片里的場(chǎng)景。
這是一處在昆明市郊的磷礦場(chǎng),上世紀(jì)80年代就開始運(yùn)轉(zhuǎn),直到現(xiàn)在。偌大的開采場(chǎng)里,幾乎沒(méi)有一塊巖石會(huì)被單獨(dú)地、具體地關(guān)注,它們的命運(yùn)是被卡車集體拉走。而在礦坑的邊緣處,隱藏著一處長(zhǎng)十多米、高5~6米的剖面,乍看之下,跟其他巖體并無(wú)分別,但用手一試便知,巖性更加脆軟,容易劈開。這塊山巖里,埋藏著大量化石,是5億多年前寒武紀(jì)時(shí)期的痕跡,也是磷礦場(chǎng)里特殊的存在。
2021年,礦場(chǎng)開啟新一輪開發(fā),要?jiǎng)拥竭@塊地層。得知消息后,云南大學(xué)古生物研究院的師生急了,他們連忙申請(qǐng)保護(hù)下這部分山巖。“我們能做的,只有搶救性維護(hù)。”研究員劉煜說(shuō)。接下來(lái),就是跟礦場(chǎng)開發(fā)的爭(zhēng)分奪秒,必須在15天之內(nèi),將這一部分山巖進(jìn)行整體切割、南京美女兼職上門外圍上門外圍女(電話微信156-8194-*7106)全國(guó)1-2線城市可真實(shí)安排30分鐘到達(dá),不收任何定金搬運(yùn)。最終搶救出1000多卡車的巖體,在礦山的附近找到兩處空地,用來(lái)存放這些巖層,他們稱之為“堆場(chǎng)”。如今,這處寒武紀(jì)的原始巖層已經(jīng)混在礦山中無(wú)從辨認(rèn),“堆場(chǎng)”這邊,師生和工人每日將大石塊一一劈碎,尋找著其中的化石。“這些體量的巖體,至少夠我們消化七八年。”劉煜說(shuō)。
這一塊被搬運(yùn)出來(lái)的巖體,并非整個(gè)礦場(chǎng)中唯一有寒武紀(jì)化石的巖層,只是數(shù)量相對(duì)較多,也集中,其他地方也會(huì)有巖層零星分布著化石,但無(wú)從考察,更難以大面積開采。事實(shí)上,在昆明市周邊,還存在著不少寒武紀(jì)早期的化石遺存,根據(jù)地層的層位判斷,通常劃歸到著名的澄江動(dòng)物群中,共同構(gòu)成了這個(gè)如今全球范圍內(nèi)“最早的多細(xì)胞物種集群”。
1984年7月,南京地質(zhì)古生物研究所的侯先光在云南澄江一帶進(jìn)行野外考察。他原本是要去找高肌蟲,一種體積非常小的節(jié)肢動(dòng)物。在此之前的近一個(gè)世紀(jì),為了修滇越鐵路,法國(guó)地質(zhì)學(xué)家就首次調(diào)查過(guò)澄江一帶。隨后的100年,斷續(xù)有地質(zhì)學(xué)家涉足澄江,對(duì)澄江的地層結(jié)構(gòu)做了初步分析。到了侯先光的時(shí)候,學(xué)界已經(jīng)明確知道“澄江是全球寒武紀(jì)地層的一處標(biāo)桿”,但關(guān)于古生物和化石,知之甚少。
在一如往常的野外調(diào)查中,“突然,一枚栩栩如生的標(biāo)本暴露在濕漉漉的巖石面上。這枚標(biāo)本有四五厘米長(zhǎng),動(dòng)物向前擺動(dòng)的腿肢對(duì)稱地分布在背甲之下。7月是云南的雨季,潮濕而細(xì)膩的泥巖層像是水底,那一剎那,我感覺(jué)好像這個(gè)動(dòng)物在渾濁的水底游動(dòng)”。侯先光提起當(dāng)年的發(fā)現(xiàn),依然激動(dòng)。在他豐富的化石記憶儲(chǔ)備中,他想到這跟20多年前加拿大人發(fā)現(xiàn)的布爾吉斯頁(yè)巖化石群中的某個(gè)物種很像。在仔細(xì)觀察后,他發(fā)現(xiàn)并非同一物種,眼前的這枚化石,細(xì)膩地保存了軟軀體部分,后來(lái)經(jīng)過(guò)仔細(xì)鑒別,確認(rèn)是一枚納羅蟲的化石標(biāo)本。
在發(fā)現(xiàn)這塊化石之前,侯先光非常焦慮不安。十幾天在澄江的野外考察沒(méi)有任何收獲,他很苦惱:“古生物是一個(gè)以化石材料為基礎(chǔ)的學(xué)科,如果沒(méi)有化石,就意味著學(xué)術(shù)研究沒(méi)有未來(lái)。”令他沒(méi)有想到的是,眼前的這一塊化石即將開啟一個(gè)新的古生物研究時(shí)代。
在這之后,國(guó)內(nèi)寒武紀(jì)古生物學(xué)研究者紛紛來(lái)到澄江,加入澄江動(dòng)物群化石的采集和研究中,其中另以南京地質(zhì)古生物研究所的陳均遠(yuǎn)和西北大學(xué)的舒德干為主,經(jīng)過(guò)近40年、兩三代人的研究,5億年前的地球生命已經(jīng)變得越來(lái)越清晰。

澄江動(dòng)物群迷人林喬利蟲化石
打開寒武紀(jì)的新世界
在80年代的研究中,澄江生物群被定位在距今約5.4億年的時(shí)期。時(shí)至今日,近40年的學(xué)術(shù)研究,將這個(gè)時(shí)間拉近到了約5.18億年前。這個(gè)數(shù)字的變化,一是將澄江生物群的存在絕對(duì)時(shí)間后推了2000多萬(wàn)年,二是精確到了百萬(wàn)年的量級(jí)。
5.18億這個(gè)數(shù)字,是用沉積物里的鋯石來(lái)定的。鋯石是火山巖中的一類礦物,當(dāng)火山噴發(fā)時(shí)會(huì)形成各種結(jié)晶,從這一刻開始,“時(shí)間的發(fā)條就開啟了”,結(jié)晶中各種元素開始衰變。而寒武紀(jì)的年代太過(guò)久遠(yuǎn),在這數(shù)億年中,大多數(shù)元素都衰變完了,唯有很少的元素可以留到現(xiàn)在。鋯石里含有鈾,鈾的半衰期非常長(zhǎng),足以支撐到現(xiàn)在,提供時(shí)間的證據(jù)。
云南大學(xué)古生物研究院研究員翟大有指出,5.18億這個(gè)數(shù)字雖然已經(jīng)相對(duì)精確,但學(xué)界也有人認(rèn)為,這很可能仍是一個(gè)“高估的年齡”,也就是說(shuō),澄江生物群可能沒(méi)有那么老。因?yàn)闇y(cè)定材料使用的鋯石并不是火山灰鋯石,而是碎屑鋯石,是從帽天山頁(yè)巖中一個(gè)剖面上截取的碎屑鋯石,它可能是形成火山灰之后通過(guò)地質(zhì)搬運(yùn)作用才形成的,因此這中間可能存在一定的時(shí)間差。如果未來(lái)能直接找到澄江動(dòng)物群巖層中的火山灰,或許可以測(cè)出更準(zhǔn)確的年代。
在侯先光看來(lái),絕對(duì)時(shí)間固然重要,但相對(duì)年代是地質(zhì)學(xué)中更重要的,也就是說(shuō),地層的順序是不會(huì)改變的,地層的形成遵循一定的秩序,這比數(shù)字上的紀(jì)年概念更重要。
在如今發(fā)現(xiàn)的多處澄江動(dòng)物群的化石出產(chǎn)地,科研人員都發(fā)現(xiàn):通常在化石層的地層之下,總會(huì)有磷礦存在。這一點(diǎn)非常有趣,也就是在巨大的磷礦場(chǎng)中會(huì)出現(xiàn)澄江化石的原因了。侯先光解釋說(shuō),這有可能和當(dāng)時(shí)海水的化學(xué)成分有關(guān)。在寒武紀(jì)時(shí)代,海水的含磷量增多,海洋動(dòng)物的大量殼化或許也是受到海水礦物質(zhì)成分的影響。而這種推測(cè)需要更具體的研究去支撐,不可否認(rèn)的是,云南是磷礦大省,尋找澄江化石的研究者都會(huì)先跟磷礦打交道,去看當(dāng)?shù)亓椎V的地層,就相對(duì)比較容易找到。
在澄江動(dòng)物群形成的諸多原因中,磷礦是有所關(guān)聯(lián),但未必是直接影響。侯先光解釋道:“澄江化石形成有三個(gè)重要條件:一是動(dòng)物沒(méi)死或剛死時(shí),快速被泥沙封存;二是沒(méi)有其他生物的擾動(dòng);三是這里可以保持長(zhǎng)期穩(wěn)定的缺氧環(huán)境,化石不易遭受破壞,才能形成我們所說(shuō)的精品標(biāo)本。”

澄江動(dòng)物群的發(fā)現(xiàn)者、云南大學(xué)古生物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)辦人侯先光
從寒武紀(jì)地球的版圖來(lái)看,澄江處在淺海大陸架的位置,有關(guān)澄江動(dòng)物群的形成,在學(xué)界仍有一個(gè)爭(zhēng)議,爭(zhēng)議的焦點(diǎn)在于:它究竟是意味著寒武紀(jì)時(shí)代物種多樣性急速增加,還是只是一個(gè)特殊的埋藏性結(jié)果?
翟大有帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)澄江一帶的地層做了更深入的調(diào)查。在地質(zhì)學(xué)上,有一個(gè)“事件層”和“背景層”的概念。所謂事件層,就是當(dāng)時(shí)發(fā)生了某個(gè)特殊事件,可能是某種自然性災(zāi)害,導(dǎo)致地層結(jié)構(gòu)發(fā)生變化;而背景層就是隨著時(shí)間推移的正常沉積,日復(fù)一日的緩慢沉積。事件層與背景層的面貌很不一樣。翟大有在一處9米高的剖面里,就發(fā)現(xiàn)有幾百個(gè)事件層,這就說(shuō)明當(dāng)時(shí)的沉積環(huán)境非常不穩(wěn)定,而這種沉積事件是形成澄江埋藏的先決條件。
在云南大學(xué)研究員馬曉婭的最新研究中,她對(duì)澄江化石出產(chǎn)地層的完整巖芯進(jìn)行了詳細(xì)的沉積構(gòu)造和沉積微相研究,她認(rèn)為當(dāng)時(shí)的澄江一帶是三角洲前緣淺海環(huán)境,氧含量充足,營(yíng)養(yǎng)豐富,間歇性的風(fēng)暴流將澄江動(dòng)物群分子搬運(yùn)到毗鄰的缺氧或少氧的深水環(huán)境埋藏并保存下來(lái)。由于淺水三角洲環(huán)境較為動(dòng)蕩,這些早期生物能耐受強(qiáng)烈的鹽度波動(dòng)和快速的沉積物堆積。與此同時(shí),這些不穩(wěn)定的環(huán)境壓力也可能有助于早期動(dòng)物的適應(yīng)性輻射。在種種推論和研究下,澄江形成了保存有寒武紀(jì)軟軀體化石的特異埋藏。

澄江動(dòng)物群奇麗灰姑娘蟲化石
看到那些曾經(jīng)看不到的結(jié)構(gòu)
經(jīng)過(guò)30多年的研究,學(xué)界已經(jīng)對(duì)澄江動(dòng)物群中的大多數(shù)進(jìn)行了辨識(shí)和分類,初步記錄下它們的形態(tài)學(xué)特征。這些成果匯集在一起,已經(jīng)足以呈現(xiàn)寒武紀(jì)早期生命的大致面貌,人們可以根據(jù)這些研究,初步繪制出一幅寒武紀(jì)的海洋圖景:在浩瀚無(wú)垠的淺海區(qū)域,大量藻類植物襯托著各類微小動(dòng)物,它們大多只有幾厘米長(zhǎng),有的有厚殼,有的有節(jié)肢,有的是蠕蟲狀,它們大多在海洋的最底部活動(dòng),體長(zhǎng)最大的奇蝦統(tǒng)治著這個(gè)海底王國(guó),看似風(fēng)平浪靜,實(shí)則暗流涌動(dòng),海洋中優(yōu)勝劣汰的生存法則已經(jīng)逐漸形成。
然而,在這幅宏觀圖景之中,具體到每一個(gè)物種究竟是怎樣的具體構(gòu)造?它們真的如想象一般,只是構(gòu)造低級(jí)的簡(jiǎn)單動(dòng)物嗎?又與現(xiàn)生生物之間存在著怎樣的關(guān)聯(lián)?當(dāng)寒武紀(jì)古生物研究發(fā)展到一定程度,該如何再往前走,如何能從宏觀視角走向微觀,如何能讓微觀研究做到更微觀、更具體,突破口是技術(shù)設(shè)備。
2015年,還在德國(guó)慕尼黑大學(xué)任教的劉煜發(fā)表論文,首次將顯微CT技術(shù)引入澄江生物群化石研究中。一年之后,他回到母校云南大學(xué)古生物研究院任教,跟他同時(shí)到來(lái)的,是學(xué)校剛剛為這個(gè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室重金添置的一臺(tái)顯微CT設(shè)備。在這之后,澄江動(dòng)物群化石的研究開啟了一個(gè)肉眼難及的微觀世界。
在云南大學(xué)呈貢校區(qū)的古生物研究院,我們見(jiàn)到了這臺(tái)設(shè)備。其實(shí)對(duì)于許多領(lǐng)域來(lái)說(shuō),它并不是一臺(tái)多么稀有的設(shè)備,在醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)、微電子、精密儀器等各領(lǐng)域都有所應(yīng)用,但用在古生物領(lǐng)域里來(lái)研究化石,在國(guó)內(nèi)尚屬少見(jiàn)。在顯微CT的觀測(cè)下,依賴化石內(nèi)部的密度差,掃描成像時(shí)可以將不同密度的物質(zhì)區(qū)分出來(lái),從而更精細(xì)地提取出化石中的有效信息。“但這并不意味著,顯微CT適用于所有化石,它對(duì)化石的密度差有一定要求。幸運(yùn)的是,澄江化石的形成經(jīng)歷過(guò)一個(gè)很重要的黃鐵礦化的過(guò)程,也就是說(shuō),在動(dòng)物軀體的表面,附著著一層特有的黃鐵礦,這樣就可以與化石周邊的圍巖很好地區(qū)分開來(lái),從而在CT掃描的過(guò)程中,過(guò)濾掉圍巖雜質(zhì),更精準(zhǔn)地提取出動(dòng)物樣本。”劉煜說(shuō)道。

云南大學(xué)古生物研究院研究員劉煜
在實(shí)際操作時(shí),這一節(jié)肢動(dòng)物。當(dāng)比例一直放大,小蟲的各個(gè)部位越來(lái)越精細(xì),頭部逐漸占滿屏幕,觸角、腿肢分節(jié)逐漸清晰。這是根據(jù)四五個(gè)小時(shí)不斷360度掃描,由多方位二維圖像拼接出的三維圖像。
由于寒武紀(jì)年代久遠(yuǎn),動(dòng)物生命個(gè)體又比較小,如今可見(jiàn)的化石多呈二維平面,被壓扁在巖縫中。但在CT掃描下,科研人員第一次看到立體、完整的澄江化石。“最令人驚喜的,是可以看到動(dòng)物還埋在巖石內(nèi)部的那一面的信息。我們現(xiàn)在在做的,就是在不破壞外表的情況下,看清楚動(dòng)物的三維結(jié)構(gòu)。這在侯老師那一輩是無(wú)法想象的,他們只能用鋼針一點(diǎn)點(diǎn)地剔除圍巖。”
在實(shí)驗(yàn)室的架子上,擺放著那只掃描出的林喬利蟲——一只僅有7毫米長(zhǎng)的微小動(dòng)物,僅用肉眼或光學(xué)顯微鏡都無(wú)法更清晰地分辨出它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在澄江生物群中,節(jié)肢動(dòng)物占70%左右,是數(shù)量最龐大的一類。除了動(dòng)物身體上的殼之外,分節(jié)的腿肢是它們身上的特殊結(jié)構(gòu),也被看作是早期生命難得保存下來(lái)的軟體結(jié)構(gòu)。它們的身體和腿肢是分節(jié)的,有外骨骼。在外骨骼的保護(hù)之下,就會(huì)進(jìn)化出支撐活動(dòng)的肢體分節(jié),所以從軀干和腿肢都能看出來(lái),它有關(guān)節(jié)化。而很多分節(jié)的腿肢是藏在殼下的,也就是說(shuō)它在化石上的表現(xiàn)往往是只能看到殼甲,但無(wú)法辨認(rèn)出隱藏在殼甲下面的分節(jié)的腿肢。
當(dāng)澄江動(dòng)物群的研究從形態(tài)學(xué)進(jìn)階到化石精細(xì)形態(tài)學(xué)之后,研究又該走向哪里?首先,是很多物種需要被拿出來(lái)重新研究,進(jìn)行CT掃描、虛擬解剖,以積累更精細(xì)的基礎(chǔ)資料。“因?yàn)樾螒B(tài)學(xué)是古生物的基礎(chǔ),只有知道形態(tài),才能去進(jìn)一步分析它的分類、系統(tǒng)發(fā)育,知道生態(tài)環(huán)境、演化過(guò)程等信息,并與現(xiàn)生生物進(jìn)行比對(duì),才能衍生出更多的科學(xué)問(wèn)題”。翟大有指出,他個(gè)人研究的是雙瓣殼,就非常依賴于動(dòng)物結(jié)構(gòu)的精細(xì)化處理。
“現(xiàn)在我們很多精力都集中在系統(tǒng)發(fā)育的研究上,就是怎么搭建生命樹,將寒武紀(jì)時(shí)代的動(dòng)物和現(xiàn)生生物在形態(tài)學(xué)上作比較,從而完善演化鏈條。比如一個(gè)常見(jiàn)的對(duì)比是:我們經(jīng)常提到泛甲殼類與現(xiàn)生的昆蟲和蝦、蟹一類,它們是個(gè)什么樣的關(guān)系、有沒(méi)有親緣關(guān)系、是不是一家?澄江動(dòng)物群中的某些物種是不是一些現(xiàn)生泛甲殼類最早的祖先?它們又是什么時(shí)候從節(jié)肢動(dòng)物的生命樹上‘分家’的?這些都是問(wèn)題。”翟大有說(shuō)道。

學(xué)生正在用高倍光學(xué)顯微鏡觀察標(biāo)本
還原原始的生物多樣性
隨著化石精細(xì)形態(tài)學(xué)的發(fā)展,我們?cè)?jīng)搭建出的那個(gè)寒武紀(jì)海洋圖景會(huì)有所變化嗎?又或者,是否可以做得更細(xì)化?在地球46億年的生命中,寒武紀(jì)之前的38億年只有單細(xì)胞動(dòng)物,到了5億多年前,地球僅用了四五千萬(wàn)年的時(shí)間,發(fā)展出了如今動(dòng)物界的原始模樣。玉溪師范學(xué)院古生物研究中心主任陳愛(ài)林指出,“澄江動(dòng)物群代表了地球生物多樣性的起源”。
1996年開始,陳愛(ài)林就投身澄江動(dòng)物群的研究,先后參與了澄江化石地自然博物館和玉溪師范學(xué)院古生物研究中心的建立。他指出,生物多樣性中很重要的一點(diǎn)是物種多樣性,即物種數(shù)量的增加。“其實(shí)澄江動(dòng)物群的面貌就代表著物種多樣性的頂級(jí)增加。所謂頂級(jí)增加,是指在微小的、細(xì)微差別的物種層面上,物種數(shù)量是很多的。比如現(xiàn)在的地球上,有幾千萬(wàn)種物種。當(dāng)然,澄江沒(méi)有那么多,但是它代表了這些物種最初的源起。”在澄江動(dòng)物群的化石中,顯示出寒武紀(jì)的生命是“從‘門’一級(jí)開始成型的,當(dāng)‘門’定型之后,各物種才繼而形成之下的綱、目、科等等,這是一個(gè)自上而下的演化模式,相當(dāng)于將動(dòng)物的最頂級(jí)物種設(shè)計(jì)完成了”。
此外,生物多樣性的重要基礎(chǔ)是遺傳多樣性,但是遺傳多樣性涉及基因的多樣性,基因的多樣性體現(xiàn)在分子層面,這個(gè)在5億年前的澄江動(dòng)物群化石中很難體現(xiàn)。“但實(shí)際上我們從宏觀結(jié)構(gòu)去觀察,基因家族越多,那么最終做物種的表達(dá)就會(huì)差別比較大,也就是物種的外形、形態(tài)、結(jié)構(gòu)會(huì)形成豐富的面貌。”陳愛(ài)林說(shuō)。
接下來(lái),就會(huì)衍生出有關(guān)生態(tài)多樣性的討論,當(dāng)這些生命同時(shí)生存在寒武紀(jì)的海洋中時(shí),競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系、共生關(guān)系、親屬關(guān)系也就隨之產(chǎn)生。順著陳愛(ài)林的思路可以想見(jiàn),在澄江動(dòng)物群中儼然已經(jīng)形成了一個(gè)金字塔式的食物鏈,那么我們能否通過(guò)現(xiàn)有的材料,去搭建出這個(gè)寒武紀(jì)時(shí)代的食物鏈呢?陳愛(ài)林給出的答案是:目前還不能。
從現(xiàn)有的材料來(lái)看,奇蝦是公認(rèn)的寒武紀(jì)海洋霸主。有國(guó)外數(shù)據(jù)顯示,目前已知的最大奇蝦可達(dá)到2米長(zhǎng)左右,但這并不是一塊完整的化石,而是通過(guò)局部化石推測(cè)而來(lái)。十幾厘米的奇蝦更常見(jiàn),幼蟲化石也只有幾厘米,在幾千萬(wàn)年的時(shí)間進(jìn)程中,奇蝦也在不斷演化。全球各處的化石都顯示出,從體量上來(lái)看,奇蝦的確是當(dāng)時(shí)海洋中最大的生命體。奇蝦與現(xiàn)在的蝦無(wú)關(guān),是當(dāng)時(shí)一種肉食性的節(jié)肢動(dòng)物。當(dāng)奇蝦占據(jù)了食物鏈的頂端時(shí),底端則是海洋中僅有的植物——藻類。
奇蝦與藻類之間,隔著其他各個(gè)門類的物種。“除非有具體化石顯示出物種之間的捕食關(guān)系,否則,我們很難從中推斷出到底誰(shuí)和誰(shuí)之間是捕食與被捕食的關(guān)系。但是,我們可以通過(guò)物種的大小,或附肢結(jié)構(gòu)等軀體的具體構(gòu)造來(lái)推斷,可能某個(gè)物種是相對(duì)高級(jí)的捕食者,可能在食物鏈的相對(duì)上端。”這其中就包括一個(gè)外形可愛(ài)的物種——等刺蟲。
從外形上看,等刺蟲形似一個(gè)頭盔,在巖石上比較好辨認(rèn),事實(shí)上,這個(gè)“頭盔”是等刺蟲軀體上厚重的外殼,因此它具備較強(qiáng)的防御能力。等刺蟲通常具雙瓣殼或者單一甲殼,且殼瓣兩端向外延伸各自形成前、后背刺。目前云南大學(xué)保存的澄江動(dòng)物群化石中,約有1000塊等刺蟲化石,當(dāng)然其中很多是局部的殘片。在一些清晰的化石上,用肉眼就可以看到它的附肢上甚至有一排細(xì)微的小刺,這說(shuō)明它又具備一定的攻擊性,以及這是它主要的捕食工具。新近的研究顯示,這種擁有大附肢的等刺蟲,很可能是依賴視覺(jué)進(jìn)行捕食的動(dòng)物。種種佐證都可以說(shuō)明,等刺蟲在當(dāng)時(shí)的海洋中是捕食者的地位。
“它或許不是那么強(qiáng)壯的捕食者,也許只是一個(gè)二級(jí)捕食者。我們說(shuō)奇蝦高級(jí),但奇蝦也有濾食的,就像藍(lán)鯨一樣,我們?cè)?jīng)一直以為鯨魚是捕食性的或者是食物鏈上比較高、消費(fèi)層級(jí)比較高的海洋生物,但其實(shí)它不是吃那種比較大的魚,而是濾食性的。奇蝦也有這種特點(diǎn),濾食微小生物或者微生物。因此可以看出,當(dāng)時(shí)的海洋生態(tài)應(yīng)該是復(fù)雜且較發(fā)達(dá)的。”翟大有補(bǔ)充說(shuō)道。