今天的主角是南京古生物博物馆馆藏的一块化石,这件化石呈细长的圆锥体,中间有好多小格格,看上去像一个宝塔,又像一根切开的竹笋。它是一块出土于湖北省,年代为奥陶世的角石化石。

一根石头里的“笋”

一般来说,远古生物的遗骸称为化石,而古代人使用的器物称为文物,这两者通常是分开的,不过有这么一件既是文物又是化石的藏品。这是一块十分奇妙的化石,奇妙的地方是,在化石的侧面刻着北宋诗人黄庭坚写的诗:“南崖新妇石,霹雳压笋出,勺水润其根,成竹知何日。”

其实很早以前,我国的相关著作中就有关于化石的记载,而在唐宋尤为盛行,而黄庭坚在得到这块化石后也是十分喜爱,还为它题诗。对于古代文人,这块化石不过是一件供其玩赏的“奇石”,自然也就没有注意到其科研价值,但是就化石本身的价值而言,这块化石可以说是我国发现最早的一块化石标本,今天是世界博物馆日,它也是中国最古老的一件古生物收藏品。根据题诗推测,它可能是在北宋神宗元丰三年加工而成,即公元年,距今已有多年的历史。

中华震旦角石

Ghedoghedo/WikimediaCommons

而尤为珍贵的是,当时的工匠将这块化石表面打磨得极其光滑,能够清晰看出化石的内部构造的同时,在纵横两个方面磨出切面,让化石富有立体感,而且纵切面正好磨到关键的体管部位,与现代化石切片的标准几乎完全符合。

这件化石因其形似竹笋,被称为“石笋”,但它并不是植物,而是真正的动物,名叫中华震旦角石(Sinoceraschinense)。

沧海桑田变幻的诺言

可能有朋友会问了,这角石是个什么石?角石其实是远古海洋头足动物的外壳化石,在“石笋”的根部,也就是最后一节气室中,居住着角石的软体部分,但由于软体易腐烂很难形成化石,我们只能根据它现生的亲戚鹦鹉螺推测,它有一对大眼睛,还有一堆触手。

角石的复原图

NobuTamura/Wikipedia

而之后的气室全部是中空的,由一个小管相连,可以向其中注水调节身体的比重,从而实现上浮或下沉。中华震旦角石的头部有喷水管,通过这个喷水管喷水,通过水的反作用力向后游动,这是头足类动物一种特有的运动方式。

角石外壳里的腔室和中间的管道

XiangFangetal./AlcheringaAnAustralasianJournalofPalaeontology()

中华震旦角石的化石在湖北、安徽等奥陶纪地层大量出土,足以说明其在当时数量十分庞大。而且最近我们看到,贵州省龙洞堡机场的公共厕所成了“网红”,因为它的墙砖上遍布角石的化石。我第一次去贵州时,发现酒店大堂地板的大理石、街心公园的地砖等都有不少的角石化石,当时我甚至想把地砖抠下来带回家,后来才知道这些化石数量巨大,没有太多科研价值才会如此“暴殄天物”。

湖北三游洞景区的角石化石

图虫创意

为什么在湖北、安徽、贵州这样的内陆会有如此多的海洋生物化石呢?原来在4亿多年前这里是一片温和而极为富饶的浅海,海洋中到处游弋着形形色色的角石,海底则爬行着各种三叶虫,后来随着数亿年的地质变化,海底逐渐隆起,才演变为今天的样貌。

其实古人也认识到了海洋生物的化石,有时会出现在陆地上。颜真卿在《麻姑仙坛记》中曾有记叙:“东北有石崇观,高石中犹有螺蚌殻,或以为桑田所变”;而沈括的《梦溪笔谈》中亦有:“……山崖之间往往衔螺蚌殻及石子如扁卵者,横亘石壁如带。此乃昔之海滨。今东距海已近千里,所谓大陆者,皆浊泥所湮耳。”这都是古人对地质变化的朴素理解。

带壳的触手怪

中华震旦角石的亲戚是鹦鹉螺,那它们的祖先又是什么样的呢?目前认为在寒武纪晚期,有一种名为短棒角石(Plectronoceras)的生物,被认为是最早的头足类动物(也有认为研究者认为Nectocarispteryx是头足类软体动物的祖先类型,这里取短棒角石的说法)。随着时光流逝,自然选择一代代地塑造着它们的形态,它们的贝壳逐渐拉长,可以利用贝壳中空的部分注水或抽空,调节沉浮,身体也变得越来越复杂,体型越来越大。

短棒角石的复原图

Apokryltaros/WikimediaCommons

直到奥陶纪晚期,出现了有史以来最大的无脊椎动物:房角石属Cameroceras。这些头足类动物拥有巨大无比的锥形外壳,宛如旧日支配者一般,统治着那个时代的海洋(普遍认为房角石是巨大的掠食动物,但有一种观点认为,房角石可能只是温和的滤食者)。

日历娘の小知识

根据近期的分类学变动,那些最大型的角石化石,原先属于房角石,现在被重新归为内角石属Endoceras,最大的完整内角石长达5.7米。有人推测角石的外壳长度能达到9米,但不太准确。

内角石的外壳化石

Cameroceras/WikimediaCommons

随后角石中的一支,还将自己的外壳“卷起来”,演化成鹦鹉螺,以及更为进步的菊石。还有一部分角石用软体部分将外壳包起来,防止其损坏,慢慢地它们的贝壳越来越小,游泳速度也越来越快,最终演化为蛸类(乌贼、枪乌贼和章鱼)。

虽然角石、菊石等动物已经在海洋中消失,但它们的头足类后辈依然在大海中畅游,也许它们正在等待时机重现“旧日支配者”往日的荣光。

来源:物种日历

本文来源:科普中国



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