版權(quán)歸原作者所有,如有侵權(quán),請聯(lián)系我們

在夜間潛入深水,探索海洋古生物的絢麗

我不理解
中科院英文網(wǎng)站內(nèi)容運營,擅長天文、古生物、生命科學等領(lǐng)域
收藏

編者按:本期的作者是一個古生物愛好者,著迷海洋古生物,經(jīng)常想象自己見到這些奇妙生命的畫面。今天,我們跟隨作者一起開個腦洞:穿越回古老海洋......

世界上最大的生物遷移,發(fā)生在夜幕降臨之后。

夜已深,為了獲得更豐富的氧氣和食物,大約一億噸的生物會從海洋透光帶以下,上升到靠近地表的上層;在太陽升起時,它們又重新返回海洋深處,日復一日,促成淺海和深海間的物質(zhì)循環(huán)。

從奧陶紀的浮游生物大爆發(fā)之后,這一宏偉的奇觀每晚都在海洋中往復發(fā)生。

黑水攝影:浮游生物的綺麗萬象

在夜間,通過船或浮標將燈懸掛在水下 12米左右的位置,之后下潛,尋找盡可能深的海水,利用照相機攝制出水中小生靈們的畫面——這就是黑水攝影。

中生代的浮游蟹類迷惑麗魔蟹 (Callichimaera perplexa),類似于現(xiàn)在螃蟹的大眼幼體,可能是幼態(tài)持續(xù)現(xiàn)象,攝于早白堊紀 (圖片來源:作者繪制)

微小的浮游動物從深處向燈光升起,一系列神奇的生物接踵而至。在各個時代,凝膠狀的遠洋無脊椎動物,如水母、櫛水母是海中生靈中占多數(shù)的動物種群。但是不同年代,又存在一些具有年代印記的物種。

奧陶紀,浮游三葉蟲、牙形石和甲胄魚的幼體是最獨特有趣的海中小精靈;

泥盆紀,則是在泥盆紀游泳動物革命中新誕生的、擁有浮游幼體的菊石和有頜魚類的幼魚;

中生代,漂游海百合和節(jié)肢動物幼體亦是一道綺麗的風景線。

現(xiàn)在,時空來到了2200年。

此時,時空穿越技術(shù)出現(xiàn),而穿梭于各個地質(zhì)年代拍攝古生物便成為了可能。接下來,我們會請到攝影師——程文,來向我們講述她在“黑水古生物攝影”中的有趣經(jīng)歷。

矛形小箭石(Belemnella Lanceolata),中生代最后的游泳動物群的成員,與攝影師攝于馬斯特里赫特階 (圖片來源:作者繪制)

外星異客:古生代的浮游生命

大多數(shù)古生物科普向讀者介紹的都是生物的成體部分——突出它們那數(shù)米長的巨大身形,展示那如磐石般強壯堅硬的鎧甲。

然而,那些巨型古生物從小就是如此碩大無朋嗎?很明顯,不是。

**和現(xiàn)代生物一樣,古老的海洋生物也要經(jīng)歷發(fā)育的三個主要階段——幼年、生殖階段和終末階段。**實際上,很多古生物的幼體與成年對象具有不同的外貌,甚至呈現(xiàn)著不同的行為,講述著遠古時期的獨特故事。

有一些浮游幼體將在海水中度過一生,而其他浮游生物卻會進一步發(fā)育,定居在沙子中,或者不斷成長,成為在遠洋中上層游泳生活的種類。這些幼體才是古生物黑水潛水的真正瑰寶。

我印象最深刻的黑水古生物,是一只晚志留紀的大眼翼肢鱟(Pterygotus macrophthalmus)幼體。

在我發(fā)現(xiàn)它時,僅僅只有幾厘米的它正在捕食著一只比它還小得多的牙形石幼體——幾厘米的身體,傳達著弱肉強食就是不變的真理。

正在捕食牙形石的大眼翼肢鱟(Pterygotus macrophthalmus)幼體,攝于晚志留紀 (圖片來源:作者繪制)

相比于超過2米長的成年翼肢鱟,幼體時的翼肢鱟更有其美麗之處。半透明的身體反射著天藍的光,橙黃色的內(nèi)臟透過薄薄的甲殼清晰可見。

大部分翼肢鱟幼體具有的特征----相對于身體更大的眼睛和附肢,在板足鱟幼體上同樣表現(xiàn)的很明顯,當然,它們還有一些其他的特征。

板足鱟幼體具有比成體更大的單眼,在出現(xiàn)復眼之前的生命初期,單眼幫助板足鱟好奇地打量這個世界;而它們后續(xù)長出的復眼,也比成體比例更大,更靠近兩側(cè)。

**另外,它們具有相對比例更大的頭胸甲。**甲殼的中心部分突出,甲殼后側(cè)的刺可能發(fā)育,使整個身體接近三葉狀,與鱟的“三葉幼體”有異曲同工之妙。這也同樣暗示著螯肢動物和三葉蟲的親緣關(guān)系。

但與它們的現(xiàn)代親戚——鱟不同的是,幼體的板足鱟只有9個腹部體節(jié),每次蛻皮增加一節(jié)。在成長中,幼體板足鱟先發(fā)育后腹部的6個體節(jié),后完善前腹部的體節(jié),而鱟是直接出生就具有完善的體節(jié)。

另外,它們還與現(xiàn)代海洋中的蝦蟹相似:小的鉗子(螯肢),以及更多分瓣,更大的尾扇,用來平衡它們矯健的泳姿。

**而它的獵物——牙形石,在奧陶紀、志留紀、直到它們滅絕的三疊紀,都是海洋浮游生物的重要組成部分。**它們是目前已知最豐富、分布最廣的海相動物化石,也是全球晚寒武世至三疊紀末(5.2億-2.05億年之間)海相生物地層中最具分辨率的生物門類之一。

閉著嘴的牙形石奧澤克刺(Ozarkodina),攝于奧陶紀——早三疊紀 (圖片來源:作者繪制)

我拍攝的這一條奧陶紀——早三疊紀的牙形石奧澤克刺(Ozarkodina)——被稱為活著的“牙形石載體”(對于這些分類尚未完全確定的動物的最準確稱呼),是一些細長的、形似蠕蟲、頭部具有牙形石的生物。

它們身體兩側(cè)交錯排列著V字形肌節(jié),和文昌魚相似。而其他脊椎動物,包括七鰓鰻,盲鰻,甚至是最早的化石魚類的肌節(jié)都為“W”形,現(xiàn)生動物中,只有文昌魚具有此形態(tài)的肌節(jié),但牙形石的肌肉纖維卻與滅絕無頜類相似。

它像魚又不像魚:末端具尾鰭;背部有一條棒狀脊索,頭的兩側(cè)為一對球狀的大眼睛,由軟骨包被,這些證據(jù)證明其與無頜類有著不可割裂的親緣關(guān)系。

在拍攝時,這條牙形石正瞪著反射著橙紅色光芒的大眼睛,揮舞著尾鰭向前游動;突然,它猛地張開大嘴,露出琥珀色的滿嘴尖牙……

**在生活時,牙形石載體的磷酸鹽牙齒通常呈淺琥珀色,半透明略微發(fā)白。**另外,牙形石可能屬于“食道口動物”,與有頜類的“頜口動物”相對。和現(xiàn)在的七鰓鰻、盲鰻一樣,它們應(yīng)該也是能閉上嘴的。在這次攝影中,我也有幸捕捉到了奇異的它們張嘴閉嘴,在可愛和恐怖之間無縫切換的影像。

張開嘴的奧澤克刺(Ozarkodina),露出嘴中淺琥珀色的牙形石——磷酸鹽組成的“牙齒”。攝于奧陶紀——早三疊紀 (圖片來源:作者繪制)

另一個小精靈是一眾三葉蟲中的異類,蚜頭蟲目(Proetida)的遠矚蟲科(Telephinidae)。

它們是少有的浮游三葉蟲,具有巨大的眼睛,占據(jù)了頭部兩側(cè)(游離頰)的大部分空間,可以看到前后、左右甚至上下。它們還擁有流線型的身體,以及小的尾部,是活躍的視覺主導的浮游動物。因為身體的重量主要位于頭部,這些小家伙可能會以倒立之姿,以腹部向上的方向游泳。

當我發(fā)現(xiàn)它時,它正在水中倒立飛行著。身體兩側(cè)長長的頰刺伸向兩側(cè)后方,透明和白色交織的觸角隨著水流向后搖擺;巨大的眼睛閃爍著,長長的尾絲延伸到身后,身體中軸的內(nèi)臟則透過碳酸鈣組成的薄殼反射出橙黃色的光芒……

**作為海洋浮游節(jié)肢動物,遠矚蟲科如磷蝦一般,在隱秘的黑暗海洋里熠熠生輝。**而它們,便是奧陶紀的磷蝦。

浮游的美麗三葉蟲遠矚蟲科Telephinidae,攝于奧陶紀 (圖片來源:作者繪制)

前朝盛世:中生代的黑水生物

雖然黑水攝影是在很深的海水中進行的,但這只是說海水很深,并不意味著拍攝者需要深入尋找主題。因為很多時候,拍攝是在接近水面處進行的,拍攝對象還會投射出水的波紋,增加另一份浮世的美感。

在水面附近的最典型的生物,便是中生代繁盛的浮游海百合,他們是海百合歷史上最活躍的篇章。所有現(xiàn)代的海百合都是底棲的濾食動物,但一些化石海百合,如次棱角海百合Seirocrinus、創(chuàng)孔海百合Traumatocrinus和Melocrinus卻是遠洋的“假浮游生物”。

為什么說他們是“假浮游生物”呢?

因為它們附著在浮木上,有長長的,繩索狀的莖和擴大的,永久張開的須腕,營被動濾食生活,對于吃喝非?!胺鹣怠薄?/p>

然而,另一些浮木上生活的海百合則具有短而強壯的腕以及卷須,表明它是主動濾食性的;還有一些海百合具有浮力囊,利用邊界層的速度梯度在水中獨立漂浮。

五角海百合(Pentacrinites briareus)的幼體,屬于遠洋浮木上生活的“主動”濾食生物 (圖片來源:作者繪制)

這只紅色的五角海百合(Pentacrinites briareus)幼體就正附著在遠洋浮木上。

它直徑大約30 cm,具備20 cm長的莖;莖和萼上密布著圓柱形的卷毛,覆蓋著整個莖,可以引起水流沖刷以獲取食物,這代表它們已經(jīng)進化為一個積極的過濾者(像雙殼類和藤壺),而不是現(xiàn)代海百合那樣的被動濾食生物。

**猶因他海百合(Uintacrinus)則與現(xiàn)代的海百合區(qū)別更大——它們有非常大的球形萼,起到浮囊的作用。**猶因他海百合可以把自己變成氣球,懸浮于海床上方,而長長的腕則在泥底表面搜尋食物。

它們的表面由許多五邊形或者六邊形的小板塊組成,與大名鼎鼎的“足球烯”同出一轍——這是增強結(jié)構(gòu)強度的良好方式。

海床附近猶如鬼魅般懸浮的猶因他海百合(Uintacrinus),將萼部變?yōu)楦×δ沂棺陨碓谒邪肫。瑪z于白堊紀 (圖片來源:作者繪制)

白堊紀海洋中,魚類幼體和頭足類的奇妙旅行

**在前往白堊紀末的旅行中,我有幸抓拍到了一只班納博格米努斯魚(Bananogmius)的幼體。**它們屬于塞納命運魚目 (Tselfatiformes),拉丁名意為“香蕉背鰭”,即有著背鰭高高聳起,形狀特異。

它們是一種大魚,成體體長約1.2~1.8米,高約是身長的三分之一到二分之一之間,具有扁平的下顎和盤狀的顎骨,可能是以軟體動物為食。它們生存于晚白堊紀的西部內(nèi)陸海道,一直生活到新生代初。

幼體的班納博格米努斯魚完全沒有成體那樣偉岸,但也能讓人一眼分辨出它的種類——和現(xiàn)代的獅子魚一樣,幼體班納博格米努斯魚的鰭著色尚不鮮艷,但相對比例要比成體還大得多。它被燈光吸引而來,挺立著高聳的背鰭和臀鰭,向我展示著它的美麗。

班納博格米努斯魚(Bananogmius)的幼體,有著巨大的背鰭和臀鰭、攝于晚白堊紀 (圖片來源:作者繪制)

白堊紀菊石非常常見,但是菊石產(chǎn)卵的場景卻很稀少——迄今為止,并沒有發(fā)現(xiàn)過太多菊石卵的化石。在整個中生代,繁盛的菊石們繁殖策略多種多樣,可能有槍烏賊式產(chǎn)于海藻、海底的種類,也可能有和現(xiàn)代大洋魷魚一樣的浮游卵類型。但目前發(fā)現(xiàn)的菊石卵化石大多數(shù)是扎堆的槍烏賊式,這只晚白堊紀的科斯馬特菊石(Kossmaticeras densicostatus)也應(yīng)該不例外。

與大眾認知相反,現(xiàn)在形成的海底森林大型褐藻,實際上在地質(zhì)年代上相當年輕——它們直到晚白堊紀才出現(xiàn),在新生代大量繁盛。

在這種有點像馬尾藻的白堊紀褐藻(Julescraneia)上,我看見了一只菊石母親的身影,它正在守護著自己的卵,但這些卵可能已經(jīng)難以孵化——畢竟此時已是白堊紀末,剛剛撞擊過地球的小行星將會很快引起海水酸化,殺死這些需要鈣質(zhì)來發(fā)育的小菊石。

雌性科斯馬特菊石(Kossmaticeras densicostatus)在晚白堊紀褐藻Julescraneia上產(chǎn)卵。攝于晚白堊紀 (圖片來源:作者繪制)

當然,在現(xiàn)在的海洋中,已經(jīng)孵化出的菊石幼體還能幸存一段時間。這只盔菊石的幼體看起來剛孵化不久,外殼很薄,在燈光下呈現(xiàn)半透明,露出內(nèi)部復雜精細的縫合線。

而在它伸出殼口的軟體部分,忽明忽暗的色素細胞點綴著螢火的光輝,神秘而又典雅,但這絢麗同樣也無法長久——所有菊石都會消失在小行星撞擊帶來的大滅絕中。

菊石的幼體,具備很?。ㄐ∮?.1mm)的殼,在燈光下可能呈半透明,露出細密的縫合線,攝于晚白堊紀 (圖片來源:作者繪制)

好啦,這次就先說到這里,我的黑水古生物攝影之旅也要告一段落了。但我還有一些想說的——現(xiàn)代的海洋,只是它在地質(zhì)年代上的一個微小截面,而過去的時代里,廣袤又隱秘的海洋,是我們的星球巨大、重要的一部分。

在這里,曾經(jīng)棲息過那樣多的美麗生物,即使我有這能穿越時空的相機,也只攝得這茫茫大海之中的一葉扁舟。

現(xiàn)代的海洋世界五彩斑斕,絢麗多姿,那遠古的海洋生命正生鮮活游動的時候,又怎么會是如今發(fā)掘出的,這灰暗粗糙的化石模樣呢?

同樣是有血有肉的生靈,如果我們能在當時的海洋中見到它們,這些古生物也應(yīng)當和現(xiàn)代的海洋生物一樣,是美麗鮮活而又靈動精致的吧。

因此,我選擇了這項職業(yè)——穿越時空拍攝這些古生物,捕捉它們生命的美感,用最飄逸的形態(tài),最剔透的半透明顏色描繪出他們最栩栩如生的樣貌。

當拍攝這些照片時,我向人們展示著他們從未觸及過的世界,讓人們發(fā)覺——原來,遠古的生命也是如此絢麗。

參考文獻:

[1]Tappan H, Loeblich Jr A R. Evolution of the oceanic plankton[J]. Earth-Science Reviews, 1973, 9(3): 207-240.

[2]Luque J, Feldmann R M, Vernygora O, et al. Exceptional preservation of mid-Cretaceous marine arthropods and the evolution of novel forms via heterochrony[J]. Science advances, 2019, 5(4): eaav3875.

[3]Kulicki C. Remarks on the embryogeny and postembryonal development of ammonites[J]. Acta Palaeontologica Polonica, 1974, 19(2).

[4]Landman N H, Rye D M, Shelton K L. Early ontogeny of Eutrephoceras compared to Recent Nautilus and Mesozoic ammonites: evidence from shell morphology and light stable isotopes[J]. Paleobiology, 1983, 9(3): 269-279.

[5]Gorzelak P, G uchowski E, Brachaniec T, et al. Skeletal microstructure of uintacrinoid crinoids and inferences about their mode of life[J]. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2017, 468: 200-207.

[6]REH KOV D. Plankton evolution and biostratigraphy during Late Jurassic and Early Cretaceous[J]. CARPATHICA 70, 2019: 137.

Ahlberg P. Telephinid trilobites from the Ordovician of the East Baltic[J]. 1995.

[7]TAVERNE L. R vision du genre Bananogmius (Teleostei, Tselfatiiformes), poisson marin du Cr tac sup rieur d’Am rique du Nord et d’Europe[J]. Geodiversitas, 2001, 23(1): 17-40.

(注:文中拉丁文部分應(yīng)為斜體。)

作者:古明地戀