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内陆山城阳泉发现远古鲨鱼化石

发布时间:2021-08-31 13:04:44 | 来源:山西晚报 | 责编:李胜兰

  你能想象吗?在大约3亿年前,如今内陆城市阳泉的周围,还是一片靠近赤道且适宜各类海洋生物生存的浅海,里面有成群的海洋霸主——鲨鱼,正沐浴着温暖的阳光,在这片海域自由自在地游来游去。

  这,不是故事,8月25日,国际学术期刊《地质学报(英文版)》,以封面文章报道了在阳泉市二叠系乌拉尔统太原组地层中发现的瓣齿鲨化石,这意味着我省化石再添海洋霸主——鲨鱼。

  共发掘到15枚瓣齿鲨牙齿化石

  鲨鱼作为海洋中凶猛的顶级掠食者,其化石出现在我国内陆的山城阳泉,不禁让人们为之惊叹。鲨鱼化石怎么会出现在阳泉?这些化石是怎么被发现的?这次发现的瓣齿鲨究竟是一种什么样子的鲨鱼?这次发现有哪些重大的科学意义?带着诸多疑问,山西晚报记者采访了瓣齿鲨化石研究的参与者之一、阳泉市规划和自然资源局的白志君。

  白志君是瓣齿鲨化石的发现者,因为工作需要,他在阳泉地区开展了长期大量的野外调查工作,先后发现过白氏桃河兽、阳泉长寿螈、混合阳泉木、梅氏达姆德木等一系列重要的古生物化石。“如果把地质岩层比作是一本记录地球历史的天书,那么化石就是人们最直观可以看得懂的地球史书文字。”白志君说。

  白志君告诉记者,瓣齿鲨的研究始于2019年12月12日,在此期间,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的盖志琨、林翔鸿两位老师,以及省第二地质勘察院阳泉分院的张军文共同参与了化石的发掘。

  研究团队对阳泉地区本溪组与太原组的石灰岩层进行全面考察时发现,位于阳泉市郊区坪上村钱石灰岩层中的海洋生物化石最为富集,是由一套生物化石堆积形成的灰岩,其中棘皮动物海百合最为富集,最厚处可达2.6米。岩石中的腕足动物以长身贝为主,石燕贝次之,还有丰富的海扇等瓣腮纲动物化石,这些化石的个体均比阳泉同层其他地区大很多,最大的石燕与海扇可达18厘米。

  2020年恰好赶上新冠疫情暴发,盖志琨、林翔鸿两位老师不能到阳泉现场办公,就闷在北京的办公室,翻阅国内外研究资料,进行对比研究。白志君负责在阳泉化石点继续进行发掘,张军文协助。历时3个月,他们共发掘到15枚瓣齿鲨牙齿的化石。研究团队经过多次探讨与实地确认,对化石进行磨片、测量及数据分析对比,大家最终挑选了其中保存最好的7枚牙齿完成此项研究工作。

  瓣齿鲨是什么样子的鲨鱼?

  据林翔鸿介绍,瓣齿鲨是一类主要生活在石炭纪至二叠纪时期(距今约3.6亿至2.5亿年)的原始软骨鱼类,从牙齿的尺寸上来说,它们的牙齿大小与现生的大白鲨牙齿相仿,可以推测出瓣齿鲨是一类体长可达3米到5米的史前巨鲨。瓣齿鲨是一个世界性属种,化石广泛分布于英格兰、意大利、俄罗斯和北美等北半球的各大地区,在南半球尚未发现它的踪影。由于软骨鱼类的身体大多难以保存,目前发现的瓣齿鲨化石均为零星的牙齿。

  化石保存散乱的状态说明,瓣齿鲨可能如同今天的大部分鲨鱼一样,牙齿也是终身替换的,即失去的牙齿可以被新牙替换。由于瓣齿鲨只发现过牙齿化石,所以学界长期以来对这种动物的完整形态没有准确认识,但是科研人员还是可以根据零散的牙齿化石标本,勾勒出这些远古杀手大致的面貌。

  传统观点认为,它们是一种底栖的运动缓慢的食壳鱼类,以底栖的腕足类、双壳类等具壳生物为食(底栖生物是指栖息于海洋或内陆水域底内或底表的生物)。但从目前现有的牙齿化石上来看,瓣齿鲨牙齿的独特形态又表明其可能是另一种生活方式:刃状的牙齿边缘上布满了大量的垂直细槽,同时也拥有着巨大的咬合面,这种牙齿形态或许更适合对猎物的肌肉组织进行撕咬。

  此次研究表明,环绕在瓣齿鲨齿冠基部的水平叠瓦状脊纹条带,可能具有在牙齿刺穿肌肉软组织时,通过增加摩擦来防止猎物的逃脱的功能。因此瓣齿鲨的生态位可能类似于现代大白鲨,是古生代海洋里的顶级掠食者。瓣齿鲨在欧美以外的中国和日本发现,表明了它具有跨大洋迁徙能力,极可能是一类游泳能力很强的捕食者,而非原来认为的底栖食壳类。

  瓣齿鲨的发现有哪些重大科学意义?

  中国科学院古脊椎动物与古人类研究所副研究员盖志琨介绍,阳泉地区的二叠系乌拉尔统太原组钱石灰岩层中发现的瓣齿鲨化石,这是该属牙齿化石在我国的首次发现。丰富了我们对华北地区二叠纪乌拉尔世时期生物多样性的认识,大大扩展了瓣齿鲨在北半球的古地理分布范围。

  此次研究重点调查了阳泉地区太原组钱石灰岩层中的瓣齿鲨类及相关生物群,时代为二叠纪乌拉尔世阿瑟尔期至萨克马尔期(约2.90至2.98亿年前)。钱石灰岩层作为一套生物沉积碎屑灰岩,富含大量酷似古钱币的海百合茎化石(故称钱石灰岩层),此外还伴生有大量以长身贝和石燕为代表的腕足动物群及其他以头足动物为代表的海洋生物化石,这表明了在近3亿年前的阳泉是一片靠近赤道温暖透光的浅海,非常适宜各类海洋生物生存。

  好多人可能会问,鲨鱼化石出现在2.90至2.98亿年前,这个时间是怎么确定的呢?白志君告诉记者:“跟人类的历史有一个详细的年代表一样,地球演化历史也有一个详细的年代表,但这个年代表是以百万年为单位的,这个年代表的绝对年龄是通过放射性同位素测出来的,然后这个年代表上不同时代会出现不同种类的生物,就像历史上不同的朝代有不同的代表性的瓷器一样。我们通常会把一些海相的、全球分布的、演化速率较快的生物作为标准化石,用于全球对比,来确定化石的相对年代。比如这次发现的瓣齿鲨牙齿的化石,就是跟一种叫(虫加筳)的单细胞生物标准化石共生在一起,这样我们就很容易确定瓣齿鲨的时代属于二叠纪乌拉尔世阿瑟尔期至萨克马尔期,这样我们就可以到国际地层委员会发布的最新的国际年代地层表上查到这个绝对年龄。”

  如何保护这些化石?

  白志君说,经过近几年的努力,在阳泉发现了大量具有重要科学研究价值的古生物化石,这些化石对于揭示地球古地理、古环境及生物的演化具有重要科学意义。同时,研究好中国化石,讲好中国故事,对于民族文化自信和精神文明建设也十分有意义。

  据了解,阳泉市委市政府高度重视古生物化石的保护、开发与利用工作。目前,阳泉市已经开展了“国家重要古生物化石集中产地”的申报工作;还开展了阳泉市古生物化石资源的调查工作;邀请了中科院专家在阳泉开展古生物化石的研究;修建了南山公园化石科普园,在三泉新村修建了保存全国最粗科达木的化石保护一号坑;并且开展了丰富的户外化石科普研学活动。

  关于此次研究报道的瓣齿鲨化石,中科院聘请了我国著名的古生物化石复原师杨定华为瓣齿鲨专门绘制了复原图,这个复原图被国际学术期刊Acta Geologica Sinica (English Edition)《地质学报(英文版)》第四期作为封面报道。同时还请浙江盘古化石馆的美女漫画家“御风”女士对阳泉发现的瓣齿鲨绘制了卡通漫画,这大大方便了人们容易的理解这种远古的鲨鱼。

  可能大家好奇,怎么通过牙齿的化石就可以复原整个鲨鱼的图片呢?白志君告诉记者,“‘将今论古’是古生物研究的重要法则,瓣齿鲨的复原一是参考了现生鲨鱼;另一个目前有两件完整的瓣齿鲨目化石可以窥其全貌,一件是来自美国蒙大拿州贝兰特希鲨,另一件是来自德国和英格兰北部的贾纳萨鲨,我们也参考了这两件标本对瓣齿鲨进行复原。当然,如果有一天,我们有幸发现了瓣齿鲨的完整标本,我们今天的复原被完全颠覆也是有可能,科学就是这样在一步一步地修正中前进的。”

  为了保护珍贵的化石资源,阳泉已经对瓣齿鲨的发现地进行了保护,化石所在村委会有专人进行看护,自然资源执法部门不定期巡查,阳泉市文旅局也将化石旅游作为未来的一项发展规划,阳泉市规划和自然资源局也在积极地招商引资,期待早日把阳泉化石打造成我省乃至我国著名的旅游文化名片。

  化石研究任重道远

  据省自然资源事业发展中心高级工程师高建平介绍:近年来,阳泉发现了大量古生物化石,也取得了很多受到国际认可的重要古生物化石研究成果,阳泉已成为我国乃至世界著名的化石产地。

  阳泉位于黄土高原与华北平原两个台地的过渡地区,境内主要为山地地貌,许多典型的地质剖面出露良好,此外还有火山、溶洞、温泉及太行山等丰富的地质遗迹景观。境内地质与古生物研究历史悠久,早在清末至民国时期,丁文江、李四光、王竹泉等我国地质事业巨匠曾在阳泉开展了大量开拓性、奠基性的地质研究工作。阳泉发现了许多重要的古生物化石,其中国家重点保护的有:石炭纪至二叠纪(最早距今3.15亿年)我省最古老,数量最多,由591株木化石组成的大型木化石群;此外还发现了比恐龙更古老的四足动物化石群,有世界首次发现的白氏桃河兽、阳泉长寿螈等新物种及珍贵的锯齿龙化石。非重点保护的古生物化石更为丰富,发现了国内罕见的古生代昆虫化石;发现成煤时期的植物化石216种;海洋无脊椎动物200余种。

  山西地质博物馆将阳泉作为地质与古生物知识学习的野外实践基地,曾多次组织博物馆工作人员与志愿者到阳泉考察学习。来自北京、太原、石家庄等地的户外团体与研学教育团体,也纷纷前往阳泉参观古生物化石,使得阳泉市化石旅游产业初具规模。

  有句禅语叫做:“看山是山,看山不是山,看山又是山”。白志君说,用这句话来形容地质人看山最合适不过了。由于地球曾经过无数次的沧海桑田,能被地质岩层记录下来的却寥寥无几。我们一直以“五千年文明”引以为傲,殊不知地球却有着46亿年的演变史,从一个炽热的火球逐渐冷却,直到产生水,生命从无到有,从简单到复杂,地球的陆地经历了板块的聚合与解体,海平面经历了无数次上升与下降,最终才形成现在的七大洲四大洋。“古生物化石是我们发现和研究地球的重要证据,也是不可再生的珍贵自然资源,所以,对于古生物化石的保护和合理开发利用可谓任重道远。”白志君说。(山西晚报 记者温丽芳)

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