從(cong) 生物大爆發到生物大滅絕，

無數物種在這片廣闊的土地上

演繹著生命的傳(chuan) 奇！

它們(men) 是地球曆史最好的見證者，

如今以化石的身份出現，

講述著過去的故事。

菊石（圖源@ smuki/Fotolia）

箭石（圖源@cometshopnew.com）

矽化木（圖源@Petrified Forest National Park）

它們(men) 從(cong) 何而來？

又形成了怎樣的化石？

一起來見證曆史吧！

01

寒武紀過後的奧陶紀，

是被古地質學稱為(wei)

生物大輻射的地質年代。

奧陶紀海洋中分布最廣的化石

是頭足綱動物的角石。

角石類生物（圖源@Nobu Tamura）

角石的形狀如同

動物長的角，有直的，

亦有彎的或盤曲狀的。

角石類型有震旦角石、

喇叭角石、米契林角石、

前環角石等。

其中，震旦角石是

角石化石中的代表。

震旦角石（圖源@ Christopher, Tania and Isabelle Luna ）

震旦角石是海生無脊椎

軟體(ti) 動物化石，

隸屬於(yu) 頭足綱塔飛角石目、

喇叭角石科、震旦角石屬，

生長地質年代在距今約

4.4億(yi) 至5.1億(yi) 年前的奧陶紀。

震旦角石（圖源@Ghedoghedo）

震旦角石又稱“中華角石”，

主要產(chan) 自我國的湖北、湖南、

四川、重慶等地區

的奧陶紀地層。

震旦角石（圖源@ 文獻[1]）

震旦角石具有堅硬的外殼，

殼體(ti) 或直或盤卷，

殼體(ti) 表麵有波狀橫紋，

殼內(nei) 有很多橫板，

殼長可達二米以上，

多數在幾十公分至一米之間。

震旦角石（圖源@文獻[2]）

當縱向剖開時，

可以看見其指向殼尖端

細長錐狀的體(ti) 管；

而在橫切麵中心，

可以看見其圓形的體(ti) 管。

體(ti) 管與(yu) 殼體(ti) 直徑相比較小，

大多位於(yu) 接近中央的地方，

部分接近邊緣。

震旦角石（圖源@ Ghedoghedo）‍

震旦角石

生活時代相對較短，

可以作為(wei) 判定

地層時代的“標準化石”。

震旦角石（圖源@文獻[2]）

02

腕足動物門曾稱

擬軟體(ti) 動物，

屬於(yu) 底棲、有一對硬殼

的海產(chan) 觸手冠動物。

腕足動物（圖源@Wilson44691）

但與(yu) 雙殼類動物不同的是：

其殼是上、下開合，

而不是左、右開合。

鉸位在後背部，

而前方可開合作捕食或防禦。

腕足動物化石（圖源@Didier Descouens）

它們(men) 自寒武紀開始演化，

在古生代時期最為(wei) 繁盛，

物種多樣性達到最高峰。

腕足動物化石（圖源@Wilson44691）

大約發現了

超過30000個(ge) 化石種，

但之後於(yu) 古生代末期的

大滅絕事件中大幅衰弱，

隻餘(yu) 下少數物種殘存至今。

腕足動物化石（圖源@Wilson44691）

腕足動物體(ti) 型多小，

長寬最多2.5公分，

有的僅(jin) 1公分左右，

有些化石種類可寬約38公分，

最大的現存種類

長約10公分。

腕足動物化石（圖源@Wilson44691）

化石種較現存種類形態變異大，

一般體(ti) 呈舌狀或卵圓形。

表麵光滑，或有刺，

或覆有板狀結構和脊。

多淡黃或白色，

但有的具紅條紋或斑點；

有的粉紅、褐色或深灰色。

腕足動物化石（圖源@Wilson44691）

03

菊石是

菊石亞(ya) 綱物種的通稱，

是一群已經滅絕的

海洋軟體(ti) 動物，

為(wei) 具有螺旋形外殼和

腕的頭足類。

菊石（圖源@digitalatlasofancientlife.org）

它們(men) 約在古生代

泥盆紀早期出現在地球上，

在中生代時期最為(wei) 繁盛，

最後與(yu) 恐龍、箭石等生物

一起於(yu) 中生代

白堊紀末期滅絕。

菊石（圖源@ Jonathan R. Hendricks）

由於(yu) 菊石的演化速度很快,

分布也很廣，非常適合

作為(wei) 標準化石,

地質學家可以使用它們(men)

來確定含有

菊石化石的地層的年代。

菊石（圖源@Jonathan350）

菊石動物在生長過程中

周期性地向前

做升階式的移動，

在後方由外套膜分泌出隔壁，

用以支持動物體(ti) ，

增加浮力和加強殼體(ti) 。

（圖源@Daz Originals）

因此殼體(ti) 可分為(wei) 兩(liang) 部分：

動物體(ti) 棲居而沒有隔壁的部分，

為(wei) 住室；

具有一係列隔壁的部分

為(wei) 氣殼，

被相鄰兩(liang) 個(ge) 隔壁所

分隔的空間叫做氣室。

菊石剖麵（圖源@Lynn Recker）

隔壁與(yu) 殼壁的接觸線

叫做縫合線，

是菊石分類中

十分重要的標誌。

每一個(ge) 隔壁

有一個(ge) 圓形隔壁孔，

為(wei) 體(ti) 管所在位置。

縫合線種類（圖源@Ian Alexander）

體(ti) 管可能起聯係軟體(ti) 與(yu)

殼體(ti) 和調節浮力

使殼體(ti) 沉浮的作用。

它通常位於(yu) 腹部邊緣，

但少數類別的體(ti) 管在背部或

近中心位置。

菊石（圖源@Daz Originals）

菊石殼體(ti) 外形多種多樣：

由薄板狀至圓球形，

有的呈三角形旋卷，

有的呈直杆狀或呈環形，

腹部尖形，

平板狀或圓形等。

菊石（圖源@ jonnysek—iStock/Getty Images）

殼體(ti) 表麵有時平滑，

有時有不同類型的裝飾，

常見的裝飾有生長線紋、

縱旋線紋、橫肋、

瘤、刺、溝、脊等。

（圖源@文獻[4]）

此外，殼體(ti) 表麵有

不同類型的色帶，

但絕大多數色帶都不能

在化石上保存下來。

（圖源@Jonathan R. Hendricks）

04

與(yu) 菊石一起在白堊紀末期

大量滅絕的還有箭石。

箭石（圖源@Ghedoghedo）

箭石從(cong) 早石炭世出現，

侏羅紀至早白堊世達到極盛，

白堊紀末絕大多數絕滅，

是海相侏羅紀和

白堊紀地層中的重要化石，

如今的歐洲

是它的主要分布地。

箭石化石剖麵（圖源@Antonov）

箭石主要生活在

大陸架海區，

身體(ti) 結構與(yu) 現代烏(wu) 賊類相似，

但其內(nei) 殼遠比烏(wu) 賊內(nei) 殼發育。

主要由鞘、閉錐和前甲

3 部分構成，

其中鞘最容易保存為(wei) 化石。

箭石結構複原（圖源@文獻[3]）

箭石長有大約10隻觸手，

這些觸手從(cong) 頭部末端伸出，

帶有吸盆和鉤，

可抓取海洋中的

小型生物作為(wei) 其食物。

箭石（圖源@Ghedoghedo）

它身體(ti) 前端的兩(liang) 側(ce)

長有翼狀的鰭，

能幫助它控製前進的方向

並緩慢遊動。

當遇到危險時，

箭石還會(hui) 通過

向外噴射水柱

推動自己快速前進，

從(cong) 而擺脫危險。

箭石群（圖源@PierreSelim）

箭石個(ge) 體(ti) 大小變化較大，

一般鞘長4～12厘米，

身體(ti) 總長一般為(wei)

24～90厘米，

最長可達4米多 。

箭石部分結構化石（圖源@cometshopnew.com）

箭石除用於(yu)

確定地層時代外，

還可測定當時水溫，

對確定古氣候及

大陸漂移提供資料。

箭石（圖源@Géry PARENT）

05

矽化木是

遠古樹木的遺骸

經過長期的

化學元素替換過程

（特指矽化過程）

而形成的化石。

矽化木（圖源@Michael Gäbler）

生物以木質樹的植物形式

在地球上出現已久，

遍及世界各角落，

在世界六大陸都能發現。

其中以鬆柏目的矽化木為(wei) 多。

矽化木（圖源@Jon Sullivan）

一棵樹塌倒死後，

如果因某種原因

被泥土覆蓋，埋入地下，

組成樹幹的木質有機物體(ti)

便會(hui) 在周圍土層的溫度和

壓力的作用下逐漸地分解。

矽化木（圖源@Clemens Schmillen）

假如覆蓋木幹的

土層和周圍環境

（包括礦物豐(feng) 富的地下水）

的濕度、溫度和壓力

符合一定條件，

木幹分解出的雜質

就會(hui) 與(yu) 周圍泥土中的

礦物元素結合成晶體(ti) 。

矽化木（圖源@Olga Ernst）

在地下水作用下，

土層中二氧化矽、硫化鐵、

碳酸鈣等礦物

緩慢滲入木幹內(nei) 心，

同時木幹外層有機木質被分解，

這些從(cong) 土層中新滲入木幹的

無機礦物質替換了

原樹幹中的有機木質。

矽化木（圖源@Jonathan Zander）

以一種物質（有機木纖維）

的分解作用與(yu) 另一種物質

（無機二氧化矽）的沉積作用

同時發生，從(cong) 而一種礦物被

另一種礦物取代，

這種作用即“交代作用”，

其中以二氧化矽成分為(wei) 多，

因此也稱“矽化過程”。

矽化木（圖源@Sergio Kaminski）

經過千百年不停地

分解替換，

整個(ge) 木幹的有機木質

會(hui) 被替換為(wei) 無機的矽鈣晶體(ti) 。

木幹的矽化過程完後，

整個(ge) 木幹就近似於(yu)

一個(ge) 木幹狀玉石，耐保存。

矽化木（圖源@Darwin Pucha Cofrep）

一個(ge) 矽化木的完整性取決(jue) 於(yu)

樹木死後至樹幹

被全麵矽化的時間間隔。

矽化過程快則

易存留至今且形狀完整，

而矽化過程慢，

則樹幹的部分會(hui) 在土層中的礦物

還未滲入時分解失形。

矽化木（圖源@Wilson44691）

矽化木的摩氏硬度

為(wei) 7.0左右，近似石英。

完整的矽化木能夠很精確地

保存原樹木的樹皮痕跡、

細胞形狀與(yu) 樹輪，

成為(wei) 重要的化石樣本。

矽化木放大（圖源@Wilson44691）

參考資料：

[1] Xiang Fang, Yunbai Zhang, Tingen Chen,等. A quantitative study of the Ordovician cephalopod species Sinoceras chinense (Foord) and its palaeobiogeographic implications[J]. Alcheringa: An Australasian Journal of Palaeontology, 2017.

[2] Fang X , Li C , Li W J , et al. Sinoceras chinense (Foord, 1888) in western Thailand: first identification outside China[J]. Palaeoworld, 2020.

[3] Belemnites originated in the Triassic—A new look at an old group

[4] Monnet C , Klug C , Baets K D . Evolutionary Patterns of Ammonoids: Phenotypic Trends, Convergence, and Parallel Evolution[J].

Geology、Science、BBC、維基百科、搜狐、百度百科等

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