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提到“浮遊生物”,大家的第一反應往往是淡水和海洋中那些體(ti) 型小到難以用肉眼觀測,卻數量繁多的無脊椎動物;它們(men) 柔弱細小,在水體(ti) 中就像空氣中的塵埃一樣無處不在,是食物鏈中不可或缺的基石。然而有一類用堅硬的甲殼來保護自己的浮遊生物,堪稱微觀世界裏的“疊甲”大師,它們(men) 就是有孔蟲。
有孔蟲的科學繪畫,生物學家海克爾(Ernst Haeckel)繪製 | Wikimedia Commons
“有殼”的單細胞生物
有孔蟲門Foraminifera,意為(wei) “布滿小孔的”,目前已知的有孔蟲門共有5個(ge) 綱超過5萬(wan) 種(包括6700-1萬(wan) 個(ge) 現生種和至少4萬(wan) 個(ge) 化石種),大多數有孔蟲體(ti) 型細小,殼的直徑不超過一毫米,但是生活在500-10600米的深海中的丸殼綱Xenophyophorea身體(ti) 直徑可達20厘米,可以說是有孔蟲家族中的“巨人”了。
有孔蟲門動物最大的特點,就是由凝集的碳酸鈣構成的硬殼。與(yu) 我們(men) 熟悉的螺蚌蝸牛等軟體(ti) 動物的碳酸鈣外殼不同,作為(wei) 單細胞生物,有孔蟲目的殼位於(yu) 細胞膜內(nei) 部的原生質內(nei) ,上麵布滿許多小孔,“有孔蟲”之名就是由此而來。許多有孔蟲的殼具有複雜的多層結構並有許多小室,殼的形態和結構也是分類學家區分不同類群有孔蟲的主要標準;除了構成主要成分的碳酸鈣之外,一些有孔蟲的殼中還含有蛋白質、方解石、文石等其他物質,甚至有一種有孔蟲的殼中還含有矽,用來加固外殼使其變得更加堅韌。
有孔蟲的科學繪畫,生物學家海克爾(Ernst Haeckel)繪製 | Wikimedia Commons
有孔蟲細胞中的各種細胞器大多包裹在這層硬殼之中,通過這些小孔,有孔蟲可以伸出絲(si) 狀的假足來進行細胞內(nei) 外的物質交換。假足既能夠幫助有孔蟲在水中或水底的沉積物上移動,也能粘附和捕捉矽藻和細菌等作為(wei) 食物。有趣的是,許多有孔蟲類的體(ti) 內(nei) 共生著諸如綠藻、紅藻、矽藻和溝鞭藻類等生物,能夠通過光合作用為(wei) 有孔蟲提供能量;其他一些有孔蟲類則會(hui) 在胞吞消化單胞藻類後,保留它們(men) 的葉綠體(ti) 為(wei) 己所用。
構造了金字塔的古老生物
有孔蟲門動物不僅(jin) 種類繁多,分布也非常廣泛。大多數的有孔蟲生活在海洋中,從(cong) 陽光燦爛的海水表層到上千米的深海都可以見到它們(men) 的蹤跡,除了浮遊生活的種類之外也有不少種類是營底棲的;還有一些成員分布在淡水中,甚至有一部分有孔蟲已經進軍(jun) 陸地,棲息在熱帶雨林地表潮濕的土壤裏。
中生代的有孔蟲化石 | Lyndsey R. Fox et al. / Journal of Micropalaeontology (2018)
與(yu) 此同時,有孔蟲門動物的曆史也非常古老,最早的有孔蟲出現於(yu) 距今約5.42億(yi) 年前的寒武紀,它們(men) 在全球的數量是如此的龐大,據估測每年有孔蟲製造的碳酸鈣高達4300萬(wan) 噸,在全世界的海洋沉積層中都能發現大量由死亡有孔蟲的外殼形成的化石層。古埃及人開鑿和利用有孔蟲化石形成的石灰岩,修建了舉(ju) 世聞名的金字塔,古生物學家則用富含有孔蟲化石的地層命名了中生代最長的一個(ge) 紀——白堊紀。
科學繪畫,石灰岩中各種微小的生物殘骸 | Wikimedia Commons
有孔蟲化石也是研究古氣候,古生態的重要指示物種,在深海鑽探的岩芯中發現的有孔蟲化石,對其數量和種類的統計,為(wei) 人類了解數千萬(wan) 年前的古代海洋,提供了一扇不可多得的窗口。
海洋世界的基石
種類繁多,數量龐大的有孔蟲,對於(yu) 海洋生態係統的穩定至關(guan) 重要。它們(men) 一方麵能固著海水中溶解的二氧化碳,並將其以碳酸鈣的形式封存在自己小小的硬殼中,隨著有孔蟲的死亡,外殼將大量的碳封存在深海之中,減緩其作為(wei) 溫室氣體(ti) 對全球變暖的影響。另一方麵部分種類的有孔蟲也能利用共生藻類,或盜食獲得的葉綠體(ti) 進行光合作用,在海洋中履行著生產(chan) 者的使命。
對於(yu) 許多魚類,包括一些在經濟上非常重要的食用魚種來說,有孔蟲都是其魚苗不可或缺的餌料生物。然而如果大氣中二氧化碳持續升高,導致海水中溶解的二氧化碳濃度過高,就會(hui) 讓海水成為(wei) 越來越濃的碳酸溶液,而這對於(yu) 有孔蟲的碳酸鈣外殼來說是致命的:它們(men) 的硬殼會(hui) 被溶解,無法在這樣的海洋環境中生存。
活的有孔蟲 | Haruka Takagi et al. / Biogeosciences (2019)
而作為(wei) 海洋食物鏈中重要的基石物種,有孔蟲類的滅絕和消失,將會(hui) 影響到食物鏈金字塔上方的一切,從(cong) 遊弋的魚群、飛翔的海鳥、跳躍的海豚和龐大的鯨魚,直到依賴海洋賜予的豐(feng) 富資源生存和發展的人類。而作為(wei) 重要的固碳造礁物種,有孔蟲類一旦大量減少甚至滅絕,也會(hui) 使氣候變化帶來的挑戰變得更加嚴(yan) 峻,形勢更加雪上加霜。
小小的有孔蟲,既是我們(men) 人類了解地球過去古氣候,古生態的一麵鏡子,也是監控現代地球環境變化重要的指示器;它們(men) 在未來的興(xing) 衰和存亡,與(yu) 我們(men) 每一個(ge) 人的未來都息息相關(guan) 。
沙中的星型生物殘骸,是有孔蟲的外殼 | Geomr / Wikimedia Commons
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