据说古生物学收不到学生了……心塞丨那些年的地质生活（十六）

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古生物学，地质学分支学科，是生命科学和地球科学的交叉科学。既是生命科学中唯一具有历史科学性质的时间尺度的一个独特分支，研究生命起源、发展历史、生物宏观进化模型、节奏与作用机制等历史生物学的重要基础和组成部分；又是地球科学的一个分支，研究保存在地层中的生物遗体、遗迹、化石，用以确定地层的顺序、时代，了解地壳发展的历史，推断地质史上水陆分布、气候变迁和沉积矿产形成与分布的规律。

 

上期答应大家，这次要讲讲古生物，其实我只学了一个学期，但是介于“隔行如隔山”，还有些东西能拿出来卖弄，想和大家分享一下，外行人所不知道的古生物学。

记得前几天，“中华地质沙龙”群里，大家对一块三叶虫化石的真假进行了讨论，这场讨论彻底把我拉回了11年前的古生物学课堂。

“黑板上那是啥文？一个都不认识。”“笨啊你，那是俄文……”只见陈老师一小会儿就在黑板上写下一堆俄文，有菊石、三叶虫等，不同的门、纲、目，拥有着不同的名称。然后我们每人看到了一些卡片，关于各种菊石和三叶虫的，当我看到菊石的那一刻，感觉它们真的是美翻了。

 

菊石，ammonite，名字来自古代希腊阿蒙神之角的象形之意，很多地方也叫羊角石。几千年来菊石与各种传说一直息息相关从古埃及的阿蒙神之角到古印度的毗湿奴维护之神，再到中世纪的圣约翰蛇石和德国的床头金菊石，从白雪皑皑的西伯利亚到郁郁葱葱的亚马逊雨林关于菊石的传说一直是各民族津津乐道的故事。

 

 

菊石是软体动物门头足纲的一个亚纲。菊石不是现生动物而是已绝灭的海生无脊椎动物，生存于泥盆纪至白垩纪。它最早出现在古生代泥盆纪初期（距今约4亿年），繁盛于中生代（距今约2.25亿年）。所以，严格的说，提到菊石时候，不用加上化石两个字，因为这个门类本就是化石，“菊石化石”这种说法就是语义重复，就像说“古生物化石”一样，都不正确。

     

      门：软体动物门Mollusca

纲：头足纲Cephalopoda

亚纲：菊石亚纲Ammonoidea

头足纲下面有四个亚纲，其中章鱼，鱿鱼，墨鱼这些都属于蛸亚纲，鹦鹉螺属于鹦鹉螺亚纲（它是活化石哦，具体以后再讲），箭石亚纲（已灭绝，以后再讲），还有就是我们今天要说的菊石亚纲。

 

据说， 菊石的演化史经历了地质史上的四次大灭绝，每次又都从简单光滑的外壳进化到繁复和壳饰和形态，对于菊石壳体中的软体部分和菊石的生活史长久以来由于化石证据的缺失一直是 科学家 们梦想解开的谜题。据最新的研究显示菊石可能是底栖 动物 ，以小的甲壳类为食，或许白垩纪末导致菊石灭绝的根本因素就隐藏在最新的证据里面，让我这个曾经学习过古生物学的不算好学生的学生，也觉得非常期待。

 

古生物学里，最有争议的就是三叶虫了。好多化石现在可以人工制作，但是逃不过专家们的火眼晶晶。一些棱角、边缘，一眼就能识破真假。可是那天听到北大的S教授说北大古生物系几年来之招了一个学生，甚是感到唏嘘。

 

 

三叶虫（学名：trilobite）是节肢动物门中已经灭绝的三叶虫纲中的动物。它们最早出现于寒武纪，在古生代早期达到顶峰，此后逐渐减少至灭绝。最晚的三叶虫于二亿五千万年前二叠纪结束时的生物集群灭绝中消失。三叶虫是非常知名的化石动物，其知名度可能仅次于恐龙。在所有的化石动物中三叶虫是种类最丰富的，至今已经确定的有九（或者十）个目，一万五千多个物种。大多数三叶虫是比较简单的、小的海生动物，它们在海底爬行，通过过滤泥沙来吸取营养。它们身体分节，有带沟将身体分为三个垂直的叶。

三叶虫的世界

命名

早在300多年前的明朝崇祯年间，一个名叫张华东的人在山东泰安大汶口发现了一种包埋在石头里的"怪物"，其外形容貌颇似蝙蝠展翅，于是他就为之命名为"蝙蝠石"。到了20世纪20年代，我国的古生物学家对"蝙蝠石"进行了科学研究，终于弄清楚了原来这是一种三叶虫的尾部。这种三叶虫生活在5亿年前的寒武纪晚期，是海洋中的一种节肢动物。为了纪念这个世界上给三叶虫起的第一个名字，我国科学家就把这种三叶虫由拉丁名翻译成的中文名字依然叫做蝙蝠虫。 国外研究三叶虫的最早记录可以追溯到1698年。当时，鲁德把一个头部长有三个圆瘤的三叶虫化石命名为"三瘤虫"。到了1771年，瓦尔其根据这种动物的形态特征，即身体从纵横两方面来看都可以分成三部分:纵向上分为头部、胸部和尾部，横向上分为中轴及其两边的侧叶部分，因而给出了一个恰如其分的名称--"三叶虫"。

繁殖

三叶虫最早是随着寒武纪初期的小壳动物群而出现的，小壳动物群主要是指软舌螺、腹足类、单板类、喙壳类和分类位置不明的一大批个体微小(一般仅1~2mm)、低等的软体动物，当时的海洋条件已经适合于它们生存，这些动物给三叶虫带来了丰富的食源，在那时的海洋中，三叶虫还没有遇到有力的竞争对手，因此它们横行霸道，迅速发展，整个寒武纪成了三叶虫的世界。

身体

三叶虫的样子奇特，身体分为头、胸和腹三个部分。贝壳则有三个叶体，二叶位于纵向轴叶的每一侧，因此被称为:"三叶虫"。从背部看去三叶虫微卵形或椭圆形，成虫的长为3~10厘米，宽为1~3厘米。外壳坚硬，正中突起，两肋低平，也形成纵列的三部分，三叶虫的名字就是这么来的吧。由于三叶虫的背壳坚硬，所以容易被保存成为化石。我们今天了解这种绝灭了的动物，全是通过化石来认识它们的。三叶虫的头部由于覆盖有硬甲，可称为头甲，头甲上中央隆起的部分叫头鞍，头鞍的形状和大小在不同种类中变化较大，头鞍前部是头盖，上面发育着眼脊、眼叶和眼。头盖两侧的边缘下凹并延展形成活动颊，活动颊常常进一步形成十分尖锐的颊刺，伸向身体的后方，整个头甲是三叶虫分类和种属鉴定的重要依据。

胸甲尾部

胸甲由许多形状相似的胸节组成，这些胸节相互衔接，与绝大多数节肢动物的体节相似，胸节可以活动，并有弯曲的功能。三叶虫身体能够蜷起或伸展开全靠这些活动的胸节，但幼年体的三叶虫没有胸节。尾甲是指三叶虫身体末端由若干体节融合而成的部分，它们形成三叶虫独特的尾部。三叶虫的尾一般都是半圆形，由于尾的边缘常常形成大小不同的尾刺，使许多三叶虫的尾伸展、放射，变得很美丽。整个三叶虫的背面硬而光滑，但科学家们发现有些种类在背甲上具有小瘤或小结节，这些小瘤和小结节与背甲上的颊刺、肋刺、尾刺一起，构成了复杂的防护"盔甲"。

发育

经过各国古生物学家多年的研究，认为三叶虫具有复杂的发育阶段。三叶虫为雌雄异体，卵生，在它们在一生的发育中，要经过多次的蜕壳才能长成，当前的许多节肢动物都承袭了三叶虫的生长方式。三叶虫从幼虫到成虫，一般经历三个生长阶段，即幼年期、分节期和成虫期。了解这点，对我们在野外采集三叶虫化石很有必要，如果人们稍微具备一些有关三叶虫发育阶段的知识，就能对采集到的三叶虫化石做出大致的鉴定，不致于把不同发育阶段的同一种三叶虫当做不同形态的属种了。

幼年期的三叶虫除身体很小外，常常凸起明显，头部与尾部区分不明显，没有胸节，虫体呈圆球状。以后，随着三叶虫不断生长，胸节逐渐增加，当胸节全部长成不再增加时就进入成年期，此时意味着三叶虫已达到性成熟阶段，能够生儿育女了。三叶虫每蜕一次壳，身体都会增大，壳上的刺、瘤、甚至尾甲的分节数也会增加。

三叶虫长大以后就可以在海洋中无忧无虑地生活了，至今为止，人们还没有在陆相地层中发现三叶虫化石，这说明这种动物确实只生存在海洋里。由于三叶虫化石常常与珊瑚、腕足动物、头足动物共同出现，表明它们都喜欢生活在比较温暖的浅海，在那里，三叶虫以各种微小的生物为食，或者也对海草及动物的尸体感兴趣。可以肯定，它们不具有主动攻击的能力，因为三叶虫没有良好的游泳器官，也不具备流线形的体形，在水中行进的速度较慢。从它们的坚固背甲可以想象，一旦有凶猛的动物(如鹦鹉螺类)向它们摆出进攻的架势时，三叶虫会迅速把身体蜷起，象穿山甲那样把自己保护起来，悄悄沉入海底。

为什么出现那么多三叶虫?

寒武纪时为什么出现那么多三叶虫呢?科学家们通过古生态学的研究认为，三叶虫具有很好的适应环境的生存方式。三叶虫并不遵循着单一的生活模式，有些种类的三叶虫喜欢游泳，有些种类喜欢在水面上漂浮，有些喜欢在海底爬行，还有些习惯于钻在泥沙中生活，它们占据了不同的生态空间，寒武纪的海洋成了三三叶虫化石叶虫的世界。在寒武纪以后的地质时代，这种不同寻常的生物与其它无脊椎动物又共同生存了很长时间，才逐渐数量减少和衰退。我国三叶虫化石非常丰富，仅在寒武纪的早期就发现了200多个属，山东泰安盛产的"燕子石"，经研究发现就是当时大量活动的三叶虫死后堆积形成的，那些显露在岩石表面纷纷欲飞的"燕子"，实际上全是一种长有长长尾刺三叶虫的尾甲。

三叶虫出现后，在整个早古生代(包括寒武纪、奥陶纪和志留纪)都可作为众多生物的代表，它们和许多其它生物一起共同揭开了地球走进生物多样化的序幕，从此，一个欣欣向荣的生物世界才真正出现。晚古生代时三叶虫数量随着门类众多的海相无脊椎动物的大量涌现而减少，中生代到来时终于绝灭。

 

动物分类

在动物分类学上，三叶虫属于节肢动物门、三叶虫纲。它们生活在远古的海洋中，主要出现在寒武纪，到寒武纪晚期时发展到顶点。此后，三叶虫从极盛的高峰走向衰退，延续到二叠纪末期时绝灭，没有进入中生代。三叶虫在整个古生代3亿多年的漫长地质历程中生生不息，繁衍出了众多的类群和巨大的数量，总计有1500多个属，1万多个种，其中发现于我国的有大约500个属。

三叶虫的形状大多为卵圆形或椭圆形，个体大小相差却很悬殊。发现于葡萄牙奥陶纪地层中的乌拉裂肋虫是最大的三叶虫之一，长达70厘米。而古盘虫、球接子之类的微小三叶虫却只有不到6毫米。常见的三叶虫一般长度都在3到10厘米，宽度在1到3厘米。超过20厘米的就算大型的了。在我国昆明寒武纪早期地层中曾经发现过长度为30厘米的莱得利基虫。

三叶虫生活的年代距今虽然遥远，但是科学家对它的形态、构造等特征的了解是相当充分的，主要的原因有以下几点:首先，三叶虫身体表面披有坚固的甲壳，在个体发育过程中经历多次脱壳生长，所以它们在地层中遗留下的化石数量比其他生物要多;其次，寒武纪海洋中很少有比三叶虫更大、更凶暴的动物和它生活在一起，因此它们能够迅速繁衍，广泛分布;此外，三叶虫化石大多保存在质地细致的石灰岩或页岩中，因此，不仅外壳的特征能够被观察得很清楚，而且有时其内部构造也能被看得很清晰。

三叶虫的主要特征表现在它的背壳构造，其头部中央有一个突起的"头鞍"，可能是安置脑的处所。头鞍的表面有的光滑无饰，有的瘤斑点缀，还有的具有为数不等的横沟。这些横沟被称为"头鞍沟"。头鞍两侧，一般有成对的眼睛。沿眼睛的前后有一条沟，称为"面线"，这是三叶虫成长过程中借以脱壳钻出身体的地方。头部腹面的前端有一对分节的触须，既是行动器官，又是感觉器官。触须的后面是摄食的口，通常盖着"唇瓣"。口两侧有许多细小而分节的行动器官--附肢，附肢上有细密的纤毛，大概可以起到呼吸的作用。

三叶虫的胸部分节，多者达十几节，少者只分两节。各节之间以覆瓦状(即像房顶的瓦片一样一片覆叠在另一片的上面)关联起来，便于卷曲活动。三叶虫腹面两侧有为数众多的分节附肢，附肢上具有纤毛，因此这些附肢也兼负行动和呼吸之用。三叶虫的尾部和胸部一样，纵向上分为中轴及其两侧的肋叶部，其形态多样;尾部的边缘有的带刺，有的不带刺。

三叶虫自从在寒武纪早期出现以后，在整个系统演化中各部主要构造特点也逐渐发生相应的变化，这些变化规律主要有下列几方面:

1、头鞍形态的变化:寒武纪早期的原始三叶虫的头鞍形态多为长圆锥形，凸起也不显著。往后到了寒武纪中期以后，头鞍逐渐缩短，两侧趋向平行，成为圆柱形，甚至有的成为了球形。到了寒武纪晚期及以后的三叶虫，甚至头鞍与其两侧的颊部分界也不清楚了。

2、面线后支所在位置的变化:早期三叶虫的面线后支(即眼睛之后的那段面线)终点常与头部的后边缘或两颊角相交;往后到了奥陶纪以后的类型，则常与头部的两旁侧缘上相交。

3、眼的变化:某些三叶虫的眼睛。早期是新月形的，随后逐渐变小，最后消失。另一类复眼比较发达的三叶虫，眼睛则由小变大，最后会出现眼柄，眼睛则长在高高耸起的眼柄顶端上。志留纪的许多三叶虫就属于这一类。

4、身体周围长刺的变化:寒武纪和奥陶纪的三叶虫很少长刺，而志留纪及其以后的类型长刺较为多见，而且刺比以前的也更加复杂。

5、胸节由多变少，尾部由小变大，头鞍上的横沟由多到少等等趋势也在许多类型的三叶虫中显示出来。

 

 

有人说，我工作就是为了赚钱；有人说，我工作就是为了糊口。如果这份工作让我冒着生命危险甚至填不饱肚子，我干嘛还要去做？就因为这样，好多人选择了转行。能坚持下来的，也认为自己为此付出了很多辛劳。

 

我为我曾经能够在大学课堂里看到那么美丽的化石、能接受到那么良好的教育而感到庆幸。或许在有些人看来，大学只是一块工作大门的敲门砖。但在我看来，它让我收获了不仅仅有稀缺的地质知识，还收获了很多有毅力、有勇气、有坚持、有梦想的老师和同学。是他们散落在祖国的各个角落，做着相似而又重复的工作，才会让地质行业像文化艺术一样一代一代传承下去。

 

哪个专业，哪个行业，都有自己的苦和累，也都有难以突破的出口，但是“三个臭皮匠赛过诸葛亮”这句话永远都不是空穴来风。每个人的一生都处在不断学习不断努力的进程中，而不是仅仅依靠一纸文凭定终生。

 

谁都没有权利拿自己的标准去衡量别人的生活，而我，仅仅希望通过自己的绵薄之力，让更多的人爱上地质，让专业学科不要走向边缘化。