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【中国科学报】三叶虫:小小身体定乾坤
2018-06-13 | 编辑: | 【

2018年6月8日 来源:中国科学报

   

   

  “金钉子”所在地碓边B剖面

   

   

  

   

  三叶虫化石

   

  关键化石东方拟球接子

  ■本报记者 袁一雪 

  三叶虫是我国科学家系统研究化石最早发端的门类之一,也是一种知名度相对较高的古生物化石。

  在距今5.4亿年前的寒武纪时代,三叶虫曾是当时海洋的主宰。因为身体纵向上被分为三个部分——中间的轴部和两侧的肋叶,故名三叶虫;同时,三叶虫横向上亦被分为头、胸、尾三个部分。这些身体大小从2毫米到70厘米不等的三叶虫在古生代早期最为繁盛,种类极为丰富,全球各地均有分布。如今,在古生物地层学、演化生物学、古生物系统学、古地理学、板块构造学等研究领域,三叶虫均具有重要意义。

  2011年,三叶虫的一种——东方拟球接子一举成为我国第10颗“金钉子”、世界第64颗“金钉子”的标识物。

  寻找“金钉子” 

  “金钉子”一词源于美国的铁路修建史。当年,美国首条横穿美洲大陆的铁路钉下的最后一颗钉子是由18k金制成。这颗金钉子宣告了全长1776英里的铁路胜利竣工。为纪念此事,美国建立了“金钉子国家历史遗址”。后来地质学家们将“金钉子”的含义加以引申,成为了全球地质年代地层单位界线层型剖面和点位的代名词。

  我国第10颗“金钉子”的取得,与中科院南京地质古生物研究所(简称南古所)科学家的多年刻苦钻研密不可分。

  早在1984年,南古所研究员彭善池就曾与导师、已故院士卢衍豪在浙江江山县寻找化石,并在“大豆山”的主峰找到了大量三叶虫化石,还将这里作为全球寒武系—奥陶系界线候选层型。

  因为这里的化石和地层均保存完好,让彭善池对大豆山念念不忘。2003年,当他再次来到大豆山时,却看到因采石而被破坏的山体,有些关键的化石层段已经消失不见。但彭善池并没有放弃。

  2005年,国际地层委员会寒武系分会决定用三叶虫的一种——东方拟球接子的首现来定义寒武系第九阶“金钉子”后,彭善池就立刻回到大豆山,这次他带领了一支由中国、美国、意大利等国学者组成的研究团队前往研究,南古所研究员朱学剑也是其中一员。这个团队在距离主峰200多米的地方找到了大量化石。

  “彭老师带领我们多次赴江山剖面,依据前人的研究资料,对该剖面的关键层段进行深入研究。”朱学剑在接受《中国科学报》记者采访时回忆道。

  经过6年的努力,2011年,他们将东方拟球接子的首现点位确定在碓边B剖面华严寺组底界之上108.12米处,并将这项研究成果写成提案,提交给国际地层委员会寒武系分会进行表决,最终在激烈的国际竞争中胜出,使江山碓边B剖面成为寒武系第九阶即江山阶的“金钉子”剖面。这意味着,我国的江山碓边B剖面成为寒武系第九阶底界的标准剖面,世界各地该时期的地层对比皆以它为标准。我国也因为这颗金钉子一度成为全球“金钉子”最多的国家。

  东方拟球接子 

  目前,全球已发现的三叶虫约2000个属,10000余种。不同的三叶虫生活的环境不同,从浅海到深海均有分布,有底栖的也有浮游的。

  “三叶虫是古生代特别是寒武纪进行地层划分和对比的重要依据。”朱学剑说。

  除此以外,它还是探讨古地理、古环境和古生态的重要依据;也是探讨板块运动和勘探矿产资源的有力工具。

  东方拟球接子是庞大的三叶虫家族的成员之一,个头只有几毫米大小。球接子三叶虫因为它的头部和尾部像两个小球,中间通过两个胸节连接起来,故而称为“球接子”。“东方拟球接子全球广布,曾在冈瓦纳、劳亚大陆、哈萨克斯坦和西伯利亚等地的地层里都有发现。”朱学剑解释说。

  既然全球都有东方拟球接子的身影,为何江山碓边剖面能脱颖而出?“因为相较于其他国家和地区的剖面,江山剖面符合国际地层委员会建立金钉子的各项要求,更为重要的是,我们的研究成果更为扎实,得到了国际同行的认同。在其他地区发现的东方拟球接子自然也能成为定义寒武系第九阶底界的标识物,这样,全球的地层才能进行对比。但其他地区含东方拟球接子的剖面不能称为‘金钉子’剖面。”朱学剑解释道。

  果乐生物群 

  成功申请了第10颗金钉子后,彭善池与朱学剑并未停下研究的脚步。在朱学剑眼中,研究三叶虫是一项非常烦琐的工作,野外标本的采集,室内化石的修理、处理、照相,到做成图版并进行鉴定,每一项工作都需要花费大量的时间和精力。因此从事这项工作需要耐心,能静得下心,坐得住板凳。

  “研究期间遇到过各种各样的困难,如有些小语种文献的缺失、国内有些老的模式标本的丢失等。”朱学剑说。但最令他兴奋的,同样也与三叶虫研究有关,那就是发现重要的化石标本。

  2016年,朱学剑等人在广西壮族自治区西部的百色地区靖西县果乐乡附近的寒武纪晚期地层中发现了丰富的、保存精美的布尔吉斯页岩型生物群,并将其命名为果乐生物群。

  “布尔吉斯页岩型生物群属特异埋藏的一种类型,它能保存通常情况下无法保存的生物的软体结构,这些软体结构对于探讨生命的起源与演化具有非常重要的意义。”朱学剑说。而在此之前,科学家只在寒武纪早期和中期发现了此种类型的生物群。“所以,果乐生物群的发现填补了此种类型的生物群在寒武纪晚期缺失的空白。同时,寒武纪晚期是地质历史上非常重要的一个时期,它位于寒武纪大爆发与奥陶纪大辐射之间,因此,果乐生物群的发现对于探讨这两大生物事件具有非常重要的意义。”朱学剑表示。

  果乐生物群中保存了大量的三叶虫化石,这让朱学剑更加忙碌,因为这些新标本的发现将对寒武纪晚期三叶虫的系统古生物、系统演化等研究产生非常重要的意义。

《中国科学报》 (2018-06-08 第5版 文化)








 
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