神秘的魔鬼螺旋化石

奇怪螺旋

在所有被發现的古生物化石中,来自于美国内布拉斯加沙漠中的一种化石是比较特殊的——整体呈螺旋形,长度超过2米。当地人将其称为魔鬼螺旋,或者恶魔的红酒开瓶器。这种化石广泛地分布于内布拉斯卡沙漠的地下。

魔鬼螺旋化石主要被发现于内布拉斯加沙漠的细密沙石中,化石形成于距今2000万年左右的中新世。一些靠近河流的悬崖和峡谷的侧面的岩石被风化后,变得松软并脱落,魔鬼螺旋化石这才重见天日。

1892年,美国古生物学家巴伯首次以学者身份发现了魔鬼螺旋化石。由于当时的化石记录中还没有任何与之类似的化石,这让巴伯在鉴定化石身份时伤透了脑筋。巴伯最初猜测,这些螺旋结构可能是一种巨大淡水海绵的化石。但巴伯注意到所有螺旋被埋入地下的末端,都有一个螺旋向侧上方开口的漏斗状结构,且开口角度都保持统一。巴伯始终不明白这个漏斗是什么结构。

美国古生物学家巴伯。

魔鬼螺旋的真实身份是海绵(左)还是巢穴(右)?

僵持不下

1893年,美国古生物学家柯布驳斥了巴伯的观点。柯布认为,这个构造很可能是某种印模化石,而且很可能是来自某种大型啮齿类动物的巢穴。柯布的观点一经发表,在同年就得到了来自奥地利古生物学权威福克斯的支持。后者在研究过这些化石后也得出了相同结论。福克斯说:“这些奇怪化石只可能是中新世啮齿动物的地下巢穴,可能是某种东囊鼠(一种有袋啮齿动物)的巢穴。”

不过,巴伯教授显然完全不接受这些观点。他在1894年发表了一篇论文。在论文中巴伯先将福克斯的观点痛批一番,然后提出了一个新观点:魔鬼螺旋化石应该是湖泊沉积物。此前福克斯曾经怀疑螺旋结构中的植物组织是筑巢动物留下的干草。对此,巴伯在文章中不忘嘲笑福克斯:“看来福克斯博士的东囊鼠被留在巢穴里,用湖面下方两三百米深处的干草筑巢。”

另一位名叫皮特森的美国古生物学家发现,许多魔鬼螺旋化石里都含有一种早已灭绝的古河狸的遗体化石。这种古河狸比今天的黑背土拨鼠稍大,因此,皮特森也支持柯布的巢穴论观点。

巴伯固执己见,对于巢穴印模化石假说,巴伯给予了回击:“如果这真是某种东囊鼠的杰作,那么这种动物的后续物种应该也能够筑出这样精致且外形始终保持不变的巢穴。”

魔鬼螺旋化石中还有一处疑点——内部的奇怪沟槽。福克斯等人认为,这是动物在挖掘过程中留下的爪痕。在当时,绝大多数研究者甚至连巴伯的学生都认为,魔鬼螺旋化石是啮齿动物的巢穴印模化石。不过,由于双方都没有掌握能够证明自己观点的直接证据,再加上对于魔鬼螺旋化石的研究在很长时间没有进一步深入下去,所以对它真实身份的争论陷入僵局。

位于美国内布拉斯加州哈里森镇的魔鬼螺旋化石标本。

古河狸(想象图)。

真相揭开——魔鬼螺旋化石其实是古河狸的巢穴印模化石。

真相揭开

20世纪70年代初,古生物学家马丁和他的学生伯纳特对大量魔鬼螺旋化石的样本进行了研究。在研究过程中,马丁和伯纳特发现,已经灭绝的古河狸属动物的门齿和恶魔螺旋化石内表面的沟槽形状完美匹配。他们认为,这些沟槽就是古河狸的齿痕。这一发现确定了恶魔螺旋化石就是古河狸的巢穴印模化石。

古河狸用它那又大又平的门齿挖掘泥土,以螺旋方式向下挖掘。其中一些洞穴是左旋,另一些是右旋,这表明古河狸也有“左撇子”和“右撇子”之分。在挖洞过程中,古河狸的爪子还会在洞的侧壁和底面留下爪痕。古河狸的巢穴最深可以抵达地面下方4.5米。挖掘到一定深度时,古河狸开始沿水平方向向上30°挖掘自己的“房间”。

在马丁和伯纳特展开研究之前,许多地质学家就指出魔鬼螺旋并非由湖水中的沉积物堆积形成,而是在内布拉斯卡西部季节性干燥气候作用下,由颗粒极细的沉积物堆积形成的。这些沉积物不但留下了魔鬼螺旋化石结构的立体拓印,还保存了丰富的植物根部化石,甚至连一些昆虫和小型哺乳动物在魔鬼螺旋化石中留下的潜穴和巢穴都被很好地保存了下来。

植物入侵

根据在魔鬼螺旋化石中发现的幼年古河狸骨骼看,它们会在“房间”里养育自己的幼崽。那么,为什么古河狸要将房间前面的通道挖成长长的螺旋形?科学家认为,除了防御捕食者,螺旋也有助于维持巢穴内部的温度和湿度。

侵入巢穴的植物根部吸收水中的二氧化硅微粒后变硬,这让魔鬼螺旋化石更容易保存下来。

如果在某处发现了一个魔鬼螺旋化石,那么附近肯定还分散着大量的螺旋化石。这种密集筑巢的行为非常类似今天的土拨鼠在同一片区域密集挖洞的行为。有趣的是,科学家发现,其他动物偶尔也会光顾古河狸的巢穴,包括一种已经灭绝的古鼬鼠。那么,这些动物进入巢穴的目的是什么呢?科学家认为,可能是猎杀古河狸,也可能是单纯为了寻找巢穴并入住。

巴伯在魔鬼螺旋化石中发现的植物残体化石又该如何解释呢?马丁和伯纳特注意到:魔鬼螺旋化石的围岩的沉积过程表明附近环境呈现季节性干燥,在这种干燥环境中的植物很难获得足够的水分,因此难以存活;但在魔鬼螺旋内部可以维持一定湿度,植物的根部便向水更多的区域生长,之后进入魔鬼螺旋巢穴内部,并攀附在其内壁生长。

植物根部在魔鬼螺旋巢穴内壁生长得十分快,古河狸不得不定期啃咬掉通道内壁上过多的植物根部,才能保持通道畅通无阻。由于发现魔鬼螺旋化石地区的岩石含有许多来自附近火山的火山灰,流进泥土的雨水中会含有大量来自火山灰的二氧化硅微粒。又因为植物的根部随时会吸收二氧化硅,所以通道内壁上密密麻麻的植物根就逐渐矿化变硬,最终整个洞穴都会被硅化植物根系填满。这也是魔鬼螺旋化石的形成过程。

谁都不曾想到,一种奇怪化石的发现会导致了一场持续了近百年的争论。最终,科学家不仅揭开了神秘化石的真实身份,也还原了一个2000万年前的地下微型生态系统。

版权声明:三分钟阅读 发表于 2021年10月31日 下午10:42。
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