通過長期的研究,筆石學家們已經初步建立了筆石動物完整的演化序列,從而成為確定奧陶紀和誌留紀地層的準確時代的主要依據。其次,我們知道筆石動物生活在海洋中,有深度分帶和緯度分帶現象,因此,通過發現的筆石化石,就可以推測當地當時所處的地理位置和環境特征。第三,筆石動物可以幫助找礦。研究表明,它對某些特定的礦物質有吸附作用,從而通過研究筆石的分布,可以圈定礦的範圍。如澳大利亞人通過筆石研究,發現了金礦。同時,大量繁盛的筆石動物在死後,其有機質可以成為石油和天然氣的來源,我國湖北等地就曾發現因筆石動物大量富集而形成的油氣點。
筆石動物還對生物演化的研究具有重要意義。我們知道,生態係統中的每一種生物的盛衰存亡,都會對其他生物產生影響,6億多年以來,地球上發生過多次生物大輻射和大滅絕,其中奧陶紀中期的大規模的生物輻射和奧陶紀末的生物大滅絕就與筆石動物密切相關。這些事件為什麼會發生?筆石動物在其中扮演什麼角色?都在等待著我們去探索。
那麼,什麼地方能發現筆石化石呢?我國的筆石化石十分豐富,類型眾多,分布很廣。迄今為止,在我國的各個省和自治區,都已發現有筆石化石,其中在浙江、江西、安徽、湖北、四川、陝西和貴州等地尤為豐富。在國外的很多地區,也發現有大量的筆石化石,其中較為豐富的的大洋洲的澳大利亞、新西蘭,美洲的美國、加拿大和阿根廷,歐洲的俄羅斯、英國、德國、瑞典和挪威以及非洲的摩洛哥等。研究表明,絕大多數的筆石化石是賦存在各種頁岩上,尤其是黑色頁岩,這種情況下非常容易發現,也很容易采集,隻要劈開或剝開頁岩即可在層麵上發現筆石化石;也有一部分筆石是賦存在灰岩中,這種情況通常在表麵隻能看到局部,需要借助特定的化學藥品對灰岩進行溶解,最後分離出筆石化石,雖然困難一些,但其中的筆石往往十分精美,能展現大量鮮為人知的器官構造,如加拿大北極圈內就有大量這種類型的筆石化石。另外,筆石化石還可以保存在矽質岩中,但這種情況較少,如波蘭科學家就從冰川的矽質漂礫中分離出一批筆石化石,解決了筆石動物的許多關鍵問題。
我們相信,在大量化石的基礎上,通過科學家們的研究,以及對生活在深海中的半索動物的觀察和比較,關於筆石動物的所有謎團都能逐個被解開,從而把這個生活在遠古海洋、千姿百態、奇特的動物類群真實、栩栩如生地再現於公眾麵前。
第三章 恐龍興盛與滅絕之謎
如今關於恐龍的話題越來越多,電影能借助現代電腦科技手段重現遠古時代恐龍生活形態等等。但是恐龍對於我們來說仍然有許多難解的迷。
恐龍的起源之謎
首先恐龍的起源就是個謎。目前已知最早出現在地球上的恐龍,是在距今2.2億多年的三疊紀晚期,因而推測它可能是由生活於距今2.5億~2.2億多年的三疊紀早、中期爬行動物中的槽齒類進化而來。例如,也是兩條腿走路、身長1.2米的黃昏鱷或是4條腿走路、身長2米的狂齒鱷等,這些原始鱷類在三疊紀晚期逐漸滅絕了。
三疊紀晚期出現的恐龍並不多,個體也較小,一般大的長約6~9米,分布地域也較窄,在我國當時僅見於四川、雲南,如雲南的祿豐龍。到了三疊紀末期,恐龍已開始多樣化;到了約2億年前的侏羅紀早期,恐龍遍布全球大部分地區,屬種也大大增多,個體也增大。如雲南的金沙龍,其體長已達12~13米。當然個體小的也有,如滇中龍,僅1米長。到了侏羅紀中-晚期,即距今1.8億~1.4億多年前,由於這一時期全球氣候溫暖潮濕,植物茂盛,水草豐美,故恐龍得到空前大發展,其多樣性達到頂峰,各種類型的恐龍都出現了,個體也更大了,分布範圍也更廣了。如我國新疆、甘肅、山東、遼寧等地也都有了。這時的四川馬門溪龍,最大的體長可達30多米,重近百噸;美國的震龍最大的可長達42米,7~8層樓高,重100多噸,而大象最重僅5~6噸。
到了白堊紀早期,即距今1億多年前,氣候較前幹燥,恐龍雖繼續繁衍,但個體比侏羅紀時小多了。在我國分布的範圍擴大到內蒙古、黑龍江及華麵許多地區。而且根據動物群還可以分出兩大類型:天山-祁連山-南秦嶺一線以北為鸚鵡嘴龍一翼龍動物群;南方這類龍卻很少見,包括個體大的梁龍類也少見。到了白堊紀晚期,全球地殼活動劇烈,火山噴發頻繁,氣候幹燥、植物大量減少,這時恐龍屬種數量雖不少,但成為化石的數量卻大量減少了。與此相反,恐龍蛋形成化石卻急劇增多。到了白堊紀最後的500萬年,許多屬種相繼滅絕,而到了白堊紀最末期,恐龍終於在地球上滅絕,恐龍統治地球近1.6億年的曆史畫上了句號。與恐龍一起滅絕的還有魚龍類、蛇頸龍類、翼龍類等爬行類和大量的裸子植物以及海洋中的菊石類、固著蛤類(雙殼類)、海娥螺(腹足類)和其他海洋無脊椎動物的大量屬種。
恐龍滅絕假說
恐龍的大滅絕引起人們極大關注,許多科學家進行了大量研究,提出了多種假說,但迄今這個謎仍未完全揭開。這些假說主要有:
1.隕星撞擊說
1980年美國科學家根據意大利等地白堊係頂部粘土層中發現高含量的銥而提出這種學說。因地球上的銥含量極少,但天體中銥含量可以很高,因而粘土層中的銥應是天體隕星撞擊地球時帶來的,而撞擊造成大量粉塵,遮天蔽日,氣溫驟降,植物枯萎,最後導致恐龍難以生存,終於滅絕。此學說曾引起很大轟動,但毀譽參半。讚成者陸陸續續提出許多依據。如美國航天避在墨西哥灣的尤卡坦半島發現地下1公裏深處有直徑60公裏的圓形構造,內有白堊紀晚期海相地層,外圍還有直徑180公裏的環形構造,10公裏以上的坑還有20個(有人命名為阿爾瓦羅-奧夫雷貢撞擊坑、奇克蘇魯撞擊坑,伯利茲撞擊坑等等),因而推測這些坑為當時有一個直徑10公裏大的隕星,以每秒40公裏的速度撞擊而成。撞擊產生的巨大能量,有人認為相當於1994年7月蘇梅克列維9號彗星21個碎片撞擊木星表麵所釋放出來的能量總和的1萬~5萬倍,有的認為相當於50億倍廣島原子彈的能量。總之,這極大的能量足以使數以千億噸計的塵埃拋至高空,使地球暗無天日,植物光合作用停止長達6個月,持續低溫達10年之久;撞擊時的高溫也可使岩層熔化,而在周圍形成許多玻璃小球,或在坑的周圍形成次生撞擊石英。更糟的是撞擊搞的岩層含有大量硫,有的說海底還有大量的甲烷,或隕石含有毒的物質,這些都毒化了當時已極其惡劣的環境。另有報道說,在1994年印度也發現了命名為斯娃的撞擊坑,坑長600公裏,寬450公裏。據推算隕星達40公裏長,它與墨西哥發現的是同一隕星,地球大氣層時才分為兩大塊及許多小的隕石,它們分布在太平洋及其周圍。近年來美國在太平洋中部海底,也找到這一時期的隕石。此文登載在權威的《自然》雜誌上。還值得提及的是科學家在丹麥和西班牙白堊係頂部的岩層中,發現了太陽係裏非常稀少的鉻(Cr)同位素-53,而它與含碳隕石裏的鉻同位素相同。在丹麥,其銥的含量比地球岩石高出160倍,此外,還有銥、鉑、錸等元素的高異常,這些也都證明曾有隕石撞擊。
2.氣候變化說
法國古生物學家經大量研究,認為白堊紀晚期,全球海平麵下降,海水從歐洲大部分地區撤出,整整退了幾千公裏。還有整個北非、撒哈拉大沙漠區、中東和南美洲西部也發生大規模海退,這是氣溫下降,兩極冰帽形成,氣候變冷變幹的結果,從而導致植物大量減少。此外,在赤道地區,包括我國南方地區也形成了大片紅色地層(氣候幹旱、植被大量減少,缺少有機質、並在強氧化環境下形成的結果)最終導致恐龍滅絕。也有的學者認為中生代的二氧化碳(CO2)含量高,而新生代CO2含量低,不適於恐龍生長。
3.天體影響說
有的學者認為這一時期太陽耀斑強烈及超新星爆發等,導致宇宙射線驟境,影響生物生長。美國宇航局在1994年測得一離地球2萬光年的中子星,它一次爆發的能量就相當於太陽300年釋放的能量,若沒有地球厚厚大氣層的阻擋,其形成的宇宙射線足以殺死許多生物。
4.古磁場變化說
在白堊紀末,岩層的磁場強度比平常大得多,而磁場強烈變化將會導致生物生理、繁殖等發生紊亂。
5.大地構造變化說
白堊紀末正值印度、澳大利亞、南極洲、非洲、南美洲形成的泛大陸解體,導致地殼劇烈運動,致使地球氣候、物理化學環境引起很大變化而影響恐龍及其他生物的生存。
6.火山影響說
白堊紀時期是全球火山大規模、頻繁噴發的時期,如印度次大陸火山持續不斷和大規模噴發,大量的火山物質堆積在德幹高原地區,其體積幾乎相當於法國領土堆積了3000米高的火山物質。在太平洋沿岸的日本及我國東南沿海,特別是浙江、皖南、福建,火山活動也很頻繁,堆積了巨厚火山岩係地層。在江蘇南部也有大量火成岩侵入。大量火山噴發,毒化了環境,嚴重地影響了生物的生長、繁衍,尤其是大型恐龍。
7.恐龍繁殖受挫說
恐龍是卵生的。科學家發現侏羅紀時英龍化石多,但恐龍蛋化石少。相反,到了白堊紀,尤其是晚白堊世,恐龍化石少,而恐龍蛋化石卻很多。如河南西峽縣一帶和湖北鄖縣一帶,這一時期的恐龍蛋化石,成千上萬,令人歎為觀止,相反恐龍化石卻極少發現。而且進一步用電子掃描、切片等方法,又發現這一時期的恐龍蛋的許多蛋殼變薄,僅1毫米厚,而不是通常的2毫米厚。特別是許許多多的蛋均沒有孵化出來。台灣學者在西峽考察研究時,認為蛋內可能曾有細菌繁殖。這些都說明可能由於繁殖受挫,導致恐龍急劇減少,最終滅絕。
8.競爭淘汰說
恐龍時代已出現了哺乳動物和鳥類,這些動物是溫血的,受氣候變化影響較小,在惡劣環境中,生存能力遠優於恐龍,它們還可大量偷吃恐龍蛋,最終淘汰了恐龍,使哺乳動物和鳥類得到空前大發展。
9.植物影響說
成都理工學院博物館館長李奎等,對四川盆地的恐龍化石進行大量分析,發現恐龍化石中含有高量的砷和鉻,而且與恐龍共生的植物化石中,其砷、鉻含量也很高(三氧化二砷即砒霜,劇毒)。所以恐龍不斷攝入,必導致慢性死亡。四川大批恐龍滅絕可能與此有關。據說草食恐龍很偏食,更加劇了這種可能性。
此外還有一些其他假說,這裏難以一一列舉。地球上的生物滅絕可能是個原因極其複雜的自然現象。從地球上開始出現大量生物的寒武紀至今,即距今5.4億年以來,地球至少發生過20多次生物滅絕事件,其中大的就有5次。恐龍的滅絕隻是其中大的一次,而且還不是最大的一次。最大的一次是發生疊紀末,即距今2.5億年前。但由於恐龍等滅絕距離我們現在較近,且又涉及到陸生大型動物,因而引起人們更多的關注。盡管目前對滅絕事件的假說很多,但仍然沒有一個能完全解釋得清的。就拿目前最熱鬧的隕星撞擊說,也是如此。第一,因恐龍的滅絕是個長達500萬年的逐漸滅絕到後來突然全部滅絕的複雜過程;第二,地史上一些大滅絕事件,也未找到隕星大撞擊的依據;第三,撞擊事件並未嚴重影響哺乳動物和鳥類,甚至冷血的爬行類,如龜、蛇等的生存,相反,生活在海裏的生物,有些還是在海底,如底棲的蛤類等,甚至在深水生活的,如菊石等卻難逃厄運;第四,迄今為止,並未找到大的隕石,甚至連直徑10米大的都未見。如此種種疑問都難以合理解釋。盡管如此,這些假說又都有一定的科學依據。因此,許多人認為導致恐龍等的滅絕,很可能是多種原因綜合促成的,而且不同地質時期生物滅絕事件的原因不會完全相同,其中的奧秘還有待人們繼續研究探索,去解開這曠古之謎。