遺跡化石
遺跡化石是古代動物活動時,在它的活動層麵上留下的痕跡,並不是生物體的本身部分。形成遺跡化石的機會並不很多,因此,一旦發現,頗引起人們的重視。不然,或無印痕,或雖有印痕,但在自然條件下很容易消失,都不能成為化石。
遺跡化石中最重要的是足跡,它清楚地顯現出動物當時的生活狀況。足跡化石與一般遺骸化石不同,後者能夠搬運,再沉積,使人們難以分辨出該化石是否是原生的,因此對於鑒定地層會失去其真實意義。而足跡化石則不然,它是和岩層緊密共存的,岩層如果經過搬運、破壞,足跡也隨之消失了。所以,足跡化石都是原生的。
形成足跡的條件比較苛刻,泥沙的濕度必須適宜,太幹了,印不上足跡;太濕了,即使暫時印上,轉瞬之間,又會消失。一旦印上足跡,也須及時覆蓋,封閉起來,若覆蓋過早或過晚,印好的足跡未能幹涸或暴露日久,均可使足跡消失或不可能完全保留。
足跡化石有什麼用處?
第一,用於判斷地層的頂底關係。一般正常地層的頂底關係是很容易識別的,上者為頂(或新),下者為底(或老)。但遇到直立地層或倒轉地層(例如在區域地質構造強烈變形的地區)時,有時則不易辨識其識底關係。若有足跡化石存在,則可根據其印跡的凹凸關係判斷其頂底,下凹者為底,上凸者為頂,這樣,便可恢複地層的層序關係。
第二,從足跡的深淺,可以推測該動物身體的輕重;由足跡的大小,可以得知動物身體的大小;由足跡的前後間距,可以得知動物四肢或體軀的長短;從左右足跡的並立關係或是前後關係,可得知動物的步態——行走或跳躍。而且足跡化石對再造動物的足形十分重要,如果單憑四肢骨的特點再造足形,不一定符合真實情況,因為動物的蹄或爪往往是皮膚質或角質的,化石不易保存,惟有足跡才能逼真地記錄其全形。
第三,從足跡化石的數量及其分布特點,可以判斷該動物是孤獨生活的,還是聚居生活的;從足跡的排列特點,可推測動物行動是迅捷還是緩慢。足跡上還有爪或蹄的印痕,可以推斷其為肉食類還是草食類動物。
第四,足跡的意義還在於給尋找新化石以重要的啟示。例如1896年,馬適在北美賓夕法尼亞晚泥盆世的地層上發現了一個足印,被認為是兩棲類的,因此推斷兩棲類最早應出現於晚泥盆世,可是當時沒有更好的兩棲類化石給以佐證。直到1947年到1951年間,丹麥探險隊在格陵蘭的晚泥盆世地層中發現了從魚進化來的原始兩棲類的過渡類型——魚石螈化石,才證實了馬適的推論是完全正確的。
又如1972年,澳大利亞古生物學家在維多利亞州東部的一條河邊上發現了世界上已知陸生脊椎動物最古老的腳印化石。這些化石,原來埋藏在河岩的砂岩中,1971年發洪水時被衝出來,露頭有好幾處,可見的足跡化石共計70個,用放射性同位素測量其岩層年代,距今3.5億年。科學家認為,這是最早的兩棲類腳印,可與格陵蘭的魚石螈媲美。從腳印分析,這個動物的體長約80~100厘米,後足有5趾,趾間有蹼,前足至少有3趾。這種原始的登陸兩棲類的四肢已相當發達。這一發現,無疑為尋找水生動物的登陸提供了重要的線索。聯係上述在北美洲發現的兩棲類腳印化石,證明晚泥盆世時地球上確實存在一個南、北兩半球大陸是連接在一起的泛大陸。
再如,在意大利一個山洞中潮濕的黏土上,發現尼安德特人的足跡,為複原尼安德特人的身體留下了真實的證據。
更有意思的,1978年2月24日,著名古人類學家瑪麗·利基夫人在華盛頓宣布一項新發現稱:英國科學家A.黑爾在坦桑尼亞北部的萊托裏爾的一處灰黃色的中粒砂岩地層上發現了一排350萬年前的人類的足印,還有許多諸如象、犀、羚羊、肉食類和鳥類等動物的腳印也同在一起。這裏的人腳印,共有6個,排列在一條直線上。印痕比現代人的腳短而寬,腳弓不大發育,大拇趾像人那樣指向前方,與直立人的遺跡是一致的。
我國曆年來也發現了不少足跡化石,如陝西神木東山崖侏羅紀地層內的禽龍化石足印,保存很好,是我國目前最大的足印化石。其他還有山西大同、四川、廣元、山東萊陽、遼寧朝陽等地均有發現,均屬於恐龍的足跡化石。朝陽羊山的足跡化石,當地老鄉早就注意到了,在麵積不大的範圍內,數量很多,形如雞爪,叫它“雞爪石”。這是三個趾的恐龍腳印,足跡的岩層為綠色凝灰質砂岩,呈現在向東南傾斜的層麵上,大約在3平方千米內都能見到。各足跡平均長9.5厘米,最寬處有6厘米,各足跡大小差不多,足尖朝東,隻有極少數朝其他方向,但不多遠,又歸朝東方向了。兩足跡的前後間距約為40厘米,一排足跡的趾尖方向互相相向,如若一列有6個足跡,則一、三、五相同,二、四、六相同,證明係左右腳所踩,判明是兩足行走的恐龍留下,它們成群結隊朝向東方向行動。同一地層中還發現後足支持身體行走的恐龍足跡。說明這裏是恐龍群棲的地方。此外,該地還有其他脊椎動物的足跡化石。
無脊椎動物的足跡化石,最常見的是蠕形動物的爬跡或鑽孔生活遺留下來的管穴或孔道等。對古生物學家來說,雖然從這些遺跡化石上很難鑒定出它們的屬種名稱,甚至科目的名稱,但對研究動物的生態環境、指示岩層沉積相等具有重要的作用,有的甚至反映出生物界的生存競爭的趣事。例如在一處岩層露頭上發現有兩種不同形態的蠕蟲爬移的印跡相向而來,當兩者相遇以後,其中一種爬跡不複出現,而另一種爬跡則繼續前行。這說明有可能兩條不同種類的蠕蟲郡外出覓食,中途相遇,弱者被強者吃掉,這條強蟲帶著飽餐以後的欣喜揚長而去了。
鑽孔生活的蠕蟲、雙殼動物之類,通常是生活在濱海或濱湖地帶的泥質灘地上,它們在那裏穿越出許多不規則的孔道,或者以其分泌物營造成許多管穴(潛穴),這對於確定古地理麵貌十分有用,借此確定海灘、湖灘的位置,可以勾劃出古代海岸線所在。如有些礦產是沿岸分布的,於是為找礦提供了標誌。最近幾年來,國外研究這些遺跡化石時,結合沉積相、地球化學的微量元素分布以及有機質的研究,進一步推測石油、煤炭、錳礦、鉀鹽之類的形成條件,使爬跡、潛穴化石直接為找礦服務。
此外,在一些殼體、軀體化石上,也經常發現孔穴,這些孔穴就有可能是某些寄生動物(如海綿、蠕蟲)鑽蝕的遺跡。另一類化石,如蠕蟲化石和其他生物的化石生長在一起,它們之間並無利害關係,而是互利,我們稱之為共生。比如苔薛蟲和蠕蟲共生,海百合和腹足類共生。腹足動物長在海百合萼部的肛門口上,以海百合的糞便為食料。這類共生動物的化石雖然不大常見,但對於研究古生物的生活狀況及其相互關係,提供了頗為形象的材料。