沒有硬體的生物如何留下化石?
琥珀、冰凍這樣的情況我可以理解,但應該並不多吧,最初那些最簡單的生命形式的化石,是如何保存下來的呢?我們是如何得知它們的存在,知道它們的信息的呢?
舉兩個例子來說明吧【圖多,侵刪】
例子1:水母。
水母應該是最「沒有硬體的生物」了。可只要滿足條件,就連這麼一灘膠質也能留下化石。
這是沙灘上的水母屍體,很快就會融化消失:
由於自身的重量,它在沙灘上壓出了一個凹坑。如果這塊帶有凹坑的地面很快被其他沉積物掩埋,在地層深處變質石化,最終形成一塊帶有壓痕(上面多少能反映一些水母身體結構的信息)的石板,就成了水母的印痕化石。可以想像,這種化石形成的概率極低,但在漫長的歷史中,總有一些幸運的水母會凝固成不朽,比如下面的這些:
例子2:蟲子的爬痕。
水母化石是屍體的壓痕,那麼活體動物鑽出的孔穴,踩下的腳印當然也有機會變成化石。著名的恐龍腳印就是。其實除了恐龍,連小小的蟲子爬痕也能形成化石。
這是一塊6億年前的爬痕化石,是蚯蚓狀的蠕蟲在泥沙里拱出的泥溝變質硬化形成的:
這是三葉蟲在海底爬行時踩出的足跡(雙趾跡):
這是三葉蟲在泥沙里趴出來的窩(皺飾跡):
這張圖可以幫助理解皺飾跡(Rusophycus),二葉跡(Cruziana)和雙趾跡(Diplichnites)分別對應三葉蟲的活動:
這是皺飾跡化石的形成過程,它記錄了三葉蟲的體型,附肢結構和生活習性等重要信息:
所以,化石的內涵非常廣泛,骨架,凍屍和琥珀只是其中的一小部分而已。它們可以從方方面面解讀出古生物的信息。
廣義的化石不僅僅包含生物身體本身,還包括生物留下的遺迹,比如爬來爬去留下的腳印,排泄物等等。此處默認題主問的是狹義的化石,也即古代生物的身體部分
要注意,軟體化石並不是想像中那樣柔軟有彈性的化石,這種東西不存在生物軟軀體保存為化石主要有以下幾種方式(個人經驗,可能跟教科書不一樣)
1.礦化各種堅硬的礦物質通過液體滲透等過程取代了原有的柔軟的生物結構。比較典型的是甕安生物群的磷酸鹽化胚胎?常見的還有硅化木(如果木頭也算軟體的話)
2.印痕
軟體死亡並被沉積物埋藏,身體會慢慢分解,但印痕留下來了,有時能很清楚地保存身體結構特徵也有時身體碳化了,留下了一張碳質薄膜,這種多見於植物葉片暫時沒想到別的事實上在正常的情況下,題主說的軟體動物化石是不會保存下來的。這裡引用下@ 豹子的trilobite 老闆一個回答里的引用:
我們習慣了用化石來解決問題,但是精美的化石標本到底有多難得吶?實驗埋葬學( Experimental Taphonomy)是腦洞大開的埋藏學家為計算生物保存為化石的可能性的實驗,他們發現:
蝦類在8周之內會腐爛殆盡,而如果有微生物參與,或者經過一定距離的搬運,生物的腐爛和破壞速度就更驚人了。
蝦是一種由外骨骼的動物,可以想像,沒有外骨骼的生物,比如蠕蟲一類,腐爛的時間就更快了。至於更難保存的內部結構:腸道,神經,附肢,腮等等,就跟不要想了。
所以我們看到的絕大部分化石,都是沒有血肉的骨骼(而且是很硬的骨骼)。通過這些標本,我們能獲取的生物學信息少的可憐。
保存有軟體化石的化石庫有很多種,其中各種的成因也不盡相同(《動物的起源和寒武紀大爆發: 來自中國的化石證據》,朱茂炎):
前寒武紀—寒武紀特異埋藏化石曾經被 Butterfield( 2003)區分為 6 個類型:
1)苦泉型( Bitter Spring-type): 主要是指元古 代潮汐帶碳酸岩燧石中保存的以原核菌藻類為主的 化石;
2)布爾吉斯頁岩型 ( Burgess Shale-type): 以 寒武紀布爾吉斯頁岩動物群為代表,各種特異軟軀體化石保存在細碎屑岩和頁岩中,非礦化軟軀體生 物主要以壓扁二維方式保存為碳質膜化石,細胞級 生物結構一般不保存;
3) rsten 型: 磷酸鹽化微型動物化石呈三維立 體的形式保存在較深水碳酸岩中,保存的軟軀體主 要是小型生物表皮,細胞級生物結構一般不保存;
4)陡山沱型( Doushantuo-type): 以三維立體 的磷酸鹽化形式保存在高能淺水碳酸岩和磷塊岩中 的軟軀體化石,通常保存細胞級結構;
5)埃迪卡拉型( Ediacara-type): 以典型的埃迪 卡拉型化石為代表,化石主要以鑄型和印模化石保 存在新元古代末期碎屑岩中。
6)比徹三葉蟲型 ( Beecher" s Trilobite-type): 以美國奧陶紀晚期黑色頁岩中黃鐵礦化保存附肢的 三維立體三葉蟲化石為代表。
形成特異埋藏主要有這幾種原因:
一個是突發事件的快速埋藏。生物死後不到幾秒的時間就開始了腐爛作用,如果沒有大量的沉積物快速覆蓋,那麼保存軟體簡直是痴人說夢。常見的有布爾吉斯頁岩型化石群(中國的澄江生物群)。
或者是處於深海缺氧環境,生物死後雖然也被微生物分解但速度慢,比如華南的筆石化石群和前不久浙江的海綿化石群,他們都保存在一套反映了深海缺氧的黑色頁岩中。
第三個就是礦物作用。美國紐約州的黃鐵礦化三葉蟲保存了軟體和附肢(最近甚至發現了三葉蟲卵),這事實上是一種被黃鐵礦快速替換的結果,將被埋藏的蟲體用黃鐵礦覆蓋然後沉積。
至於碳酸鹽沉積......他保存的化石多是細胞級別的,因為太小了所以反而很難被破壞所以保存成化石(?)........
個人覺得第一種是最容易保存的.......因為即使是在認為沒有特異埋藏的華北,我們在新元古代(約780ma)的地層中發現了可以判定年代的微古藻類化石。事實上就連我們腳下的泥土中都有可能保存有數萬甚至數十萬年前的孢粉和藻類化石....所以單細胞的化石實在太常見,我們沒必要把他們看的那麼神秘。
(從沉積相來看,傳統認為在華北地台上不會存在有特異埋藏的化石群落,但近年來先後有唐山的饅頭組奇蝦前肢、山東臨沂的山東等刺蟲、大連寒武紀始海百合(黃迪潁等,2012,2010,2012)、東北土卓蟲(Trilobite Sun,2015)等認為屬於特異埋藏的化石被報道。這增強了我們在華北發現更多特異埋藏品種的信心,也給了我們 每科額比格牛子 的信心......)
最近剛寫過一篇涉及寒武紀澄江動物群的稿子,裡面的一些化石保存了大量軟組織細節,比如三葉蟲的附肢,櫛水母、缽水母、蠕蟲和脊索動物的身體印痕等。這種埋藏屬於「特異埋藏」,古生物學界推測可能是當時淺海風暴捲起大量泥沙,短時間內把淺海動物捲入泥沙、流入較穩定的深水區並埋藏起來,使動物遺體的軟軀體部分來不及被分解,保留在沉積物中。雖然這些有機物在漫長的時間內也會自然分解,但可以在岩層中留下清晰的印痕。
謝邀。不過這個話題根本輪不到我來回答,會有一堆大神衝出來的。那我還是干我最喜歡乾的事吧,歪個樓,自問自答。
為什麼大量的軟體化石都產自艾迪卡拉或更早的岩層?
上個圖
這是已知的最早的有骨架/殼體化石之一,Cloudina, ~545Ma
看到上面的小洞了嗎?為啥沒軟體了?因為軟體都被吃掉啦!
哈哈哈哈哈哈哈!這是一個真的假說。
雲南澄江生物群,化石的形成是水下沙塵暴
推薦閱讀:
※為什麼人類難以形成化石?
※在琥珀中發現的雛鳥化石有何科學價值?
※科學家通過什麼手段知道恐龍的咬合力?有什麼特別的方法嗎?
※琥珀是什麼東西?
※化石採集回來後是如何進行處理的?