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2015 年 11 月初在美國巴爾地摩所舉辦的 GSA 年會中,美國密蘇里大學文理學院發表了一篇新論文 "Ichnofossil record of selective predation by Cambrian trilobites",讓人們對於古生代寒武紀時期的三葉蟲捕食行為有了更多的了解。寒武紀是生物演化史上的一個重要時間點,現今多數動物遠祖都在此時期發現了化石記錄。在寒武紀大爆發後,從保存良好的化石紀錄顯示當時海洋生態系統中生物多樣性迅速擴增。在密蘇里大學近日這項研究,由遠古的海洋沉積物內的生物痕跡化石,揭露了三葉蟲的掠食行為。由美國密蘇里州東南部化石紀錄,證實當時三葉蟲即能進行複雜並有有效率的掠食行為。
本圖引用自美國密蘇里大學 Stacy Turpin 先生

三葉蟲是已滅絕之海洋無脊椎動物,在寒武紀時期即開始蓬勃發展,依據化石外型過去被認知為海中的掠食動物與食腐動物,現今美國密蘇里州在古生代寒武紀時期尚被海洋所覆蓋,留下許多三葉蟲化石。美國密蘇里大學文理學院地質科學教授凱文·謝爾頓 (Kevin Shelton) 表示 : 「過去幾十年來美國密蘇里州東南部的聖弗朗索瓦山 (Saint Francois Mountains) 一直是地質研究的重點,此區域在古生代寒武紀時期曾經是佈滿島嶼的海洋,我已經在該地區超過研究地質超過三十年,這段研究期間已經蒐集數以千計的三葉蟲掘穴動作的生痕化石,這種狀況並不常見,讓我們得以了解五億年前這種古老生物的生活型態,此地區的化石紀錄也幫助我們了解這古生物的行為。」。兩位助理教授將此地豐富的三葉蟲生痕化石與身體化石帶回密蘇里大學的實驗室,以先進的三維雷射光掃描與數位照片進行分析,在保有化石紀錄的沉積岩中,透露出三葉蟲和它的獵物間的關係。一種蠕蟲狀的生物,在沉積岩中留下的許多洞穴或小通道般的生痕化石紀錄,對科學家們而言,這些交錯的生痕通道顯示出三葉蟲如何抓住獵物。

如圖所示,由該地區的化石顯示,三葉蟲會由上方開始對蠕蟲發動攻擊,固定獵物後會利用數量眾多的足肢更有效率地抓住獵物。此外這項研究發現,三葉蟲會優先選擇體型較小的獵物,這顯示三葉蟲會挑選它們的獵物,而非隨機盲目的攻擊目標。

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相隔十四年後,電影侏羅紀公園系列的第四部作品侏羅紀世界 (Jurassic World) 即將在今年夏天上映,故事背景設定在前一集的 20 年後,原本荒廢的侏儸紀公園再次開張,園內的設備也大幅更新,電影預告片日前已經公布,巨大的滄龍自水中竄出吞下大白鯊,視覺效果頗驚人,預期今年暑假又將掀起一波恐龍熱潮。改編自小說的侏羅紀公園系列電影,描述科學家由被琥珀封印蚊子中取出了含有恐龍 DNA 的血液,進而成功復活了恐龍的科幻故事。

琥珀是古代松科植物的樹脂埋藏於地層,經過漫長歲月的演變而形成的化石。由於琥珀表面常保留著當初樹脂流動時產生的紋路,內部經常可見氣泡及古老昆蟲或植物碎屑,或許是電影的影響,封印了昆蟲的琥珀在市場上廣受歡迎。但是市場上中生代的琥珀並不算常見,只有出自緬甸的標本在商業市場流通,價位相對也較高,多數標本是來自多明尼加與波羅的海沿岸的新生代琥珀。下圖是我唯一一件琥珀標本,是出自波羅地海海岸立陶宛;約四千四百萬年前至五千萬年前留下的古生物遺跡。四千萬四百萬年前的新生代始新世,當時歐洲北部保有大片森林,樹脂由今日松杉的祖先植物裏淌下。滄海桑田,這些原始森林沒入海中被泥土沈積物掩埋,這類樹脂因此得以保存,成為今日波羅的海沿岸的琥珀化石。這件標本只有 2.5 公分寬,裡面包覆了幾隻蚊蟲。

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前一篇中曾經提到,在美國東南沿岸黑水河中搜尋鯊魚牙化石是件危險的工作,潛水員 DeloiVarden 在 Youtube 自己的頻道 DeloiVarden's channel 分享了實際潛水搜尋化石的影片,這個長達 53 分鐘的影片記錄了整個潛水過程,在黑水河中若沒開燈的確是伸手不見五指,必須依靠安全繩確保如何回到船邊,整部影片有點乏味,您可能很難看完,但可以體會整個過程的辛勞

美國南卡羅來納州一直是重要新生代鯊魚牙的產地,依據 2015 年 3 月的一份新聞報導,南卡考古學和人類學學會 South Carolina Institute of Archaeology and Anthropology (SCIAA) 開始要求這些專職潛水採集者必須填寫採集報告,否則將會撤除化石採集執照,合法潛水採集化石在南卡必須經由 SCIAA 核發執照,並在每次採集後附上照片描述每一個化石的採集地點,這則當地的新聞報導看來,南卡州政府對於化石採集的管理似乎開始趨嚴,後續發展值得關注。

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並非每個漂亮的巨齒鯊牙化石,都可以在海灘旁休憩時即可拾得。許多出自美國東南部的巨齒鯊牙化石都深藏在伸手不見五指的黑水沼澤中,採集者必須在短吻鱷與毒蛇出沒區域冒著危險尋找這些上古遺寶。2002 年時出版 Megalodon: Hunting the Hunter 書中曾提及多次;人稱 "MEGALODON MAN" 的採集專家 Vito Bertucci 先生,很不幸地在此書初版兩年後的一次潛水採集中喪生。有著十五年以上潛水採集經驗的 Vito Bertucci 先生於 2004 年 10 月在美國喬治亞州一條黑水河中喪失了寶貴的性命。至今仍不清楚當時發生了什麼事情,過去 Vito Bertucci 曾描述過在這類沼澤中的採集過程。他說 : "就好像跳進一杯咖啡,你看不到你的手在何處"。

Mercator 1569 世界地圖照片來源 : Wikipedia

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保存完好三葉蟲外殼化石十分常見,但是人們對於三葉蟲的內部與解剖結構的了解程度卻十分有限。除了少數保有三葉蟲內部的珍貴化石之外,過去會利用 X 射線與現生節肢動物的解剖學知識,來假設三葉蟲有著類似的循環系統,神經系統與肌肉系統。2014 年 10 月下旬在加拿大溫哥華舉辦的 2014 GSA 年會上,俄亥俄州立大學的邁克爾·魯塔納 (RUTANA, Michael A.) 發表了一項新發現,邁克爾·魯塔納運用手提式 CT 掃描設備,以 X 射線穿透八個不同屬的三葉蟲化石,並將三葉蟲內部化石密度以三維度立體方式呈現出來。其中七件是古生代寒武紀三葉蟲,分別為 Elrathia kingiiModocia typicalisModocia laevinucha,Labiostria westropi,Alokistocare idahoensis,Olenoides nevadensis,Hemirhodon amplipyge,與兩件奧陶紀三葉蟲 Flexicalymene retrorsa,Isoteloides flexus,受測標本長度從 1.8 公分至 10.1 公分不等。 邁克爾·魯塔納推測三葉蟲死後,由於消化道內殘留食物容易腐爛,在化石形成礦化的過程中會較早發生,其化石密度與體內其他較晚礦化的部分會不同,因此在 CT 掃描化石標本時消化道的顏色較暗,能夠與身體其他部份顏色有所區隔。六件受測的寒武紀三葉蟲有著一張嘴,一個燈泡狀的胃與一個錐形小腸連接至肛門。但兩件奧陶紀三葉蟲標本卻不大相同,這兩件三葉蟲標本擁有兩個平行的消化道,從胃部開始分叉,直至肛門再重新連接。魯塔納認為這樣分岔的雙重消化道可以增加食物消化時與腸道接觸的表面積,可以加速營養吸收。儘管如此,因為沒有現代節肢動物有著分裂腸道的設計,其生成原因仍是未解之謎。

保有消化道之珍貴三葉蟲化石,出自美國猶他州古生代寒武紀地層之 Selenocoryphe platyura 三葉蟲,照片來源 : Trilobites.info

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出自俄羅斯聖彼得堡近郊的 Boedaspis sp. 是稀有高價的三葉蟲品種,過去我一直想不透這類三葉蟲是如何清修而成的,由於頭鞍上有兩根長長的棘刺,跨越了頭與胸幾乎到達尾部,這兩根長刺提高清修的困難度,近日 FossilEra 公布了一組清修 Boedaspis sp. 三葉蟲過程照片,讓我們這些外行人一窺清修方式。從清修照片看來,是先將兩根頭鞍上的棘刺取下,待清修完畢之後再復原回原位,整個過程耗費約一個月時間,想像一個月人工費用有多高,就會覺得其價位高的有道理了 。

俄羅斯 Boedaspis sp. 三葉蟲,照片來源 : Wikimedia


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本文譯自法新社 2014 年 10 月 24 日報導 http://www.middleeasteye.net/in-depth/culture/morocco-772419301

摩洛哥沙漠小鎮隱藏之化石珍寶正遭受威脅 (Morocco's hidden fossil treasures under threat in desert town)

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1986 年科學家在澳洲東南部外海 400 至 1,000 公尺深的海域撈起一批生物,經過 28 年的研究分析後,近日丹麥自然歷史博物館科學家 Jean Just 所領導的團隊於科學期刊 PLOS ONE 發表新的論文,將兩種生物獨立為一個新的科 (Family) ,分別命名為 Dendrogramma enigmaticaDendrogramma discoides,此兩種生物有著外皮和胃部,兩者之間有一層厚厚的膠狀物質。這兩種外形猶如蘑菇的古怪生物,無法輕易地歸類在現有生物門 (Phylum),或許與前寒武紀時期已滅絕的埃迪卡拉生物群 (Ediacaran biota) 有關。

Jean Just 表示 : 「 基本上我們是發現了一種動物,但無法放入目前的動物系統學分類中。」

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數週前曾介紹五億五百萬年前加拿大伯吉斯頁岩層 (Burgess Shale) 之海中風貌復原影片,或許會讓許多讀者好奇,我們能夠在台灣買到伯吉斯頁岩層的這些保留軟體結構的寒武紀化石嗎? 過去十年,我印象中僅在 eBay 上看到一次販售 Marrella splendes 馬瑞拉蟲化石,而在知名的化石商網站上似乎也只有 EDCOPE Enterprise 一件已經售出的馬瑞拉蟲化標本,兩次都標註這是加拿大政府在將伯吉斯頁岩層設為保護區之前的老蒐藏品。伯吉斯頁岩層目前位處於幽鶴國家公園 (Yoho National Park) 內,聯合國教科文組織 1981 年即將伯吉斯頁岩化石群列入世界遺產,依據加拿大法律國家公園保護法 (Canada National Parks Act),販售運送任何取自於國家公園內之動植物與自然所生之物都是違法行為,若要想進入 1909 年沃克特 (Charles Walcott) 當時挖掘的礦區,還必須先經過伯吉斯頁岩基金會的同意,並由領有執照的嚮導帶領方可入內,外加人數上的限制,其目的是保護這個全球重要的科學與自然遺產。 2011 年 8 月來自捷克共和國的兩位觀光客,非法採集了六塊伯吉斯頁岩層化石,引起加拿大皇家騎警搜捕。其中一名男子在警方追緝過程中甚至跳入冰冷的踢馬河企圖脫逃,但仍然被警方逮捕,兩人依據加拿大國家公園法被控有罪,並被處以 115 美元的罰款。

而在 2013 年6月7日一份外電的報導中,頗具規模的加拿大化石商 Pangea Fossils 在出口加拿大化石至日本時被海關查獲,在查獲的化石中包含很受市場歡迎的加拿大斑彩石以及出自幽鶴國家公園伯吉斯頁岩層之化石,公司負責人認罪並被處以高額罰款 7,000 美元。7,000 美元罰款中的 4,000 美元是因為違反了加拿大國家公園保護法,而另外 3,000 美元罰款是因為違反了加拿大文化財產進出口法 (Cultural Property Export and Import Act),依據加拿大文化財產進出口法,符合以下條件之化石出口必須有額外之出口許可文件:

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加拿大皇家安大略博物館 (Royal Ontario Museum) 運用電腦動畫技重現了五億五百萬年前伯吉斯頁岩層(Burgess Shale) 之海洋情境,在此分享給同好。相關完整內容可於 http://www.burgess-shale.rom.on.ca/en/index.php 尋得。整段影片中呈現出當時豐富的海洋生態系統,有掠食型動物,草食型動物 (Grazin),濾食型動物 (Filterers) 以及食腐型動物 (Scavengers ) 共存其中。影片中有寒武紀霸王龍之稱的 Hurdia victoria 奇蝦以及較被人們熟知的 Anomalocaris canadensis 奇蝦之掠食畫面,而吉斯頁岩層最常見的三葉蟲品種 Olenoides serratus 鋸形擬油櫛三葉蟲,則被視為是一種底棲的食腐型動物,卑微地在海底撿食生物遺體,影片內容生動,有興趣的網友不妨一觀。

1909 年時僅在伯吉斯岩層發現部分身體化石的 Hurdia victoria 奇蝦,直至近幾年方復原成現今的模樣。圖片來源: Marianne Collins 為加拿大皇家安大略博物館 (Royal Ontario Museum) 繪製的復原圖


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網購化石的同好要注意了,訂購國外商品的稅負可能將變重。財政部國稅局於 2014年6月18日表示,依據最新修正的郵包進出口通關辦法,自即日起,完稅價格超過3,000元台幣以上的進口郵包,必須按「全額」課徵5%營業稅,以防堵網購的逃稅漏洞。相關費用計算方式如下:

  • 完稅價格 = 交易價格 + 運費 + 保險費
  • 進口稅 = 完稅價格 x 進口稅率
  • 營業稅 = (完稅價格 + 進口稅) x 營業稅率
  • 應繳稅額總數 = 進口稅 + 營業稅

鎖定網購抓漏稅,財政部已修正「郵包物品進出口通關辦法」,將進口郵包改按完稅價格的全額課徵5%營業稅,受影響者包括全台網購族,以及國外親友會寄送禮品回台的民眾。

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保羅·弗賴塔格 (Paul Freitag) 先生日前在德國古生物化石收藏家訊息交換和討論之社群 Steinkern.de 上公布了他清修與修補摩洛哥古生代泥盆紀 Koneprusia sp. 三葉蟲的過程,有興趣的網友可以藉此瞭解這類三葉蟲清修與修補的過程,全程圖文可參閱:

http://steinkern.de/praeparation-und-bergung/trilobiten/1025-praeparation-und-rekonstruktion-einer-koneprusia-sp-aus-dem-devon-von-marokko.html

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動物到底何時開始從海洋擴展至陸地一直是個爭論的議題,由明顯的化石證據,過去推測自約四億年前古生代泥盆紀時期起,所有四足動物的祖先就開始適應在陸地上行走,由魚的胸鰭和腹鰭逐漸演變成腿,而節肢動物則是到了約三億年前石炭紀晚期,才發現大量昆蟲化石。2013 年11月3日發表於美國地質學會的論文 Trilobites in early Cambrian tidal flats and the landward expansion of the Cambrian explosion 研究發現;早在寒武紀早期三葉蟲就已經準備好朝向陸地拓展的可能性了。動物拓展至陸地生活的時間點,拓展的路線,以及寒武紀大爆發時涵蓋地球的環境有多廣 ? 這些都是重要的議題,這篇論文中在美國田納西州 (Tennessee) 的阿巴拉契亞山脈 (Appalachian Mountains) 南部;研究發現屬於寒武紀早期羅馬地層 (Rome Formation) 在五億年前是個潮間帶 (intertidal zone),由於此處岩層留下了海灘潮間帶特有的平頂波痕 (flat-topped ripples) 沉積,並且由乾裂的紋路推斷此處在遠古時曾週期性地表暴露於地表,而被陽光所曬裂,這些都是濱海潮間帶的特徵。

海邊沙灘上常可見到的平頂波痕 (flat-topped ripples)

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由英國 RED CREW LIMITED 所執行一項復原古生代海洋風貌的計畫 MIGHTYFOSSILS project,運用最新的電腦動畫技術與建模軟體,搭配古生物經驗豐富的專業團隊,讓我們可以一窺四億年多年前的地球海洋。這使得人們不僅能透過化石觀賞這些已滅絕的物種,更可以用自己雙眼看見這些古生物生活的面貌。

這個不到一分鐘尚在製作中的影片,可以看到櫛蟲與三瘤蟲等古生代奧陶紀三葉蟲在海底爬行,背景有著海百合隨著洋流擺動,是個製作精緻的短片。

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地質學家的工作猶如今日偵查犯罪的偵探,最新的研究資料讓科學家們有足夠的證據偵破地球歷史上最大的滅絕災難- 二疊紀末大滅絕事件 (Permian–Triassic extinction event)。

來自中國和俄羅斯之岩石分析證明造成大滅絕的罪魁禍首是一系列大規模的火山噴發,2 億5200 萬年前發生在俄羅斯西伯利火山爆發是地質史上已知最大規模的火山爆發之一,留下厚重的暗色岩,而中國科學院也發現四川省的眉山暗色岩也是同一地質時間之巨大火山爆發所形成的。

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上週 (2013年11月11日) 在中國大陸齊魯晚報有這樣一則來自青島的地方新聞:

流亭機場海關今年查獲 4,157 件走私瀕危動植物製品

旅客出入境時攜帶三葉蟲化石、整張的鱷魚皮、象牙手鐲、鴕鳥皮包

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三葉蟲遇到危險時會將自己身體捲曲成球狀的防禦姿勢,將身體柔軟的腹部埋藏於堅硬的外殼之下,自古生代奧陶紀開始,這類捲曲型態的三葉蟲標本十分常見,過去古生物學家一直沒有能夠查明三葉蟲在多早之前就具備了這樣的能力,一般普遍認為,在寒武紀時期的三葉蟲是無法做到捲曲身體的動作。 來自於英國劍橋大學的研究團隊於 2013 年 9 月 25 日在 Biology Letters 期刊發表了一篇新論文  Humble origins for a successful strategy: complete enrolment in early Cambrian olenellid trilobites,在加拿大賈斯珀國家公園發現了一個寒武紀早期捲曲的小油櫛蟲科 Mummaspis muralensis 三葉蟲標本,將三葉蟲這項特殊的防衛機制出現的時間點,往前推進至五億一千萬年前。

由照片中可以看出,Mummaspis muralensis 三葉蟲的尾巴完全覆蓋頭部的底面,此外研究團隊也表示,此標本身體的胸節彼此重疊,意味著捲曲是能夠滾動的。研究團隊成員 Ortega-Hernández 表示: 「長久以來我們便知道三葉蟲會利用捲曲的身體來避免被掠食,大量的化石紀錄保存了這種捲曲體態的三葉蟲,但從未在小油櫛蟲這種早期三葉蟲中看過這類標本,讓人們認為在此階段三葉蟲尚未演化出這項能力。」

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五億三千萬年前,地球上的生命形式如雨後春筍般大量出現,具備生物多樣性的生態系統在當時的地球海洋開始出現,這正是困擾十九世紀博物學家達爾文的寒武紀生命大爆發現象,達爾文無法用天擇現象解釋突然出現的大量新物種,僅能以化石紀錄保存不完整的方式解釋寒武紀生命大爆發現象。2013 年 9 月12 日一份發表於 Current Biology 的論文 Rates of Phenotypic and Genomic Evolution during the Cambrian Explosion 嘗試量測寒武紀生命大爆發時的演化速率, 該研究團隊彙整了寒武紀節肢動化石紀錄與現生節肢動物的基因資訊來計算演化速率,研究發現寒武紀生命大爆發時節肢動物的演化速率快,但是還算是合理的演化速率,達爾文若還活在當下,應該很高興看到這份研究報告。

依據化石證據大多數古生物學者認為,引爆寒武紀生命大爆發的 “導火線” 很短,從前寒武紀時期至寒武紀生命大爆的數千萬年間,生命形式快速擴展。澳洲阿德萊德大學 (University of Adelaide ) 主導次項研究的學者邁可李 (Michael Lee) 表示 “沒有人實際嘗試去量化此一時期演化速率到底有多快? ”

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最近一項新的研究發現,寒武紀大爆發與肉食動物出現所引發的生存競爭息息相關,過去某些學者認為大氣層中氧氣濃度提高,為生物演化成更複雜的形體提供了能量,也有學者認為生物間的競爭壓力促成了加拿大伯吉斯頁岩 (Burgess Shale Formation) 中多樣化生物。這項新的研究顯示,沒有氧氣,就沒有肉食動物。沒有食肉動物,就不會有寒武紀大爆發,而五億四千萬年前令人驚嘆的物種多樣性與多變的身型演化也就不會發生了。

藝術家 Marianne Collins 繪製的復原圖利用化石標本繪製出具備裝甲之寒武紀海洋動物 Orthrozanclus reburrus 復原圖。(圖片資料來源: AAAS-Science, 2007 / published in Science article co-authored by Dr. Jean-Bernard Caron, ROM Associate Curator, Invertebrate Palaeontology, Department of Natural History)
出自加拿大伯吉斯頁岩(Burgess Shale Formation) Walcott Quarry 之古生代寒武紀中期 Orthrozanclus reburrus 標本,長度約 11 mm (圖片資料來源 : Royal Ontario Museum )
 

美國哈佛大學 Erik Sperling 所帶領之研究團隊於2013年7月30日於美國國家科學院期刊發表論文 Oxygen, ecology, and the Cambrian radiation of animals,此研究團隊在現今地球中尋找類似寒武紀大爆發之前的低含氧量海洋環境,鎖定氧含量 1%-10% 之海洋環境,此含氧量與前寒武紀時期海洋類似,證據顯示寒武紀大爆發期間,地球海洋中的氧氣急劇上升,而造成含氧量急遽上升的原因至今尚未有定論。而在現代地球海洋低氧區域,顯少有肉食動物出現,Erik Sperling 表示 :「這代表前寒武紀時期低含氧量的海洋,很少會有肉食動物」。

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本文出自中國大陸的果殼網 http://www.guokr.com/article/417448/,內容頗有意思,轉載分享給台灣網友們。

 

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