在 260 萬年前已經滅絕的巨型海洋掠食動物巨齒鯊 (Carcharocles megalodon) 究竟是因為何種原因造成滅絕,一直是科學家樂於探索的問題,2016 年 3 月由蘇黎世大學古生物研究所和博物館所領導的研究團隊發表了一篇論文 Geographical distribution patterns of Carcharocles megalodon over time reveal clues about extinction mechanisms,此團隊利用巨齒鯊化石出土地點與時間資料彙整分析,試圖找出巨齒鯊滅絕之謎。

蘇黎世大學的研究人員發現巨齒鯊的滅絕與新生代地球氣候改變並無直接關聯,造成巨齒鯊滅絕的原因很可能與獵物的多樣性降低以及出現新的競爭對手有所關聯。蘇黎世大學古生物研究所研究人員卡塔利娜 (Catalina Pimiento) 運用古生物資料庫 PaleoBioDB  等數個可信之化石紀錄資料來源, 將超過 280 件化石標本的出土地理位址與時間進行分析得到了此一研究結果。

本圖引用自 Geographical distribution patterns of Carcharocles megalodon over time reveal clues about extinction mechanisms

過去曾有學者認為,巨齒鯊的獵物如鯨魚,海豹等脂肪豐厚的哺乳動物遷移到較冷的海域,讓生活在溫暖水域的巨齒鯊無法跟隨遷移,造成了巨齒鯊滅絕,但此次研究如上圖所示,從中新世早期 (2300萬-1600萬年前) 巨齒鯊主要分佈在北半球的溫暖水域,例如美國東岸與西岸,歐洲與印度洋。到了中新世中期 (1600萬年-1100萬年前),物種數量豐富度 (Abundance) 達到顛峰,在水溫較低的區域也開始發現化石,例如歐洲北部與南美洲都有化石出土的紀錄。而時間推演至中新世晚期 (1100萬-500萬年前),巨齒鯊的地理分布位置擴展至最大。而進入上新世之後 (500萬-260萬年前) 巨齒鯊的數量開始下降。卡塔利娜表示 : 「我們無法找出巨齒鯊的滅絕與全球氣溫的改變有著直接的關聯,氣候條件的變化並沒有對巨齒鯊的物種密度和活動範圍造成影響」,研究顯示巨齒鯊的數量在氣溫較冷的時期並沒有下降,而海水溫度較高時期也沒有顯著上升,並且現生的鯊魚有能力在攝氏 11 度到 26 度的水溫範圍內生活。這些都意味著其他物種的演化似乎已經對巨齒鯊的發展產生了影響。當巨齒鯊的分布範圍萎縮的同時,許多被掠食,體型較小的海洋哺乳動物物種也跟著消失,這表示新的海洋掠食動物出現加入競爭,例如虎鯨 (Orcinus orca) 的祖先與大白鯊開始加入競爭行列 ,與巨齒鯊一起爭奪日益稀少的食物來源,這很可能讓體型巨大的巨齒鯊難以得到足夠的食物。運用化石紀錄重新建立出新生代巨齒鯊分布格局 (distribution patterns),讓我們對於巨齒鯊滅絕途徑有了更多的了解。

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學名 (Binomial Nomenclature) Escharopora maculata
界 (Kingdom) 動物界 Animalia
門 (Phylum) 外肛動物門 Bryozoa
綱 (Class) 窄唇綱 Stenolaemata
目 (Order) 窗孔目 Fenestrida
屬 (Genus) Escharopora
種 (Species) maculata
 
年代 古生代奧陶紀晚期 Paleozoic Upper Ordovician (Fairview Formation) (451 – 443 百萬年)
產地 美國肯塔基州布拉肯郡 Bracken County, Kentucky, USA
尺寸 化石長約 70 mm 寬約 12 mm
 

以現代角度來看四億年前的古生代奧陶紀,那可真是個水世界,在這段期間地球海平面較現代為高,地球北半球大部分被海洋所覆蓋,現今的北美洲多數區域都被淹沒在水中,這也使得美國數個州都留下了豐富的奧陶紀化石。在奧陶紀時期,海洋中已經有著出多樣化的無脊椎動物,包括筆石,三葉蟲,腕足動物,苔蘚動物,珊瑚,棘皮動物,海百合,頭足動物等,而具有脊椎的原始魚類也開始出現,美國肯塔基州,俄亥俄州與印第安那州多處地區都好保有了高品質的奧陶紀化石。照片中的化石便是出自於美國肯塔基州的苔蘚動物化石。

除了少數生長於淡水的品種外,現生苔蘚動物絕大多數都生活在海洋中。棲息在靠近大陸的淺海地區。一般都會固著在堅硬岩石,少數種類會附著在泥沙中。與珊瑚類似,苔蘚動物會攝食水中的懸浮物,利用纖毛狀的觸手冠伸出體外,將食物送進入口中,只是苔蘚動物的生理構造比珊瑚更簡單。死亡的苔蘚動物的身體表面會鈣化成堅硬的外骨骼,因此容易通過時光地洗禮留下化石。這件標本是透過顯微清修設備 (Micropreparation equipment) 所完成的逸品。除了主體的苔蘚動物化石外,還有多個扇子般  Dalmanella multisecta 腕足動物化石點綴於側,四億五千萬年前的海底縮影就收納在這小小的石塊上。

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任職於國際自然保護聯盟,http://www.trilobites.info/ 作者;對於三葉蟲有著高度熱誠的 Sam Ohu Gon III 博士近日在 Facebook 三葉蟲社團中發文;希望能與美國史密森尼學會國立自然歷史博物館網頁負責人聯繫上,原因是下圖這個介紹該館三葉蟲館藏的網頁出了問題。

圖中介紹雖經過數億年時光的洗禮,三葉蟲化石常完美保留了眼睛的構造,網頁中選用的圖片是出自俄羅斯聖彼得堡附近出土的古生代奧陶紀裂肋蟲科 (Lichidae) 三葉蟲,這張照片到底出了什麼問題呢? 原因在於這個狀似有著裂色眼 (Schizochroal eye) 的標本是經過人工變造的,用來說明三葉蟲化石保留了完美眼睛是個不恰當的選擇,目前已知裂肋蟲目三葉蟲都是全色眼 (Holochroal eye),這個標本粒粒分明的裂色眼顯得非常突兀。由於俄羅斯聖彼得堡三葉蟲廣受全球蒐藏者歡迎,這些畫蛇添足的人工修飾作品往往能夠增加化石賣價,但也破壞了標本研究價值,這個三葉蟲標本雖非 100% 贗品,但是關鍵的生理特徵被人工變造了。關於三葉蟲眼睛的分類,可以參考過去介紹的短文

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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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Carcharocles angustidens 狹齒鯊也是一種已經滅絕體型巨大的古代鯊魚品種。推測存活於新生代漸新世至中新世時期,約距今 3,500 萬至 2,200 萬年前之間。此品種鯊魚被認為與巨齒鯊 (Carcharocles megalodon) 間有很密切的親緣關係。也因此與巨齒鯊一樣,此一物種的分類目前在學界仍有爭議。由於鯊魚的軟骨不易形成化石,狹齒鯊相關的化石紀錄也以牙齒與脊椎骨為主,至今僅在紐西蘭曾出土過保存完好的標本,其中包括 165 顆牙齒和大約 35 個脊椎骨。 狹齒鯊與知名的巨齒鯊牙齒有個明顯的差異,便是在牙齒兩側有小三角冠狀的邊尖 (cusps),邊尖上仍有著鋸齒。 狹齒鯊牙化石分布很廣,在北美洲,南美洲,歐洲,非洲,紐西蘭,日本,澳大利亞,馬耳他都有發現此品種牙齒化石的紀錄。狹齒鯊的體型較巨齒鯊來的小,但仍比現生大白鯊要大得多,從紐西蘭保存最好的標本來估算,其最大的牙齒長度為 9.8 公分 (3.9 英寸),推測此一鯊魚生前長度約為 9.3 公尺 (31 英尺) 長。全球都有發現超過 4 英吋長的狹齒鯊牙化石,因此最大長度很可能會超過 10 公尺。物以稀為貴,許多同好知道超過 5 英吋的巨齒鯊牙價格不斐,同樣的,長斜邊超過 4 英吋的狹齒鯊牙價格也不低。下圖兩件狹齒鯊標本是出自美國南卡羅萊納州查爾斯頓郡 (Charleston County) 南方 ACE Basin 的沼澤地區,長斜邊都不到 2 英吋,但是牙齒兩側的邊尖 (cusps) 保存得還算不錯。

而下圖這件狹齒鯊牙標本則出自美國南卡羅萊納州鯊魚牙化石採集聖地薩默維爾 (Summerville) 附近溪流,長斜邊長度也不到 2 英吋,是些物美價廉的小標本。

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巨齒鯊 (Carcharocles megalodon) 由於出土的完整整套牙齒化石紀錄有限,目前有數種牙齒齒序 (Dentition) 的推論,Wikipedia 中目前是採用的是日本學者上野輝彌 Teruya Uyeno 於 1989 年論文 The description of an almost compete tooth set of Carcharodon megalodon from a Middle Miocene bed in Saitama Prefecture, Japan 的版本,此版本依據在日本埼玉縣川本町挖出的一套近乎完整的巨齒鯊牙化石來推斷齒序,此版本如下圖巨齒鯊上額與下額末端各有四顆末端牙 (Posterior),相較前面的牙齒尺寸較小,彎曲的弧度較大。照片中是一個出自美國南卡羅萊那州河流的末端牙標本,長斜邊 2.75 英吋,可以推測同排的正門齒 (Anterior) 可能會超過 5 英吋了。巨齒鯊牙的價格跟尺寸有很大的關聯,品相好的大尺寸牙價格並非人人可以接受,此時相對較小的末端牙是個很好的蒐藏標的,特殊的形狀也頗受市場歡迎。

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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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