K(K) 阿珍并没有所有的答案,但她愿意打那些尴尬的电话,这将给她提供她需要的信息。 早在1998年,她就需要知道什么样的动物一次能产生2.4升的粪便。 所以她给研究排便的医生打了电话。 “我说,‘这将是一个有趣的问题,但我是一名古生物学家,我很想知道人类能产生的最大粪便量是多少。我想知道我是否能和医生谈谈这件事。’”她停下来,回忆起电话线另一端的沉默。 “这是一个奇怪的问题。”
花了一段时间才说服接待员,琴并没有打恶作剧电话,但最终消息被转达给了医生。 那天晚些时候,这位医生出于礼貌和好奇心的驱使,给她打了电话。 他解释说,在他的工作中,他通常关注患者的健康,这是通过他们的排便表现出来的,而不是他们产生的物质量。 他无法给琴一个准确的数字。然而,他告诉琴,对于一个男人或一个人类大小的动物来说,产生2.4升粪便是没有意义的。 这个回答足以让琴的心怦怦直跳。 因为她很确定自己已经鉴定出了 霸王龙 粪便。
秦并不是世界上唯一的古尸学家,世界各地还有少数研究人员研究古代人类的粪便化石,以了解他们的饮食、健康和生活方式,还有少数研究已灭绝动物的粪便化石。 但秦是该领域无可争议的领导者,她的工作为科学家对中生代的理解带来了新的见解,当时高耸的爬行动物在地球上行走。 “我认为可以公平地说,我研究的恐龙粪便比大多数人都多,”她谦虚地说。
“我说,‘这将是一个有趣的问题,但我是一名古生物学家,我有兴趣找出人类能产生的最大粪便量是多少。’”
秦研究的粪便化石被称为粪化石。 化石化的基本过程与骨骼化石的形成方式没有太大的不同:粪便上有一层沉积物,以保护粪便免受空气、水和消耗生物的影响,而含矿物质的水则会渗入粪便。矿物逐渐取代了原始材料,留下了石头的仿制品。
秦是一个热情开朗的女人,她对自己工作领域的笑话免疫——她都听过了。 她说:“我喜欢与恐龙合作,因为我可以更容易地约束我喜欢称之为铲屎器的东西!”。 来自加拿大萨斯喀彻温省的2.4升标本,不仅大到足以让人联想到一头国王大小的野兽,而且还含有表明食肉性饮食的骨头碎片。 这一证据与土鳖在附近沉积层中的发现相结合 霸王龙 骨骼化石,让秦对她的突破性鉴定充满信心。
Chin现在是科罗拉多大学博尔德分校地质科学副教授,20多年来一直致力于研究粪便化石,其独特的潜力在于揭示已灭绝的生态系统并显示动物在这些生命网络中的位置。 她研究剩余的东西,想象自己回到最初的生活。
Chin最近的调查发现了有关地球上发生的最具灾难性事件之一的线索:白垩纪末的全球灭绝事件。 大约6500万年前,当一颗小行星或彗星撞击地球时,它不仅毁灭了非鸟类恐龙,也毁灭了世界上大约75%的物种:植物、昆虫、哺乳动物等等。 秦沉溺于世界如何恢复的破坏和地质证据之中。 在那些死亡的风景中,生命找到了回归的途径,新物种出现并繁荣起来。 秦和她的同事们认为,他们可能已经找到了复活的卑微根源。
C类 欣最近的发现源于她早期的训练,这让她认识到了生命之网中一个卑微生物的角色。 像大多数初出茅庐的古生物学家一样,她读过关于19世纪牛津大学地质学教授威廉·巴克兰德(William Buckland)的报道,他从希腊语中粪和石头的单词中创造了coprolite这个词。 巴克兰德在研究了英国柯克代尔洞穴的遗迹后成为了这一领域的创始人,该洞穴被认为是诺亚洪水的主要证据。 事实上,巴克兰发现,这个洞穴是一个鬣狗巢穴,食腐动物在那里拖着食物吃,留下了自己的存款。 巴克兰对鬣狗粪便化石的研究具有重要意义:这可能是第一次绘制生态系统轮廓的古生物学研究。 这张古老的生命网,有着贪婪的食肉动物和不吉利的食物,可以追溯到这些食物留下的粪便。
20世纪80年代,琴在蒙大拿州立大学获得生物学硕士学位,当时她与传说中的恐龙猎手杰克·霍纳(Jack Horner)一起工作,这是年古生物学家主角的灵感来源 侏罗纪公园 起初,秦的工作只是将化石骨骼切成薄片,以便霍纳在显微镜下进行检查。 他们正在研究在蒙大拿州的双药组(Two Medicine Formation)中发现的化石,霍纳(Horner)正在探索的砂岩露头。岩层中富含一种新发现的鸭嘴龙的骨骼,这种恐龙名叫 慈母龙 不仅是骨头,还有巢和蛋,还有一些奇怪的斑点状沉积物。 霍纳认为这些嵌有植物化石碎片的大块岩石是恐龙肉饼。
“这是这项研究最酷的暗示。这里我们有恐龙和甲虫相互作用的证据。”
秦自愿研究这些化石,并着手确认它们确实是化石。 她说,“当时的情况很合适,”因为这些物质并不是作为一个均匀的层,而是作为离散的沉积物被发现的。 它们没有特别像大便的形状,但她认为,它们可能会从鸭嘴龙身上掉下来,撞到地面上。 但她说,当她开始切割化石并发现里面看起来像小洞穴的东西时,她发现了她的确凿证据。 它们可能是粪甲虫洞穴吗?
她打电话给加拿大一位顶尖的粪甲虫专家,解释了她的研究问题,他们同意在Chin在多伦多开会时见面。 会议在多伦多一家普通酒店房间的咖啡桌上举行。 “他从非洲带来了一些粪甲虫球,我也带来了粪甲虫,”琴回忆道。 专家比较了每种材料中的洞穴,并向Chin展示了明显的相似之处。 在这场戏的中间,女管家进来收拾房间,但两位科学家几乎没有抬起头来。 “他告诉我为什么粪石中的洞穴很有特色,他真的很兴奋,我也很兴奋,”琴说。 这两位科学家开始挥舞手臂,热情地喊道,这一定是粪便,一定是! 一直以来,管家都尽职地打扫卫生。
虽然大多数古生物学家梦想将骨骼重建成整个动物的骨骼,但Chin意识到,适度的粪化石可以讲述一个更有趣的故事。 她说:“身体化石非常重要,因为它们告诉我们生活在古代环境中的生物类型以及它们的样子。”。 “这可以告诉我们,它们以某种方式运动,拥有特殊的牙齿,可以利用特定的饮食。但它们并没有告诉我们特定生物体之间的相互作用。”
由于一个充满恐龙的世界自然会包含大量粪便,科学家们推测,有生物体会将这些粪便再循环回生态系统。 但还没有找到直接证据证明这一过程是如何发生的。 Chin的发现是白垩纪-古近纪(K-Pg)灭绝事件之前粪甲虫活动的第一个证据。 “对我来说,这是这项研究最酷的暗示,”Chin说。 “这里我们有恐龙和甲虫相互作用的证据。”
霍纳还对琴对粪化石的鉴定感到高兴,她随后的分析表明恐龙肉饼中的植物材料来自针叶树。 霍纳说:“粪化石是该遗址唯一保存下来的植物材料,它们确实帮助我们整合了生态系统。”。 “我们总是想重建生态系统,但通常很难做到。”霍纳解释说,在骨骼化石旁边发现植物化石是很少见的,因为植物材料在酸性环境中保存得更好,而骨骼在碱性环境中保存的更好。 双药阵的粪化石为解决这个难题提供了一种方法,并产生了令人惊讶的信息。 霍纳说:“确定恐龙啃下的小块大小,这告诉了我们恐龙是如何进食的。”。
在与霍纳合作的过程中,琴决定获得地质科学博士学位,并撰写了关于食草恐龙粪化石的论文。 不过,她并不认为粪块会决定她的职业生涯; 她希望继续学习古生物学的其他学科。 “没有人愿意与粪便联系在一起,”她慢吞吞地说。 但她无法回避古生物学家不断向她发送的有趣的粪化石。 “我不再试图重新定义我的研究,因为我们可以从化石粪便中学到很多东西,”Chin说。 “我认为这些问题是我遇到过的最吸引人的问题。”
T型 秦忍不住问了一个最新的问题,他被藏在一家博物馆的后屋,一个高高藏在抽屉里的标本盒里。
她当时正在北达科他州访问先锋小道地区博物馆的古生物学家迪安·皮尔逊,皮尔逊对K-Pg进行了大量研究。皮尔逊试图通过研究含有影响证据的地质丰富的露头来重建大事件前后的环境。 K-Pg边界的标志是一层薄薄的沉积物含有高含量的铱,铱是地球上稀缺的元素,但在小行星和彗星中含量丰富,此外还有两种由强烈撞击产生的岩石:冲击石英和玻璃球体。
通过研究这一地质边界上下的化石,皮尔逊可以拼凑北达科他州的古代生态系统。 他说:“在撞击之前,这里是一个温暖潮湿的环境。”。 “你可以想象北达科他州西南部与佛罗里达大沼泽地相似。”场景中充满了生命:恐龙、小型爬行动物和老鼠大小的哺乳动物在草原上漫步,溪流中充满了鱼类,空气中昆虫嗡嗡作响。 这一影响终结了这个充满活力的世界,并带来了一个熊熊烈火和黑暗天空的时代。 研究人员认为,这次撞击将大量灰尘和灰烬送入大气层,足以阻挡阳光,阻止绿色植物的光合作用。 植物群的消亡导致以其为食的动物群遭到破坏,皮尔逊阳光充足的草原变成了一片荒凉的景象,到处是腐烂的植被和尸体。
皮尔逊一直在仔细调查K-Pg边界层上方的沉积物,以确定哪些动植物卷土重来,这是他寻求了解灾难后生命如何复苏的一部分。 就在边界层上方6厘米处,在地质年代,他发现了一些有趣的东西:洞穴的化石遗迹。 2010年,琴来探望他时,皮尔逊让她爬上梯子,窥视装有标本的高抽屉,并向她展示了岩石中的隧道网络。 琴告诉他,她已经有太多的项目了,她不可能再做一个,但哦,这些很酷。
不情愿让位于好奇。 Chin开始切割多孔岩石,并在显微镜下研究其切片,并呼吁她的同事Allan A.Ekdale提供有关洞穴的专家见解。 他们一起确定,这些地洞是水平的,形状和宽度均匀,与现代蚯蚓建造的地洞惊人地相似。 当秦在洞穴中发现微小的粘土颗粒时,案件就结束了。 通过蚯蚓消化道的污垢以富含粘土的粪便形式排出。 Chin意识到,她正盯着大屠杀后在废墟中扭动的蠕虫粪便。
蚯蚓可能帮助和教唆了动物的生存,导致了你的光荣进化过程。
“我认为虫子在撞击后立即反弹,”Chin说。 她相信,他们在地下洞穴中基本上免受了最初的爆炸,更重要的是,他们能够在随后漫长的饥饿时间内找到食物来源。 她说:“人们猜测,幸存下来的生物体位于碎屑食物网中。”。
密尔沃基公共博物馆(Milwaukee Public Museum)的地质学家彼得·希恩(Peter Sheehan)是这一理论的主要支持者之一:他的工作表明,与绿色植物有关的食物链中的动物遇到了麻烦。 但以腐烂有机物为食的食腐动物,以及吃这些食腐动物的体型较大的动物,生存的机会要大得多。 秦的蚯蚓很符合这一理论,因为在这个腐烂的世界里,它们会发现大量分解的植物物质可供食用。 她笑着说:“我可以想象他们从洞穴里出来,进入这片废墟,然后说,‘这对我来说很好!’”。
并不是所有的脊椎动物都在灭绝事件中死亡:一些种类的鸟类、爬行动物和小型哺乳动物确实挺过来了,并继续在地球上繁殖。 例如,水生海龟似乎轻而易举地度过了世界末日,而一组被称为多疣体的穴居类啮齿动物并没有受到特别的惊吓。 但是他们是怎么做到的呢? 古生物学家不仅记录了绿色植物的死亡,还记录了以这些植物为食的昆虫的死亡。 “那些吃昆虫的动物需要一些其他的蛋白质来源,”Chin说,“而蠕虫可能是关键。”
研究人员在几英寸的岩石中度过了他们的一生,这些岩石讲述了生命即将灭绝的故事。他们说,Chin的虫洞纸为脊椎动物如何生存和重新繁殖地球的新兴画面提供了一个很好的证据。
罗德岛大学古生物学家大卫·法斯托夫斯基(David Fastovsky)曾与希恩(Sheehan)合作研究灭绝事件幸存者,他说:“这是一个很好的故事,似乎所有人都同意。”。 他说:“通过的生物是可以找到藏身之处的动物,可以以可用的食物为食,而碎屑大概是唯一可用的东西。”。 “Chin的论文非常强烈地强化了这种碎屑动物的信号,”他说。
换句话说,这些古老的蚯蚓可能帮助和教唆了脊椎动物的生存,导致了辉煌的进化过程,而这一过程的结果就是,你。
这是一个优雅的理论:在世界的荒芜中,有一种生物找到了食物,并反过来为动物提供营养,这些动物开始了新的生命遗产。 正是蚯蚓自己的排泄物向好奇的秦讲述了这个故事。 生命之书是用草书写的。
伊丽莎·斯特里克兰(Eliza Strickland)是科技杂志的副主编 IEEE综览 .
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