申流

在白令海,阿拉斯加灣,阿留申群島,從事資源調查研究30年。
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西雅圖 博客博物館 Burke Museum 之三

(2021-03-23 06:13:51) 下一個

博物館門前 Tony Johnson 的雕刻作品 "Guest from the river"

    西雅圖博客博物館三樓有很大一部分展示的是不同時期的化石。

     化石是什麽?骨骼,硬殼,木頭,這些東西經過礦物質取代內部的有機物質就成了化石。化石是如何形成的?隻有一小部分的生命個體被保存成化石。形成化石的條件必須是恰到好處。它是経由一個叫做礦化(permineralization) 的過程:

  • 一個死亡的個體被汙泥覆蓋在,海洋,河,湖的底層。
  • 一層層的沉積物經過時間的推移,開始堆積在上麵。給被埋葬在下麵的遺骸加以壓力。變成了石塊。
  • 地下水開始從骨骼或其它有機物體的小隙縫滲入,礦物質就一層層的堆積起來。
  • 新形成的化石被保存下來,直到被人發掘出來。    

     化石揭露了什麽?有些化石揭示過去氣侯的細節。另外一些化石告訴我們地球什麽時候發生了什麽大事。但是所有的化石都告訴我們,在過去,有什麽物種,在何時,何地,及如何的生活著。地球45億年的曆史是一個動態的,連續的故事。它可以是區域性的,也可以是全球性的。冰河時期及大陸板塊的分割,影響著物種的存活或者滅絕。化石提供了證據,讓我們知道地球是如何隨著時間而轉型,也讓我們預估可能的未來。    

     博客博物館有兩組科研人員,考古學家及古生物學家。考古學 (Archeology) 是研究人類過去是如何生活的學科。考古學專注的是人,不是恐龍或其他早於人類的生物 。古生物學 (Paleontology) 是經由化石研究遠古時侯的生命。並不包括人類製造或使用過的東西。但包括人類祖先的化石。  

     從田野挖掘到化石收集。Burke Museum 有一個恐龍化石 (Revueltosaurus callenderi) 是在亞力桑那州的石化森林國家公園,被發現並收集到博物館的。下麵是整個的過程:

     第一步,發現及收集 發現化石需要有正確的知識及工具,還要有一點運氣。你同時需要有尖鋭的眼睛能區分什麽是石頭,什麽是化石。這一次研究人員是在第三紀晚期的沈積岩裏尋找。辛苦的工作取得了成果,工作團隊發現了一大片骨骼。運輸包括把化石及其周圍的石塊包在一層石膏的外衣裏。這超過100磅的包裹就隨著卡車安全的回到了博客博物館。

     第二步,回到實驗室 古生物學家的工具不僅是刮刀跟刷子。當化石到了實驗室,首先需用電鋸把外麵包裹的石膏切開。然後把骨頭跟石塊分開。有吸塵的設備把削下來的沉積物吸走。以保持工作室的淸潔。後來發現這個化石是一個草食性爬蟲類。它比較更接近鱷魚,而不是恐龍。

     第三步 說故事。化石可以鼓勵人的好奇心。當它們被展示在博物館,讓所有的人都能經曆的時候,就能點燃無窮的想象力。

     從化石中發現幾個跟大西雅圖地區或者華盛頓州有關的地質現象:

    (1) 西雅圖1萬6千年前是在3000呎厚的冰層之下的,相當於5個西雅圖地標太空針(603呎)的深度 (圖1)。冰河往南延伸成像手指頭一樣的形狀。冰層衝刷土地後溶化,加大了普吉灣(Puget Sound).

圖1. 西雅圖曾經在3000呎的冰層下麵.

    (2) 在過去兩百萬年的時間裏,華盛頓州是處在極冷的跟較為溫暖的氣候交替之間。冷的時候,冰河南移。切刮並搬運地表的麈土及大石塊(圖2)。溫暖的時候,冰河溶解退卻,造成很多峽穀及碎片。在曆史上一共有7次冰河南移又退卻的時候。最近一次冰河溶解發生在11,700 年前。展示出我們今天看到的地貌。1千6百萬年前,太平洋西北地區,火山爆發,熔岩流向幾千英裏以外。地殼板塊互相撞擊。這一長串的地質事件塑就了包括凱斯凱山脈(Cascade Mountains)在內的太平洋西北地區的土地及生命。 

圖2. 大石塊由North Cascade經過冰河運動被挪到南邊的 Issaquah.

   

    (3) 鮭魚 鮭魚是華盛頓州重要的商業魚類及休閑魚類(sports fish)。這些鮭魚已存在了90萬年。它們麵對著冰河時期及較溫暖的時期挑戰。如今麵對的新的挑戰是人類帶給它們的威脅。

    (4)鯊魚 古生物學家研究的不止是恐龍而已。海洋動物存在已經有5億年了。自從3億5千萬年前的石炭紀以來,鯊魚一直是海洋裏最主要的捕食者。事實上,鯊魚在百萬年來,改變的很少。

    (5)糞便化石 科研人員可以從糞便化石知道一個動物在什麽地方漫遊,牠吃了什麽,甚至腸子的形狀。草食性恐龍的糞便化石(由植物來的微小矽石顆粒)(圖3)顯示出在白堊紀晚期,草類的衍生跟恐龍有著密切的關係。

圖3. 採自恐龍糞便的花粉化石模型。左邊是白雲杉,50~100 micrometers 。右邊是赤楊,30 micrometers.

     西雅圖博客博物舘的化石,有一些是在西雅圖地區發現的,另一些是從遠自南極被挖掘出來的。Burke museum curator Christian Sider 到南極去尋找古生物的證據。他跟他的同事發現了重要的化石,使人類對三疊紀地球是什麽樣子有所瞭解。他說:“現今有很少的四足類居住在極地地區。我想要知道是什麽原因在三疊紀有這些動物可以生活在如此高緯度的地方”。在過去5億年的大多數時間,南極並不是像今天一樣的冰天雪地。收集化石可以幫助科研人員瞭解氣侯變遷的時間。   

     下麵按照地質年代的先後介紹博客博物館的化石及相關的曆史事件。

(A)古生代  (Paleozoic Era) (541~252百萬年前)

     石碳紀 (Carboniferous Period) (359~299百萬年前) 。在這個時期,巨大的石鬆 (club moss)及馬尾草的遠祖構成的森林,覆蓋著地球的低地。這些森林的殘餘部分,經過沉積,就是我們今天開採的煤。

    ( B) 中生代  (Mesozoic Era)(252~66 百萬年前)中生代被劃分成三個時期(紀):三疊紀 (Triassic Period) (252~201百萬年前),侏羅紀(201~145百萬年前),及白堊紀(Cretaceous Period)(145~66百萬年前)。

 (1)三疊紀在2億1百萬年前結束了,地質的力量把超極大陸 (Supercontinent) 分成北邊的Laurasia及南邊的Gondwana 兩個大陸塊。哺乳類開始大量擴散,種類也變得多樣。這個時期南極也不是冰凍著。恐龍及其他四足類漫遊在連接的大洲之間。

    (2) 侏羅紀大量的物種消失,鋪墊了新生物種的出現及多樣性。不同的針葉樹及其它種子植物創造出森林及林地。很多哺乳類演化出來,包括一些胎盤類及負子鼠。這期間,恐龍主宰著大地,不論是種類,還是大小。

    (3) 白堊紀時期,地貌開始轉型。恐龍的種類達到顛峰,有幾百種。在此同時,成群的爬蟲類,哺乳類,鳥類開始繁衍。有花植物種類也開始迅速攀升。霸王龍 (Tyrannosaurus rex) (圖4)是這時期陸地上的霸主。牠們有力的上下額及鋸齒,咬一口的力量可達8,000磅。把骨頭都咬碎。

圖4. 霸王龍 (T. rex) 的頭骨。

圖5. 恐龍蛋化石


(C) 新生代 (Cenozoic Era) (66 百萬年前~現今)。新生代有如下幾個時期:

  • 古新世(Paleocene) (66~56百萬年前)。物種在此省略。                            
  • 始新世 (Eocene) (56~34 百萬年前)在這個時期,華盛頓州西部是浸浴在溫暖的淺水中的。有殼的海洋物種蓬勃發展。這在當今發現的厚殼的化石明確的證實了這點。    
  • 漸新世(Oligocene)(34~23 百萬年前)。物種在此省略。
  • 中新世(Miocene)(23~5 百萬年前)海洋生物開始多樣化。它們開始像我們今天所看到的生物。那時候,最大的一些海中生物,就是今天的海豹,海獅,海象,海豚,鯨魚,等海洋哺乳類的遠親。在中新世中期,草原繼續擴張。許多哺乳類適應了這溫暖的草原帶。這些腳長的草食性動物奔馳在草原上,用牠們的長牙齒咀嚼著中新世草原上的草。一種早期的貓科動物可能是牠們的捕食者。挖掘洞穴的獺類及齧齒動物則出沒在原野上。
  • 上新世 (Pliocene) 5~2.6 百萬年前。物種在此省略。

     (D) 第四紀 (Quaternary) 2.6 百萬年前~現今。大約12,000年前,氣候變得溫暖。植物進入無冰地區。古代花粉提供了證據,證明地球從凍原帶轉換成喜歡冷氣侯的北方森林,再轉換到溫帶森林。

     有人建議現今是人類時代 (Anthropocene Epoch), the human epoch. 自從人類 (Homo sapiens) 這種動物,在30萬年前出現在地球上之後,就不斷遷徙擴張到地球的每一個角落。有擴張,就有衝擊。近年來,我們對地球的衝擊在於汙染,去森林化,棲所碎片化,及過度捕撈。我們這些行為已經造成大量物種消失。這是自從恐龍滅絕之後,最嚴重的物種消失現像。

人類對地球的衝擊:     

     工業革命之後,二氧化碳及其他溫室氣體在大氣中不斷增加。造成全球暖化,冰層溶解,氣候變遷,及海水上升等現象。由於氣侯變化太快,很多物種無法適應,而導致滅絕。

     把想法變成行動。如果我們都參與,就可把一些小的行動,變成大的影響。搭乘大眾運輸工具,使用綠色能源,少吃紅肉就可幫助減緩溫室氣體的排放。

       完結篇

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閱讀 ()評論 (6)
評論
Shenliu 回複 悄悄話 回複 '全球戰略' 的評論 : 不客氣。希望有機會您能親自入館參觀。
全球戰略 回複 悄悄話 1993春,華大博導每周一次給我等三人開輔導課,正是在Burke Coffee Shop 露天區暢談,所以入內多次買過咖啡,但學業太忙,從未踏入Burke展館,慚愧!畢業後回母校數次也無緣入內,謝謝您的分享,滿足了我長期的好奇!
Shenliu 回複 悄悄話 回複 '夢回西藏' 的評論 : 謝謝妳閱讀此文。
夢回西藏 回複 悄悄話 謝謝作者認真,專業但又通俗的科普,相比地球的自身發展,照此下去,人類恐怕救不了地球,而隻是終結自己罷了。
Shenliu 回複 悄悄話 回複 '古樹羽音' 的評論 : 謝謝您願意閱讀這篇博文。看博物館確實需要時間。有大半天也是不夠的。
古樹羽音 回複 悄悄話 感謝分享地球進化史的科普,不知道的世界太多太多。想想以前途徑西雅圖隻去了“農貿市場”和星巴克一號店,還是為了蹭網。
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