记忆中的南京之十四:微体古生物的世界
在前面的博文说到过婉如世外桃源的中科院古生物所,是世界最著名的古生物研究中心之一。就其规模而言,在八、九十年代集中了一百多名古生物学家的一个研究机构绝对是世界的翘楚了。
古生物研究虽然仅仅限于古生物,但也涵盖了很多细微的分支,大类包括了古脊椎动物、古无脊椎动物、古植物等等,详细的分类类似于现生生物。这一篇里想特别聊聊微体古生物,微体古生物在业内简称“微古”,顾名思义就是微小的化石,个体以微米单位测量,肉眼无法看见。微古保留在岩石里,通过物理和化学的处理方法可以把它从岩石中分离出来,制成标本,借助于高倍光学显微镜和电子显微镜来观察、记录和研究。
微古的历史也是地球生命历史中重要组成部分。从有生命起源的古老地质时期,到现代的全新世,各个时代都是有其独特的生物群体。它们成为每个地质时代的特定标志。最古老的生命体在前寒武纪就已经被发现,但它们没有现代的生命可以追溯对比,被称为疑源类。生物的进程随着古生代、中生代、新生代而演化更替。
古生物群落多保存在沉积岩中。在裸露的山体上和深切的河谷中,常常会看到一层层不同颜色、成分和结构的岩石,就是沉积岩,而每一个岩层就代表了一段地质历史。这些沉积物在不同的水体环境里堆积而成,比如海洋、湖泊、河流,又经过漫长的底层下沉和隆升的地壳运动而形成坚固的岩石。各种动植物的残体也伴随着沉积物一起变成化石。
在我看过的微体化石里,结构最精致的是西藏湖泊里采集的第四纪淡水硅藻,许多属种在显微镜下近乎于完美的天然艺术品。后来在密执根大学硅藻实验室学习的时候,硅藻专家斯得莫教授看到这样精美的西藏硅藻也都赞叹不已。
孢粉其实就是孢子和花粉的总称。孢子对应与无花的蕨类植物,而花粉对应与有花植物。孢子的植物体在古生代数量茂盛并且种类繁多。古生代的孢子很漂亮,精巧的外型是微观世界里很有魅力的生命现象,它们的存在也许可以和古生代和谐滋润的自然环境联系在一起。
古生代的后期有花植物突然出现,反映出现植物世界的多样化和明显的地理分区。高山的环境里会发现大量喜寒的松树花粉,而热带植物茂盛的地方总有喜热植物的孢粉。
松树花粉环境适应能力很强,它们的个体很大,平均100多微米。花粉本体呈椭圆形,两端连着一个大的气囊,这样的结构可以帮助它们在空气中漂浮很远的距离。中生代里最为我们熟知的就是侏罗纪和白垩纪,这个时期恐龙的繁盛和绝灭长期都是地质界的热门话题。中生代孢粉学家也特别关注这个时期的植物花粉的独特组合。第三纪和第四纪的孢粉基本上都可以找到它们现代植物的对应属种,而这方面的研究则主要偏重于古环境的变化过程和机理。
孢粉的鉴定首先要把它们从岩石中分离出来,但这个过程并非易事,一批岩石样品的处理过程需要好几个星期。首先是要把岩石浸泡在强酸里。孢粉的外壁是抗酸的孢粉素,岩石被强酸分解后,加入清水稀释,去除已经溶解并悬浮在水里的矿物颗粒。这个过程反复多次,直到液体呈中性,再用重液在加速器里高速旋转,使得孢粉浮在液体表面。这些液体经过多次分离提取出孢粉并制成薄片,才能在显微镜下观察和鉴定。
显微镜上配备了照相机,如果在观察过程中发现有意义的物种时候,可以即刻拍照记录,然后把胶片送到照相室洗印出照片,最后精选的照片用于研究报告和发表论文。
在个人电脑还是稀有物品的年代,写论文就是爬格子。从初稿、修改稿、定稿、到誊清稿都在方格纸上完成。虽然文字的主体用钢笔誊写,但文中反复出现的古生物拉丁文还要使用英文打字机。一篇文章最后都有几十页稿纸,加上图、表和图版照片有厚厚的一沓。《古生物学报》、《微体古生物学报》和《地层学杂志》是古生物所主办的三个权威学术期刊, 当时在其中任何一个期刊上发表论文都是很值得骄傲的事情。
微古的世界属于科学,也属于艺术,走进这个世界需要足够的热情、努力和执着,几分机会和运气,还需要抵御外在的干扰。多年以后回味起这段未尽的微古研究生涯,尽管只是人生中的一个短暂片段,确是一种独特又难忘的经历。无论后来与它们见与不见,微古世界的美都是真实存在的。