世界遗产“侏罗纪海岸”是一道亮丽的风景线。那里包含了各种美丽的地形,隐藏着许多地质学和古生物的秘密。英国小镇莱姆里吉斯属于侏罗纪海岸的一部分。19世纪30年代,威廉·巴克兰正是在这里与另一位古生物学先驱玛丽·安宁一同收集化石,而巴克兰后来也因发现了第一种恐龙斑龙而成为“恐龙第一人”。巴克兰和安宁的发现还包括另一类化石,被称为海百合。
这些像花一样的生物其实是动物,它们是海胆和海星的近亲,有一系列“花瓣”连接在“茎”上。莱姆里吉斯的海百合样品可以追溯到超过1.8亿年前的侏罗纪时期,这些样品看起来就像是打磨过的黄铜,因为它们已经被黄铁矿化石化了。
海百合化石。| 图片来源:Aaron Hunter
巴克兰注意到,海百合化石附着在浮木碎片上,而这些碎片都已经变成了煤。
他因此猜想,海百合在活着的时候就生活在浮木上,也许它们的一生都是悬浮在那里的。现代的海百合一般不会这样“旅行”,巴克兰的想法最初也被认为是异想天开,科学界对此始终抱着怀疑的态度。后来,即使发现了一些浮木上的海百合群落化石,科学家仍一直不清楚,这些海百合真的是生活在上面,还是仅仅是这些浮木上的“短期旅客”。
现在,一项新的研究证明,这种浮木筏可以持续存在长达20年之久,对于海百合来说,这是一段足够长的时间,让它们可以成为“全职”的海洋水手。
20世纪60年代,在德国霍尔茨玛登,科学家发现了一组极为壮观的化石。在丰富的海洋爬行动物、鳄和菊石中,还有一个由完整的原木构成的巨大群落,原木的表面覆盖着数百株保存完好的海百合。
Adolf Seilacher教授和他当时的学生Reimund Haude似乎已经解开了巴克兰的谜团。这些化石说明,巴克兰猜想的“海百合浮木筏”似乎的确存在。如今的霍尔茨玛登在侏罗纪时期曾是一片海床,那里含氧量过低,不适宜生存,这种环境证据更有力地说明了浮木筏的重要性。由于没有海床可供海百合“定居”生存,它们会一生都附着在这些原木上。
海百合化石。| 图片来源:R. Haude, University of Göttingen
但并不是所有的科学家都同意这种观点。其中一个关键的问题是,这些原木筏是否能存在足够长的时间供海百合生长。一些海百合现存的近亲生活在约200米的深度中,根据它们的生长速率,这种生长可能需要长达10年的时间。还有一个关键在于,任何漂流的海百合群落都会成长,如果整个群体变得太重,木筏就无法继续支撑它们。原木会沉到缺氧的海底,在那里,海百合就会变成化石。
最初的一项突破来自日本生物学家Tatsuo Oji教授,在东京大学的实验室中,他对生活在日本沿岸的海百合进行了开创性的研究。结果发现,即使是在大型的成熟群落中,这种动物的体重也非常轻,不会导致原木超载下沉。顺着这个思路,一组英国和日本科学家团队决定着手继续解决这个问题。他们的目标转向了木材本身。研究人员建立了一个“扩散模型”,来理解这个群落能持续存在多久。
这个模型估计了原木需要多长时间才会被水浸透,而不再能继续漂浮。
由于“海百合浮木筏”化石中的木材保存条件不够理想,研究人员无法确认它究竟属于什么物种。在模型中,他们使用了一些已知的侏罗纪时期存在的树木进行综合估计,比如针叶树、苏铁和银杏。研究发现,浮木和它上面的海百合在原木开始下沉或破裂之前,至少可以持续存在15年,也许可以持续长达20年。博物馆收藏的一些木材碎片中有证据表明,这些碎片上附着有生长完全的完整海百合,碎片可能是这种破裂崩塌造成的。
最后,研究人员使用了一种被称为空间点分析的技术,来绘制化石的空间分布,也就是还原出这个海百合群落在原木上的样子。模型发现,海百合确实悬挂在浮木下面,但它们主要聚集在浮木的一端。虽然在原始化石中很难观察到这种分布,但这种模式其实非常类似于其他现代的漂流物种,比如鹅颈藤壶。它们往往栖息在木筏后部阻力最小的区域,这也可以告诉我们群落横渡海洋的方向。
海百合木筏的艺术构想图。| 图片来源:Royal Society
这项研究表明,毋庸置疑,浮木筏上的海百合群落可以存活多年,它们附着在上面一直成长至成熟阶段,并能穿越侏罗纪的海洋进行长途旅行。它们是一个古老的例子,在如今的海洋中仍然能看到的类似结构。这些令人兴奋的技术现在也被其他研究小组用来比较海底现存生物和它们的侏罗纪时期的祖先之间的异同。这将揭示过去气候变化是如何塑造海洋群落的,也将有助于科学家了解这些群落在不断变化的世界中如何应对未来的挑战。