大海里的“小巨人”

古人云“以蠡（lí）測?！?，意為用貝殼做瓢來衡量大海的容量，比喻以淺陋之見揣度事物。其實，大海里真的有一群極其微小的“貝殼”，不但可以讓我們知道大海容量的變化，還可以告訴我們大海的“健康狀況”和“前世今生”。這就是大海里的“小巨人”——有孔蟲。

有孔蟲大家族

有孔蟲屬于原生動物門（動物學的一門，為最簡單、最原始、最低等的單細胞動物），肉足蟲綱。個體一般小于1毫米，也有少數(shù)種類可達20厘米。因殼體上有類似于“口”的大孔或大量的細孔而得名。

它們的殼體將其原生質(zhì)分為內(nèi)外兩層，外層薄而透明，會伸出許多絲狀或粒網(wǎng)狀的偽足；內(nèi)層顏色較深，具有細胞核和各類細胞器。

它們在5億多年前就在地球上出現(xiàn)了，從濱海到深海，從赤道到兩極，都可以找到它們的身影。

存在底棲有孔蟲殼體化石的沉積巖截面（供圖/張帥）

有孔蟲的種類繁多，有在海洋中浮游的，有在海底棲息的，有在沉積物里鉆泥的，還有在湖泊里“裸爬”的。它們的“飲食習慣”也各不相同，有吃素的，吃葷的，雜食的，與藻類共生的，還有“耕作”細菌的。目前已有記錄的有孔蟲達3萬余種，占已知原生動物的半數(shù)以上，是一個非常龐大的生物門類。

地層演化的記錄者

在巨厚的海相沉積巖或現(xiàn)代海洋沉積物中，含有大量的有孔蟲殼體。其殼體主要以鈣質(zhì)和膠結(jié)質(zhì)為主，可以很好地保存下來形成化石。

各種形態(tài)的浮游有孔蟲殼體化石（供圖/張帥）

由于有孔蟲的演化速率較快，且不同地質(zhì)歷史時期保存的殼體，在形態(tài)上存在明顯差異，因此可以作為地層演化的標志物。例如，在石炭紀和二疊紀的巖層里，主要以底棲的紡錘蟲類和內(nèi)卷蟲類為主；在著名的二疊紀末期生物大絕滅事件中，它們消亡殆盡；在三疊紀早期巖層中，又轉(zhuǎn)變?yōu)橐陨潮P蟲類和節(jié)房蟲類為主的化石組合；從侏羅紀到白堊紀時期，浮游有孔蟲開始出現(xiàn)在大洋中，并在洋底形成了廣泛的抱球蟲軟泥沉積。

值得一提的是，底棲有孔蟲活動范圍比較局限，不宜作為全球性地層對比的化石證據(jù)；而浮游有孔蟲受大洋環(huán)流等影響，廣布于大洋各個海域，便于進行全球性的地層時代劃分。

海岸線變化的標尺

除了可以幫助劃分地層時代之外，有孔蟲還能提示海岸線的進退變化。有些形態(tài)扁平的有孔蟲，更易于生存在動蕩的淺水環(huán)境，例如希望蟲；深水區(qū)更多的是圓鼓鼓的小粟蟲等。

統(tǒng)計顯示，在濱海和陸棚區(qū)域，隨著水體變深，有孔蟲的膠結(jié)質(zhì)殼體逐漸減少，而鈣質(zhì)殼體逐漸增多。另外，有孔蟲的分異度（多樣化程度）和某些屬種的豐度（數(shù)目占比）也會隨水深而增大，且越遠離海岸，浮游有孔蟲的占比越大。因此，有孔蟲群落組合的變化，可以很好地展示過去海岸線的遷移情況。

氣候脈搏的測量儀

億萬年來，地球經(jīng)歷過多次的冰期和間冰期，海水的氧同位素（以16O、17O、18O 3種同位素的形式存在）組成可以反映這些變化。

鑒于不同同位素的質(zhì)量和化學活性差異，含較輕同位素的水會更易于蒸發(fā)成云，隨大氣環(huán)流運送移動到兩極形成降水。

在冰期，更多的輕同位素會被“扣押”在冰川中，導(dǎo)致海洋氧同位素質(zhì)量整體偏重；在變暖的間冰期時，冰川消融又會將輕同位素歸還海洋。因此，可以通過測量不同時代的海水氧同位素來知曉氣候的冷熱變化。

可是我們無法直接獲取過去的海水，那該怎么辦呢？

底棲有孔蟲（供圖/張帥）

底棲有孔蟲化石截面房室（供圖/張帥）

實際上，在有孔蟲的成長過程中，它們的殼體就會記錄下生活水體的理化信息。因此，通過測量有孔蟲殼體化石的氧同位素組成，即可了解地球氣候的變化歷史。

同理，還可以通過測量有孔蟲殼體化石的其他元素比值和同位素來知曉更多的海洋信息，例如溫度、鹽度、氧含量、酸堿度和洋流變化等。

海洋健康狀況的指示器

自工業(yè)革命以來，人類在使用煤、石油和天然氣等化石燃料過程中不斷向大氣排放二氧化碳，而空氣中過剩的大部分二氧化碳都會被海洋所吸收，導(dǎo)致海洋酸化發(fā)生，嚴重威脅海洋生物的生存，尤其是會威脅有孔蟲。

研究表明，在偏酸性的水體中，有孔蟲更難形成殼體，即便形成，殼體也會更薄更脆更輕。因此，可以通過稱量有孔蟲殼體化石的質(zhì)量來反映海洋的酸化強度。還有一些研究表明，有孔蟲殼體表面孔徑和密度可以用來反映水體含氧量的變化，殼體的畸形率還可以指示河口區(qū)的污染狀況。

研究人員利用有孔蟲的群落組合，重建的海岸線變遷示意圖（供圖/張帥）

利用浮游有孔蟲殼體化石鎂鈣比值，重建的熱帶西太平洋過去36萬年以來的海溫變化（供圖/張帥）

從地層記錄來看，地球歷史上的生物大滅絕事件往往與海洋酸化、缺氧等現(xiàn)象相關(guān)，反演過去的海洋環(huán)境變化也可以讓我們預(yù)見未來將要面臨的挑戰(zhàn)，未雨綢繆。

利用有孔蟲殼體化石的氧同位素變化，繪制的反映氣候冷暖變化示意圖（供圖/張帥）

有孔蟲雖然體形微小，但在地球生態(tài)系統(tǒng)和地質(zhì)研究中卻發(fā)揮了重要作用。這正是生命的魅力和智慧，也是我們需要尊重和保護每一種生物的原因。

（責任編輯 / 王佳璇? 美術(shù)編輯 / 周游）