在广袤而深邃的海洋中,生活着一群渺小但又神秘的古老生物,它们在5亿多年前就生活在地球上,经历了恐龙、三叶虫等多个物种的崛起与消亡,见证了地球一个时期接着一个时期的演变,是沧海桑田变化的亲历者,记录着环境变迁、气候演变和生态系统演化的痕迹。它们体型非常小,大部分的身体直径不足1毫米,却拥有着丰富多样且坚硬的外壳,它们就是有孔虫。有孔虫是一种单细胞生物,隶属于原生生物界粒网虫门有孔虫纲。
为什么有孔虫取这个名字呢?
那是因为大多数有孔虫都有着矿物质形成的硬壳,壳上多有开口,常为一个大孔或多个细孔,从孔中可以伸出它的伪足。有孔虫的壳多种多样,螺旋壳和列式壳最为常见,当然还有锥状的、圆柱形的、圆球形的、纽扣状的、耳朵状的等等。大多数有孔虫的壳都由数个相邻房室组成,房室间有隔板相隔,隔板上存在孔洞使其相通,类似于人们所住的多居室,不过也存在部分有孔虫只住“一居室”的情况。
有孔虫标本
有孔虫是什么样子呢?
一团分为两层的细胞质形成了有孔虫的身体,薄而透明的一层在外为外质,深色的一层在内为内质。外质围绕着壳并且伸出许多根状或丝状的伪足,这些伪足常分叉、分支,横向或斜向呈网状相连,主要负责运动、取食、排泄。内质包在壳里,有一个或几个细胞核,主要负责消化和生殖。
有孔虫种类丰富、形态多样,有6000多个家庭成员,并且每天还以2个新成员的速度增加,它们有的像花瓶,有的像猫眼螺,有的像莲藕。绝大多数的有孔虫都是在大海中生活,少部分生活在河口等半咸水的环境里,还有极个别特殊的家庭成员生活在淡水中。
根据有孔虫的生态类型,可以分为浮游有孔虫和底栖有孔虫两大类,浮游有孔虫在海洋中自由自在地漂浮,而底栖有孔虫则在海底缓慢移动或固着生长。
有孔虫是怎么被发现的呢?
有意思的是,有孔虫作为一种体型微小的原生生物,最先发现它的并不是生物学家,而是古希腊的一位历史学家,名叫希罗多德。他在参观金字塔时,在金字塔的石头上发现像硬币一样的化石,后来研究发现这就是有孔虫的一种—货币虫。也许这就是科学的趣味性和互通性吧。
为什么说有孔虫记录着大海的故事呢?
主要因为有孔虫历史悠久,且随着时间和环境的变化,会诞生出不同外壳形态和成分的有孔虫群。每一个历史时期都有其特殊的有孔虫壳形态。有孔虫壳体可在地层中长期保存,且壳体元素构成记录了其所在大海的环境信息,能够反映地质变迁和气候变化。在生物地层、古海洋、古气候等诸多科研领域,有孔虫的作用都非常的大,被誉为“大海里的小巨人”。
小小的有孔虫具体有什么作用呢?
有孔虫能够帮助科学家对地层时代进行判断。比如有孔虫中的一员—䗴类曾在二叠纪时期繁盛一时,但是在二叠纪末灭绝了。若排除其他的影响因素,如在岩石中发现了此类有孔虫,基本可确定岩石所在地层的时代为二叠纪。
有孔虫还可以为地层地貌的演变提供依据,为历史难题提供线索。例如地质学家曾在我国南通、盐城、连云港等地的地层中发现了有孔虫化石,从而证实了这片陆地曾经被海水淹没过。王成善院士领导的团队在松辽盆地发现了有孔虫化石,锁定了松辽盆地湖海沟通事件发生的时间,解决了科学界长期存在的松辽盆地是否发生海水入侵的争议。
有孔虫在古海洋环境和古气候变化研究领域也发挥着重要的作用。以浮游有孔虫为例,不同种类的浮游有孔虫对海水的温度、盐度、PH值等要素的要求各有差异,当我们了解了各种浮游有孔虫对海水的要求时,就可以以此类推出古代海洋的物理和化学性质,进而推断古海洋环境的变化。同时有孔虫的壳也是研究古海洋环境和古气候变化的重点。有孔虫在成壳过程中由于环境的变化,壳体中的同位素比例、化学成分以及壳体表面的纹饰等特征都会有所区别。比如有孔虫壳体中氧同位素比例与海水中的氧同位素值密切相关,而海水中的氧同位素值可以反映当时地球的降水情况以及气候状况。
除了上述作用外,有孔虫还能为矿藏寻找、石油勘探等业务提供线索。在现代环境中它的应用也不容小觑,有孔虫种群和壳体形态方面的变化可以指示海洋低氧、海洋酸化等环境污染问题。有孔虫真不愧是“大海里的小巨人”。
我国有孔虫研究的奠基者:郑守仪院士
上世纪60年代,从菲律宾归国的郑守仪院士投身于有孔虫研究中,与郑执中教授共同创建了我国第一个现代有孔虫实验室,填补了我国该研究领域的空白。郑守仪院士从事有孔虫研究六十余年,开创并发展了我国现代有孔虫研究,是我国该学科的奠基人之一。她突破传统的形态学鉴定方法,改革和创新研究手段,详尽描述并记录了1500余种中国海域内的有孔虫,亲自绘制近万幅有孔虫形态图,使我国现代有孔虫研究跻身于国际先进行列。她建立的新属“隔编织虫属”,纠正了将近一个世纪的错误结论。郑守仪院士荣誉颇多,2003年获得国际有孔虫研究最高奖—库什曼奖,2019年获得中国古生物学会终身成就荣誉。即使到了耄耋之年,郑守仪院士仍然日复一日地在实验室中忙碌着,她脑海中没有退休的概念。在普通人眼中,有孔虫的研究工作相当烦琐枯燥,可她却乐此不疲,她说道:“有孔虫回报了我美的享受,这就是最大的收获”。