布尔吉斯页岩 (转载)

布尔吉斯页岩  (转载)

—— 一个一百年对五亿年的故事

      对于古生物学家，尤其是研究早期生命的古生物学家来说，布尔吉斯页岩绝对是一个性感的名词。如果说一个从事古生物学研究的人不知道布尔吉斯页岩，那绝对是一个天大的笑话。在中国云南的澄江动物群发现之前，布尔吉斯页岩就是寒武纪动物大爆发的代名词，因为经过几代古生物学家的努力在这里发现了大量软躯体的动物化石，种类繁多。这也就难怪美国已故著名古生物学家、进化生物学家斯蒂芬 · 杰 · 古尔德（Stephen Jay Gould）说，布尔吉斯页岩动物群是 “世界上最重要的动物化石” （the world’s most important animal fossils ）。 “世界上最重要”的这种说法固然有夸大的嫌疑，但如果说布尔吉斯页岩是最应该值得注意的化石产地之一，则不会有人有任何疑问。

1909 年8 月的最后两天，美国史密森学会的秘书长、 古生物学家查尔斯 · 沃克特（Charles Walcott）在位于加拿大不列颠哥伦比亚东部边境菲尔德镇附近的山坡上发现了一些奇妙的动物化石，其中包括著名的马尔三叶形虫（Marrella）、瓦普塔虾（Waptia）和纳罗虫（Naraoia），从此揭开了布尔吉斯页岩生物的研究历史。从 1910 年到 1913 年，以及1917 年，每年夏天沃克特都会带上全家来这里进行化石挖掘。此外，他还于1919 年和1924 年再次到这里仔细检查以前丢弃的碎石。他总共采集了六万五千多块标本，现在都保存在史密森的国家自然历史博物馆中。

沃克特最初采集化石的地点，现在又被称为沃克特采坑（Walcott Quarry）或叶足层（Phyllopod Bed），位于瓦普塔山（Wapta Mountain）到菲尔德山（Mount Field）之间海拔 2300 米 的称为化石梁（Fossil Ridge）的山脊上，呈北西 - 南东走向。从菲尔德镇出发，沿山间蜿蜒的小路经过 3 个小时的跋涉，你就能来到这里。即使是在初夏，这里经常还会有积雪，你可以坐下来欣赏这里的风景。偏左侧矗立在你眼前的就是布尔吉斯山，偏右侧的下方是翠绿的翡翠湖（Emerald Lake），右手边为高耸的瓦普塔山，左手边近处为菲尔德山，远处则可以看到 横加公路沿辫子状的踢马河一路远去。 傍晚时分，在落日的照耀下山林显得绚丽无比 。

自沃克特之后，又先后有三个机构获得了在该地区研究和采集化石的许可。 1930 年，哈佛大学的珀西 · 雷蒙德（Percy E. Raymond）教授在沃克特采坑之上大约 20 米 处，花了15 天的时间开掘了第二个采坑，其中发现了奥托亚虫（Ottoia）、西德尼虫（Sidneyia）、 林乔利虫（Leanchoilia）和奇虾（Anomalocaris）等重要化石，这些标本都保存在哈佛大学的比较动物博物馆中，但数量和保存质量都比不上沃克特采坑的。

1966 年和 1967 年，加拿大地质调查局的吉姆 · 艾特肯（ Jim Aitken ）领导考察队与比尔 · 弗瑞茨（ Bill Fritz ）在此寻找三叶虫和研究地质背景，而刚刚从哈佛大学转到剑桥大学的哈里 · 惠廷顿（ Harry Whittington ）也随队进行化石采集和研究。他们在这里又发现了已知最早的海百合 Echmatocrinus 、保存特别好的欧巴宾海蝎（Opabinia），一种新 曳鳃动物 Scolecofurca 等。随后 惠廷顿与大卫 · 布鲁顿（David Bruton）和克里斯 · 休斯（Chris Hughes），带领两个研究生德里克 · 布里格斯（Derek Briggs）和西蒙 · 康威 · 莫里斯（Simon Conway Morris）经过对布尔吉斯页岩化石重新进行了一系列深入的研究，改变了以前人们对寒武纪生命的一些看法。最初，沃克特将布尔吉斯页岩化石大部分都归入了现代的门类中，认为是现代各大类群的祖先种类。这样的观点在很长的时间内一直为大多数古生物学家所接受，自沃克特死后到 1960 年代，虽然很多研究者根据沃克特最初的描述进行过一些讨论，但布尔吉斯页岩动物没有引起人们特别的注意。正是惠廷顿等人的研究，现在我们已经知道很多寒武纪生物与今天的十分不同，它们可能要归入到已经灭绝的纲中。以至于，古尔德在《奇妙的生命》一书中据此大力推销自己有关生命进化中历史偶然性的决定作用。然而，很多古尔德认为应该归入到不同已经灭绝的门的奇怪动物，现在看来还是应该归入到现生类群，是现代门的基干类群。

     
        从 1975 年到 2000 年，在安大略皇家博物馆的戴斯蒙德 · 柯林斯（ Desmond Collins ）的带领下，对布尔吉斯页岩进行了广泛的发掘、采集和研究。到 1983 年，考察队发现了一打新的布尔吉斯页岩化石点，如在史蒂芬山发现了几个新化石点，并且在北侧山腰上发现了很多雷蒙德采坑特色的动物，如奥托亚虫和 林乔利虫。此外在西南方向 1500 米 的地方有了一个大发现，一种被柯林斯称为“圣诞老人蟹”的新节肢动物崭露头角。“圣诞老人蟹” 中文名为多须虫（Sanctacaris ），名称含义为“神圣螃蟹”，因为它头的周围有许多爪。多须虫是最早的具螯肢节肢动物，广翅鲎、鲎和蜘蛛就是由该类起源的。 而从 1991 年到 1993 年和1997 年的四年中，仅在戴蒙德采坑就采集到了4700 块标本。其中值得一提的是，1983 年7 月12 日到8月26 日 ，在史蒂芬山挖掘行动再次展开。由于挖掘点的附近十分陡峭，没有平台，考察队就搭建了四个木头平台以供宿营。他们分批工作三四天，然后下山休息一天。这次考察队中出现了一个中国人的身影，那就是陈均远先生。经过这次与布尔吉斯页岩的亲密接触，在陈均远回国之前，他就觉察到在中国西南地区存在的大量寒武纪地层中，可能也存在像布尔吉斯页岩这样的软驱体化石产地。然而就在不到一年之后的 1984 年7 月1日，澄江动物群就在云南省的 帽天山被发现了。澄江动物群的时代比布尔吉斯页岩早，为距今约 5.3 亿年前的早寒武世，在滇东地区下寒武统筇竹寺组玉案山段中的泥质岩层中均有发现，分布广泛。虽然历经了5 亿多年的沧桑巨变，澄江动物群中各种不同类型的海洋动物软体构造保存完好，千姿百态，栩栩如生，可以说是目前世界上发现的最古老、保存最好的一个多门类动物化石群之一。澄江动物群生动地再现了当时海洋生命的壮丽景观和现生动物的原始特征，为研究地球生命早期演化、生态等提供了珍贵证据。澄江动物化石群的发现，引起世界科学界的轰动，被称为“20 世纪最惊人的化石发现之一 "。

     经过100 年的研究, 人们对于布尔吉斯页岩这个距今约有5.05 亿年的动物群有了比较深入的认识，现在仅从化石梁发现的化石，共识别出了170 个种，其中有超过 100 个是沃克特当时描述的。根据对布尔吉斯页岩动物形态特征的分析，例如是否具有硬体部分，还是完全为软躯体，一个物种标本的数量，物种的平均体长，以及它们取食的习惯，共识别出了三种取食模式：滤食者、食底泥者和猎食者。再加上以藻类为主的初级生产者，一个现代海洋生态系统已经基本建立。

      布尔吉斯页岩并不是独一无二的，到目前，在全球范围内总共发现了超过30 个布尔吉斯页岩型生物产地，分别分布在格陵兰、中国、澳大利亚、西伯利亚、西班牙和波兰，时代为早中寒武世。自20 世纪80 年代以来，在中国西南地区的早、中寒武世地层中相继发现了两个布尔吉斯页岩型软体后生动物化石群：澄江动物群和凯里动物群。此外还发现了几个布尔吉斯页岩型特异埋藏动物群，例如荷塘组海绵动物群、牛蹄塘基部海绵动物群、关山动物群、八榔动物群、石牌动物群等。经过近20 年的研究，目前仅在澄江动物群中就已经发现与布尔吉斯页岩动物群中相同的属近20 个。这些化石点的发现，极大地丰富了人们对寒武纪生物演化的认识，说明在此之前很多动物类群已经经过了漫长的演化历史，寒武纪大爆发也不再像以前认为的那样，动物是在寒武纪初期 “一夜之间”神秘出现的。西北大学的舒德干教授就总结认为 “ 寒武纪大爆发作为一个整体，主要由3 个阶段（或幕）组成。第一个是‘寒武前夜'（即前寒武纪晚期，以伊迪卡拉生物群为代表），为时间跨度相对较长的前奏阶段，紧随其后的是早寒武世的 2 个连续爆发阶段：以‘小壳化石’（SSFs ）的首次大量出现为代表的序幕和以澄江动物群为代表的主幕。 ” 而澄江动物群作为布尔吉斯页岩型动物群的早期代表，说明寒武纪大爆发的高潮一直持续到中寒武世。

总体说来，布尔吉斯页岩化石产地主要包括位于化石梁上的沃克特采坑和位于史蒂芬山上的三叶虫层 [ 又称珓石虫（ Ogygopsis ）页岩 ] 。虽然说现在我们都将 1909 年作为布尔吉斯页岩动物群研究的开始，但实际上作为广义的布尔吉斯页岩生物，早在 1886 年就被发现了。 1886 年9 月13 日，星期一，加拿大地质调查局的资深野外地质学家理查德 · 麦考奈尔（Richard McConnell）在加拿大太平洋铁路线经过落基山的两侧进行地质填图时，在史蒂芬山的三叶虫层发现并采集了最早的布尔吉斯页岩化石。正是麦考奈尔在 1887 年的报道引起了沃克特的注意，从而开启了布尔吉斯页岩生物研究的序幕。这样看来，将 1909 年沃克特的发现作为布尔吉斯页岩研究的起点，似乎对麦考奈尔十分不公平。但事实就是如此，每一项重要发现实际上都是在很多人的积累下完成的，比如达尔文之于进化论，事实上达尔文在《物种起源》中提出的所有观点，都可以向前追溯。但毕竟达尔文系统地阐述了自然选择的进化理论，并且进行了长期深入的研究，再加上我们对于英雄崇拜的心理，会自觉不自觉地让达尔文集万般宠爱于一身。因此，沃克特和布尔吉斯页岩的故事也是如此。

2009 年8 月3 日— 8 日，纪念沃克特发现布尔吉斯页岩100 周年的寒武纪大爆发国际研讨会，在亚伯达省卡尔加里市以西约125公里的旅游胜地班夫镇的班夫艺术中心召开。班夫镇是加拿大落基山国家公园中风景最优美的地点之一，距离布尔吉斯页岩的发现地仅80 公里。会议上，来自世界各地从事布尔吉斯页岩型生物研究的专家学者，就寒武纪大爆发、布尔吉斯页岩型生物的起源、进化、保存和埋藏，以及当时的生态系统等进行了广泛的交流。

会前和会后，参会者分批前往沃克特采坑和三叶虫层进行了实地考察。前往三叶虫层是从位于菲尔德镇的幽鹤国家公园游客中心出发，出发地的海拔为 1300 米 ，化石点距此的垂直高度大约为 600 米 ，来回共6 公里 ，距离虽然比较短但路相对比较陡，因此还是存在一点小小的困难。而前往沃克特采坑，是从塔卡考瀑布（ Takkakaw Falls ）附近的幽鹤谷出发，出发地的海拔为 1500 米 ，化石点距此的垂直高度大约为780 米，总距离20 公里 ，虽然路途较长，但比较好走。塔卡考瀑布是加拿大海拔最高的瀑布，落差为 384 米，自由下降距离为254 米，很是壮观，走到跟前，雪山融水汇成的瀑布寒气逼人，离瀑布还有一段距离时，随风飘来的水气已经能让人感受到瀑水的冰心彻骨，在瀑布之下还可以看美丽的彩虹。





     一路上，沿着蜿蜒的山间小路，欣赏着落基山脉壮丽的美景，心中怀着朝圣的心情，一路走来，丝毫没有累的感觉。在化石点大家拍照留念，一个个都留下了幸福的笑容。可想而知，伫立在雄浑的落基山脉中，站在产出五亿年前神奇海洋动物的化石点旁，悬想时间之长、天地之大，而竟在苍茫宇宙中的这个点上有这么一个人在感怀，怎能不说生命是奇妙的，生命的进化历史是壮阔的呢。

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