化石记录在变化 人类活动使科学家更难解读海洋的过去

最近的研究表明，人类活动正在极大地改变海洋生物的保存方式，从而产生既能增强化石记录又能使其退化的持久影响。佛罗里达自然历史博物馆无脊椎动物古生物学汤普森主席 Michal Kowalewski 说："我们不仅在改变环境，也在改变记录这些信息的记录的性质。这些变化既可能是好事，也可能是坏事。一方面，人类活动会阻止化石记录保存有关持续变化的有用信息。在其他情况下，人类活动实际上可以提高目前正在形成的化石记录的质量，从而提供更多的信息。"

新研究强调了海底拖网等人类活动如何改变海洋化石，影响化石记录的保存和解释。这些变化可能会掩盖对保护至关重要的历史数据，从而强调了在地质研究中区分自然和人为影响的方法的必要性。图片来源：佛罗里达博物馆，克里斯汀-格雷斯拍摄

如果不加以适当考虑，这些对化石记录的影响会导致对保护工作至关重要的数据被误读。早在人类开始系统地研究生态系统之前，他们就已经开始改变生态系统了。在许多地方，科学家要想知道一个生态系统在人类到来之前是什么样子，唯一的办法就是回顾最近的化石记录。

科瓦尔斯基说："我们在保护中利用化石来了解从自然、原始环境到我们今天所处环境的转变过程。当科学家们知道一个退化的生态系统在被改变之前是什么样子时，他们就知道在试图恢复它时应该以什么为目标。"

科瓦列夫斯基和他的同事专门研究海洋古生态学，他们共同撰写的研究报告重点关注世界海洋中的化石床。作者说，在这些环境中，有几个相互关联的因素影响着化石的形成，包括沉积物在海底堆积的速度、动物在沉积物中钻洞的程度、遗骸被掩埋的深度以及某些化石随着时间的推移分解的速度。

所有这些因素都可能而且已经受到人类的影响。在底拖网作业中，渔网沿着海底拖动，混合并搅动沉积物，为沉积物注入氧气，从而分解有机残留物。

据估计，在全球范围内，底拖网捕捞向水体中排放的沉积物与世界上所有河流沉积到海洋中的沉积物一样多。

人类对海洋生物保护的各种影响以复杂的方式相互作用，使科学家很难将它们区分开来。图片来源：Nawrot 等人，2024 年

这项研究的第一作者、维也纳大学古生物学家拉法尔-纳沃罗特（Rafal Nawrot）说："在研究这项研究时，我很惊讶底拖网捕捞的影响如此广泛。纳沃特研究的是上个冰河时期以来海洋生态系统发生的变化，在这一领域，了解有助于或阻碍化石形成的各种因素至关重要。"

他讲述了一项研究，在这项研究中，他和同事发现钻入海底的沉积物岩芯中明显缺乏大型贝壳。"鉴于我们现在对我们工作的一些地区拖网捕捞强度的了解，这种模式可能只是海底拖网清除它们的伪影。"

人类行为的意外后果

化石记录的改变也可能是间接的。人类活动造成的局部物种灭绝和入侵物种的引入既可以阻止化石化过程，也可以改善化石化过程。作者举了红帝王蟹（堪察加拟石蟹，Paralithodes camtschaticus）的例子，这种蟹在 20 世纪 60 年代被有意引入俄罗斯和芬兰之间的巴伦支海。在那里，它们几乎没有天敌，因此数量激增。红帝王蟹的爪子几乎能抓到任何东西就吃，并能捏碎猎物的外壳。这导致穴居无脊椎动物的数量急剧减少，而穴居无脊椎动物能为沉积物充氧。

较少的穴居生物意味着沉积物中较少的氧气，这意味着更好的保存。但是，更多的螃蟹啃咬贝壳，就意味着能够保存下来的贝壳更少了。如果没有正确的历史背景，未来的古生物学家在试图理清这一系列事件时可能会一筹莫展。

这些变化和其他人类驱动的变化可能特别难以解释，因为它们模仿侵蚀或物种迁移等自然过程。在某些情况下，人类活动可能会完全抹去化石档案，或者在环境中添加成吨的外来物质，从而扰乱研究工作。

"某些过程根本不会自然发生，比如海滩补给，"科瓦尔斯基说。当海滩的一部分被飓风或上升的海平面冲走时，当地政府通常会花钱雇船将泥沙从自然侵蚀微乎其微的深水环境中拖到海岸线上，包括化石在内。在其他情况下，化石本身就是搬迁的目标。

科瓦尔斯基说："生活在数十万年前的牡蛎可能会被从一个区域移除，然后添加到另一个区域的现代海底，以促进现今牡蛎礁的恢复。"

那么，科学家该如何开始厘清影响化石形成的各种自然和人为力量呢？纳夫罗特说，这很复杂。"这取决于研究的目标，但有一些方法可以规避这些问题。"

放射性碳年代测定法是近来比较可行的一种方法。科学家用这种方法来估算相对较年轻化石的年龄，但直到最近，高昂的成本意味着这种方法只能很少使用。在分析现代海底钻取的沉积物岩芯时，顶部的生物可能比底部的生物年轻数千年，研究人员通常只选择几块化石进行放射性碳测年。这虽然提供了可靠的信息，但分辨率较低，而且如果沉积物在不知情的情况下被海底拖网混入，结果可能会产生误导。

"除非在每层取多个样本，否则你不会意识到这个问题，而这种方法并不普遍。我们认为应该更多地采用这种方法，"纳夫罗特说。

研究人员还需要更有创造性地使用统计分析来解释数据。这些方法的开发和测试都需要时间，但它们正慢慢变得越来越普遍，科学家们正逐步接近更好地理解人类如何影响地球上生命的历史档案。

科瓦尔斯基说："地质记录的变化可能是人类活动的指纹，其本身也可能揭示出生态系统的历史。"

编译自/ScitechDaily