有孔蟲：我為祖國找石油

有孔蟲：給自己套盔甲的單細(xì)胞

要說清楚它們?yōu)槭裁礃O為有用，我們需要了解一下它們的基本知識(shí)。

目前，有孔蟲在生物分類上還有爭議，通常將其歸入原生動(dòng)物中。它們是一群單細(xì)胞生物，有意思的是，它會(huì)給自己制造外骨骼：有一些種類的有孔蟲只是簡單分泌粘性物質(zhì)，把各種外界雜質(zhì)黏結(jié)起來，這些雜質(zhì)不僅包括細(xì)小的沙粒，還包括其它動(dòng)物的外骨骼碎片，甚至還有更小的活體生物。

有些種類的有孔蟲則會(huì)自己分泌含鈣物質(zhì)或幾丁質(zhì)組成外骨骼，通常這些外骨骼就會(huì)精細(xì)很多，有些甚至類似瓷器一樣光滑細(xì)膩。

在制造外骨骼的同時(shí)，有孔蟲還能通過外骨骼的孔洞伸出絲狀的偽足來。這些偽足是其細(xì)胞的外延——細(xì)胞膜變形拉長，其中充填細(xì)胞質(zhì)，就形成了這種細(xì)長的絲狀結(jié)構(gòu)。偽足能幫助有孔蟲運(yùn)動(dòng)和進(jìn)食，是一種比較重要的結(jié)構(gòu)。

由于它們個(gè)頭微小，因此很容易隨著海浪擴(kuò)散到全球的海洋中。又由于它們是單細(xì)胞生物，生命周期短、演化快，因此很容易適應(yīng)各種不同的海洋環(huán)境。目前發(fā)現(xiàn)的有孔蟲中，既有與光合藻類共生的浮游自養(yǎng)型生物，也有底棲的異養(yǎng)生物。

它們很容易受到環(huán)境影響而產(chǎn)生各種不同的外形，因此是研究海洋環(huán)境最好的指示物之一。

比如，有些有孔蟲的殼是螺旋的，但在冷水中是左旋為主的，而在赤道的溫水環(huán)境中則是右旋為主；又比如，有的有孔蟲在高鹽度環(huán)境下殼體會(huì)畸形，殼上的紋飾也會(huì)減弱，還有些會(huì)殼體變??；再比如，海底沉積物的成分也會(huì)影響底棲類型的有孔蟲。在細(xì)粒鈣質(zhì)碎屑沉積物中，有孔蟲數(shù)量和種類都很多，但在黏土質(zhì)的沉積物中或砂質(zhì)沉積物中，有孔蟲數(shù)量很少，且粉砂質(zhì)和粗砂質(zhì)環(huán)境下有孔蟲形態(tài)都大不一樣：粉砂質(zhì)環(huán)境下的有孔蟲以薄殼、長形殼為主，粗砂質(zhì)環(huán)境下，有孔蟲會(huì)出現(xiàn)雙凸或紡錘形。

地層之書的神奇字母

最妙的是，有孔蟲很可能在寒武紀(jì)之前就出現(xiàn)了，并且一直延續(xù)到今天。有孔蟲殼體微小，在沉積過程中不像大化石那樣容易損壞，因此容易保存下來，這些肉眼不可見的小化石被稱為微體古生物化石。許多沉積巖中富含有孔蟲化石——即使這些沉積巖中沒有其它任何大型化石，地質(zhì)學(xué)家們也能通過在顯微鏡下識(shí)別有孔蟲化石的形態(tài)特征和不同種類有孔蟲之間的組合特征來鑒定它們，從而推斷出它們生存時(shí)候的環(huán)境。

有孔蟲的這些特點(diǎn)在地質(zhì)學(xué)中非常有用。

首先，它們可以用來劃分和對(duì)比地層。地層往往是一層層的沉積物堆積起來的，在層與層之間并不會(huì)有可以用來區(qū)分時(shí)間的界限。比如某地從侏羅紀(jì)末期到白堊紀(jì)初期，一直是海岸環(huán)境，那么這里就會(huì)沉積泥巖或砂巖。如何區(qū)分哪些巖層屬于白堊紀(jì)，哪些屬于侏羅紀(jì)呢？這時(shí)候，有孔蟲就派上用場了。由于有孔蟲的演化極為迅速，每一個(gè)時(shí)間段內(nèi)的有孔蟲形態(tài)各不一樣，因此只需要通過對(duì)比不同地層中的有孔蟲形態(tài)就能確定它們生活的年代，從而確定巖層的年代。

另外，在地質(zhì)學(xué)中還會(huì)遇到另一個(gè)問題，就是地層的對(duì)比。這是由于全球不同區(qū)域的環(huán)境不同，同一時(shí)代形成的地層以及地層組合就會(huì)完全不同。比如，如下圖A、B兩地，從寒武紀(jì)到奧陶紀(jì)，由于其所處位置不同，隨著時(shí)間的變化出現(xiàn)不同的環(huán)境，沉積下來的地層組合就會(huì)不同。而且由于后期的構(gòu)造變化，有些地層甚至?xí)l(fā)生褶皺、倒轉(zhuǎn)或缺失。這時(shí)候如何去在全球范圍內(nèi)對(duì)比同一時(shí)代的地層組合呢？

全球范圍內(nèi)，不同區(qū)域的環(huán)境不同，即使是同一時(shí)間內(nèi)形成的地層以及地層組合會(huì)完全不同，因此要研究全球范圍內(nèi)的地質(zhì)狀況，就需要進(jìn)行地層對(duì)比

由于有孔蟲的擴(kuò)散很快，可能在十幾年、幾十年的時(shí)間內(nèi)，一種有孔蟲出現(xiàn)后，它就會(huì)擴(kuò)散到全球范圍內(nèi)，這樣，在全球的相似環(huán)境下，所有的地層中都會(huì)出現(xiàn)這種有孔蟲。那么只需要對(duì)比地層中的有孔蟲化石類型，就能進(jìn)行地層對(duì)比了。

探氣候，找石油，我都拿手！

有孔蟲的另一種應(yīng)用對(duì)我們現(xiàn)在面對(duì)氣候變化的挑戰(zhàn)更有意義——它們可以用來恢復(fù)地質(zhì)歷史時(shí)期的古氣候。

在地質(zhì)學(xué)中有一個(gè)貫穿始終的理論：“將今論古”。意思是，雖然古今的地球面貌以及生物形態(tài)可能截然不同，但是其“驅(qū)動(dòng)力”是相同的。

比如沉積巖的形成，在河流上游會(huì)形成礫巖，中下游會(huì)形成砂巖，湖泊或海洋深處會(huì)形成泥巖。這是因?yàn)樗畡?dòng)力的不同引起的：在河流上游，水力充沛，能攜帶礫石移動(dòng)一段時(shí)間，但很快水流就會(huì)放緩，再也帶不動(dòng)礫石了，礫石由此沉積下來，最后變成礫巖。在河流中游，水流只能攜帶沙粒，到了河流入海入湖處，水流再次變緩，只能攜帶更細(xì)小的粘土物質(zhì)了。于是形成了上游礫巖，中下游砂巖，深水處泥巖的分布。這種來自物理的、化學(xué)的力量亙古不變，無論古今，在這些力量驅(qū)動(dòng)下形成的巖層也大同小異。

同樣，驅(qū)動(dòng)生物進(jìn)化的力量也主要是溫度、光照、鹽度等因素，而生物對(duì)環(huán)境的反饋也都大體類似?，F(xiàn)代生活在熱帶的生物以及生活在北極圈的生物，其特征也與古代生活在這些地方的生物極為相似。因此，現(xiàn)代生活在熱帶的有孔蟲與古代生活在熱帶的有孔蟲一定是具有相似特征的。

基于這樣的理論，科學(xué)家就能很容易通過有孔蟲的形態(tài)學(xué)特征來研究有孔蟲的地理分布，從而研究地質(zhì)時(shí)期的氣候變化。比如某一時(shí)代熱帶類型的有孔蟲分布的緯度比現(xiàn)在高，說明這一時(shí)代比現(xiàn)代熱，要是熱帶類型的有孔蟲分布窄，說明這一時(shí)代比現(xiàn)代冷。隨著技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的科學(xué)家甚至還能通過研究有孔蟲殼的氧同位素來估算海水溫度的具體數(shù)值。

地球不止一次經(jīng)歷過快速升溫和降溫的過程，在這些情況下，生物是如何演化的、生態(tài)環(huán)境是如何變化的、生物是否會(huì)滅絕等問題都對(duì)我們有所啟示。現(xiàn)在，有很多科學(xué)家正在試圖通過研究有孔蟲來獲得地球歷史上的環(huán)境變化數(shù)據(jù)，從而幫助我們更好的應(yīng)對(duì)環(huán)境變化。

另外，有孔蟲在石油勘探中也有重要作用。河流入海口處往往會(huì)形成三角洲，這里水分和營養(yǎng)物質(zhì)充裕，動(dòng)植物繁盛，因此富含大量有機(jī)物，而石油就來源于有機(jī)物。因此遠(yuǎn)古時(shí)期的三角洲是蘊(yùn)藏石油的潛在地點(diǎn)，而利用有孔蟲的生態(tài)和組合特征很容易就能圈定遠(yuǎn)古三角洲的范圍，這無疑對(duì)找油意義重大。