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這種“有殼”的古老生物是金字塔的建材,也是海洋食物鏈的基石

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提到“浮游生物”,大家的第一反應(yīng)往往是淡水和海洋中那些體型小到難以用肉眼觀測,卻數(shù)量繁多的無脊椎動物;它們?nèi)崛跫毿。谒w中就像空氣中的塵埃一樣無處不在,是食物鏈中不可或缺的基石。然而有一類用堅硬的甲殼來保護自己的浮游生物,堪稱微觀世界里的“疊甲”大師,它們就是有孔蟲。

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有孔蟲的科學(xué)繪畫,生物學(xué)家海克爾(Ernst Haeckel)繪制 | Wikimedia Commons

“有殼”的單細胞生物

有孔蟲門Foraminifera,意為“布滿小孔的”,目前已知的有孔蟲門共有5個綱超過5萬種(包括6700-1萬個現(xiàn)生種和至少4萬個化石種),大多數(shù)有孔蟲體型細小,殼的直徑不超過一毫米,但是生活在500-10600米的深海中的丸殼綱Xenophyophorea身體直徑可達20厘米,可以說是有孔蟲家族中的“巨人”了。

有孔蟲門動物最大的特點,就是由凝集的碳酸鈣構(gòu)成的硬殼。與我們熟悉的螺蚌蝸牛等軟體動物的碳酸鈣外殼不同,作為單細胞生物,有孔蟲目的殼位于細胞膜內(nèi)部的原生質(zhì)內(nèi),上面布滿許多小孔,“有孔蟲”之名就是由此而來。許多有孔蟲的殼具有復(fù)雜的多層結(jié)構(gòu)并有許多小室,殼的形態(tài)和結(jié)構(gòu)也是分類學(xué)家區(qū)分不同類群有孔蟲的主要標(biāo)準(zhǔn);除了構(gòu)成主要成分的碳酸鈣之外,一些有孔蟲的殼中還含有蛋白質(zhì)、方解石、文石等其他物質(zhì),甚至有一種有孔蟲的殼中還含有硅,用來加固外殼使其變得更加堅韌。

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有孔蟲的科學(xué)繪畫,生物學(xué)家??藸枺‥rnst Haeckel)繪制 | Wikimedia Commons

有孔蟲細胞中的各種細胞器大多包裹在這層硬殼之中,通過這些小孔,有孔蟲可以伸出絲狀的假足來進行細胞內(nèi)外的物質(zhì)交換。假足既能夠幫助有孔蟲在水中或水底的沉積物上移動,也能粘附和捕捉硅藻和細菌等作為食物。有趣的是,許多有孔蟲類的體內(nèi)共生著諸如綠藻、紅藻、硅藻和溝鞭藻類等生物,能夠通過光合作用為有孔蟲提供能量;其他一些有孔蟲類則會在胞吞消化單胞藻類后,保留它們的葉綠體為己所用。

構(gòu)造了金字塔的古老生物

有孔蟲門動物不僅種類繁多,分布也非常廣泛。大多數(shù)的有孔蟲生活在海洋中,從陽光燦爛的海水表層到上千米的深海都可以見到它們的蹤跡,除了浮游生活的種類之外也有不少種類是營底棲的;還有一些成員分布在淡水中,甚至有一部分有孔蟲已經(jīng)進軍陸地,棲息在熱帶雨林地表潮濕的土壤里。

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中生代的有孔蟲化石 | Lyndsey R. Fox et al. / Journal of Micropalaeontology (2018)

與此同時,有孔蟲門動物的歷史也非常古老,最早的有孔蟲出現(xiàn)于距今約5.42億年前的寒武紀(jì),它們在全球的數(shù)量是如此的龐大,據(jù)估測每年有孔蟲制造的碳酸鈣高達4300萬噸,在全世界的海洋沉積層中都能發(fā)現(xiàn)大量由死亡有孔蟲的外殼形成的化石層。古埃及人開鑿和利用有孔蟲化石形成的石灰?guī)r,修建了舉世聞名的金字塔,古生物學(xué)家則用富含有孔蟲化石的地層命名了中生代最長的一個紀(jì)——白堊紀(jì)。

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科學(xué)繪畫,石灰?guī)r中各種微小的生物殘骸 | Wikimedia Commons

有孔蟲化石也是研究古氣候,古生態(tài)的重要指示物種,在深海鉆探的巖芯中發(fā)現(xiàn)的有孔蟲化石,對其數(shù)量和種類的統(tǒng)計,為人類了解數(shù)千萬年前的古代海洋,提供了一扇不可多得的窗口。

海洋世界的基石

種類繁多,數(shù)量龐大的有孔蟲,對于海洋生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定至關(guān)重要。它們一方面能固著海水中溶解的二氧化碳,并將其以碳酸鈣的形式封存在自己小小的硬殼中,隨著有孔蟲的死亡,外殼將大量的碳封存在深海之中,減緩其作為溫室氣體對全球變暖的影響。另一方面部分種類的有孔蟲也能利用共生藻類,或盜食獲得的葉綠體進行光合作用,在海洋中履行著生產(chǎn)者的使命。

對于許多魚類,包括一些在經(jīng)濟上非常重要的食用魚種來說,有孔蟲都是其魚苗不可或缺的餌料生物。然而如果大氣中二氧化碳持續(xù)升高,導(dǎo)致海水中溶解的二氧化碳濃度過高,就會讓海水成為越來越濃的碳酸溶液,而這對于有孔蟲的碳酸鈣外殼來說是致命的:它們的硬殼會被溶解,無法在這樣的海洋環(huán)境中生存。

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活的有孔蟲 | Haruka Takagi et al. / Biogeosciences (2019)

而作為海洋食物鏈中重要的基石物種,有孔蟲類的滅絕和消失,將會影響到食物鏈金字塔上方的一切,從游弋的魚群、飛翔的海鳥、跳躍的海豚和龐大的鯨魚,直到依賴海洋賜予的豐富資源生存和發(fā)展的人類。而作為重要的固碳造礁物種,有孔蟲類一旦大量減少甚至滅絕,也會使氣候變化帶來的挑戰(zhàn)變得更加嚴(yán)峻,形勢更加雪上加霜。

小小的有孔蟲,既是我們?nèi)祟惲私獾厍蜻^去古氣候,古生態(tài)的一面鏡子,也是監(jiān)控現(xiàn)代地球環(huán)境變化重要的指示器;它們在未來的興衰和存亡,與我們每一個人的未來都息息相關(guān)。

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沙中的星型生物殘骸,是有孔蟲的外殼 | Geomr / Wikimedia Commons

給日歷娘來信

2021年即將結(jié)束,這一年里,你有沒有經(jīng)歷過什么讓你印象深刻的自然瞬間?

日歷娘向同事們拋出這個問題后,收到了不少照片和視頻——

@尖兒 某天午睡醒來,目睹了自己帽子上的一場兇殺——螳螂正抱著一只食蚜蠅啃得正歡;

@麥麥 逛公園的時候突然發(fā)現(xiàn),司空見慣的白車軸草其實很好看:

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@黑jio妹妹 則在某天摸魚的時候,拍到了“日狗”——幻日(sun dog)。這是天空中的冰晶對太陽光折射后形成的光學(xué)現(xiàn)象,當(dāng)時太陽的左右兩邊各有一個“小太陽”;

你的#2021自然瞬間# 又是什么?

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評論
科普5c356ffc74420
少師級
古埃及金字塔…。
2023-11-30
藍色國土衛(wèi)士
庶吉士級
轉(zhuǎn)發(fā)。
2022-01-05
科普618d1d8b
舉人級
????
2022-01-03