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《雕刻地球的生命:生物侵蚀的神奇故事》

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活动截止时间:3月13日

(将会在3月14日的推文里公布获奖名单)

活动解释权归「尹哥聊基因」所有

你是否曾漫步在海边,捡起一块布满孔洞的贝壳,好奇这些孔洞是如何形成的?你是否在森林中见过树木上奇怪的痕迹,疑惑那是何种生物所为?你是否想过,那些看似坚硬无比的岩石、贝壳、木材甚至骨骼,是如何被生物一点点改变的?

这些问题的答案,就藏在这本《雕刻地球的生命》中,带你走进一个充满奇迹的生物侵蚀世界,让你重新认识这些微小却强大的生命力量。

“生命一直在打碎、刮擦、钻孔的方式磨损岩石、贝壳、骨骼和木材,这个过程已经持续了10亿多年。”

从地衣到鹦嘴鱼,从恐龙到大象,从深海的食骨蠕虫到森林中的啄木鸟,各种各样的生物都在用它们独特的方式改变着地球的面貌。

01

你的沙滩,只是鹦嘴鱼的粪便

当你漫步在热带岛屿的白色沙滩上,一定想象不到,脚下细腻的细沙都可能来自鹦嘴鱼的粪便吧!

鹦嘴鱼主要以珊瑚藻类为食,它们用坚固的牙齿啃食珊瑚表面,获取生长在其间的藻类和其他微生物。当鹦嘴鱼啃食珊瑚时,它们并非仅仅取食表面的藻类,而是会连同珊瑚碎片一起吞下。一旦进入鹦嘴鱼的消化系统,珊瑚碎片会被进一步分解。鹦嘴鱼的胃酸和肠道中的酶会软化珊瑚,并将其转化为更细小的颗粒。经过消化道的处理后,这些颗粒最终通过排泄系统排出体外,成为你眼前的细腻白沙。举个例子:1995年,一项关于大堡礁驼背绿鹦嘴鱼(Chlorurus gibbus)生物侵蚀率的研究估计,每条鱼每年可将略微超过1000千克的珊瑚转化为沉积物。

鹦嘴鱼制造的近海沙地不仅是美丽的沙滩的基础,还是众多海洋生物的栖息地。例如,甲壳类动物、多毛纲蠕虫、掘洞的海胆等小型无脊椎动物常常选择这些沙地作为家园。此外,这些沙子还为濒危海龟提供了安全的产卵场所。海龟妈妈们爬过沙滩,抵达沙丘,在那里挖出瓮形的巢穴,然后产蛋,并把蛋埋在这些沙子中进行孵化。许多涉禽物种也会利用沿海沙丘后方的沙地筑巢,孵育后代。


△ 终期阶段的雄性绿鹦鲷个体

02

深海的食骨者

再深入那幽暗无光、压力巨大的海底,你会发现一个更为神秘的世界。当一头巨大的鲸鱼死去并沉入海底,它的尸体便成为了一个丰富的食物源,吸引着各种奇异而神秘的生物前来享用。一群被称为“深海食骨者”的生物,通过各自独特的方式,将死亡转化为新的生命源泉,维持着深海生态系统的平衡。

当鲸鱼尸体沉入海底后,首先迎来的是“全程自助餐”阶段。在这个阶段,大量食腐动物迅速聚集到鲸鱼尸体周围,开始大快朵颐。鲨鱼、盲鳗和十足目动物等是这一阶段的主要参与者。它们以鲸鱼的皮肤和肌肉为主要食物来源,迅速消耗掉大部分柔软组织。

随着食腐动物逐渐消耗掉鲸鱼的外部组织,第二阶段——“机会主义者定殖”开始了。此时,更多的物种利用鲸鱼尸体周围富含有机物的沉积物和裸露的骨骼作为食物和家园。其中最引人注目的是食骨蠕虫(Osedax),这是一种多毛纲动物,生命周期依赖于骨头。它们使用酸液钻进密实的皮质骨,以及下面更加多孔的松质骨。这些行为暴露出更多底下的骨头,其中许多都充满着富含脂类的骨髓。雌性蠕虫钻入骨头并在其中定居,同时为微生物、线虫和其他多毛纲动物提供入口,让它们在其中生存并取食。

随着时间的推移,鲸鱼的骨骼逐渐暴露出来,进入了第三阶段——“臭鸡蛋”阶段。在此阶段,厌氧细菌将富含脂类的骨头中的硫酸盐转化为硫化物,形成一个只有亲硫生物才能忍受的硫化氢气圈。尽管硫化物对大多数生物来说是有毒的,但对于某些特殊的生命形式来说,它们却是宝贵的能源来源。这些特殊的微生物能够利用硫化物进行化学合成,产生有机物质,为整个生态系统提供能量。喜爱硫化物的微生物垫扩展开来,它们的有机物吸引来一些植食性动物,例如帽贝和其他腹足纲动物。


△ 鲸鱼的骨架残骸

最终,鲸鱼的坚硬部分就成为固着动物的附着表面,进入了第四阶段——“鲸鱼礁阶段”。在此阶段,骨骼中所有的有机物质消耗殆尽;只剩一些被侵蚀的骸骨,作为深海中的硬质基底,供悬浮物摄食者附着,例如深海蛤蜊。鲸鱼礁类似于浅海珊瑚礁的生态系统,虽然没有珊瑚、鹦嘴鱼或其他丰富多彩的生物群,但它同样为众多海洋生物提供了栖息地和食物来源。鲸鱼礁的存在标志着鲸鱼尸体从一个食物源转变为一个稳定的生态系统结构,继续支持着周围的生物多样性。

03

狂热的贝壳粉碎者

你是否曾在海边漫步时,发现一些破碎的贝壳散落在沙滩上?其实,这些破碎的贝壳不仅仅是大海的馈赠,它们背后隐藏着一场惊心动魄的捕食战。不管是螃蟹还是海鸥,它们都拥有强大的力量和精妙的技巧,足以将坚硬的贝壳碾碎。

就拿螃蟹来说,它们拥有强壮的钳子,也就是螯足,可以用来捕捉并粉碎贝壳。螯足不仅是它们的主要武器,还是多功能工具,用于挖掘、对抗猎物或竞争对手。螃蟹的螯足由一个固定的掌节和一个可移动的指节组成,指节上生有短小带刺的“牙齿”,可以抓住并压碎猎物。每只螃蟹通常拥有两只不同大小的螯足,较大的用于压碎,较小的用于抓取或劈砍。

螃蟹在捕食过程中展现了极高的智慧和技巧,它们可以用两只钳子抓住猎物,并根据贝壳的大小和厚度选择不同的攻击方式。如果贝壳较薄,螃蟹可能会直接插入一只钳子的尖端,切割并撬开贝壳;而对于厚实的贝壳,螃蟹则会将其置于上螯足内,用力挤压,直到贝壳破裂。

除了螃蟹,鸟类也是著名的贝壳粉碎者。海鸥就有一种独特的捕食行为,那就是“高空抛蛤蜊”。它们会衔着蛤蜊飞到高空,再将蛤蜊抛下,借助重力和坚硬的地面击碎贝壳。原来,聪明的海鸥不只会去码头整点薯条,还拥有顶级捕食者的灵活性和适应性。

其实,这些贝壳粉碎行为不仅为捕食者提供了食物来源,还促进了贝壳和其他有机物质的分解。此外,破碎的贝壳碎片也为其他小型无脊椎动物提供了栖息地。例如,寄居蟹通常会选择完整的贝壳作为住所,但如果找不到合适的贝壳,它们也会利用破碎的贝壳作为临时避难所。

随着捕食者的力量不断增强,猎物也逐渐演化出更为复杂的防御机制。例如,蛤蜊和螺类逐渐演化出更厚的外壳、棱角和刺状结构,以抵御捕食者的攻击。这就是捕食者与猎物之间的协同进化过程。


△ 海鸥在木制码头留下的硬壳蛤“屠杀”现场

04

贝壳上的秘密

你是否曾捡到一枚美丽的贝壳,却发现其上布满了神秘的小孔?究竟是谁,在贝壳上留下了钻孔痕迹?

要知道,这些钻孔并非随机分布,而是捕食者精心选择的结果。这些捕食者包括玉螺、骨螺,还有章鱼,它们利用自己独特的工具和技巧,在坚硬的贝壳上钻出完美的圆形或椭圆形孔洞。就拿玉螺来说,它们是最早被科学家研究的钻孔捕食者。玉螺能够利用自己的齿舌,也就是一种带有微小牙齿的带状结构,摩擦贝壳表面,逐渐削弱贝壳的结构。而且,玉螺通常会选择靠近贝壳顶部的铰合部位进行钻孔,因为这里是贝类内部肌肉附着的地方。一旦钻孔完成,玉螺会注入毒液,使猎物瘫痪并最终死亡。玉螺的钻孔位置非常精确,几乎总是位于最有效的攻击点。


△ 一只现代玉螺上的斜角状钻孔,这是同类相食的痕迹

与玉螺相比,骨螺的攻击更为猛烈。骨螺不仅会钻孔,还会使用其强壮的口器直接撕裂贝壳。骨螺的齿舌比玉螺更加锋利,能够迅速穿透较厚的贝壳。此外,骨螺还具备一种特殊的腺体,可以分泌酸性物质,软化贝壳表面,加速钻孔过程。

除了螺类,章鱼也是著名的贝壳钻孔专家。章鱼能够用8条触手紧紧包裹住猎物,试图将两片贝壳分开。如果猎物过于顽强,章鱼便会启动B计划:利用颚片和齿舌在贝壳上钻孔。章鱼的钻孔通常较小且呈椭圆形,集中在猎物内部肌肉对应的位置。而且,章鱼不仅能钻孔,还能注入毒液,使猎物麻痹并最终死亡。

贝壳上的这些钻孔不仅仅是捕食行为的产物,更对生态系统产生了深远的影响。钻孔破坏了贝壳的完整性,使其他微生物和小型无脊椎动物更容易进入其中,进一步加速贝壳的分解。不过,寄居蟹通常不选择带有钻孔的贝壳,因为这些贝壳容易被压碎,除非万不得已,才会利用这些“二手房”作为临时住所。

“生物侵蚀将以许多和过去相同的方式,继续影响我们的海洋和陆地表面,只要地球还在提供岩石、贝壳、树木或骨头,生命就会侵蚀它们,将它们的精华还给下一轮的更新。”

《雕刻地球的生命》不仅揭示了自然界中那些鲜为人知的生物侵蚀现象,还向我们展示了生命如何通过独特的互动方式,一点一滴地塑造和改变我们的地球。这不仅是一次穿越时间长河的旅行,更促使我们深入思考生命与地球环境之间的关系,以及如何应对未来的气候变化。

一起走进生物侵蚀的奇妙世界,开启跨越时空的演化之旅吧。

本文图片来自《雕刻地球的生命》


《雕刻地球的生命:生物侵蚀的神奇故事》

【美】安东尼·马丁 著

刘畅 译

上海科技教育出版社

2024年12月




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