說(shuō)起化石，很多人第一時(shí)間會(huì)想到恐龍骨骼化石，因?yàn)樽銐蛘鸷场６爸乜谖丁钡奈?，決定和你們聊聊古生物的排泄物——糞便化石，以及如何制作屬于自己的糞化石。
誰(shuí)邂逅了第一坨糞便化石？
如果你是一個(gè)恐龍迷，想必不會(huì)對(duì)威廉·巴克蘭（William Buckland）感到陌生，因?yàn)樗枋龊兔说谝恢豢铸?，是最早研究恐龍的科學(xué)家之一。但是，你未必知曉巴克蘭的另一重要身份——“初代糞便化石獵人”。
1821年，巴克蘭在調(diào)查英格蘭北約克郡的一個(gè)史前鬣狗洞穴時(shí)，發(fā)現(xiàn)遍地的鬣狗骨骼和牙齒化石之間，還散落著一些白色小球，懷疑是鬣狗的糞便化石。
鬣狗糞便化石，發(fā)現(xiàn)于英格蘭北約克郡的洞穴，保存在牛津大學(xué)博物館。
圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)[1]
為了證實(shí)這個(gè)猜想，巴克蘭跑去動(dòng)物園里觀察非洲斑點(diǎn)鬣狗的糞便。由于現(xiàn)代鬣狗十分喜歡食用其它動(dòng)物的骨骼，攝入過(guò)多的鈣和磷，導(dǎo)致糞便呈現(xiàn)白色，恰好洞穴中的白色小球主要化學(xué)成分也是磷酸鈣。于是，巴克蘭發(fā)表論文并獲得皇家學(xué)會(huì)科普利獎(jiǎng)?wù)?，科學(xué)地邂逅了第一坨糞便化石。
現(xiàn)代斑點(diǎn)鬣狗的白色糞便。
圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)[2]
從史前鬣狗洞出來(lái)后，巴克蘭又把目光投向海濱小鎮(zhèn)萊姆里吉斯。
這兒的海岸線埋藏著大量侏羅紀(jì)時(shí)期的海洋生物化石，著名的化石收藏家瑪麗·安寧在此發(fā)現(xiàn)了第一具完整的魚(yú)龍和蛇頸龍化石，并注意到它們的腹腔保存有許多深灰色的小石頭，石頭里偶爾還會(huì)夾雜著骨頭和魚(yú)鱗。
英國(guó)的萊姆里吉斯海岸，如今這里每年還會(huì)舉辦化石節(jié)。
圖片來(lái)源：wikipedia
盡管小石頭被當(dāng)?shù)厝朔Q之為“牛黃石”，并在16世紀(jì)曾被廣泛用作解毒劑，但在瑪麗·安寧的研究基礎(chǔ)上，**巴克蘭認(rèn)為魚(yú)龍腹部的小石頭其實(shí)都是糞便，**不久后他創(chuàng)立了一個(gè)詞“Coprolite”（糞化石），將所有遠(yuǎn)古糞便納入其中。
從此，糞化石的研究領(lǐng)域大門(mén)正式開(kāi)啟。
糞化石的形狀千奇百怪，因?yàn)?*在這個(gè)世界上，沒(méi)有誰(shuí)能夠拉出完全相同的兩坨糞便。**而且正常的糞便都比較柔軟、易碎，在埋藏過(guò)程中會(huì)再次發(fā)生變形，甚至遭到食糞動(dòng)物的破壞和風(fēng)吹雨打的洗禮，從而出現(xiàn)球形、卵形、錐形、雪茄形、不規(guī)則形等等。其中，最令巴克蘭著迷的莫過(guò)于螺旋狀糞化石。
（A）威廉·巴克蘭；（B）他于1835年的繪畫(huà)，可見(jiàn)螺旋狀糞化石；（C）他收集的糞化石。
圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)[3]
關(guān)于螺旋狀糞化石的成因，巴克蘭認(rèn)為是食物殘?jiān)鼤?huì)經(jīng)過(guò)一段螺旋形的腸道，漸漸形成帶有螺旋紋的糞便，并以這一形態(tài)排泄出體外，最終被埋藏形成化石。
這一觀點(diǎn)并非異想天開(kāi)，因?yàn)楝F(xiàn)生鯊魚(yú)、肺魚(yú)、銀鮫、鱘類的腸道就有這樣的結(jié)構(gòu)：**回腸內(nèi)的粘膜層排列成螺旋瓣，就像一個(gè)螺旋樓梯。**當(dāng)食物興沖沖來(lái)到螺旋瓣后，一圈又一圈的結(jié)構(gòu)不僅可以延緩食物的移動(dòng)速度，還能增加腸道內(nèi)的消化面積，讓魚(yú)兒們更充分地吸收營(yíng)養(yǎng)。
鯊魚(yú)腸道內(nèi)的螺旋瓣。
圖片來(lái)源：圖源wikipedia
樂(lè)于動(dòng)手的巴克蘭哪能放過(guò)這些活生生的例子，他直接**往鯊魚(yú)的腸道內(nèi)注射一種能夠快速凝固的水泥，**最終成功復(fù)制出水泥版的螺旋糞便。在搗鼓糞化石研究的同時(shí)，巴克蘭還給自己定制了一張“糞化石桌”，桌面嵌滿經(jīng)過(guò)拋光打磨的魚(yú)糞化石，用來(lái)招待晚宴肯定別有一番風(fēng)味。
糞化石桌，如今收藏于萊姆雷吉斯的博物館
圖片來(lái)源：Lyme Regis Museum
糞化石有什么用？
一塊動(dòng)物骨骼化石，能讓我們真真切切地感受遠(yuǎn)古生命的不可思議，這是一坨糞化石無(wú)法比擬的，那為何巴克蘭沉迷于其中？
因?yàn)榧S化石能夠提供“另類”的古生物信息呀。
以螺旋狀糞化石為例，它可以直接反映排泄者的消化道內(nèi)部結(jié)構(gòu)，表明古代魚(yú)類的腸道也有螺旋瓣，有利于吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；**也能作為魚(yú)類分類的依據(jù)，**因?yàn)榧S化石表面的螺旋紋與腸道內(nèi)螺旋瓣的數(shù)量、疏密程度有關(guān)，比如現(xiàn)代鯊魚(yú)腸道的螺旋瓣很密集，肺魚(yú)次之，軟骨硬鱗魚(yú)類則很稀疏；還能反映排泄者的體型上限，比如螺旋紋數(shù)量＜5圈的糞化石，排泄者體長(zhǎng)上限為1～2米。
不同魚(yú)類的螺旋瓣形態(tài)，有的密集，有的稀疏。
圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)[4]
就像你吃了金針菇一樣，糞化石也含有未被消化的食物殘?jiān)?/strong>，如骨骼、牙齒、鱗片、植物以及微生物等等，這些都能夠反映古生物的獵物選擇行為、食物偏好以及消化方式等相關(guān)生理學(xué)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是重建古生物的食譜。
巴克蘭在萊姆里吉斯海岸收集的魚(yú)龍糞化石，除了包含魚(yú)鱗、魚(yú)骨以及小型魚(yú)龍骨骼外，還有一些**烏漆麻黑的糞化石。**后來(lái)經(jīng)過(guò)分析，糞化石中的黑色色素和魷魚(yú)等軟體動(dòng)物的墨汁具有相同的化學(xué)成分，從而知道魚(yú)龍的食譜里還有魷魚(yú)。這是否讓你想起了紅心火龍果的“折磨”？
魚(yú)龍吃魷魚(yú)復(fù)原圖，基于1.99億年前的魚(yú)龍的胃內(nèi)容物所畫(huà)。
圖片來(lái)源：Julian Kiely
當(dāng)擁有足夠多的糞化石時(shí)，還可以重建古生態(tài)系統(tǒng)的食物網(wǎng)。
這幅1830年的水彩畫(huà)，展現(xiàn)了侏羅紀(jì)時(shí)期的萊姆里吉斯海岸，主要基于威廉·巴克蘭的科學(xué)研究和瑪麗·安寧收集的化石，是重建古代生態(tài)系統(tǒng)的第一次嘗試。不信你看，蛇頸龍和魚(yú)龍互相廝打的同時(shí)，還在悄悄拉屎——蛇頸龍腹下的橢圓狀物體就是糞便。
《Duria Antiquior》水彩畫(huà)，描述史前時(shí)代的萊姆里吉斯海岸。
圖片來(lái)源：wikipedia
受時(shí)代的局限性，食物網(wǎng)的第一次重建并不完善。
今天，我們已經(jīng)可以采用新的科學(xué)技術(shù)，來(lái)窺探糞便里的世界。2020年10月，英國(guó)布里斯托大學(xué)的科學(xué)家對(duì)成千上百坨糞化石進(jìn)行CT掃描，識(shí)別出各類骨骼、鱗片和牙齒，重建了布里斯托地區(qū)兩億多年前的淺海食物網(wǎng)：海洋爬行動(dòng)物和鯊魚(yú)吃小魚(yú)，小魚(yú)吃更小的魚(yú)和龍蝦，魚(yú)龍甚至可能還會(huì)啃生蠔。
頂部為魚(yú)龍，右上角為蛇頸龍，藍(lán)色箭頭表示2020年研究的捕食者-獵物關(guān)系，紅色箭頭和黑色箭頭來(lái)源于2018年的研究
圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)[3]
CT掃描結(jié)果還顯示，各種糞化石內(nèi)部的骨骼和鱗片幾乎沒(méi)有損壞，這意味著史前海洋動(dòng)物的消化能力欠佳，無(wú)法像現(xiàn)代大多數(shù)食肉動(dòng)物一樣溶解骨頭，只能硬著頭皮，努力把骨頭拉出體外。最有意思的是，一厘米長(zhǎng)的鯊魚(yú)糞化石竟混合著三塊骨頭，一塊來(lái)自魚(yú)類的頭骨，另外兩塊來(lái)自小型海洋爬行動(dòng)物的尾椎。
鯊魚(yú)糞化石內(nèi)部的三塊骨骼，藍(lán)色為魚(yú)類頭骨，綠色和黃色為海洋爬行的尾椎。圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)[3]
至于這條鯊魚(yú)是在食腐撿漏尸體呢？還是活生生啃了一條魚(yú)的頭部，轉(zhuǎn)而又往一只海洋爬行動(dòng)物的尾巴末端啃去呢？咱就不得而知了。
當(dāng)糞化石堆積成層時(shí)，還會(huì)形成具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的磷礦。
19世紀(jì)中葉，英國(guó)人意識(shí)到磷酸鹽能夠提高農(nóng)作物產(chǎn)量，于是具有高磷酸鹽含量的糞化石開(kāi)始被開(kāi)采用作肥料。數(shù)十年間，糞化石采礦區(qū)如雨后春筍般涌現(xiàn)，形成大規(guī)模產(chǎn)業(yè)，邊上的餐飲設(shè)施、住宅和教堂也一一發(fā)展起來(lái)。
19世紀(jì)中葉的工人們?cè)陂_(kāi)采糞化石
圖片來(lái)源：Buckinghamshire County Museum
雖然該產(chǎn)業(yè)早已衰落，礦坑回填，但那些被毀壞的、被當(dāng)作肥料、被售賣(mài)的重要化石也早已不知去向。
誰(shuí)的屎，你的嗎?
看到這，你或許有疑問(wèn)，為什么科學(xué)家能找到糞化石的主人？
實(shí)際上，在古生物的世界里，**想知道誰(shuí)拉的屎是一件十分困難的事。**只有當(dāng)糞化石保存在動(dòng)物的腹腔時(shí)，才能做出準(zhǔn)確判斷。而大多數(shù)時(shí)候，既要獲取糞化石本身的信息，**還需要結(jié)合時(shí)代背景、地理環(huán)境、同一地層的動(dòng)物化石進(jìn)行分析，**才有可能知道是誰(shuí)拉的屎。
比如這坨長(zhǎng)44厘米，高13厘米，寬16厘米的巨型糞便，含有很高比例（30-50%）的骨骼碎片，遠(yuǎn)大于常見(jiàn)的食肉動(dòng)物糞化石，而且又位于白堊紀(jì)晚期的北美洲，所以推測(cè)是某種暴龍類的糞便。
疑似暴龍糞便化石，發(fā)現(xiàn)于美國(guó)南達(dá)科他州。
圖片來(lái)源：wikipedia
因?yàn)槠毡橐?guī)律表明，糞化石體積和排泄者的體型成正比（盡管沒(méi)有一個(gè)定量關(guān)系），那顯然是暴龍類比該地區(qū)的其它動(dòng)物更配得上這坨糞化石，畢竟小個(gè)子哪能拉出長(zhǎng)達(dá)63.5厘米的糞便嘛。
而在眾多的糞化石主人中，**肉食性動(dòng)物數(shù)量遠(yuǎn)高于植食性動(dòng)物，**因?yàn)榧S化石的主要成分是磷酸鈣，骨骼和肉類能提供更多的礦物質(zhì)，促進(jìn)糞便礦化。
最后，如果你想擁有屬于自己的糞化石，首先請(qǐng)吃肉蛋奶，攝入鈣和磷；其次選擇一個(gè)好的天然廁所，比如湖泊或深海等沉積環(huán)境；然后確保糞便安全著陸，進(jìn)入埋藏階段；最后交給運(yùn)氣。希望經(jīng)歷過(guò)百萬(wàn)年的地質(zhì)變動(dòng)，你的糞便會(huì)以化石之身出露于地表，被“后人”拾獲……
參考文獻(xiàn)：
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