鹦鹉螺 穿越5亿年时光的“活化石”

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  在奥陶纪的海洋里,海笔鹦鹉螺堪称顶级掠食者,以三叶虫、海蝎子等为食,以长达11米的庞大的体型、灵敏的嗅觉和锋利的嘴喙霸占着整个海洋。
  5亿年前,鹦鹉螺是海洋中的霸主;60年前,得到鹦鹉螺的启发,世界上第一艘核潜艇“鹦鹉螺号”研制成功。
  鹦鹉螺壳蕴含了天文学的奥秘——正是因为壳上的螺纹记录了月亮与地球旋转之间的关系,所以它还获得了“海底天文学家”的美誉。
  距今5亿年前的遥远岁月,被定义为“奥陶纪”。那时候,地球的面貌与今天截然不同——海洋面积远比现在辽阔,大部分陆地都被浅海覆盖。那是一个海洋的时代,生活在海洋里的最庞大的群体——无脊椎动物达到鼎盛时期,各种奇特、巨大、凶猛的海洋生物,演绎着地球生命进化史上最丰富的篇章。
  在奥陶纪后期,一个巨大的无脊椎种族异军突起,很快称霸海洋,它就叫“鹦鹉螺”。但那时的地球,就像是一个躁动不安的孩子,火山、地震、海啸时常发生,大地的形态也在不断改变。
  频繁的火山活动和地壳运动,直接导致了地球生态环境的剧烈变化,继而催发了生命的灾难——第一次物种大灭绝。这次物种大灭绝持续了大约6500万年,造成约85%的物种灭亡。当时的海洋霸主鹦鹉螺及其诸多近亲族群,绝大部分惨遭灭顶之灾,仅有少数存活了下来,顽强地传承至今,成为弥足珍贵的“活化石”……
  地球上最顽固的生命
  5亿年,对于人类来说,是一段久远到难以想象的时光,但对于地球来说,或许只是沧海桑田中的一瞬。自然进化非常残酷,曾经海洋中的“巨无霸”鹦鹉螺,到了现代,用“稀世奇珍”已不足以形容——据相关统计,现存的鹦鹉螺仅有2属6种,主要分布在西南太平洋热带海区,集中分布于菲律宾群岛南半部、澳大利亚大堡礁、斐济群岛海域,在马来群岛、台湾海峡和南海诸岛也有零星分布。
  鹦鹉螺被古生物学家称为“无脊椎动物中的拉蒂曼鱼”(拉蒂曼鱼是登上陆地的脊椎动物的祖先,1.2亿年前已经灭绝),是见证地球生命进化的“活化石”,在古生物领域有很高的研究价值。鹦鹉螺是现代章鱼和乌贼的亲戚,它们的大脑十分发达,接近脊椎动物的水平,其体内的循环系统和神经系统也很发达,但不同的是,它们的眼睛构造相对简单,体内也没有墨囊;而且,它们的心脏、卵巢、胃等器官生长在靠近螺壁的地方,被外壳保护得很好。
  鹦鹉螺的外壳很美丽,构造也颇具特色。它们的壳呈螺旋形盘卷,形似鹦鹉嘴,这也正是其得名的由来。整个螺旋形外壳左右对称,表面一般呈白色或者乳白色,生长纹从壳的脐部辐射而出,平滑细密,犹如一件精美的艺术品。
  尽管鹦鹉螺外表美丽,但其实并不温柔,它们绝非善类,而是地地道道的肉食性动物。夜间,它们通常都很活跃,捕捉各种猎物,白天则以触手抓住海底岩石,安静地歇息。在奥陶纪的海洋里,鹦鹉螺堪称顶级掠食者,其中最凶猛的代表性族群,当属海笔鹦鹉螺,也叫直壳鹦鹉螺,它们的壳并没有卷曲成螺旋形,而是笔直得如同剑形——最长的个体可达11米,主要以三叶虫、海蝎子等为食。在那个海洋无脊椎动物鼎盛的时代,它以庞大的体型、灵敏的嗅觉和锋利的嘴喙霸占着整个海洋。但是在第一次物种大灭绝,以及后来温度和压力的变化之后,大部分鹦鹉螺族群因不适应生存环境而陆续灭绝,唯有一些小型的卷壳鹦鹉螺逃过劫难,生存了下来。
  从遥远的奥陶纪、白垩纪、新生代一直到现代,鹦鹉螺种群经历了数亿年沧海桑田而繁衍生息,但它们的形态和习性却几乎没有变化,堪称“地球上最顽固的生命”。
  开启潜艇构想的钥匙
  法国著名作家儒勒·凡尔纳的代表作《海底两万里》一书中,讲述了生物学家彼埃尔·阿龙纳斯和仆人一起,乘坐一艘神秘的潜艇周游海底的故事。在这两万里的海底旅途中,阿龙纳斯一行人看到无数奇幻的美景,同时也经历了许多惊险奇遇。故事里,他们乘坐的那艘潜艇就叫“鹦鹉螺号”,所采用的技术超越了时代,一次又一次让他们化险为夷——它异常坚固,可以轻易撞毁军舰;可以从海洋之中获得能源,能在海底持续航行很长时间……
  故事中的“鹦鹉螺号”,充满科幻主义色彩,然而在现代军事史上,“鹦鹉螺号”潜艇却是真实存在的,而且比故事中的那艘同名潜艇还要厉害得多。真实版的“鹦鹉螺号”潜艇诞生于1954年,是世界上的第一艘核潜艇,全长90米,总重2800吨,最高航速超过当时最快的普通潜艇一半,凭借着核燃料,它还可在最大航速下连续航行50天,航程3万公里。
  5亿年前的鹦鹉螺是海洋中的霸主,60年前的“鹦鹉螺号”也是当之无愧的“海洋霸主”,但它的问世并非偶然,正是在鹦鹉螺的启发下才研制成功的。
  鹦鹉螺基本上属于底栖动物,从600米深的海底一直到海洋表层,都属于它们的生活区域,所以,它们必须能够自主调控体内的气体含量,以便适应不同深度的压力。这曾经是潜艇技术上的难题,直到科学家们发现鹦鹉螺才茅塞顿开——它们凭借独特的身体构造,可以轻松自如地上浮下沉,还能在任意位置悬浮不动。
  鹦鹉螺的外壳由许多腔室组成,内部大约分为36室,最末一室为躯体所居,即被称为“住室”,一般来说,这也是最大的一间壳室;而其他各室充满气体,均称为“气室”,主要作用就是调节外壳内部水和气体的含量。腔室之间有隔膜,室管穿过隔膜将各腔室连在一起,水流和气体通过室管排向壳外,这样,它们便能随意地控制自身浮力。
  不仅如此,鹦鹉螺还因为独特的前进方式,被称为“汪洋中的喷射推进器”,同样被海洋生物学家所推崇。在鹦鹉螺所有触手的下方,有一个类似鼓风机的漏斗状结构,从外套膜进入螺壳的水流到达这里之后,鹦鹉螺便通过肌肉收缩而向外喷射排水,产生推动力,推动鹦鹉螺的身体向后移动。
  鹦鹉螺的构造如此精密而科学,堪称造物的奇迹,而这也正是开启潜艇构想的钥匙,因此,世界上第一艘核潜艇被命名为“鹦鹉螺号”。
  绚丽螺旋中的自然密码
  鹦鹉螺在国际上的学名为Nautiloidea,这个名字,据说源自拉丁文中的“水手”,因为鹦鹉螺死亡后,身躯软体会沉入海底,外壳就“像水手一样永远漂泊在海面”。   其实,活体鹦鹉螺偶尔也会“漂泊”。在暴风雨过后,风平浪静的夜晚,鹦鹉螺会成群结队地浮到海面上,贝壳向上,壳口向下,头部及腕完全舒展,轻松自在地随波逐流,被水手们称为“优雅的漂浮者”。不过,一旦风起浪涌,它们很快会回到海底,所以很少有人能碰见活体鹦鹉螺,只有非常幸运的水手,才会偶尔一睹鹦鹉螺的美丽。而那些漂泊的鹦鹉螺壳,就更加稀罕了——幸运碰到的水手,会把它当做神物而珍重不已,他们认为这是慷慨的大海恩赐的护符,可以保护他们平安地回到遥远的故乡。
  当代的一些数学家,则被鹦鹉螺外壳所呈现的优美螺线所吸引,也发掘出了许多有趣的内容。鹦鹉螺外壳的螺旋形状,在数学上被称为“等角螺线”,是一种出现在自然界少数贝壳、动物或花朵(如向日葵的种子盘)上的规则图案,其中暗含了斐波拉契数列(即每一项都是前两项之和),而数列的每两项之间的比值,也无限接近黄金分割数(约0.618)。
  鹦鹉螺属于我国一级保护动物,非常珍稀,平常难以一睹其真容,但不论是标本还是活体,它的美都会令人惊叹不已。其实,早在数千年前,鹦鹉螺就已经得到了人们由衷的赞美和喜爱。
  鹦鹉螺壳在中国古代曾被广泛用于酒器,在河南省偃师市杏园村的一座唐墓中,就曾出土过一只珍贵的鹦鹉杯。它直接以鹦鹉螺壳为杯身,螺内自然形成的水车轮片状空间可以储存酒液,其造型之独特,堪称历代酒器珍品中的翘楚。在唐宋时期,鹦鹉杯还颇得嗜酒者的喜爱,当时的诗文中也能见到相关词句,如李白的《襄阳歌》中有“鸬鹚杓、鹦鹉杯,百年三万六千日,一日须倾三百杯。”陆游的诗里也有“葡萄锦覆桐孙古,鹦鹉螺斟玉薤香。”
  在如今的螺壳市场上,鹦鹉螺与万宝螺、唐冠螺、凤尾螺并称“世界四大名螺”,有许多利用鹦鹉螺外壳制作的工艺品,或者仿照其结构和原理设计制成的商品,如音响、软件、沙发、玩具等,还有很多艺术家也从鹦鹉螺身上获得了灵感,创作出精美的绘画、雕塑、建筑等艺术品。1952年9月,阿尔及利亚因主办第十九届国际地质大会,首次专门发行了一套纪念邮票,其中第一枚邮票上就是鹦鹉螺化石,此后,鹦鹉螺化石图片就频频见诸于邮票。
  近年来,美国两位地理学家根据对鹦鹉螺化石的研究,发现这种波状螺纹具有和树木年轮一样的性能。不仅如此,鹦鹉螺壳还蕴含了天文学的奥秘:螺纹分为许多隔,每隔上的细小波状,叫做生长线,在新生代螺壳上,生长线的数量一般为29条,与中国古历法中的一个“望朔”(即一个月)的天数基本吻合。进一步研究显示,从距今5亿年的奥陶纪到距今6500万年的新生代,鹦鹉螺壳上的生长线逐渐增多——在奥陶纪的鹦鹉螺壳上,生长线仅有9条,而在新生代的鹦鹉螺壳上的生长线则一般为29条,由此推断,在奥陶纪,月亮绕地球一周只要9天。地理学家又根据万有引力定律,计算了那时月亮和地球之间的距离,得到的结果是,当时两者的距离仅为现在的43%。根据近3000年来有记录的月食现象,他们进行了大量的综合计算研究,计算出的结果也与上述推理完全吻合,证明了“月亮正在远离地球”这个观点。正是因为鹦鹉螺壳上的螺纹记录了月亮与地球旋转之间的关系,所以它还获得了“海底天文学家”的美誉。
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