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台灣也有國家寶藏!從化石窺探海洋古生物保育——專訪台灣大學生科系蔡政修教授

110/06/01 瀏覽次數 2019

大自然早已將故事埋在地底

在地球漫長的46億年裡,這片土地曾經生活過無數種生物,從原核生物、單細胞生物、多細胞生物到後來的生物多樣性,在人類還未出現的年代,地球上的生命演化正蓬勃發展,而大自然早已默默的將這些珍貴史料紀錄在這片土地上。

古生物死亡後的遺體或是生活痕跡許多會被當時的泥沙掩埋,在地底經過多年的擠壓、分解,生物較堅硬的部位,像是骨骼或外殼,會被保留下來跟周圍的沈積物一起變成石頭。古生物學家在野外透過分辨岩石的材質差異找出可能埋有化石的岩層,經過觀察分析,小心地將整個岩石挖出帶回實驗室進行兩到三年的清修,才是我們在博物館看到的化石。

猛瑪象化石

博物館中的每一件化石,都是古生物學家慢慢挖掘、清修完成的,圖中為早坂中國犀的全身骨架化石,出土於台南左鎮菜寮溪,現展於台南左鎮化石園區。圖/台南左鎮化石園區

印象中博物館裡的化石都來自歐美,那台灣也有化石嗎?其實也有喔!這次我們邀請到主持台灣大學生命科學系古脊椎動物演化及多樣性實驗室的蔡政修教授跟我們聊聊台灣的古脊椎動物。蔡政修教授在2004年參與了台南市抹香鯨自體爆炸事件的解剖工作,從此迷上這個水中巨型脊椎動物。身為一名古生物學家,蔡政修教授主要從事鯨豚類化石及演化的研究,命名過四種先前完全未知的新種鬚鯨,並在台大組織了古脊椎508實驗室研究台灣本土古生物,這次就讓我們一起跟著教授深入了解這些長眠在地底的寶藏吧!

蔡政修教授

從蔡政修教授的言談中不難發現他對古鯨豚的癡迷,興奮地跟我們展示研究室裡的化石收藏。圖/科技大觀園拍攝

古生物學家「腦補」出地球演化軌跡?

古生物學家的工作可不是挖挖石頭、拿個刷子在岩壁上刷刷刷,再憑空編出一些故事這麼簡單!那些一塊一塊黑黑的化石怎麼看都長一樣,要怎麼分辨這個化石是哪種生物的哪個部位呢?蔡政修教授笑著告訴我們:「就像你們看到貓跟狗不會搞混,我們古生物學家每天都在看化石,我一看就知道這是露脊鯨耳骨了!但除了依靠經驗,科學佐證也很重要!」

露脊鯨耳骨

從澎湖海域打撈上來的台灣更新世露脊鯨(Mysticeti, Balaenidae)耳骨,預測身長約有10~12公尺。圖/科技大觀園拍攝

憑藉多年與化石打滾的經驗,古生物學家在為化石做分類的時候,會先將古生物與保有完整骨骼的現生生物做比對,再用科學方式,例如同位素定年、DNA、分子技術或骨蛋白做更深入的分析,才能確認這個化石是屬於什麼物種。聽起來科技進步為古生物學研究開啟另一扇窺探歷史的門,可惜的是這些科學檢驗方法有致命的缺點——需要破壞化石,並且不是嘗試萃取分子資料就一定可以取得資料,畢竟化石在數十萬、百萬、千萬年以上的時間尺度形成的過程中,分子資料基本上都已經自然分解掉了。這對化石藏量本就非常稀少且資金缺乏的台灣來說可是一大瓶頸。

儘管我們沒有足夠的化石數量來進行破壞性研究,但3D掃描、列印的技術成熟,使科學家在新物種發表的時候,漸漸的不需長途遠征去看化石結構,就能在實驗室自行列印遠在地球另一端的化石,360度觀察化石的形態以驗證物種分類。

什麼?台灣古代曾經有巨大生物!

每當講到古生物學,我們大多會想到電影《侏羅紀公園》裡的恐龍,但其實恐龍只是古生物眾多類群裡的一個小分支而已,百萬年前的台灣陸地上有比暴龍(大約7、8公噸)更大的生物喔!根據近年出土的化石資料,大約在距今258萬年到1萬多年前的更新世,台灣陸地上就存在超過10公噸的古菱齒象(Palaeoloxodon),不僅如此,台灣甚至還曾出現過體型長達6、7公尺的台灣馬來鱷(Tomistoma taiwanicus)。
 

台灣古菱齒象化石

台灣古菱齒象化石被漁民從澎湖附近海底打撈上來,牠的祖先來自中國大陸華北地區淮河流域,是華北地區動物群因氣候變冷南遷的絕佳證據。圖/Wikipedia

細數目前台灣陸地上的大型動物,最大的也只剩下200公斤的台灣黑熊,為什麼我們現在都看不到這些遠古巨大生物呢?地球經歷五次大滅絕,古菱齒象、台灣馬來鱷、非鳥類恐龍都不見了,為什麼台灣黑熊、路邊的小鳥可以躲過滅絕呢?蔡政修教授告訴我們,這就是近十年來正熱門的「保育古生物學」在探討的問題。

古生物都死那麼久了為什麼還要保育?

現代人一定對生物保育不陌生,常常可以在社群媒體上看到西部沿海中華白海豚和苗栗石虎的保育進展,現代保育利用保護物種棲息地、隔絕生命威脅的方式來避免物種快速滅絕。我們都知道保育工作很重要,但是那些已經不存在幾百萬年的生物,我們要保育什麼?


「保育古生物學」是藉由古生物學的研究來測試生物對於環境變化的模型或是實例來預測未來可能的演變,主要有三大研究方向:

1.從現生物種的化石判斷此物種是該保育的本土種還是該撲殺的外來種。像是金龜(Mauremys reevesii Gray)就曾被誤認為外來種,但台灣其實有類似現生的金龜物種化石,此研究正在進行中,如果確認並且發表了,將可以證實金龜應該是台灣的原生淡水龜。


2.找出目前瀕危、極危物種的化石來推算物種原本的繁殖地,進行繁殖地再造,重建生態群聚、復育物種。


3.利用化石碎片拼湊出已滅絕動物當時的生活方式、棲息地環境、族群大小,分析出物種如何適應環境的變遷或是找出其絕種原因,再應用到現存生物的保育。

蔡政修教授認為保育古生物的特點在於用更宏觀的視野來看待保育這份工作,畢竟永續的概念是無止盡的,希望可以把眼界放寬到下一個千年、萬年,全面性的「根治」保育。
 

灰鯨寶寶在台灣

最經典的保育古生物例子就是灰鯨(Eschrichtius robustus)了,現存灰鯨分成東太平洋族群和西太平洋族群。東太平洋族群主要出現在阿拉斯加和美國南加利福尼亞州沿岸,原本因過度獵殺、工業污染幾乎要絕種的灰鯨,在國際捕鯨委員會的立法保護下漸漸脫離絕種危機穩定成長,但西太平洋的灰鯨就沒那麼幸運了。

灰鯨

東太平洋灰鯨群復育相當成功,現在他的棲息地已是著名賞鯨勝地。圖/Wikipedia

西太平洋灰鯨群目前只剩下一百多隻左右,不僅族群數量非常稀少,人類也不清楚他們的遷徙路線,如果想要復育灰鯨,除了保護現存的個體,還要努力培育下一代,那麼找到他們的繁殖地就很重要了!

由於近年來環境的劇烈變化,還有族群數量稀少導致生物生存模式有所改變,灰鯨早已搬離他們原本的繁殖地。一直以來韓國、日本、中國都有人說灰鯨的原生繁殖地在他們海域,但至目前為止都沒有直接的化石證據來支持這個說法,正當科學家苦尋無果時,沒想到讓大家尋尋覓覓的繁殖地就在台灣!

漁民從澎湖海溝打撈出兩件晚更新世時期的灰鯨頭骨化石,從骨骼大小推斷,這兩隻灰鯨只有5公尺,要知道灰鯨一出生大約3~5公尺,成年會長到15公尺,所以非常有可能是兩隻出生才幾個月大的灰鯨寶寶,也就是說,澎湖海溝一代曾經是灰鯨的繁殖地!這個重大發現足以讓古生物學家開始思考古生物保育的可能性:為什麼更新世時期的澎湖海溝可以孕育這麼多灰鯨?是什麼環境變遷讓灰鯨搬離原本的繁殖地呢?如果可以利用植物化石建立古環境,那是不是我們就能幫瀕危灰鯨重建家園了?

澎湖海溝的兩個灰鯨化石就是保育古生物行動很好的開端,雖然離真正復育成功還有一大段路要走,但現在我們可以大聲說:「灰鯨在古代可是來我們台灣海峽產子、哺乳的呢!」
 

3D列印縮小版灰鯨頭骨

3D列印縮小版灰鯨頭骨,目前台灣只有兩件灰鯨類的化石,分別珍藏於國立自然科學博物館和台南私人收藏家手上。圖/科技大觀園拍攝

台灣化石基礎研究現況與未來


跟其他國家相比,台灣的古生物研究可以說是非常「年輕」了!台灣最早的化石研究要追溯到1930年代日治時期,台北帝國大學(台灣大學的前身)地質學教授早坂一郎在台南左鎮的菜寮溪組織挖掘化石的團隊開始。第二次世界大戰之後,台灣因為還沒有發展本土古生物研究,後續出土的化石還是繼續送往日本研究,而這也是導致目前台灣的古生物學研究成果相當稀少的原因之一。

近年來的化石分佈大多在台南、南投出土或是台灣海峽打撈(台灣海峽深度只有60~70公尺,漁民在從事海底拖網作業時時常會打撈到化石),雖然說台灣陸續有許多化石出土,但相較於歐美幾百年的古生物研究和大企業的資金支持,台灣本土的古生物研究不僅資金缺乏、民眾對這個領域十分陌生,化石也大多在收藏家手上。

台灣的古生物學研究還正在起步的階段,相比於其他國家累積多年的基礎資料庫,台灣這片土地還有許多未知的寶藏等著我們去發掘,一代一代接棒下去,說不定在未來,我們站在西部沿岸就能看到灰鯨媽媽回來哺育灰鯨寶寶的場景。

蔡政修教授

蔡政修教授鼓勵學生從事基礎研究,親自傾聽遠古生物想告訴我們的故事。圖/科技大觀園拍攝

說到這裡,蔡政修教授最後跟我們分享了一個小故事:有一次教授為國高中科展得獎學生演講,一名學生問他做古生物研究可以幹嘛?還沒等教授回答他的問題,旁邊就有另一名學生搶先回答:「宣揚國威啊!」是啊!從發現灰鯨寶寶化石這件事情來看,不正是向國際展示古灰鯨是以台灣海峽為繁殖地的直接證據嗎?蔡政修教授強調,我們必須以基礎研究做背書,才能大聲跟世界訴說這個小島曾經擁有的歷史痕跡。

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