說起化石，很多人第一時(shí)間會想到恐龍骨骼化石，因?yàn)樽銐蛘鸷场６?ldquo;重口味”的我，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。

如果你是一個(gè)恐龍迷，想必不會對威廉·巴克蘭（William Buckland）感到陌生，因?yàn)樗枋龊兔说谝恢豢铸垼亲钤缪芯靠铸埖目茖W(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。圖片來源：參考文獻(xiàn)[1]

為了證實(shí)這個(gè)猜想，巴克蘭跑去動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物的骨骼，攝入過多的鈣和磷，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)會科普利獎(jiǎng)?wù)拢茖W(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。圖片來源：參考文獻(xiàn)[2]

從史前鬣狗洞出來后，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，石頭里偶爾還會夾雜著骨頭和魚鱗。

英國的萊姆里吉斯海岸，如今這里每年還會舉辦化石節(jié)。圖片來源：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)域大門正式開啟。

糞化石的形狀千奇百怪，因?yàn)樵谶@個(gè)世界上，沒有誰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，在埋藏過程中會再次發(fā)生變形，甚至遭到食糞動物的破壞和風(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于螺旋狀糞化石。

（A）威廉·巴克蘭；（B）他于1835年的繪畫，可見螺旋狀糞化石；（C）他收集的糞化石。圖片來源：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?jīng)過一段螺旋形的腸道，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，因?yàn)楝F(xiàn)生鯊魚、肺魚、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速度，還能增加腸道內(nèi)的消化面積，讓魚兒們更充分地吸收營養(yǎng)。

鯊魚腸道內(nèi)的螺旋瓣。圖片來源：圖源wikipedia

樂于動手的巴克蘭哪能放過這些活生生的例子，他直接往鯊魚的腸道內(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)過拋光打磨的魚糞化石，用來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 圖片來源：Lyme Regis Museum

一塊動物骨骼化石，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)，表明古代魚類的腸道也有螺旋瓣，有利于吸收營養(yǎng)物質(zhì)；也能作為魚類分類的依據(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)代鯊魚腸道的螺旋瓣很密集，肺魚次之，軟骨硬鱗魚類則很稀疏；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，排泄者體長上限為1～2米。

不同魚類的螺旋瓣形態(tài)，有的密集，有的稀疏。圖片來源：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)绻趋馈⒀例X、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)。

簡單來說，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龍糞化石，除了包含魚鱗、魚骨以及小型魚龍骨骼外，還有一些烏漆麻黑的糞化石。

后來經(jīng)過分析，糞化石中的黑色色素和魷魚等軟體動物的墨汁具有相同的化學(xué)成分，從而知道魚龍的食譜里還有魷魚。這是否讓你想起了紅心火龍果的“折磨”？

魚龍吃魷魚復(fù)原圖，基于1.99億年前的魚龍的胃內(nèi)容物所畫。圖片來源：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，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，描述史前時(shí)代的萊姆里吉斯海岸。圖片來源：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)，來窺探糞便里的世界。

2020年10月，英國布里斯托大學(xué)的科學(xué)家對成千上百坨糞化石進(jìn)行CT掃描，識別出各類骨骼、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)：海洋爬行動物和鯊魚吃小魚，小魚吃更小的魚和龍蝦，魚龍甚至可能還會啃生蠔。

頂部為魚龍，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源于2018年的研究 圖片來源：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有損壞，這意味著史前海洋動物的消化能力欠佳，無法像現(xiàn)代大多數(shù)食肉動物一樣溶解骨頭，只能硬著頭皮，努力把骨頭拉出體外。

最有意思的是，一厘米長的鯊魚糞化石竟混合著三塊骨頭，一塊來自魚類的頭骨，另外兩塊來自小型海洋爬行動物的尾椎。

鯊魚糞化石內(nèi)部的三塊骨骼，藍(lán)色為魚類頭骨，綠色和黃色為海洋爬行的尾椎。圖片來源：參考文獻(xiàn)[3]

至于這條鯊魚是在食腐撿漏尸體呢？還是活生生啃了一條魚的頭部，轉(zhuǎn)而又往一只海洋爬行動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)，還會形成具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的磷礦。

19世紀(jì)中葉，英國人意識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始被開采用作肥料。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。

19世紀(jì)中葉的工人們在開采糞化石 圖片來源：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、被售賣的重要化石也早已不知去向。

看到這，你或許有疑問，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，想知道誰拉的屎是一件十分困難的事。只有當(dāng)糞化石保存在動物的腹腔時(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、同一地層的動物化石進(jìn)行分析，才有可能知道是誰拉的屎。

比如這坨長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)大于常見的食肉動物糞化石，而且又位于白堊紀(jì)晚期的北美洲，所以推測是某種暴龍類的糞便。

疑似暴龍糞便化石，發(fā)現(xiàn)于美國南達(dá)科他州。 圖片來源：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)的其它動物更配得上這坨糞化石，畢竟小個(gè)子哪能拉出長達(dá)63.5厘米的糞便嘛。

而在眾多的糞化石主人中，肉食性動物數(shù)量遠(yuǎn)高于植食性動物，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)歷過百萬年的地質(zhì)變動，你的糞便會以化石之身出露于地表，被“后人”拾獲……

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的古生物的便便不要扔！可以建食谱、挖磷矿：隔壁科学家都羡慕哭了的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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