粪化石(coprolite)化石粪便,史前动物所排放,习惯上不归入实体化石。最早由
英国古生物学家威廉·巴克兰于1829年进行了描述。鱼类、
爬行纲、
哺乳纲等粪的化石。多呈纽状或松散的小球形,其中含有作为食物而未消化的其他生物的遗骸(北美泥盆纪鱼的粪化石中有
硬鳞鱼的鳞),可以用来推测食性,在判断肛门基本形状方面也有重要作用。
简介
粪化石( coprolite) , 也称
粪石、粪团是指石化了的动物的排泄物,通常是指
脊椎动物。属于遗迹化石的一种。最早由英国古生物学家威廉·巴克兰于1829年对粪化石进行了描述。通常被归入遗迹化石。粪化石虽然具有立体的形态、形似实体化石,但它们不是生物体本身,一般不归入实体化石。也有用于泛指动物的石化排泄物,包括粪粒等在内。
人类粪化石
1972年工人们在为英国约克的
劳埃德银行挖一个新金库过程中居然发现了人类粪化石。这块化石长9英寸(约合23厘米),最初被认为是一块有年头的精炼炉渣,经过分析,它的真实身份最终浮出水面,竟是一块有着1000多年历史的矿化人类粪便。古粪便学家安德鲁·琼斯指出:“这是我曾经见过的最令人兴奋的粪便。它的价值相当于王冠上的宝石,价值连城,这绝不是在开玩笑。”
特点
常见的有鱼、
爬行纲和
哺乳纲的粪化石,粪化石大于粪粒,多为卵圆形或长条形,棕或黑色,大都由
磷酸钙组成。各类
脊椎动物的食物及消化道特点不同,故其排泄物也常有一定的形状、特征。有些鱼粪化石为螺旋状,哺乳动物粪化石一般呈椭圆形至长条形,其中属于
食肉目的常有骨骼碎渣,而食草类的则全由植物的纤维状构造物质组成。
粪化石通常呈棒形或
雪茄形,坚硬致密,颜色从浅黄到深褐。只有极少数情况下能把排泄粪便的动物准确确定,多为
爬行纲和肉食哺乳动物。
产地
中国已知的粪化石产地很多,如陕西侏罗系、贵州白垩系的鱼类化石,
周口店镇中更新统的狗粪化石以及云南元谋下更新统的马粪化石等。
研究发现
粪化石这一概念, 最早由巴克兰德(W. Buckland) 于1829 年提出, 用于描述一些发现于英国
多塞特郡莱姆里杰斯( Lyme Regis) 地区的下侏罗统
地层( 约1. 9 亿年前)中的特殊化石。在巴克兰德研究之前, 这些化石曾被描述为
冷杉属球果的化石, 而巴克兰德可能是第一位阐述这些化石的真正属性的科学家。
判断依据
粪化石的外观形态动物排泄物的外观形态原本就呈现出多样性, 它们在沉积、成岩过程中亦会发生变形, 因此导致了粪化石的外观形态更具多样性。大的粪化石,直径多在2-5厘米之间;小的粪化石,又被称为粪粒( faecal pellet) , 直径多数小于5 毫米。
在判断粪化石的来源时, 外观形态不是有效可靠的依据, 不同动物的排泄物, 可能具有非常相似的外观形态。粪化石的大小、内部组分、沉积环境能在某些程度上提供排泄物可能的主人的信息, 至少可以令研究者在大类群上做出区分。
根据粪化石的大小, 研究者可以估算猜测排泄物主人的体积。有一点是显而易见的, 体积小的动物无法排泄出体积大的粪化石。食肉性动物的排泄物与植食性动物的排泄物通常易于区分, 因为食肉性动物的排泄物是
磷酸盐性的, 且含有鱼鳞、贝壳和骨骼碎片等。不过, 食肉性动物的排泄物中的组分, 更多的提供的是被
捕食的猎物的信息, 而不是排泄物主人( 即是捕食者) 的信息。
主要成分
粪化石最主要的
化学组分为
磷酸钙, 还含有
有机化合物、
碳酸根、铁的
氧化物、镁的氧化物、
二氧化硅、粘土和海
崂山绿石等。其中的有机物, 主要是食物残渣, 一部分会在成岩过程中因为交代而发生变化。有机物的保存情况与多寡, 与其在消化过程、成岩过程中所经历的时间长短相关。
形成原理
动物排泄物一般细长、松散、柔软和易碎, 被保存为化石的概率很低, 它们易被外部环境所破坏, 此外其内部的微生物( 以细菌为主) 也会破坏其中的有机物质。另一方面, 正是由于细菌的作用, 产生了
磷酸盐、硫化铁等副产物, 使得原本松软的排泄物被矿化( 主要是磷酸盐化) ,而得以被保存下来。这一情况在缺氧的环境中更为常见。
细菌的矿化作用是在成岩过程的早期完成的, 在其后漫长的成岩过程中, 动物的尸体、贝壳、甚至是骨骼可能被压扁了, 粪化石却仍能保持原始的三维形态。粪化石中未被消化的软组织也可能以三维形态被保存下来, 比如羽毛、皮肤组织, 肌肉组织和昆虫的外骨骼等。植食性动物的数量远远多于食肉性动物, 然而食肉性动物的排泄物被保存为粪化石的几率更高, 这是因为其排泄物中的食物残渣以骨骼与肉类为主, 它们富含钙与磷, 为排泄物的矿化提供了原生的矿物质来源, 使其最终被全面转变为
磷酸钙。
快速埋藏条件对粪化石的保存极为重要, 所以水生动物的粪化石的保存几率远远高于陆生动物。陆生动物的排泄物往往会暴露在空气中, 经历风化与破坏, 等不到被埋藏, 更加等不到成岩过程, 因此保存为化石的可能性更低。
粪化石外表面上保存的结构, 可能指示排泄物被排泄后所降落的介质, 比如植被或是岩石, 它们会在松软的排泄物外表面上留下三维的印痕, 这也为我们认识当时的环境提供了有用的信息。
背景资料
恐龙粪便是恐龙重要的遗物。因其不易形成化石,或不易被人们认识并采集,所以已发现的粪化石相当少。恐龙粪化石是研究恐龙食物组成,从而间接反映恐龙的生活环境的重要材料。粪化石的大小和形状还反映恐龙消化道末端的结构情况。对粪化石进行切片观察和研究,可以了解排出这个粪便的恐龙吃的什么食物,是动物还是植物,是哪一类植物。再结合产出粪化石地点的恐龙遗体化石情况,还可以确定是什么恐龙留下的粪便,从而知道该恐龙的食性及食物组成。在
鸭嘴龙的粪化石中发现了大量松柏类植物的碎片,说明鸭嘴龙主要是取食针叶类植物的。在
霸王龙的粪化石中发现满是碎骨,说明霸王龙是“吃肉不吐骨头”的“暴君”。
参考资料
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