Sản xuất bởi: Science Popularization China
Sản xuất bởi: Komeichiren
Nhà sản xuất: Trung tâm thông tin mạng máy tính, Viện Hàn lâm khoa học Trung Quốc
Lưu ý của biên tập viên: Tác giả của số báo này là một người đam mê cổ sinh vật học, luôn bị cuốn hút bởi cổ sinh vật học biển và thường tưởng tượng mình nhìn thấy những sinh vật tuyệt vời này. Hôm nay, chúng ta hãy cùng theo chân tác giả để mở mang trí tưởng tượng: du hành ngược về đại dương cổ đại...
Cuộc di cư sinh học lớn nhất thế giới diễn ra sau khi màn đêm buông xuống.
Lúc này đã là đêm muộn, và để có thêm oxy và thức ăn, khoảng 100 triệu tấn sinh vật sẽ nổi lên từ dưới vùng sáng của đại dương lên lớp trên gần bề mặt; Khi mặt trời mọc, chúng quay trở lại độ sâu của đại dương, ngày này qua ngày khác, thúc đẩy chu trình vật chất giữa biển nông và biển sâu.
Cảnh tượng hùng vĩ này đã diễn ra hàng đêm dưới đại dương kể từ khi xảy ra vụ nổ sinh vật phù du kỷ Ordovic.
Nhiếp ảnh Blackwater: Vẻ đẹp của sinh vật phù du
Vào ban đêm, đèn được treo ở độ sâu khoảng 12 mét dưới nước bằng thuyền hoặc phao. Sau đó, nhiếp ảnh gia sẽ lặn xuống để tìm vùng nước biển sâu nhất có thể và sử dụng máy ảnh để chụp ảnh những sinh vật nhỏ trong nước - đây là nhiếp ảnh nước đen.
Cua phù du Callichimaera perplexa thuộc kỷ Mesozoi có đặc điểm tương tự như cua megalopa của loài cua hiện đại, có thể là hiện tượng tồn tại dai dẳng ở giai đoạn ấu trùng. Ảnh chụp vào đầu kỷ Phấn trắng (Nguồn ảnh: do tác giả vẽ)
Những động vật phù du nhỏ bé nổi lên từ vực sâu hướng về phía ánh sáng, và một loạt các sinh vật tuyệt vời khác cũng theo sau. Vào mọi thời điểm, các loài động vật không xương sống dạng gelatin sống ở biển như sứa và sứa lược luôn chiếm phần lớn trong số các sinh vật biển. Tuy nhiên, ở những thời đại khác nhau, có một số loài lại mang dấu ấn của thời đại.
Vào kỷ Ordovic, ấu trùng của các loài bọ ba thùy phù du, động vật răng nón và cá bọc thép là những loài tiên biển độc đáo và thú vị nhất;
Vào kỷ Devon, các loài amonit và ấu trùng cá hàm mới được sinh ra trong cuộc cách mạng giun tròn kỷ Devon và có ấu trùng phù du;
Vào thời kỳ Trung sinh, các loài huệ biển trôi dạt và ấu trùng chân khớp cũng tạo nên cảnh quan tuyệt đẹp.
Bây giờ, thời gian và không gian đã đến năm 2200.
Vào thời điểm này, công nghệ du hành thời gian đã xuất hiện và người ta có thể du hành qua nhiều kỷ nguyên địa chất khác nhau để chụp ảnh các sinh vật cổ đại. Tiếp theo, chúng tôi sẽ mời nhiếp ảnh gia Cheng Wen kể cho chúng ta nghe về trải nghiệm thú vị của cô trong "Nhiếp ảnh cổ sinh vật học vùng nước đen".
Belemnella Lanceolata, một thành viên của nhóm động vật bơi lội cuối cùng của Kỷ Trung sinh, được nhiếp ảnh gia chụp vào giai đoạn Maastrichtian (Nguồn ảnh: do tác giả vẽ)
Người ngoài hành tinh lạ: Sự sống phù du trong kỷ nguyên Paleozoi
Hầu hết các sách khoa học phổ biến về cổ sinh vật học đều giới thiệu cho độc giả về các bộ phận trưởng thành của sinh vật - làm nổi bật cơ thể khổng lồ dài tới vài mét và khoe lớp giáp chắc chắn và cứng như đá của chúng.
Tuy nhiên, những sinh vật cổ đại khổng lồ đó có to lớn như vậy khi chúng còn nhỏ không? Rõ ràng là không.
Giống như các sinh vật hiện đại, các sinh vật biển cổ đại trải qua ba giai đoạn phát triển chính: vị thành niên, sinh sản và cuối cùng. Trên thực tế, con non và con trưởng thành của nhiều loài sinh vật cổ đại có ngoại hình khác nhau và thậm chí biểu hiện những hành vi khác nhau, kể những câu chuyện độc đáo từ thời xa xưa.
Một số ấu trùng sống ở tầng nước giữa sẽ dành toàn bộ cuộc đời của chúng ở nước biển, trong khi những ấu trùng khác sẽ phát triển thêm và định cư trong cát hoặc tiếp tục phát triển thành các loài bơi ở các tầng trên của đại dương. Những ấu trùng này thực sự là viên ngọc quý của ngành lặn biển đen cổ sinh vật học.
Hóa thạch nước đen gây ấn tượng nhất với tôi là một con cua móng ngựa mắt lớn (Pterygotus macrophthalmus) từ cuối kỷ Silur.
Khi tôi tìm thấy nó, nó chỉ dài vài cm và đang săn một ấu trùng răng nón nhỏ hơn nhiều so với nó - cơ thể dài vài cm của nó truyền tải một chân lý bất biến rằng luật rừng là luật rừng.
Một con Pterygotus macrophthalmus non đang ăn các loài răng nón, được chụp vào cuối kỷ Silur (Nguồn ảnh: do tác giả vẽ)
So với loài cua móng ngựa trưởng thành có chiều dài hơn 2 mét thì ấu trùng cua móng ngựa đẹp hơn nhiều. Cơ thể trong suốt phản chiếu ánh sáng xanh của bầu trời, các cơ quan nội tạng màu vàng cam có thể nhìn thấy rõ qua lớp vỏ mỏng.
Hầu hết các đặc điểm của ấu trùng cua móng ngựa thuộc họ pterygoid - mắt và phần phụ lớn hơn cơ thể - cũng xuất hiện ở ấu trùng cua móng ngựa thuộc họ euryptopsida, cũng như một số đặc điểm khác.
Ấu trùng cua móng ngựa Eurypede có mắt đơn lớn hơn mắt trưởng thành. Trong giai đoạn đầu của cuộc sống trước khi mắt kép xuất hiện, mắt đơn giúp cua móng ngựa nhìn thế giới một cách tò mò; và mắt kép mà chúng phát triển sau này cũng lớn hơn so với mắt của con trưởng thành và gần về hai bên hơn.
Ngoài ra, chúng còn có phần đầu ngực tương đối lớn. Phần giữa của mai nhô ra, và gai ở mặt sau của mai có thể phát triển, khiến toàn bộ cơ thể có hình dạng giống như ba thùy, tương tự như "ấu trùng ba thùy" của cua móng ngựa. Điều này cũng gợi ý về mối quan hệ giữa các loài thuộc lớp càng và bọ ba thùy.
Nhưng không giống như họ hàng hiện đại của chúng là cua móng ngựa, ấu trùng cua Eurypede chỉ có chín đốt bụng, thêm một đốt sau mỗi lần lột xác. Trong quá trình phát triển, ấu trùng cua móng ngựa Eurypede đầu tiên phát triển sáu đốt ở phần bụng sau và sau đó hoàn thiện các đốt ở phần bụng trước. Cua móng ngựa khi mới sinh ra đã có các đốt cơ thể hoàn chỉnh.
Chúng cũng tương tự như tôm và cua ở các đại dương hiện đại: càng nhỏ (chelicerae), nhiều cánh hoa và quạt đuôi lớn hơn để cân bằng tư thế bơi nhanh nhẹn của chúng.
Con mồi của chúng, các loài răng nón, là một thành phần quan trọng của sinh vật phù du biển trong kỷ Ordovic, kỷ Silur và cho đến kỷ Trias thì chúng bị tuyệt chủng. Chúng là hóa thạch động vật biển phổ biến và phân bố rộng rãi nhất được biết đến cho đến nay, và cũng là một trong những ngành sinh học được giải quyết nhiều nhất trong địa tầng sinh học biển toàn cầu từ kỷ Cambri muộn đến kỷ Trias muộn (khoảng 520 triệu đến 205 triệu năm trước).
Loài Ozarkodina có răng nón với miệng khép lại, được chụp vào thời kỳ Ordovic-Trias sớm (Nguồn ảnh: do tác giả vẽ)
Loài động vật răng nón thuộc kỷ Ordovic-đầu kỷ Trias mà tôi chụp ảnh, Ozarkodina, được biết đến là loài "mang răng nón" còn sống (tên gọi chính xác nhất cho những loài động vật mà phân loại của chúng vẫn chưa được xác định đầy đủ), và chúng là những sinh vật dài, giống như loài giun với răng nón trên đầu.
Chúng có các đoạn cơ hình chữ V được sắp xếp xen kẽ ở hai bên cơ thể, tương tự như các sợi cơ hình mác. Các cơ của các loài động vật có xương sống khác, bao gồm cá mút đá, cá mút đá và thậm chí cả các loài cá hóa thạch sớm nhất, đều có hình chữ "W". Trong số các loài động vật còn sống, chỉ có các loài cá kiếm có hình dạng cơ này, nhưng các sợi cơ của loài cá răng nón lại giống với các sợi cơ của loài cá không hàm đã tuyệt chủng.
Nó trông giống một con cá nhưng không giống một con cá: nó có một vây đuôi ở cuối; có một dây sống hình que trên lưng và một cặp mắt hình cầu lớn được bao phủ bởi sụn ở hai bên đầu. Những bằng chứng này chứng minh rằng nó có mối quan hệ không thể tách rời với loài cá không hàm.
Khi bức ảnh được chụp, conodont đang nhìn chằm chằm bằng đôi mắt to phản chiếu ánh sáng màu đỏ cam, vẫy vây đuôi khi bơi về phía trước; Đột nhiên, nó há to miệng, để lộ một hàm răng nanh màu hổ phách...
Khi còn sống, răng phosphate của loài mang răng nón thường có màu hổ phách nhạt, trong mờ và hơi trắng. Ngoài ra, động vật răng nón có thể thuộc nhóm "gastrostome", trái ngược với "gnathostome" là nhóm động vật có hàm. Giống như cá mút đá và cá mút đá hiện đại, chúng có thể ngậm miệng lại được. Trong buổi chụp ảnh này, tôi cũng may mắn chụp được hình ảnh kỳ lạ khi chúng mở và ngậm miệng, chuyển đổi liền mạch giữa trạng thái dễ thương và sợ hãi.
Loài Ozarkodina mở miệng, để lộ những chiếc răng nón màu hổ phách nhạt - "răng" làm từ phốt phát. Được chụp vào thời kỳ Ordovic-Trias sớm (Nguồn ảnh: do tác giả vẽ)
Một loài yêu tinh khác là một trường hợp ngoại lệ trong số các loài bọ ba thùy, một thành viên của họ Telephinidae thuộc bộ Proetida.
Chúng là loài ba thùy phù du hiếm có với đôi mắt to chiếm hầu hết không gian ở hai bên đầu (má tự do), cho phép chúng nhìn trước và sau, trái và phải, thậm chí là trên và dưới. Chúng cũng có thân hình thon dài và đuôi nhỏ và là loài động vật phù du năng động, chiếm ưu thế về mặt thị giác. Vì trọng lượng cơ thể chủ yếu dồn vào đầu nên những chú cá nhỏ này có thể bơi ngược đầu với bụng hướng lên trên.
Khi tôi tìm thấy nó, nó đang bay lộn ngược xuống nước. Gai má dài ở hai bên thân kéo dài tới tận lưng, những xúc tu trong suốt và trắng muốt đung đưa về phía sau theo dòng nước; Đôi mắt khổng lồ nhấp nháy, cái đuôi dài trải dài ra sau cơ thể, các cơ quan nội tạng ở trục giữa cơ thể phản chiếu ánh sáng màu cam vàng qua lớp vỏ mỏng làm từ canxi cacbonat...
Là một loài chân đốt phù du biển, họ Teleosteiidae tỏa sáng rực rỡ trong đại dương tối tăm ẩn mình như loài nhuyễn thể. Và chúng là loài nhuyễn thể ở kỷ Ordovic.
Những con bọ ba thùy trôi nổi tuyệt đẹp thuộc họ Telephinidae, được chụp vào thời kỳ Ordovic (Nguồn ảnh: do tác giả vẽ)
Thời đại hoàng kim của quá khứ: Sinh vật Blackwater của kỷ nguyên Mesozoi
Mặc dù nhiếp ảnh nước đen được thực hiện ở vùng nước rất sâu, nhưng điều đó chỉ có nghĩa là nước rất sâu chứ không có nghĩa là nhiếp ảnh gia cần phải xuống sâu để tìm chủ thể. Bởi vì nhiều khi, nhiếp ảnh được thực hiện gần mặt nước và chủ thể sẽ tạo ra những gợn sóng trên mặt nước, tạo thêm cảm giác về vẻ đẹp trần tục.
Sinh vật điển hình nhất gần bề mặt nước là các loài phù du biển phát triển mạnh vào Kỷ Trung sinh. Chúng là chương hoạt động mạnh mẽ nhất trong lịch sử của loài hoa súng biển. Tất cả các loài huệ biển hiện đại đều là loài ăn lọc sống ở tầng đáy, nhưng một số loài huệ biển hóa thạch, chẳng hạn như Seirocrinus, Traumatocrinus và Melocrinus, là loài "giả phù du" sống ở tầng nước giữa.
Tại sao chúng được gọi là "sinh vật phù du giả"?
Vì chúng bám vào gỗ trôi dạt, có thân dài như dây thừng và các xúc tu lớn, luôn mở nên chúng có lối sống ăn lọc thụ động và rất "Phật giáo" về việc ăn uống.
Tuy nhiên, các loài hoa súng biển khác sống trên gỗ lũa có cánh tay và tua ngắn và khỏe, cho thấy chúng là loài ăn lọc tích cực; một số loài hoa súng biển có túi nổi và sử dụng độ dốc vận tốc của lớp ranh giới để nổi độc lập trong nước.
Ấu trùng của Pentacrinites briareus, một loài ăn lọc "hoạt động" sống trên gỗ trôi dạt ở đại dương (Nguồn ảnh: do tác giả vẽ)
Ấu trùng huệ biển đỏ (Pentacrinites briareus) này bám vào một mảnh gỗ trôi dạt.
Nó có đường kính khoảng 30 cm và có thân dài 20 cm; thân và đài hoa được bao phủ dày đặc bằng những lọn xoắn hình trụ bao phủ toàn bộ thân và có thể khiến nước cuốn trôi thức ăn, cho thấy chúng đã tiến hóa thành loài ăn lọc chủ động (như nhuyễn thể và hà) thay vì là loài ăn lọc thụ động như huệ biển hiện đại.
Uintacrinus thậm chí còn khác biệt hơn so với các loài huệ biển hiện đại—nó có đài hoa hình cầu rất lớn đóng vai trò như một túi nổi. Loài huệ biển Uinta có thể biến đổi thành một quả bóng bay và trôi nổi trên đáy biển, trong khi những cánh tay dài của nó tìm kiếm thức ăn trên bề mặt đáy bùn.
Bề mặt của chúng được tạo thành từ nhiều tấm nhỏ hình ngũ giác hoặc lục giác, giống như "footballene" nổi tiếng - đây là một cách tốt để tăng cường sức mạnh cấu trúc.
Loài huệ biển Uintacrinus, trôi nổi như những bóng ma gần đáy biển, biến đài hoa của chúng thành túi nổi để khiến chúng có thể trôi nổi một nửa trong nước, được chụp vào thời kỳ Phấn trắng (Nguồn ảnh: do tác giả vẽ)
Hành trình kỳ thú của ấu trùng cá và động vật chân đầu ở đại dương kỷ Phấn trắng
Trong chuyến đi đến cuối kỷ Phấn trắng, tôi đã may mắn bắt được một con Bananoggmius còn nhỏ. Chúng thuộc bộ Tselfatiformes, và tên tiếng Latin của chúng có nghĩa là "vây lưng hình quả chuối", nghĩa là chúng có vây lưng cao và có hình dạng khác thường.
Chúng là loài cá lớn, con trưởng thành dài khoảng 1,2 đến 1,8 mét và cao khoảng một phần ba đến một nửa chiều dài cơ thể. Chúng có hàm phẳng và xương hàm hình đĩa và có lẽ ăn động vật thân mềm. Họ sống ở vùng biển nội địa phía Tây từ cuối kỷ Phấn trắng đến đầu kỷ Tân sinh.
Cá Bannerman non không oai vệ bằng cá trưởng thành, nhưng có thể nhận dạng được loài của chúng ngay từ cái nhìn đầu tiên - giống như cá sư tử hiện đại, vây của cá Bannerman non không có màu sắc rực rỡ, nhưng tỷ lệ tương đối của chúng lớn hơn nhiều so với cá trưởng thành. Nó bị thu hút bởi ánh sáng, đứng thẳng với vây lưng và vây hậu môn cao lớn, cho tôi thấy vẻ đẹp của nó.
Một con Bananoggmius non có vây lưng và vây hậu môn lớn, từ cuối kỷ Phấn trắng (Nguồn hình ảnh: Minh họa của tác giả)
Cúc đá rất phổ biến ở kỷ Phấn trắng, nhưng cảnh tượng loài cúc đá đẻ trứng lại rất hiếm - cho đến nay vẫn chưa tìm thấy nhiều hóa thạch trứng cúc đá. Trong suốt Kỷ Trung sinh, các loài amonit phát triển mạnh có nhiều chiến lược sinh sản khác nhau, bao gồm các loài giống mực đẻ trứng trong rong biển và dưới đáy biển, cũng như trứng phù du như mực đại dương hiện đại. Tuy nhiên, hầu hết các hóa thạch trứng amonit được phát hiện cho đến nay đều tụ lại theo hình dạng giống như mực, và loài Kossmaticeras densicostatus thuộc kỷ Phấn trắng muộn này cũng không phải là ngoại lệ.
Trái ngược với quan niệm phổ biến, loài tảo nâu lớn hình thành nên các khu rừng dưới nước ngày nay thực ra khá trẻ về mặt địa chất - chúng không xuất hiện cho đến cuối kỷ Phấn trắng và phát triển mạnh mẽ vào kỷ Tân sinh.
Trên loài tảo nâu kỷ Phấn trắng này (Julescraneia) trông hơi giống Sargassum, tôi nhìn thấy hình dáng của một con amonit mẹ đang canh giữ trứng của mình. Tuy nhiên, những quả trứng này có thể khó nở - xét cho cùng, đó là thời điểm cuối kỷ Phấn trắng và tiểu hành tinh vừa va vào trái đất sẽ sớm gây ra hiện tượng axit hóa đại dương, giết chết những con amonit nhỏ cần canxi để phát triển.
Một con Kossmaticeras densicostatus cái đang đẻ trứng trên loài tảo nâu Julescraneia thuộc kỷ Phấn trắng muộn. Chụp ảnh vào cuối kỷ Phấn trắng (Nguồn ảnh: do tác giả vẽ)
Tất nhiên, trong các đại dương ngày nay, ấu trùng amonit nở ra vẫn có thể sống sót trong một thời gian. Loài cúc đá này có vẻ vừa mới nở, với lớp vỏ rất mỏng, trong suốt dưới ánh sáng, để lộ những đường khâu phức tạp bên trong.
Và trong phần mềm của vỏ, các tế bào sắc tố nhấp nháy được điểm xuyết bằng ánh sáng của đom đóm, bí ẩn và thanh lịch, nhưng sự lộng lẫy này sẽ không kéo dài lâu - tất cả các loài amonit sẽ biến mất trong sự tuyệt chủng hàng loạt do va chạm tiểu hành tinh.
Loài amonit non có lớp vỏ rất mỏng (dưới 0,1 mm) có thể trông trong suốt dưới ánh sáng, để lộ các đường khâu nhỏ, được chụp vào cuối kỷ Phấn trắng (Nguồn ảnh: do tác giả vẽ)
Vâng, lần này thế là hết. Hành trình chụp ảnh cổ sinh vật học Blackwater của tôi sắp kết thúc. Nhưng tôi còn điều khác muốn nói - đại dương hiện đại chỉ là một phần nhỏ của thời gian địa chất, nhưng trong các kỷ nguyên trước, đại dương rộng lớn và ẩn giấu là một phần rất lớn và quan trọng của hành tinh chúng ta.
Rất nhiều sinh vật xinh đẹp đã từng sống ở đây. Kể cả khi tôi có máy ảnh có thể du hành xuyên thời gian và không gian, tôi cũng chỉ có thể chụp được hình ảnh một chiếc thuyền nhỏ giữa đại dương bao la.
Thế giới đại dương hiện đại đầy màu sắc và tuyệt đẹp. Làm sao sinh vật biển cổ đại khi bơi lội dữ dội lại có thể trông giống như các hóa thạch xám và thô được phát hiện ngày nay?
Chúng cũng là những sinh vật sống có xương có thịt. Nếu chúng ta có thể nhìn thấy chúng trong đại dương vào thời điểm đó, những sinh vật cổ đại này sẽ đẹp đẽ, sống động, thông minh và tinh tế như những sinh vật biển hiện đại.
Vì vậy, tôi đã chọn nghề này - du hành xuyên thời gian và không gian để chụp ảnh những sinh vật cổ đại này, ghi lại vẻ đẹp cuộc sống của chúng và mô tả diện mạo sống động nhất của chúng với hình dáng thanh lịch nhất và màu sắc trong suốt nhất.
Khi chụp những bức ảnh này, tôi cho mọi người thấy một thế giới mà họ chưa từng chạm tới trước đây và khiến họ nhận ra rằng cuộc sống thời cổ đại cũng vô cùng tuyệt đẹp.
Tài liệu tham khảo:
[1]Tappan H, Loeblich Jr A R. Sự tiến hóa của sinh vật phù du đại dương[J]. Tạp chí Khoa học Trái đất, 1973, 9(3): 207-240.
[2]Luque J, Feldmann RM, Vernygora O, và cộng sự. Sự bảo tồn đặc biệt của các loài chân khớp biển vào giữa kỷ Phấn trắng và sự tiến hóa của các dạng mới thông qua quá trình dị thời [J]. Tiến bộ khoa học, 2019, 5(4): eaav3875.
[3]Kulicki C. Nhận xét về quá trình phát triển phôi và sau phôi của amonit[J]. Acta Palaeontologica Polonica, 1974, 19(2).
[4]Landman NH, Rye DM, Shelton K L. Sự phát sinh sớm của Eutrephoceras so với Nautilus gần đây và các loài amonit Mesozoi: bằng chứng từ hình thái vỏ và đồng vị ổn định nhẹ[J]. Cổ sinh học, 1983, 9(3): 269-279.
[5]Gorzelak P, Głuchowski E, Brachaniec T, và cộng sự. Cấu trúc vi mô bộ xương của uintacrinoid crinoid và suy luận về chế độ sống của chúng[J]. Cổ địa lý học, Cổ khí hậu học, Cổ sinh thái học, 2017, 468: 200-207.
[6]REHÁKOVÁ D. Sự tiến hóa của sinh vật phù du và địa tầng học trong kỷ Jura muộn và kỷ Phấn trắng sớm[J]. CARPATHICA 70, 2019: 137.
Ahlberg P. Trilobites Telephinid từ kỷ Ordovic ở phía Đông Baltic[J]. 1995.
[7] TAVERNE L. Sửa đổi thể loại Bananogmius (Teleostei, Tselfatiiformes), sáng tạo Crétacé supérieur d'Amérique du Nord et d'Europe[J]. Geodiversitas, 2001, 23(1): 17-40.
