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從鯨魚化石中看:東非高原的崛起與人類起源

2015/03/27 | |
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一千七百萬年前的鯨魚頭骨化石從肯亞出土。Credit: Louis Jacobs, Southern Methodist University

東非被視為是人類的起源地。最新的研究指出,一千七百萬年前的喙鯨(beaked whale)化石或許能幫科學家找回人類起源中失落的一角。

劍吻鯨(科名Ziphiidae),又稱喙鯨,在鯨魚中是最罕為人所知的一群。研究人員認為,牠們在東非高原還未抬升前,仍覆蓋著濃密森林時就已存在;陸地抬升會導致印度洋的水氣無法到達,使整片區域變成草原。因此,長久以來科學家一直想找出東非高原抬升發生的時間點。

人類的祖先可能曾經居住過樹林,但隨著森林變成草地,迫使早期的人類發展出用兩隻腳行走。德國波茨坦大學(University of Potsdam)的地球科學博士後研究員亨利.維切拉(Henry Wichura)表示:「環境的改變或多或少都影響了兩足運動的產生。」而這困擾科學家已久的時間點,終於隨著喙鯨化石的出土出現曙光。研究發現,抬升的時間大約介於一千三百五十萬到一千七百萬年前。

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1964年研究人員詹姆斯.米德(James Mead)在肯亞發現了鯨魚化石。

鯨魚告訴我們的事

鯨魚頭骨是一項再發現,研究人員在1964年首次發現了化石,直到1975年才發表相關研究,接著便遺忘了這個頭骨直到2011年。這個頭骨是目前已知最古老的喙鯨化石,它的出現其實讓科學家很困惑,因為喙鯨是大海中的深潛者,但化石卻是在距離現在的東非海岸460英里(約740公里)、深度2100英尺(約640公尺)處的內陸被發現。

研究人員認為,或許23英尺(約7公尺)長的鯨魚原本住在印度洋中,但牠意外迷路游進了河流 — 也就是現在的肯亞。維切拉表示:「因為鯨魚曾經在和河流匯合的湖泊沉積中被發現,所以我們設想這原本是個大河流系統。」

化石空等了近40年,直到哈佛大學的研究人員再次發現它。(有趣的是,管理員是在著名古生物學家斯蒂芬.傑.古爾德(Stephen Jay Gould)的前辦公室發現這個化石,當時這個辦公室被當作暫時的儲藏室。)

頭骨被再次發現後,幫助維切拉和他的同事確定了東非高原的抬升時間,但他們還想知道東非高原在地形改變前到底有多低,於是他們尋找了其他鯨魚在河流中迷路的情況。其中有隻鯨魚在2006年時擱淺於泰晤士河,而殺人鯨也曾經游進美國太平洋西北地區的哥倫比亞河。

科學家從這些案例中找出坡度最陡的河流,並將其陡度套用到鯨魚所游過的古代河流。他們將古代河流以海岸為基準線,以每一英里上升2.5英吋(約每公里4公分)的幅度上升來推算,東非高原使鯨魚迷路並致死的高度大約介於79到122英尺(約24到37公尺)之間。(高度的差異結果有考慮到鯨魚可能以不同路線從印度洋游向內陸。)

研究人員認為,目前高原大約2034英尺(約620公尺)高,東非高原的北部在過去一千七百萬年勢必抬升了大約1925英尺(約590公尺)。目前為止,維切拉發現在一千三百五十萬年前,部分東非高原的抬升已經開始,他注意到抬升是因為熱柱(mantle plumes),熱物質從地函上升然後推擠地殼而形成。

猶他大學(University of Utah)地質學教授法蘭克.布朗(Frank Brown)表示:「生物的每個樣本都能訴說很多關於地球的歷史,有時候它們會出現在意料之外,這次就是個例子。」鯨魚的頭骨化石不但確定了東非高原地形的改變時間,對於環境改變人類行走方式和居住環境的時間點,科學家也有了更進一步的斷定和依據。

參考資料:

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