跳高的鱼|金字塔是如何建成的？货泉虫：我有话说

记得大学时有一阵，学校流行写“三行情书” ，大家都憋足了劲儿要写出浪漫的句子。那时我也想小试牛刀，于是在海洋学课上憋了半天，最后写下了：
海和陆地曾在一起，
沙漠里的鱼化石，
就是爱过的证据。
海陆间的种种故事我们或许难以得知，但沧海桑田，总有见证者存在。今天的主角光滑货泉虫就是一位见证者。

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货泉虫化石。图片：Patataasada / Flickr
自然界的艺术代言
光滑货泉虫是一种已经灭绝的原生生物，它们曾经生活在中生代末期到新生代早期的特提斯洋暖和的浅海中。现在，它们留下的只剩那具盘成螺旋状的石灰质外壳了。
走进灭绝生物的世界好像没那么简朴。光滑货泉虫隶属的有孔虫门（Foraminifera）还有很多现生种类，其中一些种类离我们并不遥远。我们或许可以通过货泉虫的这些亲戚来了解它们。

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各式各样的有孔虫外壳。图片：Psammophile / wikimedia
目前以为有孔虫共有约40000种，现生种约6000种。绝大多数有孔虫是生活在海洋中的单细胞动物，它们的身体大多十分渺小，有的如一粒沙子，有的只有几百微米。它们固然渺小，但从赤道到两极、从潮间带到深海，海洋中的每一个角落几乎都有它们的身影。
拥有如斯广阔分布范围的有孔虫想必不是等闲之辈。作为单细胞生物，它们演化出了不同的外壳来保护自己——有的拥有自己分泌的钙质坚硬外壳，有的则会分泌黏着物质，以黏着一些砂砾、云母或海绵骨针作为自己的外壳。

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【跳高的鱼|金字塔是如何建成的？货泉虫：我有话说】
《自然界的艺术形态》一书中绘制的有孔虫。图片：Ernst Haeckel
按照生活方式，有孔虫可以分为浮游型和底栖型两类，大多数为底栖型。不论底栖仍是浮游，有孔虫外壳上都充满了很多小孔，用来感触感染外界环境变化和进行物质交换。
外壳内，则包裹着它们的原生质。原生质可以通过壳壁上的孔向外舒展成为伪足，有孔虫的运动和摄食就是依赖这些伪足完成的。在伪足的匡助下，一些底栖型有孔虫每小时可完成数厘米的移动，这对个体微小的有孔虫来说已经很不轻易了。

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嗜温转轮虫Ammonia tepida是一种现生有孔虫，细丝是它伸出的伪足。图片：Safay / wikimedia
有孔虫主要以浮游生物、碎屑和细菌为食，它们在海洋食品网中处在一个较低的位置，但功劳不容小觑——据估算，个体渺小但数目庞大的有孔虫们每年对全球海洋有20%左右的碳酸钙贡献。
金字塔里也有它
在埃及，人们在金字塔、狮身人面像等闻名古迹中发现了大量货泉虫。建造金字塔的材料大部分是石灰石，少部分为花岗岩，每块巨石都至少有几吨重。这些古迹是如何被建造的？人们对此仍存在争论。
目前以为，金字塔所需要的石灰石是从四周的石灰石矿采集，运输至金字塔处搭建成的。不外法国工程师约瑟夫·达维多维茨（Joseph Davidovits）提出了新的观点，他以为建造金字塔的石灰石并非自然石，而是由人工浇筑的。这样一来就可以化整为零，建造金字塔时只需将搅拌好的石灰石浇筑模具中待其干燥即可。
这样的说法是否准确呢？

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吉萨金字塔。图片：Ricardo Liberato / wikimedia
为验证达维多维茨的观点，考古物理学教授扬尼斯（Ioannis Liritzis）想到或许可以检测金字塔石灰石的成分来判定真伪，相关研究发表在2008年的《文化遗产杂志》（Journal of Cultural Heritage）上。
扬尼斯教授检测了埃及吉萨建筑样品的矿物学特征及化学成分。结果显示，未检测到浇筑必需采用的聚合物材料，且石灰石中的货泉虫化石完整性较好，货泉虫化石的分布与它们在海底中的堆积情况一致。这证实，建造金字塔所用的石灰石应该是自然形成而非人工浇筑的。

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金字塔建筑材料中的货泉虫化石。图片：Pierre Thomas
见证沧海桑田
记实金字塔等古迹的建造历史，只是以货泉虫为代表的有孔虫们的贡献之一，它们能做的远不止这些。有孔虫演化速率快，且死后常能留下石灰质外壳，所以常被作为不同地质时期的指示生物。

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西班牙乌尔巴萨山脉（Urbasa）上的货泉虫化石。图片：Theklan / wikimedia
有孔虫也能被用来重建海水温度。这是如何做到呢？实在大部分生活在海洋中的有孔虫都曾经受海洋环境的影响——在有孔虫生长过程中，它们吸收海水中的钙（Ca）、镁（Mg）等元素来构造它们的外壳。
通常来说，一定温度下，海水中的镁/钙比值是固定的。而实验证实，有孔虫外壳中的镁/钙比值会跟着海水温度升高增加，这是因为镁离子置换碳酸钙中的钙离子是吸热过程——当温度升高，钙离子被镁离子置换得越多，外壳中的镁离子就越多。通过计算，我们可以得到不同镁/钙比值下海水的温度，再结合不同地层发现的有孔虫化石中镁、钙含量，我们就可以得出当时的海水温度。

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有孔虫壳体Mg/Ca比值与温度的变化关系。图片：李建如 / 地球科学进展（2005）
除此之外，有孔虫们还“记载”了曾经发生过的气候变化。当有孔虫活着时，它们不断长大，并不断分泌新的碳酸钙壳体，这些壳体中就蕴含了记实气候变化的氧同位素18O和16O 。
这两种同位素18O的质量比16O大，当海水蒸发时，质量较小的16O更轻易被蒸发，而质量较大的16O更轻易留在海中。蒸发的水汽在严寒的冰期被留在冰盖中，所以冰期时海水中18O/16O比值较大；当天气变暖，冰川融化时，大量的冰川融水回到海中， 18O/16O比值就会变小。
有孔虫壳体中蕴含的两种氧同位素比值与海水一致，当有孔虫死去，它们记实的气候变化便被埋藏起来。现在通过深海钻探，分析不同深度有孔虫壳体氧同位素的变化，就能重新推演过去的天气。

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货泉虫化石也是当地曾是海洋的证据之一。图片：Drow_male / wikimedia
如今，光滑货泉虫早已走进历史长河，它与灭绝的和现生的有孔虫近亲，一直在记实着这颗星球的变化。地球冷暖，潮起潮落，有孔虫都能给我们谜底。
_本文原题：《金字塔是如何建成的？货泉虫：我有话说！》