進擊的古巨鯨!全球最完整晚更新世鯨魚化石,帶你看見最年輕的臺灣

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時隔三年,這批化石終於出現在科博館「鯨掘」特展中的化石清修室,讓觀眾能近距離觀察化石的清修過程,也讓有志化石研究的年輕學子磨練清修技術(不過,要申請到科博館當暑期實習生,或是應徵擔任研究助理才有機會)。

化石清修室中經過清修的頭溝鯨魚化石。

「國外有許多博物館會特別把後臺發生的事情呈現在觀眾面前,」楊子睿解釋,畢竟化石清修曠日廢時,不但要注意不能傷到目標化石本身,也必須小心辨識並保留可能藏在圍岩中的其他化石或地質資訊,因此乾脆以特展形式,讓期待已久的觀眾一起見證這批化石的真面目與清修進度,也把出土處的地理與地質特色做詳細完整的介紹與剖析,讓觀眾了解恆春之所以能挖出鯨魚化石的歷史與地質脈絡。

學生及助理進行現場化石清修,同時也有清修工具展示。前方玻璃上更繪製了可愛的漫畫及工作人員清修時心中的OS,令人莞爾。

「剛從海裡抬起來的爛泥巴」

挖出這隻鯨魚的恆春頭溝一帶,在地質上屬於「恆春西臺地」。

恆春半島是菲律賓板塊與歐亞板塊碰撞、推擠所形成,板塊碰撞的結果造就了恆春斷層,而恆春斷層的西側,就是恆春西臺地。這裡找到過各種陸生哺乳動物的化石如獼猴、梅花鹿、山羌、甚至總統提過的長毛象(猛獁象)。另外也發現過許多海洋生物如螃蟹、魚類、貝類、海豚……等等。為什麼這裡能看到這麼多化石?

小學生都知道臺灣是板塊推擠形成的島嶼,地質年齡很輕,而且還在持續長高。但有一件事,可能沒有人會特別加以思考:從臺灣頭到臺灣尾,臺灣的地質年齡並不是全島都一致的。

「為什麼像中寮隧道、惡地、出火這類的泥岩地形都在南部,這是有原因的,因為那裡就是剛剛從海裡面抬升出來的、新鮮的爛泥巴。」楊子睿說,「恆春就代表了臺灣最年輕的樣子,是剛出生的、最年輕的臺灣。」菲律賓海板塊以每百萬年76公里的速度向西北方碰撞歐亞板塊,也把海裡的沉積物慢慢往上推擠出來,這就是恆春西臺地,也是剛出生的臺灣。愈往北,臺灣的地質年齡就愈老。「北臺灣基隆一帶,還有2000萬年的地層。」研究烏賊化石的海生館助理研究員李世緯博士說。經過專家以超微化石比對,頭溝鯨魚化石的年代大約在距今8萬3000年到11萬4000年之間。

臺灣的地質聖地

除了化石,恆春還有非常多重要的地質景觀。這裡有火成岩、沉積岩、石灰岩、溶洞、泥岩。2021年,科博館地質學組的研究團隊就是在墾丁喀斯特地形的溶洞中找到了三顆尚未化石化的貓科動物牙齒。經鑑定後確認不是雲豹也不是石虎,而是花豹的牙齒,刷新了這片土地曾出現過的貓科動物名錄。而從牙齒大小推估這隻花豹的體型,發現比現今其他花豹更小,「有可能是島嶼侏儒化的效應,但還需要更多研究。」楊子睿說。另外他們也發現了山羌的下顎,顯示過去山羌也曾漫步在墾丁,但如今分布已經往東、往北退到了南仁山。「有一個生物學的理論叫半島效應,在人類活動佔領這些陸地之後,不同地區間的生物族群無法交流,就會造成生物多樣性的衰減,直到無法維持族群的程度,最後就消失在這個地區。」對古生物學家而言,化石揭露的遠不只是物種,還能看到族群在時間尺度上的變遷。

恆春的地質複雜豐富,是國內各地質系與地科系學生戶外教學的聖地。

因為豐富的地質多樣性,恆春早已是國內各大學地質系與地球科學系學生必去的聖地。雖然擁有豐沛的觀光、生物多樣性與地質資源,但恆春西臺地面對的挑戰,卻絲毫不輸臺灣其他地區。此處雖有國家公園和研究單位,但海廢、隨意傾倒的垃圾、核電廠、光電、風電,以及不知道何時會抵達頭溝的開發,都威脅著這片同時保有山海記錄的地質時光膠囊。

縱使這隻鯨魚化石的出現引起了國內外古生物學家、地質學家、鯨豚學家、民間化石愛好者的注意與推崇,但並不代表這片地區的獨特性也得到了相對的保護。

因為,臺灣的法律只保護和人類相關的考古遺址及文物,生物化石並非明定的文化資產,不適用文化資產保存法。化石與它們的產地在沒有法規保護的狀況下,算是某種裸奔狀態,極易遭到破壞。臺灣的另一個知名化石產區在臺南左鎮,目前已有左鎮化石園區,但該處的化石常是經過沖刷入河之後、藉由淘洗所出現,不像恆春頭溝是原地層,所能提供的環境與地質資訊,遠比單獨的化石樣本豐富不知多少。

所以,楊子睿正努力設法改變這個狀態,希望能喚起中央及地方的重視,使這片埋藏臺灣珍貴地質紀錄的地方有更系統性的規畫、保護與利用,「如果可以帶著孩子去恆春找化石,那不是很好玩嗎?」

鯨落……潟湖?

那麼,埋藏著這隻鯨魚的原地層,透露了些什麼?教科書告訴我們,形成化石需要天時地利,有機物要迅速被泥沙掩埋、經過漫長歲月,礦物質逐漸入侵、取代骨骼,較柔軟的部位則可能會留下印痕,再經歷地殼變動、沖刷風化,才會出露在地表,被後世人類發現。在這隻鯨魚化石周邊,還有許多貝類和螃蟹化石。開挖時,他們也在旁邊發現了另外一隻小很多的鯨豚化石,可能是海豚,但包圍著海豚的卻是黃色的砂岩,和鯨魚所在處的泥岩完全不一樣。為什麼這麼近的兩處卻有完全不同的岩層?螃蟹、貝殼都是淺海處活動的生物,再加上從周圍岩層中的超微化石判斷,學者相信過去這裡應該是一片潟湖。這隻鯨魚或許是擱淺在潟湖,因某種原因迅速遭到掩埋,加上此處地層的抬升速度非常快,才讓我們有機會在這麼淺層的地表發現如此完整的晚近物種化石。

恆春頭溝通往鯨魚化石出土處的一線天峽谷,兩旁山壁上層層疊疊都是昔日海底的泥沙,其中也夾雜許多化石。但只要一下雨,這裡就會成為河道,甚至淹水。

鑑骨識鯨第二集

但大家最想知道的,還是牠到底是哪一種鯨魚。這麼大的體型,是成年了?還是青少年?

想從骨頭辨識鯨魚的種類,最關鍵的就是耳骨。這隻鯨魚化石的完整度雖然高達70%,卻獨缺耳骨。三年來,除了科博館的鯨豚專家姚秋如博士在研究之外,還有多位國內外學者慕名前來一探究竟,並和國內專家交換意見,包括最晚發表的鯨魚物種大村鯨的共同發表者之一、日本國立科學博物館的名譽研究員山田格博士(Tadasu Yamada),還有日本國立科學博物館研究員田島木棉子(Yuko Tajima)、首席研究員木村由莉(Yuri Kimura)等海洋哺乳類及哺乳類古生物學專家;挪威卑爾根大學、專長為鯨豚生物學及動物考古學的副教授尤里.范登赫克(Youri van den Hurk)也曾來訪。

但沒有耳骨,研究人員就只能退而求其次,從其他骨骼來判斷。像是座頭鯨的肩胛骨長得像扇子、藍鯨的下頷骨較長也較扁等等。由這隻鯨魚的下頷骨、顱骨及肩胛骨判斷,「最接近的就是灰鯨了。」科博館的鯨豚專家姚秋如說。不過在化石中並未發現游離的生長板,所以判斷應該是已成年的鯨魚。

辨識鯨魚物種的重要骨骼依據,培養皿中的就是鯨魚的耳骨。

可是,現生的灰鯨只有一屬一種,生活在較寒冷的溫帶水域,體型最大不會超過15公尺。頭溝鯨魚的完整度雖只有70%,卻已長達17公尺,又出現在北回歸線以南的恆春,莫非當年牠優游的那片海域,溫度比現在低很多?又或者,這是一種我們還來不及認識,就已經消失的物種?

是否有辦法確認牠和現生鯨魚的親緣關係呢?我們想得到的事情,科學家早就想到了。曾經參與最初幾塊化石挖掘的尼德蘭古生物學家范海特倫是德國慕尼黑巴伐利亞動物學蒐藏研究中心的哺乳動物學門主任,正是這方面的專家。她已在化石上鑽了一些樣本帶回分析,期望能幸運找到殘存在孔隙內的蛋白質,便可拿來與現生鯨魚比對。

已經變成化石的骨頭裡竟然還能找到蛋白質?楊子睿說,有些是殘存在孔隙內,有時候則是蛋白質糾纏形成保護層。像這樣聽起來很碰運氣、但因為科技進步才有可能達成的研究方法,已經有了成功的先例:科博館地質學組的另一位古生物學家張鈞翔博士,近期就和跨國研究團隊一起在《科學》(Science)期刊上發表了他們最新的研究成果──張鈞翔將一塊出自澎湖水道、原本被鑑定為具有直立人特徵的「澎湖原人」之人類下顎骨化石送往丹麥研究,利用最近十年才逐漸發展成熟的技術及古蛋白質體學方法,在化石裡殘存的內源性蛋白中找到了胺基酸序列,經過比對,證實其中有兩個氨基酸殘基為丹尼索瓦人所特有。

張博士表示,因為骨骼變成化石的過程緩慢而漫長,也不是均質化的,所以有機會可以在骨骼中找到尚未完全被取代石化的部分,古生物學家便可嘗試用這些部分去解答化石本身所屬物種的問題。他們也因此才能驗明澎湖原人的正身,直接證實了丹尼索瓦人的分布曾經擴及臺灣。但他表示,因為這塊下顎骨化石是從澎湖水道中打撈起來的,並非從原地層發掘,沒有圍岩及相對應的沉積地層可作為相對年代推測,而化石本身的放射性定年分析也沒有成功作出來,就只能以丹尼索瓦人在西伯利亞與青藏高原存在的年代及臺灣海峽消失的年代交叉比對。所以目前僅能估算出兩個可能的年代,也就是19-13萬年前,以及3-1萬年前。或許有朝一日,當科技持續進步,我們也將能從這塊化石讀到更多的訊息。

如果能從頭溝鯨魚的化石中找到蛋白質,是否就能確認牠的身分?完整參與鯨魚化石發掘工作、即將前往美國一圓古生物研究夢想的楊子睿助理吳筱柔很保留地說:「丹尼索瓦人的年代畢竟還是有爭論,但這條鯨魚已經確認有至少有8萬多年歷史,我們也不確定。但如果能夠找到蛋白質,就會拿來跟現生的物種比對。」

鯨魚化石告訴我們的地理故事

近年來,花東賞鯨活動愈來愈蓬勃,但鬚鯨類一直是嬌客中的嬌客,有過目擊紀錄的只有大村鯨、座頭鯨與布氏鯨,比齒鯨少很多。但2020年1月,有一隻藍鯨擱淺在臺東長濱海灘。經過海保署、成功大學、國立海洋生物博物館及民間專業團隊「化石先生」的通力合作,經過解剖、修復、安裝,那隻不幸擱淺的青少年藍鯨,如今已經成為海生館的重要展示,以自身的經歷,向觀眾訴說鯨豚在現代海洋中面對的困境。

而臺中科博館則以更大的歷史與地質尺度規劃了這次的「鯨掘」特展。這是全臺第一個以恆春地區為主題的化石展,除了能近距離觀看鯨魚化石清修以外,也展出恆春地區出土的各種化石,還有各種鯨豚骨骼標本。有科博館的館藏,也有向知名民間化石蒐藏家、主持「恆春化石生態工作站」的林景文館長借展的珍貴化石,並為觀眾整理出了恆春捕鯨產業的歷史和文獻中的鯨魚相關記載。

鯨掘特展中展出許多恆春出土的珍貴化石,包括各種螃蟹。

回過頭來,因為這隻鯨魚的出土,讓更多人知道原來恆春不只有陽光沙灘比基尼、洋蔥瓊麻港口茶,也是最年輕的臺灣從海洋中誕生的地方。要深入了解我們與周遭海洋的關係,除了勇敢往外航行以外,更需要回頭審視腳下土地所隱藏的珍貴資訊。如此一來,我們看到的將不只是現在的臺灣,而是這整片土地在世界脈絡中所扮演的角色。

前情提要:鯨落恆春:全球最完整晚更新世鬚鯨化石現身恆春!

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