自带空调房 坐大宅 古代海狸是怎么做到的？
作者：姜红(烟台博物馆)
来源：《知识就是力量》杂志
我们生活的世界充满了各种谜团，随着科学的进步，许多谜团终于被解开。有一个谜团来自美国内陆的地下，它是许多呈螺旋状的奇怪岩石，被称为“魔鬼的螺旋”。“魔鬼的螺旋”背后究竟藏着怎样的秘密？下面让我们去一探这个曾经困扰科学家近一个世纪的谜团是如何解开的。
平原之下的螺旋怪石
内布拉斯加州位于美国中西部，地势平坦，看不到开阔的大平原。苏县位于内布拉斯加州西北部，与南达科他州和怀俄明州接壤。肃县苏这个词是为了纪念曾经在这片土地上生活过的苏族印第安人。白人赶走印第安人，占领土地后，开始生产现代农业和畜牧业。1891年，一个牧场主在开垦他的牧场时挖了一块奇怪的石头。当他继续向下挖掘石头的形状时，他挖出了一个高达3米的螺旋岩石，这是没有人见过的。牧场主向县政府报告了他的发现，县政府邀请了内布拉斯加州州立大学的地质学家和古生物学家阿尔文欣克利巴伯。
挖掘机挖掘的螺旋形岩石底部有向两侧延伸的隧道。
巴伯一得到消息，就赶往肃县。看到怪石后，他立即开始挖掘周围的区域，结果挖出了许多类似的怪石。作为古生物学家，巴伯的第一反应是这些奇怪的岩石是否是一些史前生物的遗骸。在查阅了大量文献后，巴伯没有发现任何类似的发现，于是在报告中说：“这个结构非常宏伟，具有完美的对称性，我无法理解。”理发师把这种奇怪的石头命名为“Daimonelix”，意思是“魔鬼的螺旋”，也可以叫做“魔鬼的开瓶器”。
古生物学家埃尔文辛克莱巴伯
正是因为“魔鬼螺旋”这个引人注目的名字，内布拉斯加荒野发现螺旋岩石的消息立即传遍了美国，引起了许多科学家的关注。1892年，巴伯发表了对“魔鬼螺旋”起源的解释。他认为这些奇怪的岩石实际上是史前巨型淡水海绵的残余。今天，干旱荒凉的内布拉斯加在2000万年前曾经被一个巨大的内陆湖泊覆盖，巨大的淡水海绵就生活在这个湖泊里。后来，巴伯又补充说，“魔鬼螺旋”也可能是由某种植物根系螺旋缠绕而成，根系腐烂形成化石后，其中充满了矿物质。理发师的解释很快被人们接受。毕竟他是最早的“魔鬼螺旋”研究者，有很多第一手资料，但也有人不认同他的观点。
1893年，美国最富传奇色彩的古生物学家之一爱德华酒徒科普提出了不同的观点。他认为“魔鬼螺旋”是一些大型啮齿动物挖掘出的洞穴霉菌。不久后，奥匈帝国古生物学家、化石遗迹权威西奥多福克斯表示支持科普，认为挖洞穴的动物应该与今天的口袋鼠有一定的遗传关系。福克斯还指出，“魔鬼螺旋”所在的岩层不是湖相沉积，填充物中发现的植物纤维可以解释为啮齿动物储存的食物。另一位古生物学家奥拉夫彼得森(Olaf Peterson)为了丰富卡内基博物馆的藏品，购买了一批“魔鬼螺旋”。许多这样的“魔鬼螺旋”在底部有像隧道一样的延伸结构。彼得森对隧道结构进行了清理和研究，当他清理到隧道结构的末端时，竟然发现了啮齿类动物的化石，经过辨认化石属于已经灭绝的古河狸,是一种生活在干旱地区的动物，有挖洞和居住的习惯。
古代海狸的头骨化石有巨大的上下门牙
至于“魔鬼螺旋”的成因，最终形成了以巴伯为代表的“植物派”和以科普为代表的“动物派”。两校互不退让，竭力寻找证据支持自己的观点。就这样，“魔鬼螺旋”成因的探索陷入了僵局，持续了70多年，“魔鬼螺旋”依然是个谜。
废弃的地下豪宅
20世纪70年代，美国堪萨斯州立大学著名古生物学家拉里马丁(Larry Martin)重启了对“魔鬼螺旋”的研究，并带领团队从各个角度进行研究。同时，地质学家对“魔鬼螺旋”周围的地层进行了重新研究，证明地层中的细粒沉积物是季节性干旱条件下风桩形成的，与今天内布拉斯加州的环境基本相似。正是这种特殊的干燥环境，保存了“魔鬼螺旋”，也保存了小哺乳动物洞穴、昆虫、植物根部等丰富的化石。
古生物学家拉里马丁
马丁的团队发表了一篇研究论文，证实了“魔鬼螺旋”是古代海狸挖掘出来的，并详细说明了挖掘方法和过程。巴伯之前反对古代海狸作为“魔鬼螺旋”的挖掘者的一个重要原因是螺旋结构的内壁上没有爪挖的痕迹，而今天那些能挖洞的哺乳动物前肢上有爪挖。马丁团队给出的解释是古代海狸用门牙代替爪子，因为古代海狸的门牙又宽又壮，形状像锄头刨地。“魔鬼螺旋”内壁留下的痕迹与古代海狸的门牙一致。
既然“魔鬼螺旋”真的是古代海狸挖掘出来的，那么他们是如何挖掘出如此对称的螺旋结构的呢？古河狸在向下挖掘洞穴的时候，会用后肢支撑住洞穴底部或侧面，然后随着洞穴螺旋方向用门牙向下挖掘，这样它的后肢成为轴心，以前半身为半径，呈螺旋状向下挖掘，就可以挖出近乎完美的螺旋结构的洞穴。
马丁还解释了为什么洞穴里充满了植物纤维。他认为这些植物不是古代海狸作为食物储存的，因为螺旋结构是通道，而不是储藏室。古代海狸灭绝后，洞穴被废弃，但洞穴内温暖潮湿的环境非常适合植物生长，因此成为植物的小天堂。马丁的团队用全面的调查和细致的分析解释了“魔鬼螺旋”的成因，他们的研究让大家相信，一个长期困扰科学界的谜团终于解开了。
古河狸：充满智慧的“生活家”
虽然我们已经破解了“魔鬼螺旋”背后的秘密，但它独特的结构和形状仍然令人着迷，建造者就是前面提到的古代海狸。
远古海狸生活在北美洲，从渐新世晚期到中新世早期，距今2500万到2000万年，分类上属于海狸科。现有的海狸大家应该都很熟悉。这种大型啮齿动物，广泛分布在北半球温带地区，喜欢生活在池塘湿地，它身后的大而扁平的尾巴证明它们都是很好的游泳者。河狸有一项令人叹服的本领，那就是搜寻和加工树枝来建造堤坝，建好后的堤坝保证池塘水位不会下降，而它们的家就位于池塘中心，远离危险。
在外观上，古海狸和海狸有明显的区别。它们不仅体型较小，而且没有游泳用的大而平的尾巴。与海狸不同，古代海狸与旱獭和地鼠有些相似。这是为了适应陆地生活，古代海狸是海狸科进军内陆环境的代表。
海狸是世界上最古老的活着的动物之一，被誉为动物世界的“建筑师”，脊椎动物古生物学的“活化石”。
古海狸复原图
尽管远离水源，但古海狸在海狸科基因上仍然有很强的建造能力，只不过它们不建水坝，而是在地下建造顶级豪宅。“魔鬼螺旋”其实只是古代海狸地下府的通道。螺旋通道有三个优点：第一，它调节温度和湿度。螺旋通道延长了空气进入洞穴底部的距离，便于冷却空气和增加湿度；二是防止入侵。当食肉动物钻入螺旋通道时，它们很容易头晕目眩，失去方向感。第三，容易清理。相比于上下直走的洞穴，螺旋通道坡度较慢，容易将挖出的泥土或生活垃圾推出洞穴。
事实上，螺旋通道只是古海狸洞穴的前半部分，如在通道的底部会有呈30度角向上的平直延伸隧道，在延伸隧道中会分隔出不同的空间，.的客厅、婴儿室和储藏室。古生物学家甚至发现，这个宽度小但很深的空间很可能是古海狸用来上厕所的“水槽”。古代海狸为了增加生活的舒适性，会在客厅和婴儿房里铺上干植物，让自己感觉很舒服。我不得不说，古河狸是一种充满了“智慧”，对生活有追求的动物。
在螺旋通道的底部，将有一个向上30度的直延伸隧道，其中不同的空间将被分隔开。(绘图/罗梅)
拥有地下豪宅的古代海狸也改变了繁殖策略。不同于啮齿动物，它们以数量取胜，古代海狸倾向于以质量取胜。它们每窝只生几个后代，然后在洞穴里养幼崽，直到可以独立生活，自己挖洞穴。正是因为洞穴的独特和复杂，古代海狸才能在恶劣的内陆环境中生存。
拥有建造地下豪宅手艺的古代海狸，大约在2000万年前就灭绝了，因为它们的生活环境从相对潮湿变成了季节性干旱，甚至是完全的干旱和荒漠化。古海狸消失后，挖的洞穴被植物占据，植物的根部吸收周围土壤中的二氧化硅，导致洞壁逐渐硅化硬化，形成了我们今天看到的白色纤维的硅化结构。就这样，古海狸的洞穴成了遗迹化石，成了著名的“魔鬼螺旋”。
现在，我们已经完全理解了“魔鬼螺旋”是如何形成的，科学家在近一个世纪的时间里寻找答案的坚持，正是人类为了寻求真相永不放弃的缩影！
(主编/黄莺莺美术编辑/周佑)