内容
重建环境： 科学家结合了许多证据来理解地球的过去。化石（A）专门显示哪些动物生活在该地区，而骨头周围的沉积物为沉积环境提供了重要线索。可以进一步分析骨骼的同位素组成，这受动物存活时食用哪种植物的影响（B）。此外，从植物中释放的花粉往往易于保存在地质记录中，从而提供过去花卉群落的详细记录。所有这些证据都可以组合起来，以创建数百万年前存在的环境的详细重构（C）。
西海岸化石公园： 位置图显示了非洲（1）的海拔，并且南非（2）的西开普地区得到了扩展。在地图2上，南部的橙色星星是开普敦的位置，而北部的蓝色星星代表西海岸的化石公园。子区域3展开以显示当前的海平面状况（3A）和520万年前的情况，当时海平面比当前的海平面高30米（3B）。那时，化石公园所占的位置应该是在古老的伯格河倒入大西洋的海岸附近。非洲高程底图来自CleanTOPO2数据集，卫星图像为NASA的Landsat GeoCover大约2000年。
介绍
在人们到处见证和记录情况之前，我们怎么知道古代地球是什么样的？地质学家揭露过去的气候和生态系统的主要方式之一是对包含古代动植物遗存的沉积物进行详细研究。
化石的形成通常很少发生，因此寻找集中的，高度详细的化石遗骸在科学上是有价值的。化石沉积物以其多样性或细节而著称，被称为Lagerstätten（德语为“母体”或“储存地”），可分为两种主要类型。
Konservat-Lagerstätten是生物细微细节所在的地方 保守的 （请注意，德语和斜体英语等效项之间的相似性）。在这样的场所，通常会腐烂的生物的柔软部分被记录为印模或碳膜。这种矿床的著名例子是不列颠哥伦比亚省的伯吉斯页岩和美国西部的绿河组。
第二个品种是Konzentrat-Lagerstätte，在这个地方 浓度 骨头。尽管这些地点没有提供许多有关生物的精细细节，但它们可以通过集中通常会散布在大范围内的动物骨骼来瞥见古代生态系统。例如，在犹他州的恐龙国家纪念碑上的侏罗纪时期的莫里森地层，以及在加利福尼亚拥有15-16百万年历史的鲨鱼齿山骨床。
Konzentrat-Lagerstätten的另一个例子是在南非西海岸化石公园的Langebaanweg组的沉积物中发现的。这些化石层中的大量遗骸提供了大约500万年前该地区生物群落和气候的重要信息。
网站发现与开发
这些化石最初是一个磷酸盐矿，于1950年代后期被发现。今天开采的磷酸盐主要用于肥料中，而磷酸通常用于软饮料中。然而，这些岩石最初被开采用于第二次世界大战的军备。
沉积磷酸盐沉积物是在海洋生物生产力高的地区生产的，例如现代大陆架。由于情况的变化（在这种情况下为海平面），以前在水下的区域现在暴露在陆地上，可以进行探测和挖掘。 1993年矿山关闭时，停止了在化石遗址的积极开采，并将发现化石的地区划为国家历史文物（不久将成为国家遗产）。采矿活动可能破坏了该地点80％的化石，但伊兹科（Iziko）南非博物馆的藏品中估计仍保存着100万个标本。
有机材料的磷化岩： 厘米级，紧邻磷矿石。红色晶粒代表磷酸化的有机物质。亚历山德拉·古斯（Alexandra Guth）摄影。
成立Konzentrat-Lagerstätte
通常将化石过程可视化为单只动物死亡，然后将其埋葬在原地。尽管有些动物直接死于该地点以前的洪泛区，但随着时间的流逝，西海岸化石公园的许多遗骸被移动并被水集中在该地点。
骨头沉积时，伯格河的“祖先”很可能在当今公园附近倒入大西洋。离岸沙洲可能阻止了将遗骸冲出海洋，也可能同时采取了行动，将从海洋冲走的遗骸困住。
重建环境
不同的动植物有不同的栖息地需求；因此，确定遗骸以建立存在的群落为过去的生态系统提供了线索。对于代表完全灭绝的动物群的沉积物（例如侏罗纪莫里森地层的恐龙）而言，这项任务变得更加困难，但是西海岸化石公园的遗骸只有500万年的历史。虽然公园中保存的大多数物种都已灭绝，但它们与现代物种密切相关。
在识别动物方面，您不需要100％的骨头就能自信地识别它。这一点尤其重要，因为通常不会发现完整的骨骼，尤其是在骨骼已被关节分离和运输的Konzentrat-Lagerstätten中。通常存在额外的保存偏见，在运输过程中会破坏细小的小骨头，而较粗壮的骨头则更有可能保持完整。尽管存在这些困难，古生物学家在分类和识别骨骼以描绘古代社区方面还是非常成功的。
考虑到海洋动物（例如海豹，巨齿鲨，4种企鹅）和陆地哺乳动物（例如短颈长颈鹿，土豚），在西海岸化石公园发现的动物表明该地区靠近陆地和海洋的边界。一起发现了鬣狗，河马，猛mm象，羚羊，三趾马，剑齿猫）。青蛙的额外存在（在矿床中至少有8种，代表多达12种）表明必须有淡水。尽管许多青蛙物种对盐水具有一定的耐受性，但没有已知的两栖动物生活在纯海洋栖息地中。
骨床： 南非西海岸化石公园展示了原位骨床。中央的颌骨属于Sivathere，是现代长颈鹿的绝种。该字符串标记出一个1米的网格。
碳同位素：不只是年龄约会
通过检查骨骼和牙齿中保留的碳同位素，可以得到更详细的了解。由于大多数人都将C-14同位素用于对最近的遗骸进行定年（见下文讨论），因此人们对C-14同位素很熟悉，但碳有两种更常见且不具有放射性的同位素。 C-12是最常见的碳同位素，而C-13是次要的稳定同位素。因为它们是稳定的，所以它们不会随时间衰减。
不同的植物群具有不同的碳同位素比率，可以用作古代动物古生物的指纹。植物中的碳用于建造骨骼和牙齿，从而使植物中的碳比例反映在食用它们的动物的骨骼中。
这些不同的同位素特征归因于植物使用的不同代谢途径。许多草在地质上是近来的，是“ C4植物”，而树木和草本植物是“ C3植物”。稀树草原由C4和C3植物组成，因为那里有树木，灌木和草。另一方面，一片森林将主要是C3植物。南非独有的一种植物是Fynbos（发音为“ finebose”），它也是C3。
大部分食用C3植物的动物的骨骼中碳同位素比与大多数食用C4植物的动物不同。对有蹄类动物的残骸（蹄类哺乳动物：河马，羚羊，长颈鹿，猪等）进行的分析表明，500万年前的化石公园中的环境主要是C3植物。
花粉
尽管同位素分析表明该地区并非以草为主，但无法区分树木，灌木和粉刺。幸运的是，植物释放的花粉通常很丰富，并且保存在沉积物中。
与同位素比率不同，花粉可以唯一地识别该区域中存在的植物科或属。作为额外的好处，与较大的植物（如木头或树叶）不同，花粉易于被风和水携带，因此可以从单个植物的位置广泛传播。虽然您可能永远不会从单个植物中找到化石叶子，但您更有可能找到其花粉。
化石公园的花粉分析表明，500万年前的地区包括草本毛R科（例如毛butter），莎草科（莎草（例如莎草），菊科（例如雏菊）和伞形科（例如欧芹，欧芹，安妮女王的花边）。这些植物家族的组合被用来推断沿海平原的栖息地。菊科，藜科（鹅脚）和A菜（ama）植物的存在还表明干燥条件。还存在Proteaceae科（例如普罗梯亚木），Podocarpus（例如黄木）和Olea（例如橄榄和铁木）属的花粉。
所有这些花粉的存在提供了在沉积化石沉积物时居住在该区域的植物群落的图片。然后可以知道当时存在哪些动植物，以指示过去的环境。
金发姑娘年龄约会问题
碳14是碳的（天然存在的）放射性同位素，是最古老的对旧材料进行定年的方法。但是，由于C-14的半衰期太短，因此绝大部分岩石记录都无法使用该技术确定日期，而且还需要存在原始有机材料（而化石会用更多的矿物来代替原始有机材料）。耐用的矿物质）。到有机材料具有75,000年的历史时，样品中残留的C-14太少，无法可靠地测量。
钾的放射性同位素（K-40）的半衰期比C-14长得多，并且存在于火成岩中。因此，涉及钾及其子产物Argon的技术可用于100,000年前从火山喷发的材料上（由于半衰期很长，因此该技术不能用于非常年轻的材料，因为如此小部分的原始钾已经腐烂，我们无法对其进行准确测量）。
不幸的是，在这些动物死亡期间，南非没有火山活动，因此无法直接使用钾-氩定年。但是，可以使用其他涉及海平面变化模式，古磁性和化石的方法来指示沉积物的年龄。
将时代与化石联系起来
生物地层学是一种根据存在的动物遗骸对岩石记录进行排序的方法，并且是对化石岩石提供年龄限制的有用替代方法。一些动物谱系，例如猪和大象，似乎发生了快速变化（从地质意义上来说），因此，确定这些动物的不同种类有助于查明岩石的年龄。
化石动物的线索将西海岸化石公园沉积物的年龄限制在大约520万年前。在东非和化石公园都发现了猪（猪）Nyanzachoerus kanamensis。由于东非地区活跃的裂谷活动和相关的火山活动，该物种与一个绝对年龄日期（例如，我们可以用数字来标出）有关。由于猪的家庭正经历着快速的地质变化，因此通过发现该物种，我们可以说出公园中沉积物的年龄。
结论
重建环境通常可以归结为精细的细节：骨头中的同位素特征，牙齿上的微磨损图案（牙齿表面的划痕可以表明动物是吃草者，浏览器还是混合模式的喂食器），花粉在沉积物中的聚集等
目前，该公园处于地中海气候中，距海洋10公里以上。然而，所有综合证据表明，五百万年前，西海岸的化石公园将存在于亚热带林地中，附近是一条古老的伯格河倒入大西洋。
即使没有人直接目击，动物遗骸与微观和化学线索的结合也可以使人们对该区域的状况产生连贯的印象。以此方式，地球科学家揭开了地球过去的生命和气候之谜。
如今，可以在南非的西海岸化石公园就地（就地）看到这些化石，客人甚至可以通过在筛子上寻找鸟类，青蛙，啮齿动物和许多其他小动物的微化石来帮助完成环境图景。屏幕。任何发现都被添加到博物馆收藏中-禁止游客自己收集标本，因为所有化石都受到南非国家的保护。
西海岸化石公园位于南非开普敦以北120公里处。他们的网站包含有关该站点的大量信息，详细的指导，有关在此进行的研究的信息以及教育动画和工作表。本文的作者要感谢化石公园的管理员皮帕·哈霍夫（Pippa Haarhoff）的帮助和鼓励。
关于作者
亚历克斯·古斯（Alex Guth）是密歇根理工大学的博士学位毕业生，她的论文主要研究肯尼亚裂谷的火山演化。她曾多次访问南非的西开普地区，以协助她的地质野外训练营顾问，而她在非洲的研究也为她提供了与《国家地理》合作的许多机会。可以在以下位置查看她的网站：http://www.geo.mtu.edu/~alguth/