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为解决磷酸盐结核成因易混淆导致古生物及古环境误判问题，美国科罗拉多大学研究人员对含鳄鱼的磷酸盐结核展开研究。结果表明该结核更可能非粪便起源，其研究为判断结核成因提供参考，推荐科研读者阅读。
在神秘的古生物学世界里，化石就像是一把把钥匙，帮助我们打开通往远古时代的大门，了解那些早已消失在历史长河中的生物和它们生活的环境。其中，磷酸盐结核（phosphatic concretion）和粪化石（coprolite）一直是古生物学家们关注的焦点。
在陆地上，磷酸盐结核常常因其生物成分和高磷含量被认为是粪化石。你瞧，大多数肉食性动物的化石粪便（也就是粪化石）都是由磷酸钙矿化形成的。这是因为动物在进食时，摄入的动物组织，无论是软组织还是骨头，都含有磷元素，这些磷元素在粪便化石形成过程中发挥了重要作用。而且，在陆地碎屑沉积岩中，磷的浓度通常很低，平均只有约 0.07 wt% ，相比之下，浅海栖息地中生物活跃的沉积物里磷的含量却很高。所以，当人们在陆地上发现含磷的结核时，第一反应往往是它可能是粪化石。
但近年来，情况发生了变化。越来越多的研究发现，含有化石的磷酸盐结核的非粪便起源比人们最初认为的更为普遍。比如说，有人在澳大利亚渐新世到中新世的沉积物中发现了含有保存完好的植物和无脊椎动物化石的磷酸盐结核；还有人从美国科罗拉多州的古新世地层中发现的磷酸盐结核里，找到了 200 多块脊椎动物化石，这些结核因为包含的元素有明显的关节连接或者尺寸太大，被排除了粪便起源的可能性。
这可让古生物学家们犯了难！因为对磷酸盐结核成因的混淆，可能会导致对古生物学和古环境的错误解读。想象一下，如果把一个原本不是粪便的结核当成了粪化石，就可能错误地推断出古代生物的饮食习惯、生态系统中的营养关系等重要信息。所以，找到一套能够区分粪化石和非粪便来源的磷酸盐结核的标准，就变得至关重要了。
为了攻克这个难题，来自美国科罗拉多大学的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在了《Scientific Reports》期刊上，论文题目是 “An unusual phosphatic concretion from the Upper Cretaceous Hell Creek Formation: Insights into taphonomy, paleobiology, and the origin of phosphatic concretions”。研究人员通过对一个特殊的磷酸盐结核进行详细研究，最终得出结论：这个结核很可能是非粪便起源的，里面的幼年鳄鱼化石为我们了解古代生物和结核形成过程提供了重要线索。而且，这项研究还强调了在判断磷酸盐结核起源时，不能仅仅依靠磷含量等简单特征，还需要综合考虑更多因素，这对于古生物学研究有着重要意义。
那研究人员是如何开展这项研究的呢？他们运用了多种技术方法。首先是扫描技术，利用 X 射线和中子计算机断层扫描（CT），对含有鳄鱼头骨的结核部分进行扫描，从而清晰地观察到结核内部的骨骼结构。接着是成像技术，通过摄影测量获取结核的整体外观和体积数据，还利用电子显微镜、μ-XRF（X 射线荧光）和融合 ICP-OES（电感耦合等离子体发射光谱）等方法，对结核的地球化学成分进行分析，了解元素在结核内的分布情况 。这些技术就像是研究人员手中的魔法工具，帮助他们一步步揭开磷酸盐结核的神秘面纱。
研究人员发现的这个磷酸盐结核可不简单，它现在收藏在科罗拉多大学自然历史博物馆，编号为 UCM 123127。这个结核是在蒙大拿州加菲尔德县的地狱溪组（Hell Creek Formation）被发现的，大约位于白垩纪 - 古近纪（K-Pg）边界以下 15 - 20 米处，属于地狱溪组的上部。
UCM 123127 结核与周围的沉积物有着明显的区别，它颜色更浅、密度更高，形状不规则还有点扁平，整体看起来有点像三趾恐龙足迹的天然铸型，但又没有发现类似足迹的结构。结核里有很多骨头，主要集中在一个水平层中，除了头骨，在结核表面和富骨水平层中几乎没有其他可识别的骨骼元素。而且，结核里还发现了 9 颗小牙齿，后来经过进一步处理，又发现了 4 颗，这些牙齿表明里面藏着一只小鳄鱼的头骨。
在研究骨骼解剖结构时，X 射线和中子 CT 扫描都派上了用场。不过，X 射线扫描很难区分结核里的骨头，而中子 CT 扫描则更胜一筹，通过它进行的数字重建发现，鳄鱼头骨沿着横向平面向右倾斜挤压，没有明显的牙齿穿刺或食腐痕迹。头骨的大部分骨头都还在，包括左下颌骨的大部分、上颌骨和前上颌骨的大部分等，还识别出了至少 41 颗牙齿。此外，中子 CT 扫描还发现了一些可能是肢体骨骼和远端指骨的骨头。
为了了解结核的地球化学特征，研究人员可下了不少功夫。他们利用微探针元素图谱和 μ-XRF 分析发现，UCM 123127 结核中到处都有丰富的磷元素，而且骨骼材料中的磷浓度比结核基质更高。ICP-OES 分析表明，结核基质、骨骼材料和沉积物中的钙、磷含量各不相同。同时，他们还发现结核中的一些裂缝和空间里含有钡和硫，基质中还含有硅和铝等元素 。
研究人员对 UCM 123127 结核的成因进行了深入探讨。从沉积环境来看，地狱溪组发现过很多大型恐龙化石，但小型或幼年脊椎动物的完整化石却很少见。UCM 123127 结核里集中的骨头表明，这里面可能保存了大部分鳄鱼骨骼，但由于骨头被固化的基质包裹，无法确定是否完整。结核所在的泥岩宿主沉积物代表了陆地低能河流环境，这限制了结核的成因可能性。虽然粪便起源是最容易想到的，但陆地环境中还有其他可能的磷来源，所以需要进一步分析。
从结核的形状、大小和化石含量分布来看，它的不规则形态和近 2 升的体积，与大型动物的粪便质量相符，里面的骨头也符合肉食性动物粪化石的特征。然而，结核里的头骨和一些 postcranial 元素大多完好无损，且集中在一个水平层中，这与一些粪化石中骨头高度破碎且混合在基质中的情况不同。而且，UCM 123127 结核中骨骼的分层混合方式，与现存幼年鳄鱼腐烂模式的研究结果相似。
在地球化学方面，UCM 123127 结核的高磷含量使其与大多数陆地碎屑沉积岩不同，它的化学组成与其他粪化石和一些海洋结核有相似之处，但仅依靠磷含量很难确定其起源。结核周围沉积物的磷含量比预期的陆地沉积物要高，这可能是因为外来磷酸盐的运输，但附近没有其他磷酸盐结核，说明这种贡献可能很小。结核中钡和硫的存在，以及硅和铝丰富的基质，都为研究其成因提供了线索。
综合考虑，研究人员提出了两种关于 UCM 123127 结核起源的假设场景。一种是 “假设粪化石场景”：一只大型食肉动物吃掉了一只小鳄鱼，消化后的残骸形成粪便，被排泄到河流环境中，粪便中的磷来自于摄入的骨头、软组织和细菌，快速掩埋和适宜的微环境条件使得粪便在细菌的作用下发生磷酸化。另一种是 “假设孤立尸体场景”：小鳄鱼死亡后，在低能河流环境中分解，其尸体的骨头和软组织为结核形成提供了磷，相关细菌的代谢活动促进了磷酸盐的沉淀，最终形成了非粪便来源的磷酸盐结核。
经过综合分析，研究人员认为 UCM 123127 结核更可能是围绕着一只腐烂的幼年鳄鱼尸体形成的，属于非粪便起源。这一结论也解释了为什么鳄鱼头骨能保存得相对完整，以及结核中骨头的分布情况。
研究人员还对 UCM 123127 结核中的鳄鱼进行了古生物学解读。通过对其吻部和牙齿特征的研究，并与北美西部晚白垩世的鳄鱼分类群进行比较，他们认为这只鳄鱼很可能属于 Brachychampsa montana。根据现存鳄鱼头骨长度和总身体长度的相关性，研究人员推测 UCM 123127 鳄鱼的身体长度大约在 55 - 90 厘米，年龄不到 5 岁，可能只有 1 - 3 岁。
从进食和行为方面来看，UCM 123127 鳄鱼的球状后牙和中吻部头骨表明它可能能够吃硬食物，比如乌龟和软体动物，但现代鳄鱼饮食的机会主义灵活性也让研究人员保持谨慎态度。在古代地狱溪环境中，幼年 Brachychampsa montana 可能更喜欢浅水环境，这样既能获取适合的食物，又能躲避捕食者。
总的来说，这项研究通过对 UCM 123127 结核的详细研究，解决了关于磷酸盐结核起源判断的部分难题。研究表明，不能仅仅依据磷酸盐成分和骨骼碎片等特征就认定一个结核是粪化石，还需要考虑结核内骨骼的破碎程度和空间分布等更多因素。这个结核中的幼年鳄鱼化石不仅帮助我们确定了它的种类、身体长度、年龄，还让我们对其饮食习惯和生活环境有了更深入的了解。这对于古生物学研究有着重要意义，它让我们在研究古代生物和环境时更加谨慎和全面，避免因为误判结核起源而得出错误结论，为我们探索远古世界提供了更准确的信息和更可靠的依据。
