【專訪】科博館團隊:在艱辛地形中挖出台灣史上最完整鯨魚化石

今年5月,國立自然科學博物館地質學組的助理研究員楊子睿與團隊,一同在恆春的頭溝河谷中發現了一具臺灣目前保存得最完整的大型鯨魚化石。

■ 今年5月,國立自然科學博物館地質學組的助理研究員楊子睿與團隊,一同在恆春的頭溝河谷中發現了一具臺灣目前保存得最完整的大型鯨魚化石。
■ 根據鯨魚的下頜骨化石,團隊推估牠的真實大小約有18公尺長,生存在約10萬年前;從肩胛骨則推論牠可能是一隻小的藍鯨,或是青少年時期的大翅鯨。
■ 團隊中不少人都是第一次參與大型古生物化石開挖,過程中除了需要克服地獄般的天氣,還面臨了瘋狂進攻的蚊子、暴雨淹水等考驗,但也每天都有不同驚喜。

當生物的生命消逝後,牠的遺體、生存痕跡便有可能會留存於土地上,經過沉積物的堆積、掩埋與化石化作用(fossilization)成岩後變為化石。化石記載著這片土地曾經的過往,透過化石也可以使我們對曾經生活於當地的古生物有更多了解。

在地球整整46億年的歷史中,臺灣算是很新的一座小島,出現於大約600萬年前。不過即使是相對於地球歷史來說十分年輕的臺灣,島上的化石依舊不少。也因為臺灣的地形、地質環境特殊,在不同的地層中都分布著許多珍貴的化石,舉凡貝類、海膽、珊瑚、脊椎動物、有孔蟲(Foraminifera)等,都曾有過發現的紀錄。出土自臺灣的脊椎動物化石中,最有名的大概就是1970年代在臺南左鎮菜寮溪發現的早坂犀牛(Nesorhinus hayasakai);近20年來漁民更在澎湖海溝打撈到不少古菱齒象(Palaeoloxodon)化石。

大象是陸地上最大的哺乳類動物,而海洋中最大的哺乳類動物則非鯨魚莫屬;而在臺灣這座島嶼上,曾發現過鯨魚化石嗎?

為期四個月地獄般的挖掘

今(2022)年5月,由國立自然科學博物館地質學組的助理研究員楊子睿帶領的團隊,在恆春地頭溝河谷中發現了一具保存得極為完整的大型鯨魚化石。在歷經「地獄般」的三個多月後,終於成功將整具化石從地層中挖掘出來。《科學月刊》這次也特別訪問了楊子睿與幾位這次參與化石挖掘的團隊成員們,聊一聊本次挖掘的過程及當中的辛酸血淚。

最初為什麼會知道恆春當地有這具鯨魚化石,並開始挖掘呢?「這一開始其實都是無心插柳柳成蔭。」楊子睿回憶,去年5月時恰好有一位德國學者來訪臺灣,也因此帶著他去一些臺灣比較知名的化石產地,如臺灣南部的左鎮、恆春等地,採集一些基本的貝類化石。在恆春挖掘化石的途中,有一名團隊成員發現地層裡有塊看起來像是鯨魚肋骨的石頭,但大家卻都把它當成地面在踩。後續挖掘時發現這塊一直被當地面的石頭確實就是鯨魚肋骨,且光是該處就有多達四根,而這條鯨魚肋骨也為本次挖掘揭開了序幕。

前面也提過,這次挖掘的過程如同「地獄」,原因就在於挖掘化石的恆春當地幾乎都是崎嶇不平的石灰岩層,若不慎跌倒可是會破皮流血。除了地形之外,天氣也是造就地獄的其中一個因素。雖然現在時序已進入秋冬,但你還記得每年5~9月那彷彿想將你就地燒死的艷陽嗎?「整天的氣溫都超過34°C、河谷中的濕度也幾乎是100%,即使想流汗也流不出來,」楊子睿說著當時在恆春低海拔森林挖掘的過程,「還會有一大群蚊子瘋狂進攻,防蚊液都要噴好噴滿、像一層膜一樣!」

即使過程中經歷了千辛萬苦,團隊仍成功的將這具鯨魚化石挖掘出來,呈現在眾人眼前。

照片下半部為鯨魚下顎骨的清修,右上部分則在進行頭骨的挖掘。圖上也可看到挖掘常使用的工具,如:竹刀、三秒膠。圖中人員右上兩位由左至右分別為吳筱柔、林佩蓁;下半部兩位由左至右分別為周冠宇、莊景壬。(梁子儀拍攝)
為了順利將鯨魚下顎骨化石搬運出溝,需要先清理骨頭下方的土層,因為挖掘的地方較為狹窄,甚至需要採用側躺的姿勢來修清化石。從左至右成員順時鐘依序為周冠宇、吳筱柔、莊景壬。(梁子儀攝影)

解密臺灣古鯨魚的形態密碼

看見這隻鯨魚巨大的下頜骨,也讓人不禁好奇臺灣以前也曾找到過鯨魚化石嗎?這次的挖掘成果跟先前相比又有什麼不同?楊子睿解釋,由於臺灣島的地層在形成的過程中容納了不同階段的海岸環境,有許多鯨豚在此擱淺後被保留在地層中,形成了化石。因此過往其實有不少鯨魚化石出土的紀錄,例如在大甲溪曾出現過鯨魚肋骨化石、屏東四溝、臺南左鎮也都有過鯨魚化石出土的記載。

不過先前挖掘到的化石大多只是鯨魚的其中一條肋骨、脊椎骨等,「這是臺灣到目前為止,第一次保存得最完整的鯨魚化石。」楊子睿說。而且不僅是鯨魚,就脊椎動物來看也是目前最大、最完整的,至於這隻鯨魚之所以能夠用近乎原始的狀態被保留下來,顯示了牠在死後沒多久就被快速的掩埋。楊子睿進一步解釋,臺灣南部的造山環境速度相當快,當造山時抬升得愈高、雨水就會愈快將泥沙沖出,沖出泥沙之後就會以愈快的沉積速率將鯨魚掩埋起來讓牠形成一具相對完整的化石。

在化石挖掘現場即時記錄化石出土的位置及形態是一項重要的工作,以便後續的標本整理。圖中左側為紀錄人員之一的李岱安,正在記錄右側的頭骨挖掘。圖中右側由上至下成員分別為張又允、周冠宇、連士賢。(梁子儀攝影)

根據其中一根長約223公分的鯨魚下頜骨化石,團隊推估出這隻鯨魚的真實大小約有18公尺長。此外,自由研究者莊智凱分析了地層中的鈣質超微化石(calcareous nannofossil),推測這隻古鯨魚應該生存在約8萬5000年前的潟湖環境。由於人類在過去幾千、幾百年間的開墾活動,在全新世(Holocene)和更新世(Pleistocene)的較新地層附近,化石幾乎已經被毀滅的差不多了。「包含日本、美國發現的近代鯨魚化石都只是碎塊或是其中一部分,從來沒有過這種一整隻被我們挖出來的。」楊子睿說到。

現生已知體型最大的哺乳動物是海洋中的藍鯨(Balaenoptera musculus),最長的體長紀錄是29.9公尺。目前我們有辦法辨認出這具化石可能是哪一種鯨魚嗎?楊子睿分享道,要鑑識出一隻鯨魚是哪個物種,最重要的關鍵是透過牠的「耳石」,但這隻鯨魚化石在找到時耳石早已風化消失,因此只能靠替代方案——肩胛骨,鑑定這具化石的物種。目前推論這隻古鯨魚有可能是一隻小的藍鯨,或是青少年時期的大翅鯨(Megaptera novaeangliae)。

本次挖掘出土的鯨魚下顎骨長度長達223公分,與左方作為比例尺的團隊成員周冠宇的高度相比,就可以看出它驚人的尺寸。(梁子儀攝影)

挖掘成果背後的驚險過程

這次在臺灣挖掘出鯨魚化石的成果令人驚喜,但是除了前面提過「地獄般的環境」之外,其實挖掘過程中還有相當多不為人知的辛苦。目前就讀臺灣師範大學地球科學系的團隊成員官鑫伯也分享,他在挖掘的某幾天就因為當地突然下起了大雨,當下他們必須先有一部分人將旁邊因挖掘而產生的土堆推開,清出一條河道以避免水淹上來,甚至還利用旁邊現成的木塊做成臨時的河堤阻擋大水。在某次挖完化石隔天回到挖掘現場時,還看到原先挖掘的地方淹了水,「那時候我超緊張!因為化石好像不要泡到水比較好。」官鑫伯笑著說,而他也只能盡快用桶子與湯匙將水撈出,以防止化石泡在水中而有所損害。研究助理吳筱柔進一步分享,淹水的那幾天水真的來得又急又快,「團隊成員只能貼著邊邊儘速撤退,想辦法逃出去。」「我那時候壓力真的很大,因為很怕有人會出事,這樣我就會上報紙而不是上《科學月刊》了。」想起當時的情況,楊子睿也心有餘悸的說到。

大雨過後會讓挖掘場域被水淹沒,圖上中間像是池塘的區域就是化石挖掘範圍。(陳宗岱攝影)

談到這次的挖掘過程,其實團隊中不少人都是第一次參與這類大型古生物化石的開挖。吳筱柔便分享當初開挖時完全看不出自己在挖的是什麼東西,有點像是尋寶的概念,她也說道:「每天都有不同的驚喜,因為愈挖就會愈覺得它和自己原先的猜測不太一樣!」而來自文化大學生命科學系的連士賢平時則是比較常接觸現生鯨豚,所以對鯨豚的骨骼位置分布相當熟悉——但在挖掘鯨魚化石時卻完全無法用平常的解剖思維去思考。「骨骼會在土中的哪個位置?會不會因為時間與地質壓力的作用而改變形狀?」連士賢講述著種種需要考慮的事項,這些挖掘、保存、保護等處理化石的方式,都是需要在現場慢慢學習的。成功大學地球科學系的李岱安則認為,整個鯨魚化石挖掘的過程都令她相當印象深刻,因為過往從來沒有看過這麼大的古生物化石出現在眼前。從許多天的挖掘,到看見鯨魚骨頭,再到將化石成功運送出來,這一切對她來說都相當震撼。

因為環境與地形的限制,團隊無法使用大型機械挖掘與運送化石,特別是從化石出土到運上採集車這段路十分難走,必須空出雙手協助行走,因此需旁人協助穩住化石與背著重物的成員,方能緩慢前進。圖中成員由左至右分別為周冠宇、梁子儀、官鑫伯。(李岱安攝影)

有待揭曉的鯨魚生態故事

目前針對這具鯨魚化石團隊已經做了初步的研究,已得知牠可能的物種、生存的年代,那麼未來還有哪些研究規劃呢?楊子睿說明,目前團隊想知道的是為什麼在恆春地區會有這麼多鯨魚被埋在這裡?牠們被埋在此處的原因又是什麼?對當時的整個古環境、生態系來說有什麼樣的意義?「這一切完整的生態故事,都需要進一步討論與了解後才能將它補齊。」楊子睿說。

這具鯨魚化石現在已經全數被運送回國立自然科學博物館中等待後續的清修,而清修也是一項十分浩大的工程。目前都還在將一些較大型的化石,如肩胛骨上的石膏拆卸下來,其他比較小塊的碎骨頭就必須花時間、人力去慢慢進行清修。楊子睿更與我們分享,當初來訪臺灣、曾參與過前期挖掘的德國學者表示德國慕尼黑的「人與自然博物館」(Museum Mensch und Natur)對這具鯨魚化石相當有興趣,希望能借去展出。未來挖掘團隊也期望能透過與其他單位的合作,將這隻鯨魚化石完整的展示在國際與臺灣民眾眼前。

本次鯨魚骨骼化石挖掘全紀錄。(梁子儀繪製)

本文經科學月刊授權刊登,原文刊載於《科學月刊》第637期〈來自恆春的意外「鯨」喜 -科博館臺灣鯨魚化石挖掘團隊專訪〉

實習編輯:陳念渝
核稿編輯:Xenia


陳 念渝
陳 念渝
桃園人,目前在新竹讀書。喜歡文字、喜歡旅行。
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