【保育古生物學系列】
鑑定魚種的關鍵藏在魚耳裡
魚類耳石，指的是位於魚類內耳中的三對碳酸鈣顆粒，分別為矢狀石（Sagitta）、星狀石（Astericus）與礫石（Lapillus）。在大部分魚類中，矢狀石的體積最大且形態變化豐富，是鑑定魚種時的關鍵耳石，本文中的耳石即矢狀石。在生理功能上，耳石和魚類的第八對腦神經相連，能夠幫助魚類接收聲波和保持平衡。
不同魚類的耳石形態及大小各異，所以在分類學的專業訓練之下，科學家能鑑定牠們，再推斷手上的耳石究竟來自何種魚類。
魚類的耳石是海洋沉積物中，數量豐富並相對容易取得的魚類遺骸，在貝類化石豐富的泥岩或粉砂岩內（碳酸鈣霰石保存為主），幾乎都能找到它們的蹤跡，可以說耳石的時空分布非常廣泛；相較之下，完整的魚類骨骼化石則需要仰賴特殊的環境條件，因此較難被人們發現。耳石廣布的特性，使得其化石紀錄對魚類在古生物地理、生物地層和親緣演化等古生物學的學術議題上，具備相當大的研究潛力。
藉由耳石化石 古生物學家得以重建古生態
化石耳石的鑑定依據，非常仰賴現生魚類耳石的形態加以比較；想要得到理想的鑑定結果，必須先建立起相當的耳石資料庫或標本。然而，藉由耳石回推化石魚類相的研究，也有其在地質時間上的限制，例如：中生代的魚，光靠耳石標本，我們仍不清楚這些過於久遠的滅絕魚類，與現生魚類的親緣關係，也不清楚該把牠們放在分類系統的何處。
以地質年代來說，新生代的魚類，都與現生魚類系統有很好的關聯；古近紀的化石，能與現生魚類、在科的分類階層上相通；新近紀的化石，則出現許多現生屬。我們現在見到的魚類，則大致在第四紀就都已出現了。
台灣自遠古的年代以來，始終都有如此高的海洋生物多樣性嗎？
事實上，科學家並不清楚百萬年來，台灣周遭海域曾經有過哪些魚類？又歷經過何種興衰？藉由化石耳石研究，透過發掘、鑑定西部麓山帶海洋地層中豐富的化石標本，古生物學家便能重建過去在台灣周圍海域的魚類多樣性、豐度以及群聚結構，並配合沉積環境重建當時的古環境及古生態。
以筆者研究團隊今年甫出版的《北台灣中新世晚期（桂竹林層）魚類耳石群聚研究》來說，當地的化石紀錄清楚地告訴我們，800萬年前的新北市樹林地區、曾經存在過的魚類：我們不僅找到餐桌上大家常吃的黃魚最早的化石紀錄，也發現了與黃魚非常接近的一群謎樣的魚類——陶氏石首魚（Taosciaena，以筆者碩士班時期的指導老師陶錫珍命名），以及另外四種新發現的化石物種。這些「關於那些已經滅絕物種的故事」，完全只能得力於我們在化石耳石上的研究才能得知。
此外，台灣西部麓山帶的海相沉積岩地層，也都能提供我們研究的素材，例如：桃園大溪、嘉義牛埔、台南左鎮、恆春四溝等。利用化石標本了解過去未知的生物多樣性，是目前筆者研究團隊正積極努力的工作方向之一。
如何度過生態危機？ 答案可能在悠長的歷史中
在地球漫長的歷史中，生物與環境經歷了許多不同的氣候變遷事件，可據此幫助科學家，藉由過去的資料推測未來的生態環境變化趨勢。例如在某些極端環境、氣候變遷下，生物與生態會有什麼樣的反應？若能有效利用這些資訊，便能幫助我們在未來度過生態危機，而這也是古生物學對人類社會發展的重大貢獻之一。
筆者的實驗室，目前同時進行國內外的新生代化石耳石群聚分析，並持續蒐集台灣的耳石標本；同時藉由國外實地採集、國際交流與標本交換等方式，企圖建立起在全球尺度下的現生魚類耳石標本資料庫，藉以了解魚類在過往年代中的多樣性以及其在不同時空背景下的變動。
這些多樣性的變動，無論是受到溫度、鹽度、或是海洋生產力等因素影響，常與當時地球的氣候變遷相關。若將人類對生態環境的影響納入考慮，則近半世紀以來、大規模的漁業活動，則是影響魚類群聚結構的重要因素。不過，由於目前科學家尚缺乏漁業捕撈前的魚類群聚資料，使得生態復育策略及漁業管理目標不易確立；因此，未來應用化石研究探討保育問題，應該會是很好的切入點。
魚類耳石，是探討過度漁撈對魚類影響的絕佳材料：除了透過耳石的外部形態可加以鑑定出魚種、回推過去的魚類群聚結構之外，其內部細微輪紋結構和微化學組成所反映出的魚體成長和環境資訊，更是評估單一魚種族群是否受到環境壓力的有利工具。
以北大西洋的大西洋鱈魚（Gadus morhua）為例，這種鱈魚因為過度漁撈造成野外族群幾乎滅絕，間接造成漁業崩盤。藉由分析4500年前考古遺址中的大西洋鱈魚耳石樣本，研究人員發現其年齡成長參數與現生樣本間的差異：現生個體存在生長速率增加、生長週期變短，以及極限體長變小等現象。由此可知，耳石化石不僅在時間尺度上，能橫跨史前資料；在群聚尺度上，可評估不同魚類類群的反應；在族群尺度上，則能檢視其生活史特徵隨時間轉變的現象。
古生物學的貢獻：透過遠古，為現在與未來提供良方
筆者研究團隊的另一項工作主軸，便是利用考古及化石耳石材料，了解台灣西部海域重要漁業經濟物種的生活史以及其食性、營養階層等特性，在受到劇烈人為漁撈活動影響下的異動狀況。
現今，許多漁業重要經濟物種已面臨「野外滅絕」的困境；此外，其他非主要漁業目標魚種、極可能在持續性誤捕下，也受到過漁壓力，只是我們尚未察覺。因此，我們未來也考慮將研究主軸，拓展至各種不同生態棲位的魚類，評估牠們是否也存在如大西洋鱈魚一般，出現相同的變化或趨勢。
其實古生物學的研究貢獻之一，是以遠古生物的生存經驗軌跡，來幫助我們探索現今的環境問題；例如，在現今全球環境劇烈變遷影響下，究竟是人為或自然擾動因素，造成魚類群聚結構的衝擊？透過研究化石在不同時空背景之下的變化，了解魚類多樣性從古到今的變化及其背後的成因；我們就能掌握人為或自然擾動對魚類的影響因子，進而尋求魚類多樣性減低、漁獲量減少等問題的解方。
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