冰河时期的海底记忆：沙钱海胆化石揭开台湾远古海洋秘密

（化石网cnfossil.com）据《科技大观园》（撰文：黄宜棱）：数万年前的冰河时期，台湾的海边是什么模样？ 或许跟你现在看到的阳光沙滩很不一样。 那时的台湾，气温比现在冷得多，海平面也低了许多。 而一片片圆扁如饼、有些身上布满神秘「月孔」的海洋生物，竟然在当时的台湾海底热闹生活着！ 它们就是今天要介绍的主角—沙钱海胆（Scaphechinus mirabilis）。

这种冷水型海胆现在大多只住在日本、韩国、俄罗斯等北方的冰冷海域，但它们的化石却能在现今属于热带及副热带气候的台湾被发现。 这些沉睡在砂土深处的沙钱海胆化石，正悄悄地告诉我们：台湾的远古海洋，藏着冰河时期的秘密！

国立台湾大学地质科学系暨研究所的林日白副教授指出，这些化石不只是古生物学的重大发现，更是我们解开台湾古气候与古环境之谜的关键「线索」。

沙钱海胆从哪里来？ 从化石看出台湾曾是北方物种的避风港

林日白副教授解释，这类冰河特有种的化石，最初在台湾西部平原、靠近海岸的松软砂岩层中出土，经专家确认后属于奇异掘沙钱（Scaphechinus mirabilis）。

奇异掘沙钱目前在台湾苗栗一带存有大量化石踪迹。 图片来源：林日白

奇异掘沙钱是海胆纲星楯目（Clypeasteroida）的一支物种，为歪形海胆，目前在西北太平洋的日本、韩国及俄罗斯一带尚有分布，在台湾的苗栗县竹南、后龙、西湖、通霄和苑里等地则有大量化石踪迹。 而这背后的原因，与气候变迁息息相关。

要理解沙钱海胆曾如何在台湾繁衍，必须回到冰河时期。

根据地质与气候模型重建，末次冰期（约距今2万至1万年前）时，全球平均气温比现在低摄氏5至8度，海平面也下降了120米。 这使得台湾与中国大陆之间原本被海水隔绝的台湾海峡，变成一片广阔的陆桥，原本的海洋退缩成宽广的潮间带与沙洲环境。 北方的冷水海流南下，创造出沙钱海胆偏好的栖地：寒冷、近岸、沙质浅海地形。

不过，这些条件在今日台湾已极为罕见。 现今海岸多为岩岸、港口与城市开发地段，加上海水温度升高，沙钱海胆不再适合生存。 台湾从沙钱海胆的乐园，变成它的历史纪录。

沙钱海胆之所以受到林日白副教授如此关注，除了它是冰河时期气候变迁的见证者，还因为它身上的「月孔」—那几个由骨骼内凹所形成的孔洞，不仅是它能抵抗潮间带海浪冲击的秘密武器，也是分类学上极为重要的依据。

这些月孔是楯形目海胆特有的结构，不仅可能强化结构、协助翻身与进食，更有实验指出，其设计有流体力学上的优势，可帮助沙钱在海底水流中稳定前行、避免翻覆。 这种高度环境适应力，也让它们成为少数躲过白垩纪大灭绝事件、并在新生代快速繁盛的生物。

根据月孔的形状、数量与排列方式，研究者可以精确判断化石属于哪个物种、哪个演化阶段，甚至可能是已灭绝的古代种。 台湾出土的奇异掘沙钱海胆化石，这进一步证实：过去的台湾海域气温与北亚类似，否则这类生物无法在此生存。

要让一块化石说话，除了观察形态，还需结合地质与年代分析。 沙钱海胆化石通常与特定地层共现，并可配合碳14或其他同位素年代测定技术，协助还原该化石出现时的时间点。 结果证实这些化石最富集的层位是距今约2万年前，冰河时期最寒冷的阶段。

从化石出现的地层，可以拼凑出当时的海岸线、沙洲分布、水温变化，甚至推估潮间带的宽窄与潮能强弱。 这项证据不仅填补了台湾在冰河时期的海洋生态资料缺口，也帮助学者修正过往低估台湾寒冷时期生物多样性的观点。

从这些沙钱海胆身上，研究者得以推估当时台湾海岸线的位置、沙质沉积范围与生物组成，是了解古气候变化与海洋演化的重要拼图。

「月孔」是楯形目海胆的独特结构。 图片来源：林日白

你可能觉得，既然沙钱海胆在台湾的秘密已经被揭开了，那研究不就结束了吗？ 其实奇异掘沙钱只是台湾发现的众多海胆化石之一，林日白副教授就点出了沙钱海胆目前许多还未解开的谜题。

「奇异掘沙钱的化石，只出现在苗栗以北，过了台中就看不到了，南部发海域发现的是另外一种沙钱海胆化石，这是一个很有趣的现象，」林日白副教授指出，这代表冰河时期台湾南北的沙钱海胆群落差异非常大，而且非常明显，可能是因为当时南北的水温不同，导致生态群也不一样。 未来，这也是另一个值得探讨研究的对象。

至于台湾发现的另一种沙钱海胆「地利圆碟海胆」（Echinodiscus tiliensis），年代可追溯至始新世，约4,000万年前。 但在世界其他区域，这类型的海胆出现时间多半落在中新世早期（约2,300万年前至1,600万年前），比台湾晚了2,000万年。 台湾的发现不仅大幅提前了沙钱海胆演化的时间线，也推翻了当时学界对其起源年代的普遍共识。 尽管目前尚未有更早期的沙钱类实体化石现身，来自分子生物学的DNA分析结果却补上了这段空白，显示沙钱海胆极可能早在白垩纪晚期就已存在。 这项交叉印证，进一步强化了台湾地区化石对全球古海胆演化研究的重要性。

在世界各地的研究显示，月孔在沙钱海胆的演化历程中至少独立出现了六次，分布于不同的演化支系中，有些月孔排列呈交错状，有些则呈波浪状，显示其在不同演化路径中独立发展的特性。 在形态变异方面，月孔的数量和形状在不同物种中有所差异，尽管大多数沙钱海胆的月孔数量为5个，但目前也曾在一些沙钱海胆身上发现过第6孔。 这些形态上的差异可能反映了沙钱海胆在不同栖息环境中对水流、沉积物和觅食方式的适应策略。 月孔的存在与否、数量和形状的变化，提供了研究沙钱海胆演化历程和生态适应的重要线索。

要回答这些问题，还需要科学家们在更多地点、挖出更多样本，并进行更长时间的仔细比对和研究。 当然，还有一个最关键的谜题：沙钱海胆究竟是什么时候在台湾消失的？ 随着冰河时期结束，台湾海域水温回暖，它们是不是因为不适应环境而逐渐灭绝了？ 还是至今仍有少数沙钱海胆“躲藏”在某个角落，只是我们还没发现呢？

或许一块小小的沙钱海胆化石，在浩瀚的海洋生态系中，似乎微不足道。 但因为它对环境变化异常敏感，让它成为了研究冰河时期台湾古环境的「超级指标」！

这些被沙泥掩埋了千年的生命遗迹，不只为我们描绘出台湾远古海洋的样貌，更像是一面镜子，提醒着我们：今天我们所面对的气候变迁，其实只是地球漫长历史中，又一个「循环」的开始。 那些曾经出现又消失的物种，正是这段历史最真实的「见证者」。

解开沙钱海胆的种种谜题，不只是古生物学领域的一项挑战，更是打开台湾地质与气候演化之门的「关键钥匙」。 这项研究的未来价值，将不仅仅停留在学术殿堂，更能为我们理解地球的过去、预测未来的环境变化，提供宝贵的线索。