3永凍土篇 ～天然的「冷凍庫」～

連肛門都可以封住

如果要變成化石的話，希望不只是骨頭，連皮也可以保留下來，最好還能留下內臟。對於願望如此奢侈的你來說，或許相當適合用永凍土01來保存。如果用這種方法來埋葬的話，連當時穿的衣服都很有可能一起被保留下來。

永凍土是土壤溫度一直保持在攝氏0℃以下的「天然冷凍庫」。北半球陸地的20%為永凍土，廣布於俄羅斯、美國、阿拉斯加等地。永凍土的厚度每個地方各有不同，有些地方甚至超過500 m。

永凍土中可以找到第四紀的生物化石。第四紀是指約258萬年前到現在的期間，也就是所謂的「冰河時代」。地球氣候會在冰期、間冰期之間反覆循環（目前為間冰期），到了冰河期的時候，氣溫會大幅下降，出現大規模冰川。永凍土所保存的化石，就是生存於這些寒冷時期的動物化石。而且，它的保存效果十分優異。

關於永凍土所產出的優質化石，「冷凍猛獁象」可說是其中的代表。

被稱為猛獁的象類有許多種。其中，以「冷凍猛獁象」的形式被保存下來的猛獁，主要是成體肩高約3.5 m左右的真猛獁象（Mammuthus Primigenius）。和其他種類的猛獁象相比，真猛獁象的分布範圍特別廣。順帶一提，日本的北海道也有找到牠的化石。

真猛獁象又有「長毛象」、「毛猛獁」、「猛獁象」等別名。本書之後的內容，會用最多人使用的「長毛象」稱呼之。

長毛象正如其名，有著「毛很長」的特徵。在脊椎動物的化石中，幾乎沒有任何化石將體毛等軟組織保留下來。然而，保存於永凍土內的長毛象02卻留下了牠的體毛。

不只是體毛，有不少標本連骨骼、肌肉、內臟、皮膚等都有保留下來。雖然大多數滅絕動物的身體組成都已無從得知，但我們卻相當瞭解長毛象的身體組成。

舉例來說，長毛象與現生象類一樣，都有很長的鼻子。與現生象類相比，長毛象鼻子尖端的下緣寬度較大，上緣則呈突起狀。其他特徵還包括，長毛象的耳朵比現生象類小，屁股上有可以蓋住肛門的「瓣膜」。這些鼻子、耳朵、肛門的瓣膜等，原本都是不容易形成化石的部位，就算發現了保存得非常完整的全身骨骼，也很難從骨頭想像出這些特徵。

順帶一提，毛很長、耳朵很小、肛門可以蓋住等特徵，都可以解釋為避免體溫散失所演化出來的特徵。由此可知長毛象確實是生長於寒冷時代、寒冷區域的動物。我們之所以能知道這些事，就是因為牠們的身體「整個」變成化石了。

2010年於俄羅斯聯邦共和國的尤卡吉爾，發現了一個通稱為“YUKA”的長毛象標本，這個標本甚至連腦都有被保留下來03。在日本舉辦的特別展覽「YUKA」的說明手冊中提到，和一般內臟組織相比，腦組織特別容易腐爛，故能成為化石可說是相當難得的事。

在發現YUKA的地區內，還發現了馬（Equus sp.）、西伯利亞野牛（Bison priscus）的冷凍化石04。2014年俄羅斯科學院西伯利亞部門的Gennady G. Boeskorov發表了這些標本。雖然馬的標本只保留了頭部和後半身，但保存狀況十分良好。西伯利亞野牛則幾乎保留了完整的個體，以「將腳收在腹部下方，呈『睡眠姿勢』」的狀態被發現。Boeskorov認為，這個姿勢代表這隻西伯利亞野牛是在自然死亡的狀態下被保留下來的。

連「最後的晚餐」都會留下

YUKA並不是一隻非常特別的冷凍猛獁象。20世紀初，人們在薩哈共和國別列佐夫卡河的河岸邊，同樣發現了一隻冷凍猛獁象，通稱為別列佐夫卡猛獁05，這個猛獁化石因全身被保存得很好而著名。牠的頭蓋骨的皮肉被掀掉，不過其他部位的皮與肉都保存得非常好，甚至連舌頭和陰莖都有留下。這種器官幾乎都被保留下來的化石真的非常珍貴。

而且，別列佐夫卡猛獁的上下齒間留有植物殘渣。這恐怕是牠死亡的時候正在嚼的食物。……想到這裡，不由得讓人有些鼻酸。美國阿拉斯加大學的R. Dale Guthrie在他寫的《FROZEN FAUNA OF THE MAMMOTH STEPPE》一書中指出，這是毛茛屬的花，是一種溫帶植物。這個化石讓我們知道了長毛象的食物，以及牠當時的棲地有哪些植物，可說是很大的收穫。

研究人員也確認了別列佐夫卡猛獁的胃內容物。能夠看到牙齒和牙齒間的「最後晚餐」是很珍貴的事，不過在冷凍猛獁的胃裡找到食物，就不是那麼稀奇的例子了。

大英自然博物館的Adrian Lister等人所著的《未提供電子書Mammoths: Giants of the Ice Age》中提到，牠的胃內容物大多都是「禾本科的草」，另外也包括了各式各樣的草本植物。而流經薩哈共和國的桑德林河的河岸，也發現了名為冷凍猛獁的標本，通稱為「桑德林猛獁」，其胃內容物有9成是草，另外還包括了柳樹、樺樹等樹木的樹芽。由這些例子可以得知，長毛象的主食應該是草沒錯。

能夠確定草食的古生物是以什麼植物為主食，實在是件非常難得的事。事實上，除了「草食」之外，還能瞭解進一步資訊的例子本來就不多。變成化石的草食性動物，牠們的主食究竟是蕨類植物、裸子植物，還是被子植物？是吃它們的根、莖、樹皮、葉、花，還是果實呢？一般來說，我們對古生物的食性不會瞭解得那麼詳細。由此可以看出，別列佐夫卡猛獁和桑德林猛獁所留下的資訊有多麼珍貴。

而且，胃內容物不僅告訴我們該動物最後吃的晚餐是什麼，如果胃裡面是植物的話，還可以由現代資料推測「該動物是在什麼季節吃下去的（也就是死亡的季節）」。就拿前面的例子來說，別列佐夫卡猛獁被認為是在夏末死亡，桑德林猛獁則被認為在夏初時死亡。

參考這些「經驗」，如果想將「最後的晚餐」以化石的形式保留下來，請盡可能吃「當季食物」。現代有許多食物一整年不論何時都吃得到，這對後世的研究人員來說可能會有些麻煩。為了讓他們能在「季節層次」上確認是「什麼時候死的」，請盡可能選擇特定季節的蔬菜和水果。

長期保存於冷凍庫的燉肉

在永凍土「捕獲」的動物，可以想像成是被「冰凍」起來的化石。不過「冰凍」也只是一個方便理解的說法而已，事實上，動物並非被一整塊冰覆蓋住，在遺骸周圍的其實是冰點以下的冷凍土壤。

而所有在永凍土內發現的化石，都有一個共通特徵。只要稍微觀察一下剛才介紹的YUKA，或者是其他冷凍猛獁象的幼體，帝瑪06或柳芭07，應該就可以注意到了。牠們的外表都萎縮得很嚴重，看起來乾乾的。肌膚絕對不會是很有光澤的樣子。這就是被永凍土所保存的化石。

《FROZEN FAUNA OF THE MAMMOTH STEPPE》指出，這和長期放在冷凍庫內的燉肉很像。剛把燉肉放入冷凍庫時會些微地膨脹。不過如果長時間放在冷凍庫，燉肉會開始出現脫水現象，體積便會逐漸縮小（可惜的是，筆者自宅的冷凍庫空間不夠大，沒辦法讓我驗證，所以無法確認這是不是真的）。永凍土內也會發生同樣的事。

冷凍後脫水的燉肉，和用「冷凍乾燥法」加工過的食物有些類似。這樣的食物雖然看起來乾乾的，不過在加入熱水後，就會恢復原貌。

冷凍乾燥法是將冷凍的食物放在低溫、真空的狀態下，使水分瞬間昇華成氣體，藉此讓食物變乾燥的技術。基本上，昇華的溫度取決於氣壓，氣壓越低，冰就越容易昇華。學校教的「水會在100℃時沸騰，變為水蒸氣」僅適用於海拔0 m附近的氣壓。在真空狀態，也就是氣壓接近零的狀態下，水或冰在很低的溫度也能夠馬上沸騰或昇華。

用冷凍乾燥法所製成的食品，原本水存在的空間會留下孔洞，所以在注入熱水時，這些孔洞會重新被水填滿，使食物瞬間恢復原本的狀態。由於沒有將食物高溫加熱，食物的味道、口感、色彩、營養價值都不大會改變，可說是保存食物的重要方法。目前市面上有許多用冷凍乾燥法製成的商品，除了燉肉之外，像是味噌、粥，以至於太空人吃的冰淇淋，都可以用冷凍乾燥法製作。

不過，在永凍土內變成化石的動物們，和冷凍乾燥法所製成的食物有個很大的不同點。雖然永凍土內動物的「脫水」，和冷凍庫內長期保存之燉肉的脫水似乎很像，但永凍土內的動物在脫水後，原本水存在的空間並不會留下孔洞。因此就算浸泡熱水也不會恢復原狀，這點要特別注意。

2012年美國密西根大學的Daniel C. Fisher所發表的論文指出，永凍土所保存的猛獁化石即使有留下肌肉，肌肉也和骨頭呈現彼此分離的狀態。牙齒也一樣，齒根和齒槽相連的部分消失了，使得拔起牙齒變得相當容易。這是生物脫水萎縮過程時所發生的變化。由此可之，這種化石並不像冷凍乾燥法能夠「再生」。另外，Fisher亦指出，肌肉與骨頭分離的原因，可能是細菌所造成的膠原蛋白變質。

因此，若想藉由永凍土的冰凍效果來保存化石的話，就必須有「會以全身萎縮的樣子被保存、被發現（可能還會被展示出來）」的心理準備。如果你以為「冰凍」的狀態下可以看起來年輕又美麗，而選擇這個方法變成化石……那就慘了。化石的皮膚看起來會滿是皺紋。

要是沒有全身都被埋住的話就糟了

如同前面所述，永凍土留下來的化石，大多都有保留軟組織和骨頭。不過，這種環境所產生的話石仍有其缺點，那就是所謂的「完整體」其實非常少。以猛獁為代表的永凍土「冷凍化石」，多半會缺少身體的一部分，甚至可能會缺少身體的大部分。

那麼，為什麼只會保留部分的身體呢？

基本上，如果希望被保存在永凍土裡，就必須讓身體埋在永凍土內才行。在《FROZEN FAUNA OF THE MAMMOTH STEPPE》中，說明了形成永凍土化石的步驟。首先，永凍土的表層在夏季時稍微融解了一些，這時動物不小心踏進這塊土地裡，然後漸漸往下沉。最後動物沉到土地的深處，冬天到來時會整個凍結起來，之後便能一直被「保管」在永凍土內了。

不過，如果個體太大的話，就不一定能將全身都埋入永凍土內了。在不少案例中，動物的頭或身體的一部分無法即時埋入地底下，而留在地表。

這麼一來，剛好便宜了掠食者。對於狼或狐狸等身體比較輕，不容易陷入地底的動物來說，這是個可以輕鬆捕食大型動物的好時機。於是大型動物就在失去這些部位的狀態下被保存了下來。

發現時的狀況也是個問題。人們之所以能發現永凍土內的化石，通常是因為河川或海浪侵蝕永凍土的河岸或海岸，化石才能露出來。至今所找到的「冷凍化石」，大多都是在河岸或海岸發現的，自然，標本在被發現時就已經因為河川或海浪而有些許損傷。要是發現的時間太晚，可能連從永凍土露出的部分身體都會被海浪帶走。

如果想要在永凍土內變成化石的話，一定要確實被埋在永凍土的深處。至於被發現的時機，就只能由上天來決定了。

最大的敵人是暖化

即使有一些困難需要克服，但只要能夠接受皮膚會萎縮變乾的話，保存在永凍土內或許是一個相當適合的化石形成方法。

許多化石產地出產的化石，只保存了脊椎動物的骨頭或牙齒等硬組織。另外也有一些化石只保存了生物的皮、內臟、肌肉等軟組織。然而，卻幾乎沒有化石能同時保留硬組織與軟組織。

不過，如果是永凍土的話，就有很高的機率可以同時保存這兩者。

事實上，冷凍猛獁除了體毛和肌肉之外，包括腦、胃等內臟，甚至連骨頭都有被保存下來。而且，即使骨頭的顏色會受到周圍堆積物的影響而改變，至少體毛的顏色應該不會有太大的變化。如果想要成為永凍土化石，並想在數千年、數萬年後被發現的話……雖然身體多少會有些脫水現象，但全身、甚至連身上穿的衣服都能變成化石保留下來，說不定連頭髮的顏色都不會改變。若後世的研究者看到這樣的你，一定會雀躍不已吧。

不過，若想藉由永凍土「長期保存」化石，有一點比較讓人擔心。

日本海洋研究開發機構（JAMSTEC）在2008年的調查中指出，永凍土層的夏季融解量有增加的趨勢。在全球暖化的影響下，永凍土正在持續融解中。融出來的水會增加河川的水量，加速河川對河岸永凍土層的侵蝕。

特展「YUKA」的說明手冊中，認為永凍土的加速融解是件好事，應有助於今後的人們發現冷凍猛獁的化石。

確實，在暖化的影響下，人們將能發現越來越多過去保存於永凍土中的化石。但對於想在未來成為化石的人來說，應該是個不能放著不管的情況吧。好不容易被埋進永凍土內，卻不曉得這個地方能保持「凍土」的狀態多久、夠不夠撐到遺骸變成化石並被人發現。如果可以被數百萬年後的人類（或者是其他智慧生命體）發現的話就算了，運氣不好的話，可能還來不及變成「化石」，在數十年內就以「遺體」的形式被人發現。因此，形成化石最大的敵人就是暖化。如果想埋在永凍土內成為化石的話，就必須充分研究未來的氣候會如何變化，調查「埋在哪裡的永凍土中，才能撐過一段很長的時間不會融解」才行。



01 天然的冷凍庫

西伯利亞的永凍土，溫度永遠都在0℃以下。這種永凍土可以「冷凍保存」各種動物的遺骸。

02 冷凍猛獁

所謂的「冷凍猛獁」標本，其實有很多個。這是一個幼體猛獁標本，通稱“YUKA”。牠的皮膚、毛髮都有被完整保留下來。

03 連腦都有留下來

永凍土厲害的地方，就在於連腦都保留了下來。左邊是覆蓋YUKA的腦的筋膜，右邊則是剝開之後所看到的腦。

04 就像木乃伊一樣

保存於永凍土內的動物不是只有猛獁象而已。上方和中間的圖就是被稱作「尤卡吉爾馬」的「冷凍馬」。這個化石缺少了上顎的嘴巴末端部分、身體前半部與前腳，一般認為，這是因為被捕食的關係。下方的圖則是被稱作「尤卡吉爾野牛」的「冷凍牛」，牠看起來就像正在鳴叫，隨時都會動起來的樣子。

05 別列佐夫卡猛獁

冷凍猛獁象的代表性個體之一。皮被掀掉的頭蓋骨相當引人注目，不過周圍的皮膚與四隻都相當完整，甚至還留下了生殖器。

06 帝瑪

冷凍猛獁的代表性個體之一。幼體，全身保存良好而乾燥，肋骨略為浮現。上方為剛發現時的樣子，下方為挖出來後的樣子。

07 柳芭

冷凍猛獁的代表性個體之一。幼體，雖然乾燥的程度不像帝瑪那麼嚴重，但也可看出牠的表皮比一般的動物乾燥。

3永凍土篇 ～天然的「冷凍庫」～

連肛門都可以封住

如果要變成化石的話，希望不只是骨頭，連皮也可以保留下來，最好還能留下內臟。對於願望如此奢侈的你來說，或許相當適合用永凍土01來保存。如果用這種方法來埋葬的話，連當時穿的衣服都很有可能一起被保留下來。

永凍土是土壤溫度一直保持在攝氏0℃以下的「天然冷凍庫」。北半球陸地的20%為永凍土，廣布於俄羅斯、美國、阿拉斯加等地。永凍土的厚度每個地方各有不同，有些地方甚至超過500 m。

永凍土中可以找到第四紀的生物化石。第四紀是指約258萬年前到現在的期間，也就是所謂的「冰...

前言

聽到「化石」這個詞，你會想到什麼樣的東西呢？博物館陳列的恐龍骨骼標本嗎？還是菊石？是琥珀內的昆蟲？還是在永凍土中發現的冷凍猛獁象呢？

古生物學中，有一個名為「化石形成學（Taphonomy）」的子領域，日日夜夜都在研究生物如何形成化石。本書即是一本以化石形成學為主題寫成的書籍。

「聽起來好難喔」如果你這麼想的話，還請先別急著放下這本書。

其實一點都不難。

筆者相信，每個人一定都曾有過「化石是如何形成的」、「我也能成為化石嗎」之類的疑問，本書將試著從各個角度來討論這個問題。這是一本從「有點黑色幽默」的觀點出發，試著引發出你的好奇心的科普書。沒錯，這並不是一本專業的科學書籍，而是試著從娛樂的角度，帶領你享受化石形成學之樂趣的閒書。

為什麼骨頭比較容易變成化石保留下來呢？為什麼長眠在岩石內的菊石只剩下殼而已？琥珀裡的昆蟲像某個著名電影裡說的一樣，還留存著DNA？冷凍的猛獁象為什麼會皺皺的？只要是與化石有關的基本問題，在這本書中都可以找到解答。在學習「化石如何形成」的時候，不妨也試著想像看看「當自己變成化石的時候」會是什麼樣子吧。

這本書的所有內容，皆經過九州大學總合研究博物館的前田晴良教授確認。與結核（concretion）有關的內容，是在名古屋大學博物館吉田英一教授的幫助下完成；與人類學有關的內容，則是在日本國立科學博物館人類研究部的人類史研究團隊長，海部陽介先生的幫助下完成。標本攝影方面，是在Museum Park茨城縣自然博物館、城西大學水田紀念博物館大石化石美術館、名古屋大學博物館等多個單位的協助下完成。在此也特別感謝世界各地的博物館相關人士、研究者等，在百忙之中仍願意提供珍貴的標本圖像。特別是在圖像方面，本書蒐集了相當多歷史性的標本圖像，請你一定要閱讀看看。……雖然本書價格比筆者過去寫的《古生物的黑皮書》系列還要高一些，但我敢保證，內容絕對對得起這個價格。

本書的製作團隊，與拙作《古生物的黑皮書》系列大致相同。其中包括，為這本以奇形怪狀的古生物為主題的書繪製「療癒風插圖」的Erushima Saku、負責拍攝照片的安有康博、幫忙製圖的筆者的妻子（土屋香）、為本書設計獨特風格的WSB inc.橫山明彥、負責編輯工作的Do and do planning伊藤梓、技術評論社的大倉誠二等，在此表示謝意。

最後，我也要特別感謝拿起這本書的你。歡迎你藉此從「成為化石的方法」這個看似單純，卻也是古生物學「根本」的問題，盡情享受古生物學的樂趣。

誠摯的希望，這本書能夠滿足你對知識的好奇心。

前言

聽到「化石」這個詞，你會想到什麼樣的東西呢？博物館陳列的恐龍骨骼標本嗎？還是菊石？是琥珀內的昆蟲？還是在永凍土中發現的冷凍猛獁象呢？

古生物學中，有一個名為「化石形成學（Taphonomy）」的子領域，日日夜夜都在研究生物如何形成化石。本書即是一本以化石形成學為主題寫成的書籍。

「聽起來好難喔」如果你這麼想的話，還請先別急著放下這本書。

其實一點都不難。

筆者相信，每個人一定都曾有過「化石是如何形成的」、「我也能成為化石嗎」之類的疑問，本書將試著從各個角度來討論這個問題。這是一本從「有點黑色幽默」的...

哪種化石最適合你？

1入門篇 ～化石化的基礎～
究竟什麼是「化石」呢？
話說「變成化石」是合法的嗎？
要怎麼死才行？怎麼死會NG？
名為「化石礦脈」的「最佳地點」

2洞窟篇 ～人類化石產量No.1～
洞窟內可找到優質的人類化石
不是只有人類喔！
為什麼洞窟是「優良場所」
藉由壁畫傳達訊息

3永凍土篇 ～天然的「冷凍庫」～
連肛門都可以封住
連「最後的晚餐」都會留下
長期保存於冷凍庫的燉肉
要是沒有全身都被埋住的話就糟了
最大的敵人是暖化

4濕地遺體篇 ～恰到好處的「醋漬」～
就像不久前才死去一樣
雖然有留下腦……
好像用醋醃漬的蛋
如何「保存」濕地遺體

5琥珀篇 ～被天然樹脂包覆住～
琥珀內的恐龍化石
不管是昆蟲還是花，都能完整無缺地留下
被琥珀包覆這回事

6火山灰篇 ～只留下鑄模～
羅馬時代的「實績」
體毛尖端的剛毛、雄性生殖器、牽著小孩的「線」
本體不會留下來，要有這個覺悟

7石板篇 ～可以作為建材或裝飾～
說到保存良好的化石產地……
留下最後的「掙扎」
無氧的礁湖內
作為建材使用

8油頁岩篇 ～用塑膠樹脂完整保存～
將最後的晚餐以「細胞層次」的精緻度保留下來
胎兒，以及「交配中」的化石
含有石油的無氧環境內
禁止風乾。需趁還「新鮮」的時候用樹脂加工

9寶石篇 ～留下美麗的樣子～
發出紅、藍、綠的光澤
將乳白色的光輝獻給你
留下喜愛的樹木
黃金般的光澤

10焦油篇 ～黝黑之美～
黑色劍齒虎
呼喚著木乃伊的木乃伊
還留下了膠原蛋白

11立體篇 ～保持活著的姿態～
「剛釣起來的樣子」
梅杜莎現象
顯微鏡底下的完整化石
重點就在「穢物堆」

12岩塊篇 ～岩石變成時空膠囊～
保存化石的岩塊
各式各樣的結核
形成速度比想像中還要快？
用泥土包覆住後沉至水底

？番外篇 ～無法重現的特殊環境？～
不論軟硬皆有很高的保存率
就算屍體被搬到很遠的地方也……
神經和腦都有留下來
當時的獨特環境不再……

！另類的後記 ～為了後世的研究者～
最好能留下「頭部」
露西的「誤導」
不要做「多餘的事」

參考資料
索引
學名一覽表

哪種化石最適合你？

1入門篇 ～化石化的基礎～
究竟什麼是「化石」呢？
話說「變成化石」是合法的嗎？
要怎麼死才行？怎麼死會NG？
名為「化石礦脈」的「最佳地點」

2洞窟篇 ～人類化石產量No.1～
洞窟內可找到優質的人類化石
不是只有人類喔！
為什麼洞窟是「優良場所」
藉由壁畫傳達訊息

3永凍土篇 ～天然的「冷凍庫」～
連肛門都可以封住
連「最後的晚餐」都會留下
長期保存於冷凍庫的燉肉
要是沒有全身都被埋住的話就糟了
最大的敵人是暖化

4濕地遺體篇 ～恰到好處的「醋漬」～
就像不久前才死去一樣
雖然有留下腦...