有孔虫(Foraminifera)字面的意思是有孔的虫,foramina是小孔,应该是观察研究它“骸骨”而提出的名称。下面有一张现生的浮游有孔虫照片,可以看到活体有孔虫身体表面没有小孔,反而有很多透明的细刺。
现生有孔虫
这些刺状、丝状物是它的伪足,是细胞质延伸出的,称之为“足”是强调其运动功能。一些海底表面生活的有孔虫,利用伪足,每小时可移动数厘米。每个伪足的细胞质多沿两个方向流动,一流向伪足末端,另一流回身体“躯干”,因此,伪足又是捕获、运输食物的“传送带”。
有孔虫是一种真核单细胞生物,它的细胞核和大部分细胞质容纳在壳内,壳内的细胞质内质因含色素而颜色较深,细胞核一个或多个。
有孔虫的壳由透明的细胞质外质“建造”,细胞质提供建造壳的物质有两类,一类主要是果胶质,另一类主要为钙质。由果胶质固化形成的几丁质薄壳出现的很早,在距今5亿多年前的寒武纪晚期已发现,但化石较少。果胶质还可以粘连沙粒等沉积物颗粒形成胶结壳,最早的胶结壳也出现于5亿多年前的寒武纪晚期。更多的有孔虫是钙质壳,钙质壳出现于距今4亿多年前的奥陶纪,繁盛于石炭纪至今。
有孔虫的壳
有孔虫的壳有一个明显的孔或群孔,称口孔或口孔区,伪足或细胞质外质主要从这里伸出。经电子显微镜的观察,一些有孔虫壳壁上发育的更为细小的壁孔,也可以伸出伪足。
有孔虫壳的口孔与壁孔
有孔虫的壳壁成分、微细构造、分层性
在有孔虫生长过程中,由于个体增大,最初形成的壳常常已不能容纳身体,溢出的细胞质在口孔外形成新的附加壳体。这样,最初的壳体被称为“初房”,此后形成的壳体称为房室,房室依次形成,直至有孔虫成熟、不再长大。同一种有孔虫的初房常常有大小不同的两种类型,初房小的是有性繁殖产生的后代,大的是无性繁殖产生的后代。换言之,前者是父母生的,后者是“克隆”的。
有孔虫壳大多很小,仅0.1-1mm,少数大于5mm。因此,对其观察、研究需要显微镜。已知的有孔虫有4000多个属,3万多个种。根据有孔虫的壳壁成分、微细构造、分层性等特征,一般可分为6大类别。
有孔虫捕食有机碎屑,大多是底栖的,也就是生活在海底沉积物表面。据统计,在海底10cm 2面积,有孔虫数量可达8000个,一般50-200个。底栖有孔虫常成为那些以沉积物为食的动物,如蠕虫、虾蟹甲壳动物、海胆等的口粮。
有少数有孔虫是浮游的,生活在海洋不同深度的水体中。生活在透光带的浮游有孔虫细胞质中常含有虫绿藻、虫黄藻。白天,藻类从口孔移居到伪足或壳刺的末端,进行光合作用,夜晚又回到壳内的细胞质内质中。藻类光合作用产生的氧气既有助于有孔虫的生存,也有助于有孔虫从海水中提取钙质以建造壳体。而有孔虫新陈代谢释放的二氧化碳可供藻类进行光合作用,它们互惠共生。
绝大多数有孔虫是海生的,但在半咸水、淡水、甚至土壤中也有发现。
有孔虫的壳体小,数量多,易于保存为化石,是科学研究的理想“原料”。首先,它演化快,能精确确定地质年代,是地层划分、对比的重要手段。其中浮游类的有孔虫全球分布广泛,可用于国际地层对比。此外,钙质有孔虫壳的物质构成,如钙镁比(Ca/Mg)、氧同位素比(δ18O/δ16O)等,在古温度、古气候和全球变化研究中有着重要科学价值。