撰稿、圖片：林千翔助研究員（本院生物多樣性研究中心）
「魚耳石」是硬骨魚類耳朵裡的碳酸鈣結晶，它的重要性就像是哆啦A夢的「時光機」一樣，只要有一顆魚類的耳石或化石，就能得知其物種及生存環境。本院生物多樣性研究中心林千翔助研究員為臺灣少數的古生物學家，魚耳石及化石標本能告訴我們什麼事情？研究海洋古生物，又能夠如何幫助我們進行「現生」的保育工作？就讓林千翔老師親自來解密！
實驗室珍藏的各種魚耳石化石
我們的「海洋古生物實驗室」，如其名般神秘的座落於中研院隱蔽的新溫室大樓內，研究團隊的研究領域包含了古生物古生態學、保育古生物學、海洋生態保育、魚類分類及魚類耳石形態學。
實驗室主要研究對象——魚耳石
魚類的「耳石」是硬骨魚內耳裡的碳酸鈣結晶，為魚類維持聽覺與平衡的重要生物硬組織，因其外部形態與魚類的親緣關係相當密切，所以有分類鑑定魚類的潛力，只要有一顆魚類的耳石，就能得知它所屬的類群。
耳石的碳酸鈣成分容易保存於地層中，並形成化石，因此耳石成為了解過去魚類多樣性等相關議題的絕佳研究材料。除此之外，也能藉由分析胃袋或排遺裡的耳石，了解許多海洋生物，如：鯨豚、水獺、鮪魚等大型食魚性動物的攝食生態。
我在學生時期就驚嘆於魚類耳石形態的多樣性，及其對科學領域的應用價值，尤其對古生物學方面的研究有很深的興趣。能從化石、耳石的研究中窺探古魚類群聚結構和古海洋生態，就像是坐上時光機一般悠遊於遠古世界。
各個魚種的魚耳石形狀與大小都不同
活跳跳的魚與沉睡多年的化石
古生物學的分析，經常需要與許多現生生物資訊進行對比，例如：研究類群的骨骼形態、地理分布、食性以及生態棲位，因此實驗室從材料採集到研究分析切分為「現生海洋生物」和「化石」兩大部分。
以研究主軸的魚類為例，我們經常背著冰桶在漁港採集魚類，除了攤子上漂亮的經濟魚種，更包含不起眼的底拖下雜魚堆。魚類標本處理，則有鑑定、形質測量、展鰭拍照、取耳石、採肌肉組織等。一整天下來，全身上下充滿久久不散的魚蝦「鮮」味。
從漁港或海邊收集而來的各樣魚類
回到實驗室進行魚類多樣性分類鑑定、測量、照相及解剖工作。
魚耳石的收集與保存需要一些技巧，耳石位於硬骨魚的腦後，取出的方式根據魚體解剖構造的特性、耳石大小，來判定要從魚的頭蓋骨上方取出，或是自魚鰓深入腦腔夾取。後者較為困難，也需要相當經驗，好處是能維持魚體外部的完整，特別適用珍貴稀少的魚標本。
魚類耳石的大小及形狀差異很大，因此較大的耳石可以很輕易的取出，有些則需要配合顯微鏡操作，以尖細的鑷子翻找取出。取出後的耳石要先以水清洗，或配合超音波震盪，除去有機雜質，再依序置入離心管並送入烘箱乾燥，魚耳石收藏與建檔才算真正告一段落。
耳石及化石標本典藏庫。
至於古生物學研究的對象——化石，就只能在野外採集。有時候需要背著笨重的地質錘行走於泥濘的山路上、拿著開山刀劈砍雜草野樹下切至河床，在河床採集完一袋又一袋的沉重的沉積物樣本後，再辛苦的背著它們攀爬上去。
沉重的野外調查器材設備。
在河床進行化石的採集
不過化石出露的地點並非隨處可見，文獻上標出的地點經常雜草叢生無法抵達，或是早已開發成建築用地，所以我們經常需要仰賴民間化石玩家的化石點情報，並進行系統性的地質調查，例如：了解化石出露的層位——這關係到標本在地球歷史的時間座標；地層的岩石特徵、位態和沉積環境，以及是否有其他伴隨的生物化石等。
有時上山採化石、有時下至海邊收集魚類，一天之中山景、海景交替轉換，這就是海洋古生物實驗室的田野日常。
野外採集地點經常是難以到達的溪谷、河床。有留意到畫面中超級迷你的研究人員身影嗎？
微觀鏡頭下的海洋古生物世界
有關魚耳石和化石的研究，實驗室裡最常使用的器材就是「顯微鏡」，無論是用來觀察大生物的微細構造，或是取得藏匿在岩石沉積物內的小小化石，都需要它們協助。
另外，研究室有一台專門掃描小化石的「3D自動掃描器」，機器會利用藍光光柵投射到化石表面，在短時間內快速捕捉並轉換成高品質的數據，再使用軟體的網格編輯功能，進行疊加影像進而組成3D模型。
研究人員正在操作3D掃描器
3D掃描器成像後的黃姑魚耳石
除此之外，研究團隊也經常使用國家生技研究園區臺灣小鼠診所的µCT掃瞄儀器，結合這兩種儀器，可將研究從傳統的2D描述，躍升為3D結構的計算與分析。期望藉此能夠更清楚瞭解，這些化石形態在地質時間尺度中的變化，是否能夠反映生物的演化歷程。
實驗室目前正在建立魚類耳石的典藏庫，協助研究團隊更有效率地進行耳石分類鑑定的工作。這些標本透過與全球研究學者間互相交換，或親自前往採集而逐漸累積，來自各個不同的海域，雖然目前典藏庫還未具規模，但期望有一天能夠成為完整而有學術貢獻的資料庫。
實驗室中的魚類化石及現生骨骼典藏庫。
魚類耳石與古生物化石要對我們說些什麼？
目前實驗室的研究方向有三個：一、全球海洋生物其多樣性以及演化在不同時空背景下的變化；二、以古生物資料重建原始生態群聚，提供保育之復育目標；三、應用µCT及AI等新技術於古生物學的領域，建立成熟的研究平台。
研究團隊現已大致掌握臺灣的化石產地及各種海洋生物化石的研究潛力，例如：利用沉積物裡的魚耳石，可以大概描繪出古海洋環境與現代海洋之間魚類多樣性的變化，再配合生態、地質和地球化學等資料，試圖找出背後成因，這些成果將有助於我們了解不同的海洋生物，將如何面對現今環境變遷與生態危機。
除了應用化石材料來探討生態問題，我們也對漁業與魚類的關係有很大的興趣，例如：過度捕撈是否會造成目標魚種族群產生結構變化？若缺乏能當成基準點、大規模漁業捕撈前的魚類資料，將使得漁業管理與保育的目標不易確立。這個時候，史前資料和化石標本往往是我們還原過去海洋生態的唯一途徑。
目前研究團隊正利用史前魚類耳石，包含不同地質年代、不同程度的人為漁撈壓力，回推目標魚種的成長模式，企圖量化商業捕撈與魚類族群結構的關係，期望能對於漁業和海洋保育之間的平衡問題盡一份力。
延伸閱讀：
．〈解開古代魚類耳朵裡的「石頭」秘密！專訪古生物學家林千翔〉，「研之有物」
（https://research.sinica.edu.tw/fish-otolith-chien-hsiang-lin/）