本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
“我們所做的一切……都會留下印記，無論是善是惡，是祝福還是詛咒，……我們的足跡會留在我們所做的任何事情中……我們行為的蹤跡，無論是好是壞，都具有生命力，它們將為我們作證或反對我們。”
亞當·吉福德，1864年謀殺案的檢察官
夏洛克·福爾摩斯是一位天賦異稟的足跡解讀大師，他一定會對博物學家在過去200年中在這門藝術中積累的成就感到欣喜。
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足跡學 - 對蹤跡的檢查 - 被認為是地球科學中相對年輕的分支。對於公眾而言，最著名的遺蹟化石無疑是脊椎動物的足跡（尤其是恐龍），但足跡學涵蓋了生物活動留下的極其廣泛的蹤跡：軟體動物在岩石中的鑽孔、動物在泥土中的洞穴、巢穴、脊椎動物的垃圾堆和庇護所、植物根的石化鑄型，還有石化的糞便，以及最後但並非最不重要的人造物品（以雕刻岩石的形式）。
圖1. 等跡手獸龍（Isochirotherium infernii）——後肢足跡的自然鑄型。將遺蹟種歸因於真實的動物物種是棘手的，只有在極少數情況下，造跡者才會與其蹤跡一起化石化。然而，根據來自同一地質構造或時代的已知化石物種，並將腳的解剖結構與足跡的形狀進行比較，可以做出有根據的猜測：等跡手獸龍被歸因於三疊紀的大型主龍。
像普通化石一樣，生物在各種基質上留下的痕跡（尤其是脊椎動物在地面上的足跡）在古代就已經被注意到，許多古老的傳說將足跡識別為曾經活著的生物步態的結果，然而，這些足跡被錯誤地歸因於巨人、巨大的鳥類或其他神秘生物。即使在現代，一些遺蹟化石也與非常奇怪的造跡者聯絡在一起，例如（據推測的）三疊紀垃圾堆給克拉肯，以及在布拉夫溪發現的全新世足跡，歸因於遺蹟種美洲北方人猿跡。
直到19世紀初，才開始首次廣泛的科學探究，直到20世紀下半葉，足跡學才開始作為一門系統的、與其他科學領域分離的學科出現。公眾對化石足跡的最初興趣始於1800年至1830年，當時在康涅狄格河谷（馬薩諸塞州）的侏羅紀沉積物中發現了大型三趾足跡，當時被解釋為“諾亞的烏鴉”或其他巨型鳥類留下的痕跡（實際上是恐龍留下的，這種解釋並非完全錯誤）——諾亞方舟的洪水仍然是各種奇怪發現的流行解釋。
第一部關於四足動物足跡學的科學著作，關於在蘇格蘭砂岩板上發現的二疊紀足跡，由亨利·鄧肯牧師於1831年出版。很快，手狀骨刺的描述，被命名為手跡獸（恰如其分地意為“手哺乳動物”）和其他二疊紀和三疊紀沉積物的遺蹟化石相繼出現。
然而，早於19世紀的博物學家研究化石足跡的罕見例子。Il “Rinascimento”（文藝復興）是14世紀在義大利興起的一場文化運動，致力於收集經驗知識。同樣在義大利，幾乎到處都有容易接近的中生代和新生代沉積岩露頭，在許多情況下，這些露頭富含各種化石和沉積構造。
白堊紀的“富科伊德泥灰岩（Marne a Fucoidi）”以其豐富的富科伊德命名——富科伊德是一種在這些泥灰岩中發現的深色分支結構。這些奇怪的痕跡在沉積物中非常豐富，甚至歷史旅行指南也提到了它們。根據義大利的材料，法國地質學家阿道夫·布隆尼亞爾在1823年將這種假定的化石描述為藻類的遺骸——直到1881年，這些古代洞穴的遺蹟化石特徵才被人們認識到，並採用了現代術語枝狀跡。
圖2. 枝狀跡的例子，如在“富科伊德泥灰岩”中發現的那樣。晚白堊世泥灰岩，古比奧市附近的博塔喬內峽谷，翁布里亞。
另一種常見於義大利新生代地質構造中的化石痕跡是蟲孔跡——由維拉·安東尼奧在1844年描述，並於1855年由博物學家亞伯拉罕·馬索隆戈命名。
圖3. 在西西里島羅塞洛複合剖面中的斯卡拉德圖爾基的贊克勒階（上新世）特魯比地層中發現的蟲孔跡。
早300年（！）文藝復興時期最偉大的兩位博物學家以極大的好奇心觀察和描述了岩石上的這些不尋常的痕跡。
列奧納多·達·芬奇（1452-1519）這位通才，基於近期對動物行為的觀察，對化石和地質學提出了遠遠超前於時代的推測。眾所周知，列奧納多拒絕接受化石（他稱之為“尼基”，即貝殼）在沉積物中是非有機性質的觀點，甚至拒絕接受化石是單一大型洪水的證據。他認識到化石與現代海洋生物的貝殼相似，並且這些“尼基”在沉積物中的沉積需要更長的時間，並且是持續發生的：這是對化石化過程的初步認識。
“在帕爾馬和皮亞琴察的山脈中，可以看到大量的貝殼和珊瑚，上面佈滿了鑽孔，仍然粘在岩石上。當我在米蘭的大馬雕塑上工作時，一些農民來到我的工作室，給我帶來了一大袋。”
列奧納多不僅研究了儲存下來的貝殼，還對一些岩層表面留下的印記感興趣。基於對現代沙灘上發現的海洋生物的觀察，列奧納多認識到，各個岩層是沉積階段，中間穿插著沒有或緩慢沉積的階段，以及當沙子表面被活體動物佔據時
“……在一個又一個岩層之間，有蠕蟲在它們尚未乾燥時爬行的痕跡”
列奧納多還發現了記錄可能捕食行為的遺蹟化石
“[移動動物]的路徑痕跡仍然儲存在以與蛀木甲蟲相同的方式被消耗掉的貝殼上”
然而，列奧納多從未發表他的觀察結果，因此他的知識不得不在他的秘密筆記本中等待三個世紀才能被重新發現。
那仍然是一個危險的時代，博物學家烏利塞·阿爾德羅萬迪（1522-1605）出生於列奧納多去世僅三年後，他的晚年被軟禁在家中，因為他的自然主義推測而被指控為異端邪說。
阿爾德羅萬迪是文藝復興的產物：他學習法律和哲學以及其他藝術，但也對動物學、植物學、醫學和地質學感興趣。
在他作為博物學家的最重要的著作之一，在他去世後於1648年出版的“礦物博物館（Musaeum Metallicum）”中，他描述、分類和展示了數百種“化石（fossilia）”，這個術語包括在地下發現和挖掘的所有東西——如岩石、土壤、化石樹脂、礦物和遺蹟化石——以及一些怪物和其他怪異之物。
儘管阿爾德羅萬迪是個人觀察的倡導者，但他仍然像這個過渡時期的其他博物學家一樣，將後來伽利略的經驗方法與早期哲學家的理論和哲學原則結合起來。
他將一些化石與現代動物的解剖部分進行比較，暗示了它們之間的聯絡，但對於其他與活體動物沒有表面相似之處的化石，他仍然依賴於一種神秘的力量來塑造岩石。儘管如此，這種對岩石的初步分類仍然是一項令人難以置信的偉大成就——化石的真正本質，被理解為古代動物的遺骸和蹤跡，直到18世紀後期才被普遍接受。
這種矛盾的方法也可以在遺蹟化石中觀察到：阿爾德羅萬迪將一塊有孔洞的岩石稱為“指形燧石（Silicem dactylitem）”，因為這些孔洞與現代物種海筍（Pholas dactylus）的鑽孔明顯相似，海筍是一種食巖雙殼貝，生活在地中海海岸的岩石內部。這種歸屬是有意的，阿爾德羅萬迪詳細描述了觀察到的現代生物侵蝕，這是由這些軟體動物造成的。
圖4. 阿爾德羅萬迪的“礦物博物館”（1648年）中描繪的“關於燧石（De Silice）”的圖版檢視，被解釋為軟體動物的鑽孔（=Gastrochaenolites）。下方是一塊表面覆蓋著奇怪蛇形圖案的岩石，阿爾德羅萬迪沒有正確地將其識別為遺蹟化石（Cosmorhaphe）。然而，這張插圖非常逼真，這要歸功於其極高的細節（注意足跡中的半圓形犁溝）以及使用陰影線來恢復主題的三維性和體積。
對於其他，我們現在知道的，遺蹟化石，他只是簡單地說“[它]類似於蛇形圖案”，與列奧納多不同，他明顯地誤解了這種無脊椎動物足跡（=遊走跡）的性質。
圖5. 三疊紀格羅登組中的無脊椎動物足跡示例，類似於阿爾德羅萬迪描繪的蛇形圖案。
阿爾德羅萬迪描述的“柱狀石（Stelechites）”是筆直的、亞圓柱形的結構
“[在]自然界中，我們也發現一種石頭，它類似於樹幹，並顯示出鋼鐵的硬度。”
然而，從圖例和描述中，尚不清楚阿爾德羅萬迪究竟指的是什麼，也許這些化石是無脊椎動物洞穴（=潛穴跡）的碎片。
圖6. 來自“礦物博物館”（1648年）的“柱狀石”——阿爾德羅萬迪使用這個術語來表示各種來源的亞圓柱形元素。“柱狀石”的一些標本最有可能代表遺蹟化石，但大多數只是結核或無機礦物。
圖7. 從特魯比地層的泥灰岩和上覆的蒙特納爾博內地層中露出的洞穴填充物碎片，位於皮科拉角（西西里島）——遺蹟化石符合阿爾德羅萬迪給出的樹狀結構的描述；也許“鋼鐵的硬度”的概念與遺蹟化石相對於周圍岩石的明顯抗侵蝕性有關。
阿爾德羅萬迪甚至列奧納多的許多成就長期以來被忽視並被遺忘。直到300年後，這兩位傑出人物的知識才被重新發現，直到現在我們才開始欣賞，如果我們仔細檢查痕跡，它們能告訴我們什麼（未完待續……）。
參考文獻
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