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【转载】【地球演义】第046回 肉茎伸缩处 双瓣开闭时

 vibra128 2018-09-24

脊索动物在寒武纪只是排不上号的小龙套。当然,也是因为它们身体的硬质结构不多,比较难形成化石,不免有些吃亏。而腕足动物由于本身种类繁多,加上具有贝壳,形成化石的几率大幅提升,成为寒武纪地层中最丰富的类群之一。

寒武纪腕足动物贝壳化石。图片来源自网络。

腕足动物看上去很像双壳类软体动物,柔软的身体上也覆盖着两瓣可以开合的贝壳。但这只是趋同进化的结果——贝壳是非常有用的生存工具,堆积几丁质或者石灰质的分泌物也不是什么难事,许多动物都分别演化出了类似的结构。和双壳类不同,腕足动物的贝壳不是左右两瓣,而是背腹两片。两片贝壳的大小和形状并不相同,一般是腹壳大,背壳小。

除了贝壳有些相似之外,腕足动物和双壳类软体动物在内部结构上相去甚远。腕足动物有一条独特的肌肉组织——肉茎(Pedicle),从腹壳上专门的孔中伸出来。

寒武纪的Acanthotretella spinosa化石,左侧细长的条状结构就是它的肉茎。它很可能栖息在海底的泥床里,用肉茎挖掘洞穴,固定身体。一遇危险,就收缩肉茎,把自己拉进泥沙深处躲避。现代的舌形贝沿用着同样的生存模式。图片来源自http://burgess-shale.rom./

腕足动物的另一个特征,是它的身体前端,也就是靠近贝壳开口的那端,有一个螺旋形的结构,上面布满丝状的表皮延伸。这个结构叫做触手冠(Lophophore),是腕足动物的滤食和呼吸器官。

腕足动物内部结构,注意左侧的肉茎(Pedicle)和右侧的触手冠(Lophophore)。图片来源自网络。

腕足动物触手冠的支撑结构:腕棒和腕螺(图中深色的部分),它们形状各异,是分类的重要依据。图片来源自[1]。

这里不得不提到一个概念——触手冠动物(Lophophorate),这一类群包括腕足动物门,帚虫动物门和苔藓动物门。由于都有一圈环绕着口的触手冠,加上胚胎发育和身体结构的相似性,被认为亲缘关系比较接近。研究者认为它们是介于原口动物和后口动物之间的一个类群。

帚虫动物的外形。它们会分泌钙质的虫管藏身,把触手冠伸出管外过滤食物。图片来源自网络。

腕足动物和帚虫动物的生命周期中都有一个带触手冠的浮游幼虫阶段,研究者们认为它们共同的祖先也许很接近这个样子。上图是帚虫的浮游幼虫,有没有萌萌哒?图片来源见水印。

帚虫动物和苔藓动物都会分泌石灰质的虫管,而腕足动物把这种能力放大,制造出可以开闭的贝壳,把触手冠和内脏团收容进去,只把肉茎留在外面。寒武纪腕足动物的贝壳结构比较简单,以几丁质和磷灰质为主,并不是很坚硬。两片贝壳之间也没有铰合结构,完全靠肌肉连接。但贝壳和肉茎,已经让腕足动物抢占了演化的先机。它们迅速扩散到各种生境。一些种类的肉茎运动能力比较强,可以在淤泥中挖掘洞穴,埋住身体。另一些则分泌黏液,用肉茎或贝壳把自己固定在各种固体附着物上。为了弥补感官的不足,很多固着种类的贝壳上伸出细长的纤毛,捕捉海水的震动,提高对危险的预警。

一些寒武纪腕足动物附着在各种基体上,它们的化石和现代附着腕足动物非常相似,注意化石上的纤毛印痕。图片来源自[2]。

寒武纪开启了腕足动物的黄金时代,而生态位相似的双壳类软体动物则被牢牢地压制,无论是种类还是数量都相差甚远。这种情况直到2.2亿年后,才被一场突如其来的事件改变。


帚虫的触手冠,环绕成华丽的螺旋形。为了适应固定生活,它的消化道拐了180度,肛门开口到身体前端,方便废物排出。图片来源自网络。

地球名片

生物分类:动物界-帚虫动物门

存在时间:出现时间不明 至 现代

现存种类:约10种

化石种类:无确定化石

生活环境:海洋

代表特征:蠕虫状体型,管栖,触手冠,U形消化道

代表种类:帚虫


参考文献:

[1]Z. Zhang et al. Early Cambrian radiation of brachiopods: A perspective from South China. Gondwana Research 14 (2008) 241–254

[2]T. P. Topper et al. Survival on a soft seafloor: life strategies of brachiopods from the Cambrian Burgess Shale. Earth-Science Reviews 151 (2015) 266–287

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