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【转载】【地球演义】第120回 First Bite

 vibra128 2018-09-24

  有颌鱼类出现后,很快辐射演化出众多分支。其中种类较多,生存时间较长,留下了可观的化石记录的主要分支包括:盾皮鱼类(Placoderms),棘鱼类(Acanthodii),软骨鱼类(Chondrichthyes)和硬骨鱼类(Osteichthyes)。其中盾皮鱼类和棘鱼类分别在石炭纪早期和末期灭绝,而软骨鱼类和硬骨鱼类则绵延到现代,成为水生动物中最具优势的类群。

脊椎动物主要类群的生存年代。无颌类在甲胄鱼类和牙形动物灭绝后,只有少数种类(圆口纲)幸存到现代。盾皮鱼纲和棘鱼纲短暂繁荣后,在石炭纪灭绝。软骨鱼纲和硬骨鱼纲是演化的胜利者。陆生脊椎动物起源自硬骨鱼纲的一支:肉鳍鱼类(Lobe-fin fishes)。

  志留纪是有颌鱼类的发轫时期,也是各个分支演化的关键时期。可惜的是,由于这个时期有颌鱼类的种类和数量都不多,身体和脊椎的骨化也不完全,留下的化石资料十分有限,而且多是一些零碎的骨板,鳞片和牙齿。

很多时候,研究者不得不凭借这些零散的微体化石拼凑出早期有颌鱼类的身体信息。图片来源自[1]。

志留纪棘鱼的鳞片微化石,标尺长度0.1毫米。这就是研究者手中的拼图碎块。图片来源自[2]。

  这种情况下,位于云南曲靖的潇湘动物群由于完好保存了大量志留纪晚期(约4.23亿年前)的脊椎动物化石,为有颌鱼类的早期演化历程提供了珍贵的资料,成为古生物研究领域的一颗璀璨的明珠。

潇湘动物群发现的早期有颌鱼类生态复原图。从上到下:长吻麒麟鱼(Qilinyu rostrate),初始全颌鱼(Entelognathus primordialis),梦幻鬼鱼(Guiyu oneiros)。图片来源自网络。

  本文管中窥豹,简单介绍几种潇湘动物群的重要有颌鱼类。

  长吻麒麟鱼和初始全颌鱼属于早期盾皮鱼类中非常特殊的一支——全颌盾皮鱼类。“它们的身体前半部分覆有大块骨甲,形状与其他盾皮鱼类相去不远,但颌部骨骼却是典型的硬骨鱼模式,即由一系列复杂骨片构成的“全颌”。这类长着硬骨鱼类颌骨的盾皮鱼,就像带羽毛的恐龙确证鸟类起源一样,明确无误地显示了硬骨鱼类是由盾皮鱼类直接演化而来的,彻底颠覆了过去对鱼类时代各大类群间演化关系的认识” (引自[3])。

长吻麒麟鱼(上图[3])和初始全颌鱼(下图[4])化石。它们头胸部的骨甲是盾皮鱼类的典型特征,颌骨结构却和硬骨鱼类非常接近。

脊椎动物颌骨构造和演化谱系的关系,麒麟鱼和全颌鱼对研究早期鱼类演化意义重大。图片来源自[3]。

  长吻麒麟鱼和初始全颌鱼像一根纽带,联系起盾皮鱼和硬骨鱼两大演化分支。在潇湘动物群还发现了迄今为止最早的硬骨鱼类(也是最早的有颌鱼类)化石,这个古生物学家梦寐以求的中间物种被命名为“梦幻鬼鱼”。硬骨鱼类分为两大分支:辐鳍鱼类(Ray-fin fish)和肉鳍鱼类。前者是最成功的水生脊椎动物,人们熟知的绝大多数鱼类都属此类;而后者是陆生四足动物的祖先,现存的矛尾鱼和肺鱼都是动物界的明星。梦幻鬼鱼具有明显的肉鳍鱼类特征,表明这两大分支早在4.2亿年前就已分道扬镳。

梦幻鬼鱼化石,上图的标本保存得非常完整(只有尾鳍缺失)。图片来源自[5]。

麒麟鱼,全颌鱼和鬼鱼在早期有颌脊椎动物演化谱系中的地位。图片来源自[3]。

  另一种在潇湘生物群发现的早期肉鳍鱼类被命名为,钝齿宏颌鱼(Megamastax amblyodus)。前面介绍的麒麟鱼,全颌鱼和鬼鱼体长只有一二十厘米,是志留纪水族中的小角色。而钝齿宏颌鱼体长可达1.2 m,是迄今为止发现的最大的志留纪脊椎动物。它的发现刷新了人们对早期脊椎动物的认识,把鱼类时代(至少在部分地区)向前推进了数百万年。钝齿宏颌鱼的内外颌骨上长有两种完全不同的牙齿,“齿骨上长着数排细密尖利的小齿,而冠状骨上却凸出8颗大得多、尖端钝圆的牙齿。研究人员推测它们显然具有不同的用途,外侧的牙齿可能用来捕捉并紧抓住猎物,内侧的大型钝齿则用于压碎其硬壳“(引自[6])。

钝齿宏颌鱼的颌骨化石,上面有特征明显的牙齿。由此推测它的体型和食性。图片来源自[6]。

  钝齿宏颌鱼的食物可能包括各种带有硬壳的小型动物:三叶虫,甲壳类和螯肢类,甚至甲胄鱼和盾皮鱼。它已经跻身中型掠食者的行列,凭借发达的感官和矫健的体魄,在节肢动物横行的海洋中杀出一片天地。钝齿宏颌鱼是新时代的曙光,它的后继者们即将彻底改变所有海洋和陆地生物的命运。

正在捕食头甲鱼的钝齿宏颌鱼,这个画面仿佛是即将到来的鱼类时代的预演。图片来源见水印。


潇湘动物群出土了大量独一无二的志留纪鱼形动物化石,为人类了解水族霸主的出现和发展提供了宝贵的资料。图片来源自[7]。

地球名片

化石地点:潇湘动物群

地质年代:志留纪罗德洛世(距今4.274.23亿年前)

地理位置:云南省曲靖市

化石种类:不明

沉积条件:河口海湾

化石特征:大量完整脊椎动物遗存

代表种类:长孔盾鱼、初始全颌鱼,长吻麒麟鱼、梦幻鬼鱼,钝齿宏颌鱼

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