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三叶虫简史!

 十五1515 2020-04-11

说到地球上最著名的古生物,人们通常最先想起的是恐龙、猛犸象和剑齿虎......

然而有一种更为古老的史前动物,作为上面这些动物的老前辈,知名度毫不逊色于它们!



它便是——三叶虫!

三叶虫之所以出名,不仅是因为它们拥有奇特的结构,也是因为它们的化石大都保存得很好,并且遍布全球。

因此无论是在古生物地层学、演化生物学以及板块构造学等研究领域,三叶虫均具有重要意


这些神秘而又充满魅力的三叶虫在几亿年前的地球上究竟经历了什么?

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在长达几亿年的时间里,三叶虫存在于世界各地。从西伯利亚到摩洛哥,从加拿大到澳大利亚,它们的身影遍布海底。

在早期的远古时代,它们是地球上最成功的,可能也是数量最多的动物。



如此丰富的生物为什么会没有留下直系后代,甚至完全灭绝?

让我们从5.4亿年前开始说起!


在寒武纪开始之前,地球上所有的生命都在海洋里,比如海绵、蠕形和腕足动物等。这些动物在当时并不需要担心受到捕食者的伤害。


然后,大约5.21亿年前,第一批已知的三叶虫出现。它们可能是由像斯普里格蠕虫这样的小而厚皮的分节蠕虫进化而来的。

斯普里格蠕虫( life restoration at MUSE -Science Museum in Trento)

三叶虫是真正的节肢动物,是包括今天的蛛形纲动物、甲壳纲动物和各种昆虫在内的这个群体的创始成员。三叶虫与斯普里格蠕虫具有相似性,但又拥有更多的新特征。

节肢动物

它们拥有复杂的眼睛和消化系统。头部到许多分节的腿都被坚硬的外骨骼所覆盖。这些在当时十分可怕的新功能使它主宰了寒武纪海洋。

三叶虫

从化石记录中发现的最早三叶虫是莱得利基虫目褶颊虫目,它们的历史可以追溯到大约5.2亿年前。

莱得利基虫目

目前所有的三叶虫都被认为起源于现在的西伯利亚,随后从这里开始辐射分布。

褶颊虫目

在很长一段时间里,三叶虫以蠕虫和其他难以自我保护的无脊椎动物为食,很快就繁荣起来,并迅速多样化。

多种三叶虫

然而,海洋中的寒武纪生物正变得越来越危险。三叶虫留下的大量带有咬痕的化石证明了这即将发生的一切。

带咬痕的三叶虫化石(by James St. John)

当寒武纪接近尾声时,三叶虫为了生存学会了一些新的把戏—— 将自身卷起来——如同现代的犰狳一样保护自己。

这使得新型的食肉动物陷入了难以撕咬它们的困境......

三叶虫卷起(建模来自DiCYT)


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对于三叶虫来说,并不是所有的威胁都来自其他动物。


大约从4.45亿年前开始,地球气候对海洋生物造成了双重打击


首先,剧烈的降温改变了洋流,阻断了像藻类这样的温水食物的供应。然后,一段时期的冰川作用锁住了地球上的大量水,这大大降低了海平面。


这种双重影响促进了“奥陶系-志留系大灭绝”(Ordovician-Silurian Extinction)的发生,消灭了大约25%的分类学家族,包括约一半的三叶虫家族。


但仍有一些努力适应了寒冷海洋生活环境的三叶虫存活了下来,例如达尔曼虫(Dalmanites)。

达尔曼虫

然而,随着环境的不断变化,三叶虫又遇到了新的麻烦。

约4.3亿年到4.2亿年前,第一批有颌鱼类出现。一些科学家认为这些新的食肉动物给三叶虫带来了更大的进化压力


果然,在有颌鱼类首次出现约2000万年后,化石记录中开始出现新的多刺的三叶虫变种,例如Dicranurus,有着弯曲而尖利的刺。(Dicranurus是一种生活在欧美大陆和冈瓦纳大陆之间的浅海中的三叶虫)

Dicranurus

地球历史继续发展,大约从3.75亿年前开始,大量富含碳的沉积物逐渐沉积,水中的氧气水平也开始下降。

珊瑚礁群落开始崩溃,那些有颌新鱼类和陆地上的新生命形式,如植物和昆虫,勉强度日。而包括三叶虫在内的大多数无颌的底栖生物都开始逐渐消失


最后,这一系列被称为“泥盆纪晚期大灭绝”的不幸事件,导致海洋中20%的动物家族消失,包括除四个家族以外的所有三叶虫。


三叶虫濒临灭绝!

而接下来即将发生的,地球历史上最大规模的物种灭绝彻底让它成为历史。


2.52亿年前,地球大气层发生了巨大的变化。一些科学家认为这是小行星撞击地球造成的。另一些人指出,那也是一个火山活动频繁的时期。

而最重要的是,地球的这一次改变又对三叶虫造成了极大影响!


在不到100万年的时间里,陆地上70%的物种消失了,海洋里95%的物种消失了,包括最后幸存下来的三叶虫


这场使三叶虫彻底消失的大灭绝事件是地球生命史上最严重的灾难,被称为“二叠纪大灭绝事件”。

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如今,三叶虫已成为地球生命演化史上重要的一章。它们有超过15000个被描述的物种,成为有记录以来最多样化的灭绝生物群体之一。

这个庞大的物种都有着什么样的真面目?让这些图片来告诉你!

三叶虫的奇异虫属,中寒武世,摩洛哥——by Dwergenpaartje

Styginidae(三叶虫的一种), 来自威斯康辛州的志留纪——by Kennethgass

Walliserops(三叶虫的一种),来自摩洛哥——by Kevin Walsh

珓石虫Ogygopsis(三叶虫的一种),中寒武世,来自加拿大不列颠哥伦比亚省——by Wilson44691

现存世界上最大的三叶虫个体——霸王等称虫sotelus rex,产于北美洲中奥陶世至上奥陶世——原始标本收藏于加拿大 Manitoba博物馆


Cheirurus(三叶虫的一种),奥陶纪中期,沃尔克夫河,俄罗斯——by Vassil

奥陶系石灰岩薄片中的三叶虫碎屑(T);E =棘皮动物——by Wilson44691

Rusophycus,三叶虫的“静止痕迹”,美国俄亥俄州南部的奥陶纪——by Wilson44691

卷起的三叶虫,美国俄亥俄州,奥陶纪——by Wilson44691

Olenoides(三叶虫的一种),位于布尔吉斯页岩中——by Smith609

在整个地球历史中,三叶虫曾经是世界上最先进的动物,是整个动物王国的第一个成功故事。比许多其他种类的动物存活的时间要长得多,包括非鸟类恐龙和哺乳动物等


因此,关于三叶虫,我们最想知道的可能不是它们为什么灭绝,而是它们是如何存活了这么久?

毕竟,人类作为今天地球上最成功的动物之一,三叶虫的麻烦可能有一天也会成为我们自己的麻烦!






参考资料:

NASA SCIENCE、DiCYT、维基百科、NOVA、YouTube

Kentucky Geological Survey、百度百科、

The Final Extinction of Trilobites、

Understanding Evolution等

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