鱟的近親:遠(yuǎn)古怪物板足鱟

如果您第一次見(jiàn)到這種生物,可能會(huì)有點(diǎn)驚異,古怪的外形讓人聯(lián)想到遠(yuǎn)古生物,它的名字叫鱟(hòu,音后)。鱟確實(shí)是一種古老的生物,最早的化石記錄可以追溯到奧陶紀(jì)晚期,距今大約4.45億年前,同時(shí)代的生物包括我們熟知的“三葉蟲(chóng)”?,F(xiàn)存的鱟為節(jié)肢動(dòng)物門-螯肢亞門-肢口綱-劍尾目的物種,全球僅存四種:美洲鱟、巨鱟、中國(guó)鱟和圓尾蝎鱟,后兩種可以在中國(guó)南方的一些水域找到。
如果鱟不算奇特,那么作為同綱不同目的兄弟,肢口綱-廣鰭目-板足鱟,應(yīng)該稱得上奇葩生物了。

物種歷史
第一個(gè)已知的板足鱟(也稱廣翅鱟或海蝎)化石標(biāo)本發(fā)現(xiàn)于1818年紐約奧奈達(dá)縣的志留紀(jì)巖層中。已知最早歐洲大陸的化石可追溯到4.67億年前奧陶紀(jì)達(dá)里維利階,目前鑒別了約250個(gè)種,是古生代螯肢亞門中種類最多的一種。在奧陶紀(jì)出現(xiàn)之后,板足鱟動(dòng)物在志留紀(jì)成為海洋動(dòng)物群的主要組成部分,盡管在隨后的泥盆紀(jì)期間,該群繼續(xù)多樣化,但未能逃過(guò)發(fā)生在在2.52億年前的二疊紀(jì)至三疊紀(jì)的空前物種大滅絕事件,該物種存續(xù)了兩億多年。

每個(gè)大陸都發(fā)現(xiàn)了板足鱟化石,但大多數(shù)化石來(lái)自北美和歐洲,可能因?yàn)樵摲N群主要生活在歐美古代超大陸和其周圍水域中。2019年9月,中外科研人員在華南地區(qū)發(fā)現(xiàn)了至今4.3億年的志留紀(jì)的板足鱟化石,因其第三對(duì)附肢特化增大,確定為同目的混翅鱟,取名秀山恐鱟。研究團(tuán)隊(duì)基于形態(tài)學(xué)與系統(tǒng)發(fā)育分析,重建了秀山恐鱟的形態(tài),并確定了其在板足鱟家族中的系統(tǒng)發(fā)育位置,擴(kuò)展了對(duì)此類動(dòng)物形態(tài)多樣性和地理分布的新認(rèn)知。

體型巨大之謎
板足鱟是迄今為止已知的最大的節(jié)肢動(dòng)物。

根據(jù)殘缺化石分析測(cè)算,某些板足鱟的成年個(gè)體平均長(zhǎng)度可達(dá)2.5米。

它為什么能長(zhǎng)這么大?可能的原因包括,其一,地球大氣含氧量的變化。寒武紀(jì)以前,大氣含氧量很低,但此后基本處于穩(wěn)步上升,從24億年前的4%上升到奧陶紀(jì)的13.5%和志留紀(jì)的近15%左右。一般認(rèn)為對(duì)于節(jié)肢動(dòng)物來(lái)說(shuō),只有在含氧量很高的環(huán)境下才能維持較大體型。其二,生理結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢(shì)。奧陶紀(jì)開(kāi)啟了海洋動(dòng)物向陸生動(dòng)物的進(jìn)化里程,板足鱟的所謂“雙呼吸系統(tǒng)”具有進(jìn)化和成長(zhǎng)上的優(yōu)勢(shì)?;芯勘砻魉嗽械啮w以外,還有“鰓道”,可能就是氣管的雛形,用于呼吸空氣中的氧氣,從而具備進(jìn)一步長(zhǎng)大的條件。最后,它是肉食動(dòng)物。一般來(lái)說(shuō),大多數(shù)食肉動(dòng)物體型較大。通過(guò)與鱟的比較研究,發(fā)現(xiàn)其前向附肢較大,完全沒(méi)有刺,但有專門的爪子,一方面暗示其捕食特性,另一方面可能類似現(xiàn)存鱟的進(jìn)食方式,用附肢抓取和撕碎獵物,用螯肢把食物推入嘴里。
遠(yuǎn)古海洋的頂級(jí)獵手
板足鱟是志留紀(jì)無(wú)脊椎動(dòng)物中上層掠食者類代表,能游泳,棲息于海洋、河口,適應(yīng)半咸水甚至淡水。這張廣為流傳的圖片可能使人認(rèn)為板足鱟主要捕食魚(yú)類,這可能不能全信,因?yàn)樵趭W陶紀(jì)還未出現(xiàn)真正進(jìn)化意義上比他高等的魚(yú)類,即便是魚(yú)也是較為原始的“甲胄魚(yú)”,且數(shù)量應(yīng)該不占優(yōu)勢(shì)。

推測(cè)它們更多捕食的是三葉蟲(chóng)、軟體動(dòng)物,甚至是它的小兄弟鱟。



研究和其他價(jià)值
得益于大量出土的板足鱟化石,更要感謝它活到現(xiàn)在的難兄難弟--鱟,科學(xué)家們可以進(jìn)行比較研究,探求生物進(jìn)化和消亡的奧秘。在地球歷史上五次大規(guī)模滅絕事件中名列第二的“奧陶紀(jì)-志留紀(jì)滅絕事件”導(dǎo)致地球85%的物種滅絕,包括許多像板足鱟一樣的無(wú)脊椎動(dòng)物。缺氧和硫化是可能的原因,板足鱟能熬過(guò)這一關(guān)可能與上述的“雙呼吸系統(tǒng)”結(jié)構(gòu)有關(guān)。但是,它為什么沒(méi)能躲過(guò)二疊紀(jì)至三疊紀(jì)的物種大滅絕事件呢(地球歷史上最大的生物滅絕事件)?在此,科學(xué)家們也同樣進(jìn)行了比較研究。鱟有所謂的“排鰓”也叫“書(shū)鰓”,由許多薄片(板)組成,它們具有更大的表面積,是比“雙呼吸系統(tǒng)”更高效的呼吸循環(huán)系統(tǒng),離開(kāi)了海水的鱟能夠長(zhǎng)時(shí)間生存也證明了它的鰓具有肺的部分功能。當(dāng)然該物種的消亡不見(jiàn)得是單一因素,相關(guān)研究仍在繼續(xù)。


板足鱟出土的化石很多,也成了一些古生物收藏者喜愛(ài)的藏品。下面這個(gè)經(jīng)塑封的化石售價(jià)300美元。

當(dāng)然板足鱟萌萌的形象也是小朋友們心動(dòng)的玩具。

對(duì)大朋友也有禮物。由于在板足鱟消化道化石中發(fā)現(xiàn)了硅石,它被演繹為“黑珍珠”,成為了一款名為是“方舟:生存進(jìn)化”游戲里的玩家追逐的寶物。

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