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多种多样的三叶虫龟的演化

发布时间:2011年03月07日  编辑:王绍芳

国外研究三叶虫的最早记录可以追溯到1698年。当时,鲁德把一个头部长有三个圆瘤的三叶虫化石命名为“三瘤虫”。到了1771年,瓦尔其根据这种动物的形态特征,即身体从纵横两方面来看都可以分成三部分,给出了一个恰如其分的名称——“三叶虫”。

我国早在300多年前,即明代崇桢年间,一个名叫张华东的人在山东泰安大汶口发现了一种包埋在石头里的“怪物”,其外形容貌颇似蝙蝠展翅,于是就命名为“蝙蝠石”。到了20世纪20年代,我国的古生物学家对“蝙蝠石”进行了科学研究,终于弄清楚原来这是一种三叶虫的尾部。

经过多年的研究,古生物学家认为三叶虫具有复杂的发育阶段。三叶虫为雌雄异体,卵生,在它们一生的发育中,要经过多次的蜕壳才能长成,现在的许多节肢动物都承袭了三叶虫的生长方式。三叶虫较为坚硬的外骨骼束缚了个体的长大,所以在成长过程中三叶虫要不断脱壳,换上大一号的外衣。三叶虫在蜕皮时将所有盔甲中的矿物质全部抛弃。因此一个三叶虫可以留下多个矿化良好的外壳,提高了化石保存的数量。这些脱掉的背壳和死亡的三叶虫一起保存为化石,成为咱们了解古代海洋的一扇窗口。

寒武纪时为什么出现那么多三叶虫呢?科学家们通过古生态学的研究认为,三叶虫具有很好的适应环境的生存方式。三叶虫并不遵循着单一的生活模式,有些种类的三叶虫喜欢游泳,有些种类喜欢在水面上漂浮,有些喜欢在海底爬行,还有些习惯于钻在泥沙中生活,它们占据了不同的生态空间,寒武纪的海洋成了三叶虫的世界。三叶虫的生活习性是多种多样的,化石中最多的一类是生活在浅海底或游移于淤泥之上。它们有的稍能游泳,有的随水漂流。志留纪中期有一种三叶虫(齿虫类),整个身体几乎被密密的长刺包围,这些长刺对于它们在水里游泳来说是一种强有力的推进器,可以推测它们是游泳的能手。同时,这些长刺也是抵御天敌的有效武器。当时与它们共生的鹦鹉螺类、板足鲎类和鱼类都是三叶虫的劲敌,促使这类三叶虫增强游泳能力和御敌的武器。

三叶虫为了适应不同的生活环境,演变出多种多样的形态。有的头、胸、尾三部分大小相等,壳体缓平,头和尾都缺少明显的装饰,如大头虫 Bumastus)。有的头部既宽又大,前缘被一条平阔的围边所环绕,其上还排列着整齐的瘤粒,如隐三瘤虫Crypolithus)。有的为了免于受害,在胸、尾装饰着尖长的针刺,如小月虫Selenopeltis)。有的壳体还能够卷曲成为球状,如隐头虫Calymene)。

古生物学家发现有些三叶虫种类的头上有类似现代甲虫的角。据这些角的形状、大小和位置,推测这些角的作用是在寻找配偶时进行角斗的工具。假如这个推测正确的话,三叶虫是生物进化史上最早表现这个行为的动物。

龟的演化

龟是惟一拥有封闭“甲壳”的现生脊椎动物。现生龟具有三大特点:1、封闭的甲壳,头和四肢都能缩入甲壳中;2、龟有8块颈椎,关节柔软,脖子能弯曲90°,甚至180°;3、没有牙齿,具像鸟一样的角质鞘,称为喙。

龟类的甲壳主要起防御作用。现代龟的背部和腹部都具有甲壳,多数情况是背甲和腹甲在躯体侧面牢固地连接成一体。背甲主要由肋骨和脊椎发育而成,腹甲由锁骨和腹肋发育而成。地球生物史上,只有龟类拥有与内骨骼合为一体的甲壳。在龟的进化过程中,如何提高自己的防御能力就成了龟的主要目标。

龟类的腹甲在三叠纪晚期已经形成,而此时背甲才具有雏形。龟的脖子可伸缩功能是进入侏罗纪之后才开始的。为了增加脖颈肌肉,头骨变得很轻。白垩纪出现了和现生龟不论是头部还是脖颈结构一样的龟。龟甲和伸缩自如的脖颈就是为了从恐龙等大型捕食动物中逃生而演化出来的防御手段。

侏罗纪中期以后,龟的牙齿就完全消失了。但是,在三叠纪以后的进化过程中,耳的功能有了长足的进步。

白垩纪出现海龟,桑塔那龟Santanachelys(白垩纪,1.1亿年前,巴西,最古老的海龟),前肢呈浆状,但比较小,脚趾的一部分有和陆龟一样的关节。头骨上面眼窝附近有一个很大的空洞,容纳肥大的泪腺。扩大的泪腺将体内多余盐分排出,适应海水的生活环境。

第三纪中新世出现了“闭壳龟”,向上移动腹甲的前后分别使之与背壳闭合。

龟类没有经历过大规模的灭绝,现生龟多种多样。

龟的进化趋势:拥有龟甲——牙齿退化并消失——头部和颈部可以缩进龟壳里——泪腺发达,海龟登场——闭壳龟登场,甲壳的一部分可以移动。

半甲齿龟Odontochelys semitestaeca,晚三叠世(2.2亿年前),发现于贵州。拥有雏形状态的龟甲,背甲尚未形成,仅腹侧拥有完整的甲壳。具有很锐利的牙齿,长在上下颌骨上,是很原始的龟。四肢的骨骼形态具有明显的水生特征。很可能是淡水龟,也可能生活在河口附近淡水、咸水混合的环境中。迄今人类发现的最古老的龟化石。

半甲齿龟的发现动摇了“龟甲是在陆地上进化的”这一定论。

原颚龟,三叠纪晚期(2.1亿年前),牙齿长在口腔顶部的骨骼上。曾被认为是最古老的龟类,拥有完整而结实的甲壳,化石发现于德国。

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