【地球演义】第八十九回 碎骨狂魔

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  从寒武纪中期开始,就有一类奇怪的微化石混杂在小壳化石中(参见第五十回 Small Beginning)。它们不到1毫米长,形状复杂多样,像是什么动物的牙齿,但是和环节动物的虫牙(scolecodonts,参见第八十五回 Little Bully)又有很明显的区别。研究者们把这些细碎的齿状化石称为牙形刺(conodonts),而产生这种结构的动物,就被命名为牙形动物(conodonta)。由于化石资料多是大量牙形刺杂乱地堆叠在一起,而且缺少软体结构信息,牙形动物的真身一直被迷雾笼罩。

胡乱堆积在一起的牙形刺,研究人员面对的就是一堆这样的碎骨片。图片来源自网络。

环节动物的虫牙化石(下图)也曾被归入牙形刺(上图),但二者对比,形态和结构都有很大的不同。图片来源自网络。

关于牙形动物外形的一种猜想。研究者们曾经开动脑筋,尝试还原这类动物。图片来源自网络。

  最终还是由于发现了软体结构化石,人们才得以一窥牙形动物的真容。它们是一类身体细长的早期脊椎动物,体长从数厘米到超过40厘米不等。头部有一对大眼睛,细长的身体中部贯穿着一根脊索,周围包覆着钙化的骨片,形成原始的脊椎。身体两侧附着着V字形的分节肌肉,在脊椎的牵动下,可以灵活地弯转身体。尾端有鳍状延展,增加划水的推进力,但是没有胸鳍,背鳍,腹鳍和臀鳍,它们的运动方式可能像今天的七鳃鳗,通过摆动尾鳍,波浪状地扭动身体前进。

一块牙形动物软体组织化石和复原图,到目前共发现了11块牙形动物印痕化石,它们是解开牙形动物身世之谜的关键。图片来源自[1]。

牙形动物复原图。它们是敏捷的捕食者,布满利齿的大嘴是小型浮游动物的噩梦。图片来源自网络。

  种种证据表明,牙形动物是凶猛迅捷的肉食动物。它们扭动身体,在海洋上层巡游,凭借着灵敏的视觉追逐和吞噬浮游动物——主要是各种小型甲壳类,比如鳃足纲和介形纲(参见第八十回 溞虾喽罗;第八十一回 芥豆)。形状复杂的牙形刺就是为粉碎猎物的外骨骼而演化出的利器。牙形动物没有上下颌,只能把猎物整个儿吸入口中。和环节动物的颚齿一样,牙形刺也以十分复杂的方式组装在一起,由特殊的咽部肌肉群控制,可以快速绞碎猎物的身体,化为一滩肉泥咽下肚去。

牙形动物的牙形刺(好拗口)有非常复杂的组装和活动方式。被吸入口中的小动物面临的是360度全方位无死角粉身碎骨的命运。图片来源自[2]。

几种牙形刺的组合。如果按比例放大,确实挺惊悚的,我可不想把手指头插进这货的嘴里。不过,这种口器适合只粉碎能吸入口中的小型猎物,无法撕扯切割大的肉块。最终限制了牙形动物的发展。图片来源自[1]。


一只Promissum属的牙形动物正在捕食小型甲壳类(图片来源见水印)。Promissum属是牙形动物中体型最大的一类,体长可以达到40厘米。至于这张嘴,我估计,在古生代小型浮游动物的眼里,牙形动物应该是这么个形象:

图片截取自动画片《寄生兽》。

  在偶鳍和上下颌出现并占据统治地位之前,原始的鱼形动物探索着各种可能性。牙形动物无疑是这些演化探索中相当成功的一支。它们在海洋中生存了大约3亿8千万年,而且演化迅速,几乎在每个较短的地质时期都有独特的种类出现。正因如此,牙形刺也和介形类化石,笔石一样,成为地质学常用的标准化石。从古生代直到三叠纪,牙形刺在生物地层划分上的重要性无与伦比。

牙型动物在脊索动物门的分类地位。它们是鱼形动物的众多演化尝试中的一支。图片来源自[2]。

现存无颌类:七鳃鳗(上图)和盲鳗(下图)是牙形动物的远亲。它们和牙型动物一样,摸索着上下颌以外的各种进食构造。在有颌鱼类出现后,留给它们的生态位只剩下寄生和食腐了。图片来源见水印。

  在奥陶纪丰富的浮游生物的滋养下,牙形动物也步入繁盛。它们是这个无脊椎动物极盛时代的异类,也是脊椎动物正式登上历史舞台的前奏。这些碎骨小魔头的辉煌,还将持续3亿年。


折戟沉沙,尽管早已零散破碎,这块化石仍然依稀能看出牙齿当年的排列组合。牙形动物本身就像一块极其散碎的拼图,经过研究者的不懈努力,终于把它的大概容貌呈现出来。图片来源自网络。

地球名片

生物分类:动物界-脊索动物门-脊椎动物亚门-牙形纲

存在时间:寒武世中期 至 三叠纪晚期

现存种类:无

化石种类:不明

生活环境:海洋

代表特征:鳗鱼状躯体,大眼睛,复杂的牙形刺结构

代表种类:副牙形石,真牙形石


参考文献:

[1] WALTER C. SWEET, PHILIP C. J. DONOGHUE, CONODONTS: PAST, PRESENT, FUTURE, J. Paleont., 75(6), 2001, pp. 1174–1184

[2] Nicolas Goudemanda, Michael J. Orchardb, Séverine Urdya, et el, Synchrotron-aided reconstruction of the conodont feeding apparatus and implications for the mouth of the first vertebrates. PNAS (2011), vol. 108, 8720–8724, doi/10.1073/pnas.1101754108

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