3.9億年前的東方魚為何能多存活兩千萬年?最新研究揭曉答案
中新網北京7月11日電 (記者 孫自法)“這件大約3.9億年前的東方魚化石的最大特點,就是它的鰓(囊)特別多,多達45對,比之前命名多鰓魚的12對還要多很多,又一次刷新了我們對多鰓魚的認識,也成為目前世界上鰓囊最多的一種魚類”。
中國科學院古脊椎動物與古人類研究所(中科院古脊椎所)蓋志琨研究員近日在北京接受中新社記者專訪,談及研究團隊最新完成的一件古魚化石標本研究成果時這樣概括道。他認為,東方魚擁有史上數目最多的鰓囊,可能是它們在因缺氧造成的生物滅絕事件中幸存下來且延續(xù)約兩千萬年的秘訣所在。
這項遠古魚類演化研究重要成果論文,已在專業(yè)學術期刊《古脊椎動物學報》發(fā)表。
3.9億年前盔甲魚類化石首現(xiàn)“恐龍之鄉(xiāng)”
論文第一作者、中科院古脊椎所碩士研究生畢業(yè)即將赴英國留學深造的孟馨媛介紹說,本次研究的化石標本采自素有“恐龍之鄉(xiāng)”之譽的云南楚雄彝族自治州,也是“恐龍之鄉(xiāng)”首次發(fā)現(xiàn)3.9億年前盔甲魚類化石。
上世紀30年代,由中國著名古生物家楊鐘健院士發(fā)現(xiàn)并命名的“中國第一龍”——許氏祿豐龍化石即在楚雄州祿豐縣發(fā)現(xiàn),是中國人自己發(fā)現(xiàn)、發(fā)掘、研究并裝架的第一具恐龍,現(xiàn)為中國古動物館的鎮(zhèn)館之寶。
此次研究的3.9億年前盔甲魚類東方魚化石標本,是一件保存不完整但特征明顯的多鰓魚頭甲的一部分,它發(fā)現(xiàn)于毗鄰祿豐縣的武定縣城附近,化石保存在橙黃色石英砂巖上。武定當地泥盆紀(約4億年前)地層較發(fā)育,多屬陸相、濱海相沉積,出產豐富的魚類化石,包括盾皮魚類溫氏武定魚、巨扒皮魚、長枕舊城魚、大尹氏魚、吳氏香水魚、中華利沃魚和盾皮魚類東生溝鱗魚、田氏湖南魚、曲靖西沖魚、劉氏滇魚以及總鰭魚類武定瑟索魚等。雖然武定曾發(fā)現(xiàn)早泥盆世(約4.1億年前)的盔甲魚類的武定華南魚化石,但中泥盆世(約3.9億年前)的盔甲魚類化石發(fā)現(xiàn)尚屬首次。
孟馨媛稱,這件東方魚化石還是繼廣西之后中國發(fā)現(xiàn)的第二件中泥盆世盔甲魚類化石標本,由于盔甲魚類化石主要集中產自中國,因此它也是世界上第二件中泥盆世盔甲魚類化石標本。
史上最多鰓囊或是幸存兩千萬年秘密武器
論文通訊作者蓋志琨研究員指出,鰓是魚類最重要的呼吸器官,是氧氣交換的重要場所,而在盔甲魚類中,鰓囊的數目在不同類群中差異很大,在分類上是重要的依據之一。
這次研究的多鰓魚類東方魚化石,代表迄今所知史上鰓囊數目最多的盔甲魚類,其鰓囊數目達45對,是志留紀早期(約4.38億年前)時期最原始盔甲魚類的7倍以上,現(xiàn)生魚類的鰓一般只有5至7對。
他說,早泥盆世時期中國均處于低緯度地區(qū),其中華南絕大部分處在赤道附近,環(huán)境非常適合于各種魚類的生存。對于盔甲魚類來說,少量的鰓囊就足以保證其生命體對氧氣的需求。不過,泥盆紀發(fā)生多次全球性海平面升降、海洋缺氧或貧氧以及生物滅絕或更替事件,從而消耗水體底層氧氣,導致淺海缺氧。
盔甲魚類一直被認為生存在淺海或濱海環(huán)境,其鰓囊數目的演化在一定程度上能夠反映出對海洋缺氧事件的響應,表現(xiàn)為鰓囊數目激增,因此,當絕大多數盔甲魚類在生物事件中滅絕時,只有東方魚擁有史上數目最多的鰓囊而延續(xù)生活到中泥盆世,這可能是它們在因缺氧造成的生物滅絕事件中幸存下來秘訣所在。
蓋志琨表示,盔甲魚類鰓囊數目成倍增多,一直是一個難以解釋的演化現(xiàn)象,研究團隊此次東方魚化石新發(fā)現(xiàn)研究表明,其可能是盔甲魚類對早泥盆世反復出現(xiàn)的海洋缺氧事件的一個演化響應。該研究將東方魚屬的生存時代從約4.1億年前擴展到約3.9億年前,向后延續(xù)約兩千萬年。這項成果不但填補了多鰓魚類在云南約3.9億年前的地質空白,也增加學界對盔甲魚類在泥盆紀時輻射演化和擴散遷徙路線的認識,并對探討盔甲魚類的鰓囊數目與距今4.1年左右海洋缺氧事件的協(xié)同演化有重要意義。
東方魚化石“猶抱琵琶半遮面”種待定
蓋志琨科普介紹稱,盔甲魚類是多樣性高且區(qū)域性色彩強的無頜類,目前共有66屬90種,僅見于中國和越南北部??佐~類除基干類群外(包括修水魚類、漢陽魚類、大庸魚類)外,可劃分為三個單系類群——真盔甲魚目、多鰓魚目和華南魚目。東方魚屬在系統(tǒng)分類上屬于盔甲魚亞綱多鰓魚目多鰓魚科。
此次發(fā)現(xiàn)的東方魚化石僅保存頭甲左側的部分腹環(huán),但已經是中泥盆世保存最好的盔甲魚標本。該標本頭甲較圓因只保存一半,外觀宛如中國古代只露出一半的琵琶,堪稱“猶抱琵琶半遮面”。不過,這個東方魚化石標本雖然不完整,但具有多鰓魚類的典型特征,即具有較多數目的鰓囊(鰓區(qū)至少保存37對鰓囊),根據腹環(huán)長度和每個鰓囊寬度推算,它應該跟碩大東方魚一樣,擁有多達45對鰓囊。
他認為,本次研究的化石標本保存的部分指示其腹環(huán)寬而長,是個體較大的多鰓魚類,眶孔大而圓,至少具有3對側橫管,頭甲紋飾為細小致密的粒狀突起,這些特征尤其是鰓囊數目指示其應歸屬于東方魚屬。至于該標本是否代表東方魚屬的一個新物種,由于標本沒有保存鼻孔、眶孔等關鍵信息,研究團隊因此暫未命名新物種,而是把它看作東方魚屬的一個待定種,有待未來有新的化石材料發(fā)現(xiàn),以進一步研究確定。
蓋志琨表示,作為盔甲魚類三大類群之一,最早的多鰓魚類化石記錄可追溯至約4.38億年前,直到早泥盆世時,多鰓魚類才迎來輻射演化。此次化石發(fā)現(xiàn)及研究表明,東方魚也在距今約4億年左右的生物滅絕事件后幸存下來,一直生存到中泥盆世。
他說,在泥盆紀生物事件對盔甲魚類物種多樣性的影響方面,從云南晚志留世(約4.25億年前)到早-中泥盆世向北到寧夏的晚泥盆世(約3.82億年前),向東到廣西的早-中泥盆世均有多鰓魚類被發(fā)現(xiàn),但時代和地域不同,它們是在何時開始遷徙輻射到寧夏、廣西仍是未解之謎,也有待未來進一步研究。(完)
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