孫自法
時(shí)隔30年,中國科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所(中科院古脊椎所)科研團(tuán)隊(duì)在采自“古魚王國”云南曲靖的盔甲魚類化石材料中,梳理發(fā)現(xiàn)一件4.2億年前最大真盔甲魚類——漫游憨魚化石,并和新發(fā)現(xiàn)的另一件化石一起,最新研究揭示其具有現(xiàn)生魔鬼魚一樣的腹面鰓孔(也稱外鰓孔),為探討盔甲魚類的生活習(xí)性及演化提供了重要資料。
這項(xiàng)古魚化石研究重要進(jìn)展成果論文,近日已在專業(yè)學(xué)術(shù)期刊《古脊椎動(dòng)物學(xué)報(bào)》上以封面文章發(fā)表。
捕食“軍備競(jìng)賽”致頭甲不斷增大
論文通訊作者、中科院古脊椎所副研究員蓋志琨介紹說,漫游憨魚是朱敏研究員1992年在《古脊椎動(dòng)物學(xué)報(bào)》正式發(fā)表命名,屬名“憨魚”指示其頭甲又大又笨,憨態(tài)可掬,而種名“漫游”則取其在水中漫游覓食之意。
漫游憨魚在系統(tǒng)分類上屬于盔甲魚亞綱下真盔甲魚目。盔甲魚亞綱是一類已滅絕的“戴盔披甲”的甲胄魚類,是理解從無頜向有頜脊椎動(dòng)物過渡的重要類群之一,目前僅發(fā)現(xiàn)于中國和越南北部的志留—泥盆紀(jì)地層。真盔甲魚目作為盔甲魚亞綱的三大主要類群之一,有很高的物種多樣性,目前已命名16個(gè)屬種。
早期的真盔甲魚類個(gè)體都非常小,是一類頭甲僅有2厘米左右的小型魚類,直到4.25億年前,云南曲靖關(guān)底組才出現(xiàn)中等大小的真盔甲魚類——長孔盾魚(頭甲約8厘米),而此次發(fā)現(xiàn)4.2億年前的漫游憨魚頭甲最大可達(dá)16厘米,是目前已知最大的真盔甲魚類。
蓋志琨認(rèn)為,真盔甲魚類這種頭甲不斷增大的演化趨勢(shì),可能與同期無脊椎動(dòng)物海蝎子之間的協(xié)同演化有關(guān)。隨著具有捕食功能器官在志留紀(jì)海蝎子中的出現(xiàn),其捕食活動(dòng)也不斷強(qiáng)化,而被捕食的真盔甲魚類很可能與海蝎子之間也展開了一場(chǎng)轟轟烈烈的“軍備競(jìng)賽”,它們通過不斷增大頭甲,抵御海蝎子的捕食。
30年后梳理發(fā)現(xiàn)“漏網(wǎng)之魚”
1987年,朱敏在滇東收集學(xué)位論文資料時(shí),在曲靖南城門城墻附近淺黃色泥質(zhì)粉砂中發(fā)現(xiàn)漫游憨魚化石正型標(biāo)本,是一件比較完整的頭甲,揭示了漫游憨魚頭甲背面的關(guān)鍵形態(tài)學(xué)特征,但該標(biāo)本僅有一件,并未保存頭甲腹面的形態(tài)學(xué)特征。
蓋志琨說,30年來,他一直在嘗試找到新的漫游憨魚化石,但位于曲靖古城南城門附近的化石發(fā)現(xiàn)地點(diǎn),隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程早已變成城市中心的文化景點(diǎn),無法開展野外挖掘。因此,研究團(tuán)隊(duì)又對(duì)朱敏當(dāng)年采集到的未描述的其他盔甲魚標(biāo)本進(jìn)行仔細(xì)梳理,結(jié)果意外發(fā)現(xiàn)一條漫游憨魚的“漏網(wǎng)之魚”。
此次研究漫游憨魚的另一件關(guān)鍵化石,則是研究團(tuán)隊(duì)在曲靖面店水庫附近西山村組深灰色粉砂巖中采集到,這完全是一個(gè)新的地點(diǎn)和新的層位,為一件近乎完整的漫游憨魚的頭甲。
漫游憨魚化石材料極其稀少、珍貴,迄今只發(fā)現(xiàn)三件。這次研究發(fā)現(xiàn)的漫游憨魚化石新材料,雖然來自曲靖兩個(gè)不同的化石點(diǎn),上下層位也略有差別,但它們都具有真盔甲魚類的典型特征。
擁有魔鬼魚一樣的外鰓孔
論文第一作者、中科院古脊椎所碩士研究生孟馨媛稱,此次研究發(fā)現(xiàn)的新化石材料,首次揭曉漫游憨魚頭甲腹面的秘密:頭甲向腹面彎曲形成腹環(huán),腹環(huán)中央包圍了一個(gè)梨形的口鰓窗,口鰓窗被一塊很大的外骨骼腹甲覆蓋,在腹甲和腹環(huán)之間,清楚保存6對(duì)線性連續(xù)排列的鰓孔,鰓孔很大,呈圓形,是漫游憨魚鰓囊通向外界的重要開孔。漫游憨魚的口可能位于梨形口鰓窗的末端,它的腹甲很大,能夠形成鰓孔的內(nèi)邊緣。
她說,鰓作為魚類主要?dú)怏w交換器官,在攝食和呼吸過程中起重要作用。無頜類和有頜類的鰓差別很大,一般來說無頜類的鰓呈囊狀,稱為鰓囊,而有頜類的鰓呈裂隙狀,稱為鰓裂。
漫游憨魚的鰓具有鰓囊,其鰓囊都是通過彼此獨(dú)立的鰓孔開口于外界,這一點(diǎn)與盲鰻、異甲魚類通過一個(gè)共同的總鰓孔開口于外界有所不同,彼此獨(dú)立的鰓孔更可能代表脊椎動(dòng)物原始狀態(tài),而總鰓孔可能屬于趨同演化的結(jié)果。
孟馨媛指出,以漫游憨魚為代表的盔甲魚類和骨甲魚類一樣,它們的鰓孔位于頭甲的腹面,盔甲魚類腹位的鰓孔跟現(xiàn)生魔鬼魚非常相似。
魔鬼魚又稱蝠鲼,多潛伏于具有泥沙底質(zhì)的平坦海底,以捕食小型魚類與甲殼類為生,為適應(yīng)這種底棲生活,其胸鰭擴(kuò)張直至與軀干愈合,逐漸演化為身體極度扁平的扇形或圓形,又跟盔甲魚類扁平的頭甲有著異曲同工之妙?!斑@指示了漫游憨魚可能同樣漫游于具泥沙質(zhì)基底的平坦海底,在安靜濱海環(huán)境中,以濾食海底有機(jī)碎屑為生?!彼f。