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颌的出现——脊椎动物演化重要事件之二

参照奥地利作家PeterAltenberg的一句名言来介绍自己:如果我不在家,可能就是在博物馆。如果不是在博物馆,就是在前往博物馆的路上。


这次推荐的是北京天文博物馆,这里为你带来太阳厅,玩转星空;还有更好玩的3D电影可以去博物馆亲身体验


博物馆的好处很多,展览知识有很多方面:科技、历史、地理、天文、文化、艺术、人物等等.


这些知识都在等待我去挨个儿探索学习,如果你也喜欢但是没时间去逛,就让我来当你的眼,每天带你看展览吧!

中国古动物馆

——古脊椎动物馆

1前言

漫漫地球史,悠悠沧桑变;亿万生物种,几多留人间?

这里展出的是几代人近百年来在我国采集的脊椎动物化石的精品;从距今五亿多年前的鱼化石到巨型的恐龙骨架,从距今两亿多年前的似哺乳动物知道几万年前冰河期才灭绝的古兽,漫游其间,不觉中您会领悟到生物进化的玄奥;蓦然回首,您一定会为大自然无穷的创造力而惊叹不已!

颌的出现——脊椎动物演化重要事件之二

如果没有颌,生命将真的是不可想象:没有它,巨大的噬人鲨、凶残的恐龙、狰狞的剑齿虎和喋喋不休的人类将一无是处。颌的起源可能是脊椎动物进化石上最为重要和意义深远的一次进化事件。——约翰·梅兹(1996)

四亿多年前的志留纪,一些脊椎动物出现了上下颌,标志着脊椎动物由被动的滤食性生活向主动的捕食性生活方式的过渡,大大提高了脊椎动物的取食与适应能力。颌出现之后,有颌脊椎动物迅速向更广阔的生态位辐射演化,演化出包括我们人类在内的各大现生类群,占整个脊椎动物总数的99.8%以上,而无颌类中只有盲鳗和七鳃鳗两个类群残存至今。

3.1无颌类:没有上下颌的鱼类

无颌类是地球上最早出现的脊椎动物,它们没有上下颌,没有牙齿,只能过寄生或滤食的生活。无颌类最早出现在5.3亿年前的寒武纪早期,到志留纪、泥盆纪达到了繁盛顶峰,但在泥盆纪末期突然走向了没落。

无颌类包括现生的盲鳗类、七鳃鳗类、以及灭绝了的“甲胄鱼类”,“甲胄鱼类”在志留纪和泥盆纪是一个非常庞大的家族,主要包括星甲鱼类、骨甲鱼类、盔甲鱼类、异甲鱼类、缺甲鱼类、花鳞鱼类、茄甲鱼类等几大类群。它们与现在盲鳗、七鳃鳗在形态上完全不同,头戴厚重骨甲,好像欧洲中世纪的骑士一样,并因此而得名。

盔甲鱼类是我国特有的“甲胄鱼类”,目前仅发现中国和越南北部地区、土著性色彩非常浓厚。

Figure 6甲胄鱼

无颌类的系统位置与地史分布图

Figure 7无颌类的系统位置与地史分布图

3.2盾皮鱼类:最早的有颌脊椎动物

盾皮鱼类可能是最原始的有颌脊椎动物。它们初现于志留纪,泥盆纪称霸水域,但在泥盆纪末期全部灭绝。

盾皮鱼类因头部和胸部披有厚重的盾形骨板而得名。它们的外形与“甲胄鱼类”很相似,不同的是后者只有一个鼻孔,没有上下颌、没有偶鳍,而盾皮鱼已经有了上下颌和偶鳍,还有成对的鼻孔。

盾皮鱼类主要包括节甲鱼类、胴甲鱼类、瓣甲鱼类、褶齿鱼类等几大类群,其中节甲鱼类是泥盆纪最占优势的水生脊椎动物,它们是水中最恐怖的掠食者,最为著名的便是体长可达十米的海中霸王邓氏鱼,它们很可能以当时的鲨鱼为食。

Figure 8盾皮鱼类

1)恐鱼

盾皮鱼家族中最显赫的一员,最大体长可达8~10米,重达4吨。其头部包裹着坚硬无比的骨质甲片,颌骨强壮,上下颌各有一排令人毛骨悚然的刀刃状锯齿,嘴张开的直径在半米到1米之间,吃东西时下颌几乎不动,上颌向上抬起,然后向下切割,像一个大铡刀一样向前推进。恐鱼是原始海洋中的顶级掠食者,拥有史上最强的撕咬力,平均每平方厘米产生的压力可达5600公斤!是霸王龙的四倍。

Figure 9恐鱼

3.3软骨鱼和棘鱼类——有颌类的分化

盾皮鱼类在泥盆纪末期全部灭绝,但是从这些最早的有颌类中却分化出了有颌类各大主要类群,包括已经灭绝的棘鱼类,现生的软骨鱼类、辐鳍鱼类和肉鳍鱼类,占据了整个脊椎动物多样性的99.8%以上。从生物分支系统学的观点来看,肉鳍鱼类包括所有的陆地脊椎动物,乃至我们人类自己。

Figure 10有颌类的分化

Figure 11有颌类的分化

3.3.1浙江曙鱼——一条为有颌类起源带来曙光的鱼

2011年8月18日,世界顶级科学杂志英国《自然》以封面推荐文章的形式发表了中、英、法科学家对曙鱼的研究成果,为解开脊椎动物颌的起源之谜提供了关键的化石证据。中国科学院古脊椎动物与古人类研究所盖世琨博士等应用最先进的同步辐射X射线断层扫描和计算机三维复原技术,历时5年,完成了曙鱼的脑颅三维虚拟复原。研究结果与发育生物学家2002年在《科学》杂志建立起来的颌的发育模型非常吻合,代表了在颌演化过程中的一个非常关键的中间环节。2013年,曙鱼的研究成果分别入选教科书《生命历史》和《新科学家》杂志封面。曙鱼被认为是跟提克塔利克鱼、始祖鸟、弗洛勒斯人等一样重要的生命演化的缺失环节。

Figure 12盔甲鱼的生存环境

3.3.2软骨鱼类和棘鱼类:化石保存很少的鱼类

现有的有颌脊椎动物包括两大支系:软骨鱼类和硬骨鱼类。

现生的软骨鱼类有1000多种,既有体型巨大的大白鲨,也有身长小于20cm的侏儒灯笼鱼。软骨鱼类因其内骨骼是软骨而得名。该特征使其很难保存为完整的化石,通常只有鳞片和牙齿能保存下来。

棘鱼是一类已经灭绝的早期有颌脊椎动物,生活于晚奥陶世至二叠纪,因其每个鱼鳍的前端具有一根棘刺而得名。与软骨鱼类似,棘鱼的头部也没有成型的大块骨片,仅有一些类似于几个鳞片愈合形成的小型骨片。最新研究表明,棘鱼类可能代表软骨鱼类的原始状态,被认为是完全丢失大块膜质骨片之前的古老软骨鱼类。

Figure 13软骨鱼类和棘鱼类

3.3.3旋齿鲨类

旋齿鲨生活于距今3.1-2.5亿年前的晚石炭世至早三叠世,体长可达4米,是当时水中的霸主之一。其化石主要保存为脱落的齿旋,如这里展示的长兴中华旋齿鲨和西藏旋齿鲨。过去人们一直认为旋齿鲨的齿旋位于下颌前方的齿骨联合处,并且新长出的牙齿似的齿旋不断向前生长至口腔之外(图1)。但最新研究表明齿旋实际位于下颌的中线上,占据了几乎整个下颌(图2)。

Figure 14旋齿鲨类

3.4辐鳍鱼类:最庞大的鱼类家族

硬骨鱼分为辐鳍鱼类和肉鳍鱼类两大类。辐鳍鱼类的鳍具有辐射状排列的鳍条,而肉鳍鱼类的鳍是由肉质的叶状鳍。

辐鳍鱼类包括枝鳍鱼类(多鳍鱼)、软骨硬鳍鱼类(含真骨鱼类),以及它们的化石近亲。它们可能从志留世开始出现,一直延续至今。辐鳍鱼类是今天地球上物种多样性最高的脊椎动物,约有29000余种。

辐鳍鱼类谱系简图

Figure 15辐鳍鱼类

Figure 16新鳍鱼类

3.5肉鳍鱼类

拉蒂迈鱼

来自非洲的注明活化石,肉鳍鱼中的空棘鱼类

Figure 17拉蒂迈鱼

图备注:材料:完整个体;产地:科摩罗群岛;时代:现生

拉蒂迈鱼具有肉质的偶鳍,属于肉鳍鱼类中的空棘鱼类。它保留了从鱼类向陆生四足脊椎动物演化的过渡形态。有时也被称为“长着四条腿的鱼”。拉蒂迈鱼仅包括两个种:来自非洲的查鲁那种和来自亚洲印度尼西亚的美娜多种。这件标本是非洲科摩罗政府1981年3月赠送给我国的珍贵礼物。长1.65米,重65公斤,系1976年4月5日捕获。

拉蒂迈鱼是二十世纪最具戏剧性的科学发展。1938年12月第一条拉蒂迈鱼在南非外海被捕获。科学家很快发现这个新物种长得和早已灭绝的化石空棘鱼几乎一模一样,是典型的“活化石”,其祖先早在四亿年前就已经出现。拉蒂迈鱼的两个种都隐居在数百米下的深海中,捕食乌贼和鱼类,寿命很长。有人认为它们可以通过降低新陈代谢速度来减少食物需求。在这种鱼身上,时间仿佛停止了流逝。

3.5.1肉鳍鱼类:人类的远祖

肉鳍鱼类和我们平时熟悉的鱼类不太一样,它们长着肉质的偶鳍,里面还有可以支撑鱼鳍的中轴内骨骼,这种看上去不利于水中运动的结构最后演化成为四足动物的四肢。

最早的肉鳍鱼发现于中国晚志留世地层中,不就就演化出四大类,即空棘鱼类、爪齿鱼类、肺鱼形类和四足形类。在整个泥盆纪中这些肉鳍鱼十分繁盛,种类之多远远超过了它的近亲——辐鳍鱼类。现生的肉鳍鱼类可以分为三个类群:空鱼类、肺鱼类和所有的四足动物,后者包括我们人类自身。研究显示,四足动物与现生肺鱼的亲缘关系更近,而和空棘鱼更远。

3.5.2肉鳍鱼系统发育图

Figure 18肉鳍鱼系统发育图


1.文章知识来源于博物馆内容,所以请放心阅读。但由于自己敲键盘,如有粗别字(像这样),请见谅!

2. 图片均为本人亲自拍摄,有些图片看不清,也请见谅哈!

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