前寒武紀的埃迪卡拉動物群

2021-01-20 我愛古生物


埃迪卡拉動物群位於澳大利亞南部的埃迪卡拉地區,生活在6.8-6億年前的前寒武紀一大群軟體軀的多細胞無脊椎動物。包括腔腸動物門、節肢動物門和環節動物門等8科22屬31種低等無脊椎動物。1960年召開的第22屆國際地質會議正式命名該化石群為「埃迪卡拉動物群」。埃迪卡拉動物群的發現,初步解開了寒武紀初期突然大量出現各門無脊椎動物化石的所謂「進化大爆炸」之謎。埃迪卡拉生物化石出土越多,反而越沒有規律,這些化石到底是什麼、什麼年代也有很多爭論。


到了距今6.8~6億年時,一大群軟體軀的多細胞無脊椎動物(無殼後生動物)終於發展到高峰,這就是埃迪卡拉動物群的出現;該動物群化石產於澳大利亞南部埃迪卡拉山前寒武紀末期的地層中,共計8科22屬31種,包括腔腸動物、環節動物、節肢動物等。其特點是動物體增大,門類增多,結構變得複雜,生活方式多種多樣。而且,該動物群化石在世界各地廣泛分布,表明當時該動物群是海洋中的真正統治者。

埃迪卡拉動物群最先由斯普裡格(R.C.Sprigg)於1947年在澳大利亞南部的埃迪卡拉地區的龐德石英巖(PoundQuartzite)中發現。

埃迪卡拉生物群包含三個門,22個屬,31種低等無脊椎動物。

三個門是:腔腸動物門,環節動物門和節肢動物門。

其中:水母(Medusoid)有7屬9種;水螅綱有3屬3種;海鰓目(Pennatulaceun)(珊瑚綱)有3屬3種;缽水母2屬2種;多毛類環蟲2屬5種;節肢動物2屬2種。(各個版本文件分類有所不同,需進一步考證)

以後世界各地都發現了此類化石。


動物分類


腔腸動物類水母體化石主要是遊泳的,鍾狀外形,保存為印模者較多。口部及觸手的外形還不清楚。從外形及表面不同裝飾,如同心狀、放射溝狀、突出葉狀物等來分類,有許多屬可以區分出來,如Ediacaria,Medusinites,Cyclomedusa等屬是常見的。Mau'sonites比較特殊,有單一同心狀脊及盾狀外形的物體,看來是一群體水螅漂浮室的支持物。Conomedusites 是一錐狀化石,有4重對稱及許多觸手,應屬於缽水母綱的原始錐石類。腔腸動物門的3個綱在埃迪卡拉動物群內都有代表,並可能有鈣質骨針的痕跡。還有一些屬缽水母綱及水螅綱,有可疑的幾丁質的骨骼。沒有發現鈣質珊瑚的痕跡。

環節類的蠕蟲有兩類,一是體平及多節的狄更遜蠕蟲,與現生的Spinther相似,過去曾稱為狄更遜水母。另一類是更像蠕蟲的斯普裡格蠕蟲,它有馬蹄形的頭部。

Parvancorina像是一個甲殼動物或三葉蟲的生長過大的幼蟲,其他則與海鞘類被囊動物可以相比,它的親緣關係還不清楚。Tribrachidium 似屬棘皮動物中稀少的三輻射對稱一類,沒有現代的及早寒武世的棘皮動物所具有的鈣質板的痕跡。Praecambridium個體小,它可以有幾丁質的殼,附在分類位置不明的動物分節體上。


化石產生原因

後生動物軟體印模能在龎德砂巖裡保存下來,是由於該砂巖沉積時波浪及水流強度暫時減弱,動物軟體與細泥砂合在一起,軟體正在腐爛時或腐爛之後被蓋上另一層細砂,原來軟體的印模即被保留。如軟體較長期不腐爛,則蓋上去的細砂的下表面還可具有印痕。


化石研究

有幾種化石比較象後來動物的先驅。埃迪卡拉後期,有一些蟲子爬行的痕跡,也找到一些小的硬殼動物。可是大部分的埃迪卡拉動物是一些不能動的球,盤,葉狀體。在學者之間,這些化石到底是什麼也有很多爭論。有些科學家認為,它們是進化的盡頭:一種自然歷史經歷的結束,沒有進化為任何東西。

研究人員發現了一批新的化石,是神秘的、前寒武紀的埃迪卡拉(Ediacaran)生物的化石,化石保留著三維的特性。埃迪卡拉生物被認為是寒武紀大爆發的「導火索」。因為埃迪卡拉動物是軟體的,所以它們的化石很難找到,人們對它們也缺乏了解。加拿大紐芬蘭的錯誤點(MistakenPoint)有埃迪卡拉生物的化石集合,在此之前研究人員在那裡只發現過二維的印記樣品。GuyM.Narbonne描述了一組從這個化石集合中找到的三維的化石,其中有保存下來的30微米之小的特徵。和其他在錯誤點找到的同類化石一樣,這

些生物體看起來有點像植物,有從幹上分支出來的被稱為「小葉(frondlt)」的結構。這些小葉結構可能是由莖支撐在海底上面,自由地漂浮的。新化石還展示了一些以前沒有看到過的小葉排列。Narbonne說,現代動物沒有明顯的類似結構。

埃迪卡拉生物群包含了多種形態奇特的動物化石:身體巨大而扁平、多呈橢圓形或條帶形,具有平滑的有機質膜,是人們迄今為止發現的最古老、最原始的化石,也是在太古代地層中發現的最有說服力的生物證據。按Seilacher的觀點,埃迪卡拉動物群可分為輻射狀生長、兩極生長和單極生長3種類型。除輻射狀生長的類型中可能有與腔腸動物有關係的類群外,其他兩類與寒武紀以後出現的生物門類無親源關係 。

儘管有關埃迪卡拉(型)生物群的性質還有許多爭議,但其奇怪的形態令許多學者相信,埃迪卡拉(型)生物群是後生動物出現後的第一次適應輻射,它們採取的不同於現代大多數動物採取的形體結構變化方式。不增加內部結構的複雜性,只改變軀體的基本形態,變得非常薄,成條帶狀或薄餅狀,使體內各部分充分接近外表面,在沒有內部器官的情況下進行呼吸和攝取營養。如現代大型寄生動物滌蟲現代大多數生物採取的是保持渾圓或球形的外部形態的同時,進化出複雜的內部器官來擴大相應的表面積(如肺、消化道),從化石上可以看出,這些生物已具有了高度分化的組織和器官,說明它們已不是最原始的類型。它們代表了後生生物出現以後的第一次輻射演化因此,可以認為艾迪卡拉(型)動物群是在元古宙末期大氣氧含量較低的條件下後生動物大規模佔領淺海的一次嘗試,結果失敗了,而導致絕滅。在後來的演化過程中,後生動物採取了第二種方式,使內部的器官複雜化和物種多樣化的發展,即生物系統演化。


最新研究

由「管子」構成的基本上無法移動的奇特生物體是地球上最早的複雜生命。它們出現在5.79億年前,在海底繁盛了約3700萬年,然後就消了。這變成一樁奇事,人們只能從砂巖化石記錄模糊的印記中略知皮毛。

是什麼讓它們滅絕?來自納米比亞的新化石證據顯示,這些埃迪卡拉動物群的世界被5.41億年前寒武紀開始時生命形式的暴發所顛覆。其中一些生物可能進化到吃掉它們神秘的祖先,並且通過幾乎未給被動的埃迪卡拉動物群留下任何希望的方式改造了環境。

如果是這樣的話,這些複雜生命形式的首次大規模滅絕便有了生物學原因,而非像被認為由環境驅動的5次物種大滅絕。

埃迪卡拉動物群從化石記錄中的消失一直困擾著生物學家。主流的理論是在一次災難性的大滅絕中,它們被吃掉了或者其棲息地被新進化的動物破壞,亦或者由於海洋環境的變化,沒再留下化石記錄。

來自加拿大多倫多大學密西沙加校區的Marc Laflamme和同事在仔細研究後,並沒有發現低氧條件或其他擾動的地球化學特徵,以支持環境驅動的大滅絕觀點。考慮到這種寒武紀軟體動物的化石是在像著名的波基斯頁巖一樣的巖石中形成的,外部環境似乎不可能不允許任何倖存的埃迪卡拉動物群在寒武紀時期留下化石印記。



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