原始有頜魚:盾皮魚

2021-01-19 我愛古生物


盾皮魚綱(學名:Placodermi)是一類已經滅絕的魚類,大約生活在志留紀到泥盆紀,共繁衍了近7000萬年。原始有頜魚類,身披骨甲,是魚類中內容比較龐雜的一大類群。節甲目、胴甲目是盾皮魚類的兩大組成部分。最早的盾皮魚化石,發現於晚志留世,興盛於泥盆紀,並在泥盆紀末期全部趨於絕滅。胴甲魚目中的溝鱗魚是全世界廣布的一個屬。盾皮魚類數量多,分布幾乎遍及全球,而生存期限又相對較短,堅硬的骨甲易於保存成化石,因而具有重要的生物地層意義。


盾皮魚綱特徵為具頭盾和軀盾,由頸部一對關節聯接。生活於泥盆紀,只有兩種生存到石炭紀。多數為中小型,少數種類體長可達4公尺(13呎)。其起源尚不清楚。最早的盾皮魚化石見於淡水沉積物內。盾皮魚多為海棲,少數生活於淡水。營底棲生活,不善遊泳,在進化過程中,許多種類變得高度適應水底生活。曾從反弓目的化石中看到肺和鰓並存,這大概是對當時缺氧淡水生活的適應。可能以水底雜物和無脊椎動物為食。從化石中發現Brachythoraci亞目的胃內有魚。證明它是捕食性的。


外形特徵

軀幹又稱皮性肩帶,由下列部分組成,一塊中背骨,兩塊中腹骨,前後兩對側骨,前後兩對腹骨,各骨由成對的棘狀骨連接。某些種類的頭盾與軀盾之間具屈戌關節,使頭部能抬到一定高度。少數種類具成對的胸鰭,胸鰭基部有25條鰭擔骨。

有的種類胸鰭基部很長,呈輻射狀,每個鰭有一很長的基部鰭擔骨和3列輻射狀鰭條。多數種類具成對的腹鰭。有些種類的腹鰭小,基部長;有的則是一對脊狀突起,位於軀盾的後端。Ptyctodontida目的腹鰭有性別差異,雌性的腹鰭大而被有鱗片,雄性具一對鰭腳,可能用於體內受精。盾皮魚可分6目︰節頸目(Arthrodira,包括Arctolepida亞目、Brachythoraci亞目)、Petalichthyida目、Phyllolepida目、Ptyctodontida目、反弓目(Antiarchi)、Rhenanida目。

人員們分析了在澳大利亞西北部沉積巖結構中發現的盾皮魚化石,並且重建了盾皮魚的肌肉組織。研究人員們分析了化石中的軟組織纖維和肌肉組織,他們發現盾皮魚有著發育良好的頸部肌肉和腹肌。

研究的首席作者,科廷科技大學的副教授Kate Trinajstic博士在一份聲明中說道:「我們驚奇的發現,這種古老的化石魚擁有腹肌。腹肌過去被認為是產生於最早走上陸地的動物身上,但是這項研究表明,這些肌肉似乎在我們的進化史上出現的更早。」

一般認為,軟骨魚類和硬骨魚類都是由盾皮魚演化來的,它們分別朝不同的方向發展,但尚未找到十分清楚的證據證明這個推論。一些盾皮魚仍具有扁平的身體,像它們的祖先一樣;但是大多數都變成流線型,甲冑也減少了,這種變化使它們獲得了很強的遊泳能力。軟骨魚類也脫去了沉重的甲冑(但仍有背板的痕跡),發展出更加強勁有力的適於遊泳的肌肉組織。有些科學家認為,軟骨魚類是「原始」魚類,但它們是否真正比硬骨魚原始,還有待證實。

同甲冑魚一樣,盾皮魚的頭部也被許多骨質的甲片包裹著,防備敵手的進攻。不僅如此,盾皮魚的胸部也裝備了甲片,軀體的後部覆蓋著鱗片,讓敵人無從下口。帶著這麼多的裝備遊動,我們可以想像,盾皮魚和甲冑魚同屬當時海洋中的「老爺車」一族,臃腫笨重,行動遲緩。

不過兩者的內部結構卻並不相同,盾皮魚具有頜和偶鰭,因此是標準的魚類。沿著這條嶄新的「設計思路」走下去,魚類將有一個光明的未來。


生活習慣

科學家在遠古魚類化石中發現最早的動物性交行為證據,其歷史可追溯至4.3億年前,遠超出科學家的最初預測。澳大利亞弗林德斯大學約翰-朗(John Long)教授進一步精確了地球動物最早性交配時間點,他和研究小組同事對雄性胴甲盾皮魚身體上1釐米長器官化石分析顯示具有體外受精的能力。

約翰將這項最新研究報告發表在《自然》雜誌上,詳細描述了這種早期生物體如何進行性交配。4.3億年前胴甲盾皮魚化石標本表明它們形成最早的雄性和雌性生殖器官,能夠在淡水環境中交配。

2013年,約翰通過對愛沙尼亞、英國、瑞典和中國收藏的胴甲盾皮魚化石進行分析,首次發現雄魚身體上有一段1釐米長的L型器官化石,約翰說:「當我們看到這種器官結構時,便猜測這種動物會採取『傳教士』姿式進行交配。」

約翰和同事列印了胴甲盾皮魚的3D模型,發現它們的交配行為較特殊,僅能以體側方式完成,類似於四對男女跳的方形舞,期間雄性將突起生殖器官插入雌性身體。

收集的愛沙尼亞化石樣本顯示這是迄今發現最原始的性交配器官,可實現體內受精。雄性身體L型器官插入雌性生殖孔中,該行為可確保成功繁殖。這項研究並不是僅僅發現L型生殖器官,分析地球最早期生物性行為方式的進化歷程是十分有趣的事情。


所屬種類

盾皮魚類中最顯赫的一族叫做恐魚。在寒武紀早期的海洋中,曾經生活著身長兩米的奇蝦,長有兩隻巨大的前臂,在海洋中稱王稱霸。正所謂山中無老虎,猴子稱大王,奇蝦只能欺負寒武紀時期體形不大的軟軀體動物,而泥盆紀晚期出現的恐魚,單是它頭胸甲的尺寸,就超過了奇蝦的身材,成為繼奇蝦之後的海洋霸主。

根據化石證據所繪製的盾皮魚樣貌插圖

恐魚的下頜骨粗壯有力,邊緣有一排寬鋸齒,在上頜骨上也有一排齒狀物與之對應,呈刀刃狀,顯然是作為撕咬之用。它的頭胸甲可達1.7米至2.2米,估計張開的大口,直徑在半米至1米之間。如此規模的大口,如此鋒利的「牙齒」,顯然不是為了啃蛋糕,而是為了咬堅果而準備的。恐魚的食物是什麼呢?人們推測,當時的恐魚一般在靠近水底的層位遊弋,在淤泥或巖石上尋覓長著外殼的軟體動物,比如現代螺類和貝類的先祖,這些動物的行動更加緩慢,往往依靠外殼保護自己。可惜碰到恐魚就倒了大黴,恐魚的上下頜一用力,這些精美的殼體便破碎開來,內部的軟體被恐魚吞進肚子,給恐魚增加了蛋白質營養。




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