深海中的「活化石」——翁戎螺

2020-11-24 騰訊網

2014年12月,停靠在青島奧帆中心的「科學」號海洋科學考察船徐徐開動,開啟了新一輪的海洋綜合調查。在這次科考中,研究人員發現了一個翁戎螺新種——精緻翁戎螺。翁戎螺已經在地球上生活了5.7億年,而且保留了原始的形態,因此被稱為可與大熊貓媲美的深海「活化石」。

翁戎螺為翁戎螺總科的統稱,目前已發現1 000多個化石種和34個現生種。該類群是海洋腹足類中最原始的類群之一。其化石最早發現於古生代時期,距今約5.7億年。

翁戎螺雖然歷經了數億年的演化,但在貝殼形態上依然保留著和祖先基本相同的樣子,因此,翁戎螺被生物學家譽為海洋中的「活化石」,是研究海洋腹足綱系統演化的理想材料,其科研價值堪比大熊貓。

寒武紀,翁戎螺迎來大爆發,無論在物種數量還是在形態多樣性方面均達到了頂峰,從兩極地區到熱帶海域均有分布,且在淺水區的腹足類區系中佔主導地位。然而,在經歷了白堊紀末期生物大滅絕事件之後,僅有一個科,即翁戎螺科,倖存下來,並繁衍至今。

「活化石」重現

19世紀50年代以前,地質學家和生物學家僅發現過翁戎螺的化石,從沒有採到過活體,因此人們一度認為翁戎螺已經滅絕。直到1856年,兩位生物學家在大西洋的西印度群島深海處採集到一隻活的翁戎螺——姬翁戎螺(Perotrochus quoyanus)。這一發現在當時學術界引起了極大轟動,同時也開啟了翁戎螺現生種類的發現之旅。在隨後的50年裡,又有5個翁戎螺現生種在不同海域被發現。

原來,在經歷了數次生物大滅絕事件後,一部分翁戎螺滅絕了,而另一部分翁戎螺逐步由淺水區向深水區域轉移。進入20世紀以來,隨著科技的不斷發展,特別是深海採集技術的不斷進步,更多的活體種類被陸續採集到。

目前,全球已發現和報導了34個翁戎螺現生種,分布範圍局限於較低緯度的溫帶和熱帶海域間,並在西太平洋(日本南部至澳大利亞沿海)和大西洋的加勒比海域顯示出較高的物種多樣性。目前所有已知現生種均發現於水深100~900米的大陸架邊緣或大洋板塊的交界處,大多棲息在陡峭的斜坡上或巖礁下,這也是該類群不易被底棲生物拖網採集到的重要原因之一。

翁戎螺的「廬山真面目」

翁戎螺的殼呈圓錐形,殼質薄或稍厚,殼表面常有顆粒狀的雕刻,其最顯著的特徵是各螺層的中部具一條稍凹陷的環帶,且在殼口外唇中部具一條較深的裂縫,因此,翁戎螺也被形象地稱為「裂縫螺」。

該裂縫可不是裝飾物,它是翁戎螺呼吸和排洩的通道,其長短和大小等形態特徵在不同屬種間常有差異,可作為不同種類的鑑定依據。

精緻翁戎螺

通常,翁戎螺的殼分為內外兩層,均由霰石組成。其中,外層為較薄的稜柱層,主要包括貝殼表面的雕刻以及花紋部分;內層為較厚的珍珠層,使整個貝殼的內面呈現出美麗的金屬光澤。稜柱層和珍珠層的厚度因種類不同也存在一定的差異。

翁戎螺的食性比較單一,食物主要為海綿。科學家曾在其消化道和糞便中發現不同種類的海綿骨針。此外,一些暫養在水族箱的個體也吃魚肉、藍藻以及有孔蟲等小型生物。

翁戎螺具有極高的科研價值,一個多世紀以來,科學家對它們的研究熱情始終不減;同時,由於其貝殼的顏色、花紋和殼形都十分優美,翁戎螺也是倍受收藏者喜愛的「明星螺」。

驚喜來得很突然——精緻翁戎螺的發現

2014年12月,停靠在青島奧帆中心的「科學」號海洋科學考察船徐徐開動,開啟了新一輪海洋綜合調查。考察船將沿著黃海和東海一路向南,然後穿過宮古海峽,轉而向東奔赴此次航次的目的地——馬裡亞納海溝南端的雅浦海山區。這是「科學」號自2014年4月投入使用以來,首次對西太平洋的海山區進行綜合性的海洋科學調查。

「科學」號科考船(徐奎棟 供圖)

船上的生物學家們都顯得非常興奮和忐忑,誰也不知道接下來會有怎樣新奇的發現。

12月12日,在連續數日收穫頗微後,「發現」號水下機器人的操縱室突然傳來一陣驚呼聲:科研人員通過「發現」號的高清攝像頭在距離海平面289 米的海山山頂處發現了一隻正在緩慢爬行的翁戎螺。

這一發現令船上所有的科考人員都興奮不已。12月22日,考察船重返該站位,在上次發現翁戎螺的地點不遠處,又採集到一隻活體翁戎螺。

航次結束後,筆者在顯微鏡下對這兩件翁戎螺貝殼上的細微雕刻處進行了觀察,利用電子顯微鏡對其齒舌的結構進行了掃描,並進行了基因序列分析。結果顯示,這2個標本同屬一種,且無論是在貝殼殼形、雕刻以及齒舌結構等形態學方面,還是在分子遺傳信息方面,都與其他所有已知的翁戎螺存在明顯的區別,是一個新種。

因其貝殼表面有十分精緻的雕刻,遂將其命名為Bayerotrochus delicatusZhang, Zhang & Wei,2016(精緻翁戎螺)。該研究結果發表在了動物分類學雜誌《Zootaxa》上。精緻翁戎螺由此成為第33個被科學發現的現生翁戎螺,也是第一個由中國人命名的翁戎螺。這也是第一種在深海海山區發現的翁戎螺,豐富了全球翁戎螺科物種多樣性和動物地理學的研究內容。

中國海域分布的翁戎螺種類

我國海域廣闊,覆蓋溫帶、亞熱帶以及熱帶海域,海洋環境複雜,生境多樣,是印度-西太平洋海域軟體動物物種數量最為豐富的國家之一。目前,在我國已發現的翁戎螺現生種共約5種,主要分布於東海的東南部以及南海的北部。

龍宮翁戎螺(Entemnotrochus rumphii)殼長130~290 毫米,殼質厚;螺旋部較高,各螺層均勻增大,稍扁平,雕刻部位有明顯的顆粒狀螺肋;裂縫長;殼表常呈橘黃色,上具鮮紅的火焰狀花紋;在我國見於東海東南部以及東沙群島附近海域,棲息在80~200 米深的粗砂質或石礫質海底;為少見種。

龍宮翁戎螺是翁戎螺中個體最大的一種,其圓錐狀的貝殼上具鮮豔的火焰狀花紋。該種也是翁戎螺中最有名和非常稀有的,有「貝類之王」的美譽。

1968年,臺灣漁民在東沙群島附近海域200 米水深處採集到了全球「第四隻」龍宮翁戎螺活體。

龍宮翁戎螺

大石翁戎螺(Mikadotrochus oishii)殼長60~100 毫米,殼質厚;螺旋部低,呈圓錐形;體螺層寬大;各螺層上具發達的顆粒狀螺肋;裂縫較短;殼面呈橘黃色,雜以白色或紅褐色的斑塊;在我國分布於東海,棲息於深海泥沙質海底;較為少見。

該種的貝殼形態介於寺町翁戎螺和紅翁戎螺之間,因此,有的學者認為該種為寺町翁戎螺和紅翁戎螺的雜交種。其物種有效性有待於進一步確定。

大石翁戎螺

高腰翁戎螺(Perotrochus salmianus) 殼長80~90 毫米,殼質厚;螺旋部高,呈圓錐形;各螺層均勻增大,雕刻區域有發達的顆粒狀螺肋;裂縫較短;殼面呈橘黃色,雜以白色或紅褐色的斑塊;在我國分布於東海東南部,棲息於深海巖礫海底;為少見種。

高腰翁戎螺

紅翁戎螺(P. hirasei)殼長可達80 毫米,殼質厚;螺旋部小,體螺層寬大;各螺層上具小顆粒組成的細螺肋;裂縫較短;貝殼顏色為乳白色或橘黃色,常具紅色的火焰狀花紋;在我國分布於臺灣和東海東南部,棲息於水深150~300 米的砂質或石礫質海底;較常見。

紅翁戎螺

寺町翁戎螺(P. teramackii)殼長可達80 毫米,殼質薄;螺旋部小,體螺層擴大;各螺層具細弱的雕刻,呈布紋狀;裂縫較短;殼面呈橘黃色或稍深的棕色;在我國見於臺灣和東海(浙江外海),棲息於水深100~500 米的砂質或石礫質海底;為常見種。

寺町翁戎螺

本文圖片除說明外,均由作者提供

作者單位:中國科學院海洋研究所

本文轉自大自然雜誌

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