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[科普中國]-奇蝦

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系統(tǒng)古生物學

材料:一塊基本完整的奇蝦前附肢化石,保存正反而。保存在紫紅色頁巖中,化石受到侵染作用呈黑色。

描述:標本保存長度約為2.3 cm,共保存了12個肢節(jié),基部缺失,端部不完整。前附肢前部較直,中后部略彎。每個肢節(jié)長度向后逐漸略變小。每個肢節(jié)對應(yīng)一對腹刺,基腹刺未見,腹刺大小間隔排列,中部腹刺較長,腹刺端部不十分尖銳,未見明顯的腹側(cè)刺。腹刺與肢節(jié)夾角由100。左右逐漸過渡到80。左右??梢娨粋€清晰的端刺,中等大小,端部尖,可能還保存了另一個端刺。在倒數(shù)第二節(jié)的背部可見兩個很短而粗壯的錐狀背刺。1

外形特征

5.3億年前的海洋中,最兇猛的捕食者莫過于奇蝦了。它有一對帶柄的巨眼,一對分節(jié)的用于快速捕捉獵物的巨型前肢,美麗的大尾扇和一對長長的尾叉。它雖不善于行走,但能快速游泳。25厘米直徑的巨口可掠食當時任何大型的生物,口中有環(huán)狀排列的外齒,對那些有礦化外甲保護的動物構(gòu)成了重大威脅。這是一種攻擊能力很強的食肉動物,它的個體最大可達2米以上,而當時其他大多數(shù)動物平均只有幾毫米到幾厘米。2

奇蝦還有別名:恐蝦。原因在于,它真的很恐怖。奇蝦的頭部有一對大螯,眼睛有兵乓球那么大,最恐怖的是嘴巴,像個大碗,其中是像齒輪一樣分布的鋒利牙齒。3

奇蝦(anomalocaridids)是一類體型巨大、身體造型奇特的化石節(jié)肢動物,具有大而精細的復(fù)眼、特化的捕食前附肢、口錐和游泳槳狀肢,表現(xiàn)出對捕食行為的高度適應(yīng)。因口錐呈放射狀,奇蝦又被稱為射口類(Radiodonta)。奇蝦體長最大可達2米,被認為是顯生宙海洋生態(tài)系統(tǒng)中最早的頂級捕食者,也是“寒武紀大爆發(fā)”最具代表性的明星動物之一。4

奇蝦的身體由非骨骼化的軟軀體構(gòu)成,只能在特異埋藏的軟軀體化石庫中保存,且大部分的奇蝦化石都是離散的身體部位,曾被命名為不同的物種。完整的奇蝦類化石十分稀有,最早發(fā)現(xiàn)于加拿大寒武紀中期的布爾吉斯頁巖生物群,此后也陸續(xù)在我國云南寒武紀早期的澄江生物群、摩洛哥早奧陶世的Fezouata生物群和德國早泥盆世的洪斯呂克(Hunsrück)板巖生物群產(chǎn)出。目前為止,已報道的奇蝦類化石已達13屬21種之多,產(chǎn)出于全球自寒武紀早期至早泥盆世大約1.2億年間的25個軟軀體特異埋藏化石庫。4

生存習性

牙尖嘴利,還能“結(jié)網(wǎng)”捕食

奇蝦是個大胃王,就連排泄物也有一個碗大小。古生物學家們曾在奇蝦的排泄物里發(fā)現(xiàn)了三葉蟲的碎殼,三葉蟲堅硬無比,奇蝦能咬碎三葉蟲甲殼。

黃迪穎和同事發(fā)現(xiàn),化石上奇蝦的爪子有很多網(wǎng)狀的,有的刺很長。他們推測,這些刺形成了一個網(wǎng),凡是從身邊經(jīng)過的動物,都逃不了這個大網(wǎng),最終成為了奇蝦的食物。

最原始的方法是直接用大螯抓,后來,演化出了‘網(wǎng)兜’,‘網(wǎng)兜’兜住的食物多,而且快。這兩種捕食方法一起并存。”黃迪穎說,這間接說明,即便是海洋霸主,生存競爭也很激烈,它們需要進化出更先進的捕食方式,才能滿足生存需要。3

研究發(fā)現(xiàn)

蝦雖然也叫“蝦”,實際上和我們現(xiàn)代的蝦子沒有任何親緣關(guān)系。奇蝦是5億多年前的大個子,長達兩米多,可能是塊頭太大了,保存下來的化石大多是碎片式的,要組合以后才能完全看出來。3

科學家在奇蝦糞便化石中發(fā)現(xiàn)小型帶殼動物的殘體,這說明它是寒武紀海洋中的食肉動物,是海洋世界的統(tǒng)治者和食物最終的消費者。奇蝦的發(fā)現(xiàn)表明,當時海洋確實存在完整的食物鏈。新的研究發(fā)現(xiàn),奇蝦的捕食肢能彎曲,腿能在海底行走,不過它的附肢沒有分化,節(jié)之間缺少關(guān)節(jié)。

奇蝦的食譜可能包括其他的食肉動物。它那么大的身體,那么大的嘴巴,還有那樣一對大的捕捉器官,可以捕食當時最大的活物,絕對不會只吃處于食物鏈最低位置的生物,因它爪太粗,抓取微小食物反而不是那么容易。

沒有人會認為,在當時的海洋中,奇蝦不是‘適者’。它可以稱得上是海洋中的‘巨無霸’,處在食物鏈的頂端,能夠輕而易舉地獵獲足夠的食物,卻沒有其他生物可以威脅它的生存。但是,就像在陸地上曾經(jīng)占統(tǒng)治地位的恐龍一樣,奇蝦也早已絕滅了。2

奇蝦身體兩側(cè)長有裂片裝的翼,外形形似現(xiàn)代的蝦子,兩根觸角上布滿倒鉤,嘴部由甲殼構(gòu)成;過去,古生物學家普遍認為,奇蝦這些構(gòu)造可以獵捕和大嚼三葉蟲,再合理不過了。

然而,在美國科羅拉多州的丹佛市,美國地質(zhì)學會舉行年度研討會,會中展示了奇蝦的嘴部3D立體模型,顯示這只大家想象中的古代食肉動物,其實很可能只吃軟糊狀的食物。

研究表明,奇蝦主要吃軟的東西,像是泥里的蟲類、水中漂浮的軟質(zhì)微生物等。

奇蝦最初在加拿大發(fā)現(xiàn),當時只發(fā)現(xiàn)一只前爪的化石,被誤認為是蝦的尾巴??茖W家還想象了一個蝦頭,由于它不是蝦,所以命名為奇蝦。1994年,中國科學家在帽天山發(fā)現(xiàn)完整的奇蝦化石,糾正了從前的錯誤,所謂的“尾巴”其實是它的爪子。

最完整的奇蝦化石出現(xiàn)在帽天山的頁巖中。

1992年帽天山北坡修筑公路,推土機推出了一個巨大的斷面,給了奇蝦化石被發(fā)現(xiàn)的機會。第一塊標本在發(fā)現(xiàn)之初只有前附肢的末端露了出來。由于好奇心的驅(qū)使,南京地質(zhì)古生物研究所的周桂琴在野外當場就修理起來。當完整的一對前附肢和頭部顯露之際,她不禁興奮得大喊起來。2

第一塊奇蝦標本的現(xiàn)形,又引出了第三塊完整奇蝦的問世。其實,這‘第三塊’奇蝦化石早在1990年就已被南古所的朱茂炎采集回來,但當初它怪異的形體讓人迷惑,因而被冷落在辦公室的托盤中將近2年。隨著標本的修復(fù),一個完整的兇猛的獵食者形象出現(xiàn)在人們眼前。5

奇蝦具有非凡的視覺

丑陋無比的奇蝦,是5億多年前海洋中無可爭議的恐怖分子。奇蝦的長度可達2米,它通過扇動身體兩側(cè)的葉片,在寒武紀早期的海水中波浪式地平穩(wěn)運動。它的嘴巴好像一個圓盤,由32個重疊的吸盤組成,可以靠近獵物,吞食并壓碎它們。然而它的嘴巴從來沒有完全閉合過。在它的嘴巴前面有兩只強大的、抓力巨大的鉗子,鉗子上有許多根倒鉤似的尖刺,可能是用來捕獲并吞食獵物的。

這種怪物引出了大大小小的未解之謎,比如,目前尚不清楚奇蝦的食譜。有些人認為這種生物以三葉蟲為食,證據(jù)包括寒武紀時期的三葉蟲化石上面普遍存在猶如咬痕的損傷。但近來,一些專家質(zhì)疑這種觀點。首先,沒有奇蝦糞便化石(而且也沒有胃內(nèi)殘留物質(zhì))被證實合有難消化的三葉蟲骨骼的跡象。奇蝦的嘴巴也顯得過于薄弱,不足以壓碎三葉蟲的殼。鑒于三葉蟲化石上的咬痕,有人提出奇蝦可能想咀嚼或咽下三葉蟲,但并沒有吞下它們而是吐了出來。奇蝦的主要食物可能是軟質(zhì)微生物。

奇怪的是,奇蝦的眼睛長在頭部側(cè)面的肉柄上。通過對產(chǎn)自南澳大利亞坎加獸島的化石進行分析,科學家發(fā)現(xiàn)奇蝦擁有類似現(xiàn)代昆蟲的復(fù)眼,唯一的區(qū)別是奇蝦的每只眼睛擁有更多的晶狀體(根據(jù)帕特森和其他科學家在《自然》雜志上的文章,奇蝦的每只眼睛合有多達16000個六角形晶狀體)。這種不同尋常的眼睛(大概需要一個相當先進的大腦)為奇蝦提供了非常敏銳的視覺。

帕特森說:“只有極少數(shù)的現(xiàn)代節(jié)肢動物擁有如此復(fù)雜的眼睛。”比如蒼蠅的每只眼睛只有3000個晶狀體。唯一可與奇蝦相比的是一些食肉蜻蜓,它們每只眼睛擁有多達28000個晶狀體。

奇蝦是在寒武紀生命大爆發(fā)時期(約5.3億年前)出現(xiàn)的眾多奇特的生物之一,但人們從未找到過代表其祖先形態(tài)的遠古生物。更讓人匪夷所思的是,沒有證據(jù)顯示寒武紀的生物比現(xiàn)今活著的生物更簡單,比如說有更少的細胞類型或更原始的眼球構(gòu)造;恰恰相反,寒武紀時代的動物形態(tài)既復(fù)雜又精巧。對此科學家尚無法給出合理的解釋。6

奇蝦-寒武紀動物界的霸主

在寒武紀,有種比其他動物要大若千倍的動物,那就是“奇蝦”。1886年,加拿大地質(zhì)研究所的理查德·麥康內(nèi)爾在布爾吉斯巖層附近發(fā)現(xiàn)了一塊動物口前觸手的化石。根據(jù)這塊化石,他認為是某種蝦類的化石。于是便按照“奇怪的蝦”的意思,用希臘語將其取名為“奇蝦”。

從那以后,沃考特等人分別發(fā)現(xiàn)了奇蝦口部、部分軀體的化石,卻分別誤以為是水母、海參類的化石。直到1981年惠廷頓博士等人發(fā)現(xiàn)了奇蝦全部身體各部分的化石才終于復(fù)原出我們現(xiàn)今所見的奇蝦形狀。

現(xiàn)在已經(jīng)清楚,奇蝦具有尖利的口器,屬于掠食者.以捕食其他動物為生。在寒武紀其他動物僅有幾厘米到十幾厘米(某些海綿除外)大小的情況下,體長60-200多厘米的奇蝦顯得異常巨大,是位于寒武紀生態(tài)系統(tǒng)食物鏈頂端的霸主??梢哉f。奇蝦是當時地球所有動物的主宰。7

滅絕之謎

在4.4億多年前,奇蝦神秘地滅絕了。究竟它是因為什么永遠從地球上消失的?

可能因喪失物種優(yōu)勢被餓死和恐龍一樣,奇蝦也沒有逃脫滅絕的命運。黃迪穎說,目前發(fā)現(xiàn)最晚的奇蝦,是在4.4億多年前,種族存世時間不足一億年。奇蝦是怎么滅絕的?黃迪穎說,這還是個謎。不過他猜測,“后來海洋生物的塊頭也越來越大,一些甚至比奇蝦還大。奇蝦的這一優(yōu)勢沒有了,沒有足夠的食物來滿足它的生存需要,可能被餓死了?!?

兩個新品種,身體更有彈性

最早發(fā)現(xiàn)奇蝦的是中國云南的澄江動物群,距今5.3億年左右,澄江動物群里,奇蝦是當時食物鏈的頂端捕食者??茖W家們推測,5.3億年前最大的奇蝦可長達兩米多,而當時其它的大多數(shù)動物平均只有幾毫米至幾厘米,它塊頭太大,在當時,它絕對是當之無愧的海洋霸主。

黃迪穎采集的奇蝦化石,比澄江動物群生活的時代晚幾百萬年,生活在距今5.2億年左右。他們把化石放到顯微鏡下,細細研究,發(fā)現(xiàn)了兩個新品種的奇蝦。為什么說是新品種呢?黃迪穎說,新品種的奇蝦,爪子上的節(jié)數(shù)更多,彈性更好;同時爪節(jié)上的倒刺也有所不同。

全世界一共發(fā)現(xiàn)了10多個種類的奇蝦,相信隨著科學家們的進一步研究,會發(fā)現(xiàn)更多的奇蝦類型。3

未解之謎

五億三千萬年前,澄江是一片碧藍的大海,大海里住著許多動物的祖先。但由于地質(zhì)運動,海洋生物死后,經(jīng)過幾億年的埋藏變成了化石。帽天山動物化石屬于云南東部早寒武紀的動物群,它以軟體動物化石的罕見保存為特色,是一個舉世聞名的化石寶庫。

自候先光先生1984年在澄江帽天山首次發(fā)現(xiàn)以來,已識別動物化石共120余種,分屬于海綿動物、腔腸動物、節(jié)肢動物、棘皮動物等10多個動物門類以及一些分類位置不明的奇異類群。澄江動物化石群充分顯示出寒武紀早期生物的多樣性,再現(xiàn)了五億多年前海洋生物的真實面貌。

其中微網(wǎng)蟲又稱九眼蟲,是因為它有九對眼睛而得名。帽天山蟲屬于半索動物。水母是透明的刺胞動物。尤其是脊索動物云南蟲的發(fā)現(xiàn)對研究脊索動物具有重要意義。被稱為水中“霸王”的奇蝦,奇蝦形態(tài)特征和常見的蝦身體非常相似,但似乎缺少了一個頭,顯得稀奇古怪,因而稱它為奇蝦。直到1979年英國生物學家,在希爾古斯頁巖標本中找到了一塊較為完整的化石,才發(fā)現(xiàn)“奇蝦”。原來是一個具有圓環(huán)形口器的、巨大的頭前附肢動物,才解開了一個世紀的“謎團”。奇蝦是五億多年前海洋中最龐大、最兇猛的巨型食肉類動物,它號稱海中的“巨無霸”。最大的奇蝦體長可達2米以上,而當時海洋中其它各類動物的個體只有幾毫米到幾厘米。奇蝦的頭前有一對多節(jié)的、帶剌的,用于捕捉食物的強大前附肢,頭的前上方有一對帶柄的巨眼;頭下方中央有一個由32個外唇極組成的圓形環(huán)形口器,口的最大直徑可達25厘米,可吞食各種巨型動物,對具有外甲保護動物也構(gòu)成了嚴重威脅。

奇蝦身體呈流線型,背腹扁平,身體分節(jié)但沒有背甲,身體兩側(cè)有十一對寬大的、有脈絡(luò)支撐結(jié)構(gòu)的槳狀葉,尾扇區(qū)由三對片狀的尾葉組成,并從尾端的背部中央向后伸出一對細長的尾剌。奇蝦特殊的身體構(gòu)造,決定了它善于游泳,強于捕食的本領(lǐng),它在寒武紀海洋中是所向無敵的一個大家族。

消失原因

1.新物種將奇蝦淘汰。

2.環(huán)境的惡化使奇蝦的生存受到威脅。

3.外來物種的侵入,使奇蝦的食物來源減少。

4.智力低下,無法適應(yīng)生存環(huán)境。

5.進化為其他節(jié)肢動物。