海洋科普:海洋頭號殺手——消逝的遠古蝎子
發(fā)布時間:2021-01-07
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縱觀整個地質(zhì)歷史中,生命為了適應(yīng)環(huán)境不斷地試探,不斷地在失敗中進化。緊隨著寒武紀生命大爆發(fā),我們可以看到生命在毫無目的的瘋狂試探,不停地尋找出路,在短短的一億年出現(xiàn)了眾多稀奇古怪的物種,這些生物造型放在現(xiàn)代簡直就像怪誕派的隨意組合一樣。當這批胡亂演化的寒武紀生命經(jīng)過了奧陶紀生物大滅絕的重新洗牌之后,海洋生態(tài)系統(tǒng)似乎進入了一段平緩演化的時期,然而隨著捕食者技術(shù)的提高和生物的快速進化,奧陶紀到志留紀的海洋卻變得更加兇險詭異。

生命大爆發(fā)(左),地球生物演化圖(右)

奧陶紀生物大滅絕導(dǎo)致了85%的生物消失,三葉蟲被迫把海洋霸主位置讓給了聲勢浩大的鸚鵡螺類。而這時一種奇特的生物竟悄無聲息地進化了出來,它們形似蝎子,卻有著鱷魚的身材和巨大的鰲,因為形似我們稱其為“海蝎”,它就是之后志留紀的海洋霸主、海洋中的恐怖化身——“板足鱟(hòu)”(Eurypterida)。

Charles R. Knight 1912年繪制海蝎復(fù)原圖

(包括Dolichopterus、Eusarcana、Stylonurus、Eurypterus、Hughmilleria)

BBC紀錄片中翼肢鱟捕食布龍度蝎子

板足鱟屬于節(jié)肢動物,由螯肢動物演化而來,最早出現(xiàn)在距今4億6700萬年前的奧陶紀,在志留紀繁盛并且在海洋中處于霸主地位。隨后逐漸衰落,在二疊紀-三疊紀的大滅絕事件中滅絕,共存在了2.2億年。是現(xiàn)今蛛形綱節(jié)肢動物的祖先,在節(jié)肢動物中曾書寫了濃墨重彩的演化史。海蝎也以奇特的外貌和海洋霸主的身份成為了科普寫手們的寵兒,甚至不止一次的出現(xiàn)在BBC紀錄片中,尤其是在BBC《Walking with Monsters》中成為了不少人的童年陰影。

板足鱟復(fù)原圖

(源自:deviantart)

種類多樣的海蝎

板足鱟其實指的板足鱟目,其下有將近300種已知的種,海蝎是因為外形相似而起的昵稱。不同種類的板足鱟各顯神通,把附肢進化成不同的工具,適應(yīng)著不同時代的競爭環(huán)境。

不同板足鱟的大小對比圖

(源自:prehistoric-wildlife)

在最初,寒武紀最流行的節(jié)肢動物三葉蟲,它們的腳丫子既要用來運動上面還附有用來呼吸的呼吸片,這使得運動和呼吸魚和熊掌不可兼得。而螯肢動物做到了附肢的特化,呼吸和運動由不同的附肢解決,第一對附肢還特化成了螯肢,有了進食器官使得捕食變得更加方便。隨著長時間的演化,板足鱟把螯肢動物的特點演化到了極致,除了扒飯用的鉗子,不同的海蝎還有鉗子、尾刺、船槳等一系列手段。

板足鱟附肢特化

(源自:wikipedia)

如奧陶紀末期的巨型羽翅鱟(Megalograptus),體長超過1米,以第三對附肢特化呈捕食用的長刺為特征,尾節(jié)短而有力,但尚不具有攻擊特性,還不能用傳統(tǒng)意義上的蝎子來比喻。雖然有了強勢的攻擊武器和堅硬的外殼,但處于奧陶紀的海蝎仍無法與當時無人能敵的房角石(Cameroceras)相抗,羽翅鱟也成為了房角石的盤中餐之一。

巨型羽翅鱟

翼肢鱟(Pterygotus)作為板足鱟的代表,也是板足鱟成功的最重要一步。翼肢鱟最長可以達到2.3米,有一對卡姿蘭大復(fù)眼和一對小眼,最重要的是他的第五對附肢演化成了用于劃水的槳,并將前輩留下的不是鉗發(fā)展壯大,最前六節(jié)背節(jié)是分管呼吸的腮和生殖器官。超強的機動能力和捕食能力,讓板足鱟快速地占領(lǐng)了食物鏈的頂端,甚至挺過了奧陶紀生物大滅絕,而那些沒有進化成劃水槳的鱟類則永遠的留在了奧陶紀。翼肢鱟全身的結(jié)構(gòu)讓它們成為了全海洋中最會劃水的生物,拳打老東家鸚鵡螺,腳踢各種初代目魚類,甚至狠起來連同類都全部肢解。

翼肢鱟3D模型圖

捕食獵物的翼翅鱟

一對明顯的復(fù)眼,頭中央另有一對較細小的眼睛

(源自:dinopedia)

巨型翼肢鱟

巨型翼肢鱟化石

翼肢鱟捕食羽翅鱟

(源自:Libor Balák)

更激進的翼肢鱟把尾部進化成帶毒的尖刺,如西利蒙斯鱟科(Slimonidae),在抓住獵物的時候,可以直接把近10cm的尖刺插入獵物體內(nèi)。

西利蒙斯鱟捕食莫氏魚

(源自:ScienceNews)

Stylonurus復(fù)原圖

(源自:Wikipedia)

也有部分板足鱟選擇用體型壓倒敵人,在志留紀到志留紀不停地堆體積。早泥盆世的萊茵耶克爾鱟(Jaekelopterus),體長可達2.5米,是史上最大的海洋節(jié)肢動物,雖然那時的海洋霸主早已易主。其他種類的板足鱟也各具特色,與以上幾種相差不大,有了這幾種大殺器,使得板足鱟在3000萬年間一直處于頂端地位。

耶克爾鱟復(fù)原圖及化石

(Simon J. Braddy, 2007)

板足鱟游泳模式

(源自:Wikipedia)

掃清六合到舉步維艱

板足鱟登上志留紀海洋霸主的過程是曲折的,從內(nèi)憂外患到破釜沉舟,整個過程宛如一篇血淚史可歌可泣。最原始的板足鱟是螯肢動物,如同大部分寒武紀生命一樣,卑微不起眼,或四處逃難,或潛伏海底,否則就會變成奇蝦的盤中餐。到了奧陶紀以房角石為代表的鸚鵡螺類登上歷史舞臺,板足鱟選擇了附肢特化這條路線,把附肢變成了各司其職的工具,它們也在這時候進化出來,但是這個時代并沒有什么不同,只不過是捕食者從奇形怪狀的蝦子變成了龐大的螺子。即使在奧陶紀末期,巨型羽翅鱟的附肢變成了恐怖的捕食刺,看似兇殘,不過在房角石眼里也只是在海底“掃地”的清潔工罷了。這時候有一小部分板足鱟因為進化出了適于走路和呼吸的器官,忍受不住海底的恐怖環(huán)境而選擇了登陸。

奧陶紀復(fù)原圖

(源自:Masato Hattori)

房角石捕食海蝎

登陸的羽翅鱟捕食甲胄魚

(源自:Pinterest)

登陸的布龍度蝎子

(源自:BBC紀錄片)

一直到奧陶紀最后的生物大滅絕事件,板足鱟終于熬到了勝利的曙光。奧陶紀大滅絕事件使得溫度驟降,海洋環(huán)境惡劣不堪,85%的生物走向了滅絕,許多軟體動物面臨滅門之災(zāi),而擅長逃命保命的板足鱟貌似在這次災(zāi)難之中占據(jù)優(yōu)勢幸存了下來。沒有束縛的環(huán)境對它們來說像是進入了天堂,板足鱟向著不同的方向特化自己的長處,出現(xiàn)了長尾刺、劃水用的槳,身體不斷增大,從最初不到1米的身材,進化到了2米多長,再加上發(fā)達的游泳能力,導(dǎo)致全球范圍都有板足鱟的身影。整個志留紀的海洋變成了海蝎的帝國,如同現(xiàn)在魚類在海洋中的地位一樣。

志留紀的海蝎帝國

(源自:Pinterest)

潛伏中捕食的翼肢鱟

翼肢鱟分食角石

(源自:Pinterest)

板足鱟捕食角石

志留紀時期的板足鱟主要以早期魚類等小型動物為食,甚至體型大的會捕食小型板足鱟。脊椎動物早期的祖先甲胄魚(Cephalaspis)也只能在海蝎的追殺中逃難。然而歷史總是竟然的相似,逃難的一方總會有翻身做主人的一天。在板足鱟享受得之不易的勝利僅僅兩千多萬年,一直被壓制的魚類就不同往日了,魚類進化出了擅長游泳的鰭和強有力的下頜,堅硬的下頜可以輕易擊碎海蝎的外殼,鄧氏魚統(tǒng)治的泥盆紀時代再次讓板足鱟想起了曾經(jīng)逃難的日子。早泥盆世的耶克爾鱟體積雖然龐大,但也只不過是曇花一現(xiàn),反抗時期最后的掙扎罷了。

甲胄魚復(fù)原圖

(源自:Pinterest-Le Cephalaspis)

泥盆紀的有頜魚時代

不同地質(zhì)歷史時期的生物演化

(源自:Royal Ontario Museum)

海蝎的王朝隨著殘存的部分板足鱟逃往淡水而破滅,但有頜魚類的追殺卻未結(jié)束,海蝎又進入了最后的逃亡,最后在二疊紀生活在泥沼之中步履蹣跚的希伯特鱟(Hibbertopterid)是海蝎最后的余暉了。

步履蹣跚的希伯特鱟

希望之火

雖然板足鱟最終還是走向了滅絕,但它們其實一直還在,一直在我們身邊,抬頭可見的蜘蛛等蛛形綱生物便是它們的后代。早期奧陶紀的板足鱟有一部分選擇了遠離海洋走上陸地,這一分支走向了另一條奇特的演化道路,而嘴部特化出來的螯肢是唯一可以辨別親緣關(guān)系的器官。雖然螯肢動物的王朝早已覆滅,但它們至少把整個物種的希望延續(xù)至今,在紛繁復(fù)雜的現(xiàn)代生態(tài)環(huán)境中展現(xiàn)著自己的生命之光。

板足鱟化石

蜘蛛:螯肢動物的現(xiàn)生代表

(源自:Reddit)

參考資料:

[1] 維基百科

[2] Encyclopedia Britannica

[3] Paul A. Selde, José A. Corronca, and Mario A. Hünicken, The true identity of the supposed giant fossil spider Megarachne. Biol. Lett. (2005) 1, 44–48, doi: 10.1098/rsbl.2004.0272

[4] Simon J. Braddy, Markus Poschmann, O. Erik Tetlie, Giant claw reveals the largest ever arthropod. Biol. Lett. (2008) 4, 106–109, doi: 10.1098/rsbl.2007.0491

[5] 攀緣的井蛙-【地球演義】鐵蠆猙獰4:節(jié)肢巔峰https://zhuanlan.zhihu.com/p/27570566

[6] 芳斯塔芙-【鬼谷說】螯肢動物:死生一念 世路茫然https://www.bilibili.com/video/BV1n441147Wq/?spm_id_from=333.788.videocard.0

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來源:中科院地質(zhì)地球所


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