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脊椎動物的出現——脊椎動物演化重要事件之一

參照奧地利作家Peter Altenberg的一句名言來介紹自己:如果我不在家,可能就是在博物館。如果不是在博物館,就是在前往博物館的路上。

這次推薦的是北京古動物館,博物館講了脊椎動物演化的重要事件,分別有:1.脊椎動物的出現,2.頜的出現,3.登陸,4.羊膜卵,5.飛行起源,6.羽毛的產生,7.重返海洋,8.哺乳動物的起源。共八個階段。

博物館的好處很多,展覽知識有很多方面:科技、歷史、地理、天文、文化、藝術、人物等等.

這些知識都在等待我去挨個兒探索學習,如果你也喜歡但是沒時間去逛,就讓我來當你的眼,每天帶你看展覽吧!

中國古動物館

——古脊椎動物館

前言

漫漫地球史,悠悠滄桑變;億萬生物種,幾多留人間?

這裡展出的是幾代人近百年來在我國採集的脊椎動物化石的精品;從距今五億多年前的魚化石到巨型的恐龍骨架,從距今兩億多年前的似哺乳動物知道幾萬年前冰河期才滅絕的古獸,漫遊其間,不覺中您會領悟到生物進化的玄奧;驀然回首,您一定會為大自然無窮的創造力而驚嘆不已!

脊椎動物的出現——脊椎動物演化重要事件之一

在脊椎動物漫長的演化史中,「脊椎的出現」堪稱是第一個里程碑式的重大事件。

游弋水中的魚類、翱翔空中的飛鳥、生活在陸地上的鬼、蛇、虎、象、小至8毫米長的小蛙,大到30米長的藍鯨,所有脊椎動物都有一個共同的特徵:具有一串支撐身體的脊椎骨。脊椎的出現使動物體內有了骨骼支持,變得更加堅強。

這一切始於5億多年前的寒武紀。在我國西南的淺海中,一些被稱為昆明魚和海口魚的動物體內,出現了原始的脊椎,自此動物結構變得更為互砸、其生態空間也更加廣闊。

脊椎動物演化史

2.2澄江生物群:寒武紀生命大爆發的見證

5億3千萬年前,雲南帽天山,中國西南,一片溫暖的淺海。這裡生活著一個舉世聞名的生物群:澄江生物群。

澄江動物群-化石

澄江動物群-化石

澄江動物

澄江生物群是世界已知生物多樣性最高的早寒武紀生物群,包含了200多種海洋生物,涵蓋了藻類、多孔動物、腔腸動物、曳鰓動物、葉足動物、節肢動物(種類最多,約佔物種的40%)、腕足動物、棘皮動物、脊索動物等10多個主要生物門類,是「寒武紀生命大爆發」的重要見證。

澄江生物群的化石大多保存精美,其中最吸引人的是一些原始的脊椎動物化石(如海口魚),它們代表了脊椎動物在地球上的首次出現

頜的出現——脊椎動物演化重要事件之二

如果沒有頜,生命將真的是不可想像:沒有它,巨大的噬人鯊、兇殘的恐龍、猙獰的劍齒虎和喋喋不休的人類將一無是處。頜的起源可能是脊椎動物進化石上最為重要和意義深遠的一次進化事件。——約翰·梅茲(1996)

四億多年前的志留紀,一些脊椎動物出現了上下頜,標誌著脊椎動物由被動的濾食性生活向主動的捕食性生活方式的過渡,大大提高了脊椎動物的取食與適應能力。頜出現之後,有頜脊椎動物迅速向更廣闊的生態位輻射演化,演化出包括我們人類在內的各大現生類群,占整個脊椎動物總數的99.8%以上,而無頜類中只有盲鰻和七鰓鰻兩個類群殘存至今。

無頜類:沒有上下頜的魚類

無頜類是地球上最早出現的脊椎動物,它們沒有上下頜,沒有牙齒,只能過寄生或濾食的生活。無頜類最早出現在5.3億年前的寒武紀早期,到志留紀、泥盆紀達到了繁盛頂峰,但在泥盆紀末期突然走向了沒落。

無頜類包括現生的盲鰻類、七鰓鰻類、以及滅絕了的「甲胄魚類」,「甲胄魚類」在志留紀和泥盆紀是一個非常龐大的家族,主要包括星甲魚類、骨甲魚類、盔甲魚類、異甲魚類、缺甲魚類、花鱗魚類、茄甲魚類等幾大類群。它們與現在盲鰻、七鰓鰻在形態上完全不同,頭戴厚重骨甲,好像歐洲中世紀的騎士一樣,並因此而得名。

盔甲魚類是我國特有的「甲胄魚類」,目前僅發現中國和越南北部地區、土著性色彩非常濃厚。

甲胄魚

無頜類的系統位置與地史分布圖

無頜類的系統位置與地史分布圖

盾皮魚類:最早的有頜脊椎動物

盾皮魚類可能是最原始的有頜脊椎動物。它們初現於志留紀,泥盆紀稱霸水域,但在泥盆紀末期全部滅絕。

盾皮魚類因頭部和胸部披有厚重的盾形骨板而得名。它們的外形與「甲胄魚類」很相似,不同的是後者只有一個鼻孔,沒有上下頜、沒有偶鰭,而盾皮魚已經有了上下頜和偶鰭,還有成對的鼻孔。

盾皮魚類主要包括節甲魚類、胴甲魚類、瓣甲魚類、褶齒魚類等幾大類群,其中節甲魚類是泥盆紀最佔優勢的水生脊椎動物,它們是水中最恐怖的掠食者,最為著名的便是體長可達十米的海中霸王鄧氏魚,它們很可能以當時的鯊魚為食。

盾皮魚類

恐魚

盾皮魚家族中最顯赫的一員,最大體長可達8~10米,重達4噸。其頭部包裹著堅硬無比的骨質甲片,頜骨強壯,上下頜各有一排令人毛骨悚然的刀刃狀鋸齒,嘴張開的直徑在半米到1米之間,吃東西時下頜幾乎不動,上頜向上抬起,然後向下切割,像一個大鍘刀一樣向前推進。恐魚是原始海洋中的頂級掠食者,擁有史上最強的撕咬力,平均每平方厘米產生的壓力可達5600公斤!是霸王龍的四倍。

恐魚

軟骨魚和棘魚類——有頜類的分化

盾皮魚類在泥盆紀末期全部滅絕,但是從這些最早的有頜類中卻分化出了有頜類各大主要類群,包括已經滅絕的棘魚類,現生的軟骨魚類、輻鰭魚類和肉鰭魚類,佔據了整個脊椎動物多樣性的99.8%以上。從生物分支系統學的觀點來看,肉鰭魚類包括所有的陸地脊椎動物,乃至我們人類自己。

有頜類的分化

有頜類的分化

浙江曙魚——一條為有頜類起源帶來曙光的魚

2011年8月18日,世界頂級科學雜誌英國《自然》以封面推薦文章的形式發表了中、英、法科學家對曙魚的研究成果,為解開脊椎動物頜的起源之謎提供了關鍵的化石證據。中國科學院古脊椎動物與古人類研究所蓋世琨博士等應用最先進的同步輻射X射線斷層掃描和計算機三維復原技術,歷時5年,完成了曙魚的腦顱三維虛擬復原。研究結果與發育生物學家2002年在《科學》雜誌建立起來的頜的發育模型非常吻合,代表了在頜演化過程中的一個非常關鍵的中間環節。2013年,曙魚的研究成果分別入選教科書《生命歷史》和《新科學家》雜誌封面。曙魚被認為是跟提克塔利克魚、始祖鳥、弗洛勒斯人等一樣重要的生命演化的缺失環節。

盔甲魚的生存環境

軟骨魚類和棘魚類:化石保存很少的魚類

現有的有頜脊椎動物包括兩大支系:軟骨魚類和硬骨魚類。

現生的軟骨魚類有1000多種,既有體型巨大的大白鯊,也有身長小於20cm的侏儒燈籠魚。軟骨魚類因其內骨骼是軟骨而得名。該特徵使其很難保存為完整的化石,通常只有鱗片和牙齒能保存下來。

棘魚是一類已經滅絕的早期有頜脊椎動物,生活於晚奧陶世至二疊紀,因其每個魚鰭的前端具有一根棘刺而得名。與軟骨魚類似,棘魚的頭部也沒有成型的大塊骨片,僅有一些類似於幾個鱗片癒合形成的小型骨片。最新研究表明,棘魚類可能代表軟骨魚類的原始狀態,被認為是完全丟失大塊膜質骨片之前的古老軟骨魚類。

軟骨魚類和棘魚類

旋齒鯊類

旋齒鯊生活於距今3.1-2.5億年前的晚石炭世至早三疊世,體長可達4米,是當時水中的霸主之一。其化石主要保存為脫落的齒旋,如這裡展示的長興中華旋齒鯊和西藏旋齒鯊。過去人們一直認為旋齒鯊的齒旋位於下頜前方的齒骨聯合處,並且新長出的牙齒似的齒旋不斷向前生長至口腔之外。但最新研究表明齒旋實際位於下頜的中線上,佔據了幾乎整個下頜。

旋齒鯊類

輻鰭魚類:最龐大的魚類家族

硬骨魚分為輻鰭魚類和肉鰭魚類兩大類。輻鰭魚類的鰭具有輻射狀排列的鰭條,而肉鰭魚類的鰭是由肉質的葉狀鰭。

輻鰭魚類包括枝鰭魚類(多鰭魚)、軟骨硬鰭魚類(含真骨魚類),以及它們的化石近親。它們可能從志留世開始出現,一直延續至今。輻鰭魚類是今天地球上物種多樣性最高的脊椎動物,約有29000餘種。

輻鰭魚類譜系簡圖

輻鰭魚類

新鰭魚類

肉鰭魚類

拉蒂邁魚

來自非洲的註明活化石,肉鰭魚中的空棘魚類

拉蒂邁魚

圖備註:材料:完整個體;產地:葛摩群島;時代:現生

拉蒂邁魚具有肉質的偶鰭,屬於肉鰭魚類中的空棘魚類。它保留了從魚類向陸生四足脊椎動物演化的過渡形態。有時也被稱為「長著四條腿的魚」。拉蒂邁魚僅包括兩個種:來自非洲的查魯那種和來自亞洲印度尼西亞的美娜多種。這件標本是非洲葛摩政府1981年3月贈送給我國的珍貴禮物。長1.65米,重65公斤,系1976年4月5日捕獲。

拉蒂邁魚是二十世紀最具戲劇性的科學發展。1938年12月第一條拉蒂邁魚在南非外海被捕獲。科學家很快發現這個新物種長得和早已滅絕的化石空棘魚幾乎一模一樣,是典型的「活化石」,其祖先早在四億年前就已經出現。拉蒂邁魚的兩個種都隱居在數百米下的深海中,捕食烏賊和魚類,壽命很長。有人認為它們可以通過降低新陳代謝速度來減少食物需求。在這種魚身上,時間彷彿停止了流逝。

肉鰭魚類:人類的遠祖

肉鰭魚類和我們平時熟悉的魚類不太一樣,它們長著肉質的偶鰭,裡面還有可以支撐魚鰭的中軸內骨骼,這種看上去不利於水中運動的結構最後演化成為四足動物的四肢。

最早的肉鰭魚發現於中國晚志留世地層中,不就就演化出四大類,即空棘魚類、爪齒魚類、肺魚形類和四足形類。在整個泥盆紀中這些肉鰭魚十分繁盛,種類之多遠遠超過了它的近親——輻鰭魚類。現生的肉鰭魚類可以分為三個類群:空魚類、肺魚類和所有的四足動物,後者包括我們人類自身。研究顯示,四足動物與現生肺魚的親緣關係更近,而和空棘魚更遠。

肉鰭魚系統發育圖

1.文章知識來源於博物館內容,所以請放心閱讀。但由於自己敲鍵盤,如有粗別字(像這樣),請見諒!

2. 圖片均為本人親自拍攝,有些圖片看不清,也請見諒哈!

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