古生物学报

古生物诞生的初期,他们是按照什么原则构成的

 

作为远古灭绝的古生物,还有化石的有寒武纪虾型虾和侏罗纪大型海洋爬行动物沧龙。现在我们不知道这些奇怪的动物过去在海洋中。它是怎么在这里游来游去的,又是怎么进化而来的,更别说和现在的生物物种一起想象了。最近,日本神奈川大学的Uyomi Uyomi教授让他们在电脑上移动,正确再现了海洋中远古生物的活动。他称这项分析和修复研究为“用数字恢复失落的世界”。

亿年前称霸海洋的奇异虾


大约 5.7 亿年前,在寒武纪,生物化石记录开始变得更加丰富。之前数量不多的生物一下子变得多样化了。此外,还有坚硬的贝壳,可以很容易地作为化石保存下来。

那么,生物初始形态的原理是什么?带着这个疑问,于友建教授开始研究和探索古生物学的形态。


那是大约 5.3 亿年前加拿大不列颠哥伦比亚省的伯吉斯页岩动物群。现在知道,当时加拿大生活着各种各样的动物,比如五眼的Oberpis或圆柱形身体的14刺的怪虫,还有长得像虾的奇怪虾。如果考虑当前的常识,您会发现许多奇怪的物种。


Uyomi 教授特别关注怪虾,也是在分类和归属上众说纷纭的动物。一对茎状的大眼睛,一对有力的抓握四肢,巨大的圆形口器,头上长着锋利的獠牙。大大的眼睛让怪虾拥有广阔的视野,强大的抓握四肢可以捕捉和牢牢控制较大的动物,锋利的嘴巴可以撕碎各种动物的身体。奇虾的腹面两侧有桨状的腿和内腿,可以让它们在海中快速游泳,并用腿捕捉其他动物。

伯吉斯页岩动物群中的奇异虾体长2米,体型最大。它当时处于生态系统的顶端。它应该是最强大的捕食者,也是一个分布区域。作为分布最广的动物之一,此类化石不仅在北美大陆发现,在中国、澳大利亚、东欧等地也有发现。

很难想象如此繁盛的生物突然毫无征兆地出现,并成为当时生态系统的霸主,但确实,并没有发现连接怪虾祖先的化石。从理论上讲,在奇异虾到来之前,在所谓的“失踪环”上应该有动物存在,但化石尚未被发现。

进化方式的三个假设

由于没有留下化石,很难从古生物学的角度讨论这种奇怪虾的祖先。因此,Uyomi 教授假设它的细节。当长体为细长的长方体,鳍为板时,就制作了实物模型。他认为,根据这个模型,大概有三种方式可以生出一只奇怪的虾。


第一种,假设是它原本细长的鳍的宽度已经加宽,完成了像化石看到的那样的模型。考虑到它的祖先的外观是典型的节肢动物,如蜈蚣。根据这个模型,它的原始祖先使用它们的附肢在海底行走,而不是用鳍游泳。

第二个是假设是短鳍逐渐变长的模型。按照这个模型,怪虾的祖先应该是短腿生物。

假设第三种是虾体本身变长的模型。随着身体变长,鳍的数量也会增加。这种身体本身的延长被认为是三叶虫的生长模式。

在这三个模型中,鱼友建认为最适合怪虾的进化谱系是第一个模型。根据第二种模型,对虾的祖先是短腿生物,无法充分发挥游泳能力。正因如此,作为一个进化前的问题,甚至可以说对物种的生存存有怀疑。

第三种模型其实也算是三叶虫等的进化模型,但是鳍的增加肯定是发现基因有很大的变化。因为有三叶虫的实际例子,所以不能完全否定这个模型。然而,与鳍片数量的增加相比,鳍片的加宽更容易发生。

完成游泳能力

假设奇怪的虾像第一个模型一样进化,它的游泳能力如何变化?

为了方便计算游泳能力,Uyoujian假设奇怪虾的鳍都是7厘米宽。另一方面,根据第一个模型设置,奇虾原祖的鳍宽度为3厘米。他将奇虾的进化分为五个阶段,每一个阶段,鳍的宽度都会加宽1厘米,并由此计算出它的游动速度。结果,当奇虾化石的宽度为3~6厘米时,鳍变宽1厘米,奇虾的游动速度为10厘米/秒。当宽度为6厘米时,速度为40厘米/秒。根据 Uyomi 的说法,游泳所需的能量也会以相等的间隔增加。

然而,当发现这个奇怪的虾化石大小为7厘米宽时,计算出它的游泳能力得到了显着提高,达到了90厘米/秒,所需的能量几乎相同当它是 6 厘米宽时。也就是说,这只怪虾使用的能量与宽度为6厘米的先祖一样,但却可以获得超过其先祖两倍以上的游动速度。