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从地球霸主角石, 到铁板烧鱿鱼, 头足纲动物的兴衰之路

发布日期:2020-03-15 06:49    点击次数:97

许多年以后,面对烧热的铁板以及抹在身上的孜然时,鱿鱼们一定会想起4.5亿年前,头足纲祖先称霸海洋,令鱼类胆战心惊的那个下午。

4.5亿年前的奥陶纪,软体动物中的头足纲异军突起,它们以庞大的躯体,超快的泳速,超强的捕食能力成为地球霸主,让当时所有的生物都笼罩在被巨壳支配的阴影之下。

然而若是追溯到寒武纪,这些庞然大物的祖先也不过是不足中指大小的存在,它们和人类世的海螺和扇贝由一个共同祖先 “单板纲”演化而来,共同继承了单个甲壳。

其他的单板类生性守旧,在演化的路途中不是灭绝,就是在五亿年后仍和祖先一样过着吃草啃泥的生活,但头足类的祖先是一群有想法的动物。

寒武纪的头足纲为数不多,个体也较短,壳长仅1厘米左右,且都为直壳。但是它们天性好动,深谙生命在于运动的真理,运动足以让它们在营养稀薄的寒武纪海洋中胜天半子。

在运动的过程中它们不仅主动掠取食物,壮大族群,还学会了一手好活,往自己的壳里吹气,它们发现当气充满时竟然可以自由沉浮。于是头足纲的后代们就把这项奇特的把戏发扬光大,把壳越吹越长,直到奥陶纪,房角石把身体吹到6-10米,凭借巨大的身形取代奇虾,爬上地球霸主的王座,让奥陶纪成为无脊椎动物的时代。

以至于后来的头足纲每当想起祖先的荣光时刻时,都能感叹一句:我祖上曾阔过!

头足纲头部较大,一对大眼睛在头的两侧,中央为口,口内有颚和齿舌,具备咬开三叶虫硬壳的能力,特别像鹦鹉的嘴,故又称其为鹦鹉螺类。

它们头部四周长有灵活的长腕,腕上有吸盘,可捕食也可爬行,捕食时它们用触手牢牢地抓住猎物,将猎物送至嘴里,然后把猎物撕成碎块吞入腹中。头部的壳由一层层的气室组成,中间由体管连通,再加上强壮的触须,靠触须的喷射助推,在海洋中脉冲式游泳,快速前进。

这一时期,鹦鹉螺类的壳以直角为主,少数种类的壳呈螺旋形。但角石过长的头部也限制了它们在狭小的空间内移动,再加上气室太多,无法前往深海,使得直壳鹦鹉螺只能在既不浅又不深的海洋中航行,也正是奥陶纪海侵期间宽阔的大陆架为它们提供了合适的环境。

但是风水轮转,奥陶纪末发生了地球历史上第一次生物大灭绝事件,当冰川扩展,海平面急剧下降时,鹦鹉螺类面临生存危机,它们不得不缩小体积以适应环境。

除了环境变化,志留纪海蝎和有颌鱼类的崛起,让身上拖着一个长直而厚重的壳的角石迅速衰落,迫不得已得以寻找其他的出路,但是大多数早期头足纲都已灭绝,到了四亿多年后的今天,只剩下一属直系子孙鹦鹉螺,崛强的背着祖先的重壳和荣光在海洋中沉浮。

而那些寻找其他出路种类中的一支直角石经过漫长的演化,到了距今4.2亿年前的志留纪,演变成一种壳更小更细,同时具有一个小“胎壳”的生物——杆石。

相比鹦鹉螺类更大更少同时拥有更长的寿命的卵,杆石的胎壳很小,这意味着它们产下更小但更多的卵,头足纲由“少而精”的生殖模式开始转变为“多而劣”,从高级掠食者降级,开始以数量取胜。

杆石的壳形或直或半弯,但是在杆石刚出现不久的泥盆纪,一些杆石开始内卷了,越来越卷,最终把他们卷成了连祖宗都不认得东西——菊石。

菊石将祖先的直壳卷成为平的螺旋形壳,也将壳内梯板从直滑变成弯弯曲曲的形状,一则使迅速游动时软体与壳体的联结更紧,二则也加固壳体,增强竞争力。

要知道菊石面对的猎手是从陆地下海的爬行动物,为了不成为幻龙、檐齿龙、鱼龙、蛇颈龙等大大小小爬行动物的脆角。菊石继续加固房子,加入我们它们将连接梯板与壳体的缝合线进化的越来越复杂,缝合线由低级到高级可分为无棱菊石式、棱菊石式、菊面石式和菊石式。由于不同菊石的缝合线不同,所以缝合线成了古生物学家识别菊石的重要标志。

此外,菊石壳上还有长瘤、长刺、与生长线垂直的纵线等,壳表的装饰也比鹦鹉螺类多得多,在圆形平螺旋体上增加的这些生长肋,就像一朵菊花的花瓣,故被称为菊石。

事实证明它们赌对了,菊石一出现,就凭借着水动性良好的螺旋外壳,挤占了老祖宗杆石和角石的生存空间,从早期直径为2厘米至5厘米壳,演化到后期出现了壳直径有1-2米的大菊石。

二叠纪末期生物大灭绝时,菊石类也遭到重创,灭绝率达80%。但在灾难过后,菊石迅速复苏,抢占海洋生态位。

到了中生代爬行动物统治的时代,尽管海里有各种大大小小的爬行动物,菊石依旧在白垩纪达到了顶盛状态。

反观菊石的祖先杆石,在2.5亿年前的石炭纪,杆石已经无法与后起之秀菊石的竞争。为了基因延续,杆石的一支开始寻求转变,试图游动得更快,能够捕食更多食物。

在演化成长过程中,这支杆石将外套膜逐渐向外翻转,反过来包围外壳。将外壳包到体内的好处是非常多的。用光滑且可操控的软体迎接水流,降低了阻力,也阻止了寄生生物附生在壳上。同时,内壳为肌肉生长留出了广阔的空间。

在三叠纪,由外壳变为内壳的改造基本完成,于是以箭石为主的鞘形类头足纲诞生了。

但是外壳变成内壳后,头足纲失去保护身体的屏障,它们如何在强敌环伺的侏罗纪和白垩纪的海洋中生存呢?

鞘形头足纲选择了速度,它们将硬壳进一步退化,用有机质含量高的片状纤维替换钙质硬壳,大大减轻壳的重量,最终外壳变成了一片扇形的薄片状甲壳,称为“前甲”,并在扇形前甲的两侧进化出一对肉鳍,以便保持游泳时的平衡。在前甲后方,仍残余着少数腔室,辅助调节升降浮力,身体末端的残留壳形成圆锥形的箭鞘来保护软体。

但在此时,包裹外壳的外套膜还仅仅是一层膜,并不具有运动功能,急需改变。于是,箭石开始在外套膜填充肌肉,将身体变成一个可以自由伸缩的气球。气球通过肌肉吸水,再快速收缩肌肉,使水从腹面的一个被称为“漏斗”的小管子喷出,反冲力便推动着动物向前猛冲。在之后的时间里,箭石不断改良着这一构造。

到了白垩纪,箭石的一支不断强化肌肉,同时退化掉剩余的失去作用的壳,以达到快速游泳的目的,自此头足纲摆脱壳体的束缚和妨碍,进化为无壳阶段。

6600万年前的白垩纪大灭绝终结了中生代,也终结了以恐龙、菊石、箭石为代表的中生代生物群。

到了新生代,有外壳的头足类仅剩下原始的鹦鹉螺1属4种,它们依靠长寿,在热带海洋里“苟延残喘”,代之而起的是无壳类头足纲乌贼、章鱼。

尽管无壳类头足纲身体呈流线型,又没有外壳的妨碍,游泳速度更快、更灵活,每小时可达50千米,遇强敌须逃脱时,甚至可达每小时150千米,又有断手逃生、变色易容、释放烟幕的本事,这些方面是它们祖先无可攀比的。

但是新生代地球霸主已经易位,曾经在它们祖先巨壳长腕之下四处逃窜的种族已经一超多强,成为蹂躏万物的怪物,那些巨无霸的子孙皆可铁板烧。

天地不仁,以万物为刍狗,头足纲动物演化之路是地球生命自强不息演化的缩影。它们跨越5亿年的时光隧道,登上过地球霸主的王座,也遭受过惨痛的灭绝,此消彼长,在环境和敌手的围追堵截之下尝试多种可能的突围,反复灭绝又形成新物种,留下了丰富的化石,记录了一首波澜壮阔的生物进化史诗。





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