海洋科普:海洋頭號殺手——消逝的遠古蝎子
發(fā)布時(shí)間:2021-01-07
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縱觀(guān)整個(gè)地質(zhì)歷史中,生命為了適應環(huán)境不斷地試探,不斷地在失敗中進(jìn)化。緊隨著(zhù)寒武紀生命大爆發(fā),我們可以看到生命在毫無(wú)目的的瘋狂試探,不停地尋找出路,在短短的一億年出現了眾多稀奇古怪的物種,這些生物造型放在現代簡(jiǎn)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(guò)了奧陶紀生物大滅絕的重新洗牌之后,海洋生態(tài)系統似乎進(jìn)入了一段平緩演化的時(shí)期,然而隨著(zhù)捕食者技術(shù)的提高和生物的快速進(jìn)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致了85%的生物消失,三葉蟲(chóng)被迫把海洋霸主位置讓給了聲勢浩大的鸚鵡螺類(lèi)。而這時(shí)一種奇特的生物竟悄無(wú)聲息地進(jìn)化了出來(lái),它們形似蝎子,卻有著(zhù)鱷魚(yú)的身材和巨大的鰲,因為形似我們稱(chēng)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

板足鱟屬于節肢動(dòng)物,由螯肢動(dòng)物演化而來(lái),最早出現在距今4億6700萬(wàn)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。是現今蛛形綱節肢動(dòng)物的祖先,在節肢動(dòng)物中曾書(shū)寫(xiě)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(xiě)手們的寵兒,甚至不止一次的出現在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。

板足鱟復原圖

(源自:deviantart)

種類(lèi)多樣的海蝎

板足鱟其實(shí)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(chēng)。不同種類(lèi)的板足鱟各顯神通,把附肢進(jìn)化成不同的工具,適應著(zhù)不同時(shí)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,寒武紀最流行的節肢動(dòng)物三葉蟲(chóng),它們的腳丫子既要用來(lái)運動(dòng)上面還附有用來(lái)呼吸的呼吸片,這使得運動(dòng)和呼吸魚(yú)和熊掌不可兼得。而螯肢動(dòng)物做到了附肢的特化,呼吸和運動(dòng)由不同的附肢解決,第一對附肢還特化成了螯肢,有了進(jìn)食器官使得捕食變得更加方便。隨著(zhù)長(cháng)時(shí)間的演化,板足鱟把螯肢動(dòng)物的特點(diǎn)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(cháng)超過(guò)1米,以第三對附肢特化呈捕食用的長(cháng)刺為特征,尾節短而有力,但尚不具有攻擊特性,還不能用傳統意義上的蝎子來(lái)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(wú)法與當時(shí)無(wú)人能敵的房角石(Cameroceras)相抗,羽翅鱟也成為了房角石的盤(pán)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(cháng)可以達到2.3米,有一對卡姿蘭大復眼和一對小眼,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,最前六節背節是分管呼吸的腮和生殖器官。超強的機動(dòng)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(guò)了奧陶紀生物大滅絕,而那些沒(méi)有進(jìn)化成劃水槳的鱟類(lèi)則永遠的留在了奧陶紀。翼肢鱟全身的結構讓它們成為了全海洋中最會(huì )劃水的生物,拳打老東家鸚鵡螺,腳踢各種初代目魚(yú)類(lèi),甚至狠起來(lái)連同類(lèi)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(jìn)的翼肢鱟把尾部進(jìn)化成帶毒的尖刺,如西利蒙斯鱟科(Slimonidae),在抓住獵物的時(shí)候,可以直接把近10cm的尖刺插入獵物體內。

西利蒙斯鱟捕食莫氏魚(yú)

(源自:ScienceNews)

Stylonurus復原圖

(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(cháng)可達2.5米,是史上最大的海洋節肢動(dòng)物,雖然那時(shí)的海洋霸主早已易主。其他種類(lèi)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(wàn)年間一直處于頂端地位。

耶克爾鱟復原圖及化石

(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(guò)程是曲折的,從內憂(yōu)外患到破釜沉舟,整個(gè)過(guò)程宛如一篇血淚史可歌可泣。最原始的板足鱟是螯肢動(dòng)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(huì )變成奇蝦的盤(pán)中餐。到了奧陶紀以房角石為代表的鸚鵡螺類(lèi)登上歷史舞臺,板足鱟選擇了附肢特化這條路線(xiàn),把附肢變成了各司其職的工具,它們也在這時(shí)候進(jìn)化出來(lái),但是這個(gè)時(shí)代并沒(méi)有什么不同,只不過(guò)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(guò)在房角石眼里也只是在海底“掃地”的清潔工罷了。這時(shí)候有一小部分板足鱟因為進(jìn)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。

奧陶紀復原圖

(源自:Masato Hattori)

房角石捕食海蝎

登陸的羽翅鱟捕食甲胄魚(yú)

(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(dòng)物面臨滅門(mén)之災,而擅長(cháng)逃命保命的板足鱟貌似在這次災難之中占據優(yōu)勢幸存了下來(lái)。沒(méi)有束縛的環(huán)境對它們來(lái)說(shuō)像是進(jìn)入了天堂,板足鱟向著(zhù)不同的方向特化自己的長(cháng)處,出現了長(cháng)尾刺、劃水用的槳,身體不斷增大,從最初不到1米的身材,進(jìn)化到了2米多長(cháng),再加上發(fā)達的游泳能力,導致全球范圍都有板足鱟的身影。整個(gè)志留紀的海洋變成了海蝎的帝國,如同現在魚(yú)類(lèi)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(shí)期的板足鱟主要以早期魚(yú)類(lèi)等小型動(dòng)物為食,甚至體型大的會(huì )捕食小型板足鱟。脊椎動(dòng)物早期的祖先甲胄魚(yú)(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(huì )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(wàn)年,一直被壓制的魚(yú)類(lèi)就不同往日了,魚(yú)類(lèi)進(jìn)化出了擅長(cháng)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(yú)統治的泥盆紀時(shí)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(guò)是曇花一現,反抗時(shí)期最后的掙扎罷了。

甲胄魚(yú)復原圖

(源自:Pinterest-Le Cephalaspis)

泥盆紀的有頜魚(yú)時(shí)代

不同地質(zhì)歷史時(shí)期的生物演化

(源自:Royal Ontario Museum)

海蝎的王朝隨著(zhù)殘存的部分板足鱟逃往淡水而破滅,但有頜魚(yú)類(lèi)的追殺卻未結束,海蝎又進(jìn)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(shí)一直還在,一直在我們身邊,抬頭可見(jiàn)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(lái)的螯肢是唯一可以辨別親緣關(guān)系的器官。雖然螯肢動(dòng)物的王朝早已覆滅,但它們至少把整個(gè)物種的希望延續至今,在紛繁復雜的現代生態(tài)環(huán)境中展現著(zhù)自己的生命之光。

板足鱟化石

蜘蛛:螯肢動(dòng)物的現生代表

(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:節肢巔峰https://zhuanlan.zhihu.com/p/27570566

[6] 芳斯塔芙-【鬼谷說(shuō)】螯肢動(dòng)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(lái)源:中科院地質(zhì)地球所


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