【地球演义】第二百二十一回 就是一盘大螺贝

按理说,写完双壳纲,就该介绍腹足纲了。但问题是,晚古生代的腹足纲真没有什么可写的(当然很可能有关于腹

按理说,写完双壳纲,就该介绍腹足纲了。但问题是,晚古生代的腹足纲真没有什么可写的(当然很可能有关于腹足类的有趣资料,但是井蛙没有查到,欢迎大家补充指正)。看看石炭纪和二叠纪的腹足纲化石:

化石产地:阿拉斯加,图片来源自[1]。

都是一些扁的,圆的,尖的螺壳,除了个头都比较小(已发现的最大的二叠纪螺壳也不过10几厘米高,像今天的大法螺,唐冠螺,椰子涡螺这样尺寸的大型种类还没有出现),也看不出和今天的螺蛳有什么不一样。

腹足纲在石炭纪登上陆地(参见第一百七十六回螺蛳壳里做道场)。陆生蜗牛在二叠纪继续发展。但依然是种类少,数量少,结构简单,个体也小,连最常见的蜗牛(灰巴蜗牛,同型巴蜗牛,条华蜗牛)那样大的都没有。

一些石炭纪和二叠纪的陆生蜗牛化石,外形有点像今天的烟管螺或者细钻螺,壳高不到1厘米。化石产地:美国,图片来源自[2]。

在德国开姆尼茨石化森林(参见第二百十二回铁虿狰狞12:“二叠纪初大灭绝事件”),也发现了许多陆生蜗牛的化石(上图左下)。它们和昆虫,蛛形类,多足类一起,搭建起二叠纪土壤生态系统的重要一环。图片来源自[3]。

腹足纲也在二叠纪末大灭绝中损失惨重,大约90%的种类消失,比如和海蕾缠绵得难解难分的宽角螺(参见第一百三十一回螺宫)。不过我们都知道,灾难过后,无论海洋和淡水螺类,还是陆生蜗牛,又慢悠悠地恢复生机,发展壮大,子孙绵延,直到今天。

好了,二叠纪腹足纲说完了。剩下的篇幅,聊聊软体动物中一些比较冷门的类群吧。

软体动物的系统发育树和早期演化史也是本糊涂账。传统上把现存的软体动物分为单板纲,腹足纲,双壳纲,头足纲,掘足纲(这五纲归入有壳亚门Conchifera),多板纲和无板纲(这两纲归入有刺亚门Aculifera)。划分的主要依据是头,足,内脏的结构,贝壳的有无,数量,形状,等等形态学的证据。这些纲之间也似乎确实泾渭分明,任谁也不会把单壳的螺和双壳的蚌弄混。

直到分子生物学的分析给出了一些颠覆性的结论。

通过对101种软体动物的基因分析比对绘制的软体动物系统发生关系图。从这张图上看,根本不存在什么“有刺亚门”和“有壳亚门”,掘足纲,无板纲和头足纲(还有“一小部分”腹足纲)是近亲;单板纲包含在多板纲之内,和“一部分”双壳纲是姊妹群。最不可思议的是,腹足纲和双壳纲居然都是二源(diphyletic)的。图片来源自[4]。

从上面的系统图来看,软体动物至少有两次独立演化出互相铰合,自由开闭的左右双壳结构。一些双壳类(比如牡蛎和刀蛤)与螺蛳和蜗牛的亲缘关系比和另一些双壳类(比如毛蚶和蚬子)还要更近一些。这似乎很难让人接受,毕竟,谁也没有见过介于螺和蚌之间的现代动物。

但这样的动物确实曾经存在过。软体动物门中,绝大多数纲一级的分类单元都在二叠纪末大灭绝中幸存下来。但有一个倒霉蛋除外,那就是喙壳纲(Rostroconchia)。

这是一些泥盆纪和石炭纪喙壳纲动物的化石。图片来源自[5]。

喙壳纲的贝壳看上去非常像双壳类的蛤蜊或者蚬子。但是仔细看贝壳的中线,会发现它们其实只有一片贝壳,没有铰合结构,也不能自由开合。

二叠纪喙壳类Oxyprora tschernyschewi化石。产地:俄罗斯基洛夫州。喙壳类的贝壳左右对称,而且对称的两半无论形状,纹理还是生长方式都非常像双壳类。再重复一遍:它们只有一片贝壳。图片来源自[6]。

Oxyprora tschernyschewi的贝壳结构。喙壳类的贝壳是固定死的,前后有两个开口。前端的开口往往延长成一个管状的“喙”,也许和双壳类的进出水管功能相同。足从后端的开口(anterior gape,ag)伸出来,爬行或挖掘洞穴。图片来源自[6]。

推测喙壳类活着的时候,很可能就是像这样把自己半埋在泥沙里,让水流从延长的“喙”进入体内,过滤食物颗粒,完成气体交换,并带走排泄废物。在古生代中,这些奇怪的单壳蛤一直和真正的双壳类分享海底的涂泥(参见第一百一回三壳鼎立)。图片来源自[7]。

喙壳类的发育过程也像是螺和蚌的混合体。它们的幼体最早会长出一片螺旋形的小贝壳,然后分裂出两个生长点,分别向左右两侧延展,然后包合,形成成体的类似双壳类的贝壳形状。在一些早期喙壳类化石上,生长痕迹非常明显。这样先螺后蚌的过程,自然会引起联想:也许双壳类也有类似的起源,只是走得更远,单壳发育的阶段最终消失,直接进入双壳发育的阶段。

奥陶纪的喙壳类Pinnocaris lapworthi化石,产地:苏格兰。图片来源自[8],标尺长度3毫米。

Pinnocaris lapworthi化石放大,在贝壳的生长起点可以看到一个小小的螺旋。这是它的幼体形成的最早的贝壳(胚壳,Protoconch)。但是它的贝壳很快就停止了螺旋生长,然后像双壳类一样延展出两侧对称的宽大壳体。图片来源自[8],标尺长度2毫米。

喙壳类的化石上没有留下什么软体结构的信息,只能推测有发达的足,外套腔和水管系统。至于它们的足到底是像腹足纲那样扁平的,像双壳纲那样斧形的,或者像掘足纲那样柱状的,有没有眼睛,有没有触角,有几对鳃,消化道弯成什么样,就没人说得清了。

一种新发现的中二叠世喙壳类Anetshella golowkinskyi。研究者为它单独建了一个目Anetshelloida。产地:俄罗斯鞑靼斯坦。图片来源自[9]。

Anetshella golowkinskyi复原图(b)。从贝壳形状上看,它似乎代表着喙壳类的一项演化尝试,从像双壳类那样潜泥滤食(a)过渡到像腹足类那样爬行食泥(b)。螺和蚌的界限,又一次模糊了。图片来源自[9]。

喙壳类在古生代繁荣一时,然而终于在二叠纪末全部灭绝。我们再也无缘尝(划掉)见到这些亦螺亦蚌的古怪动物,无法尝(划掉)欣赏它们华美的贝壳,笨拙的运动,还有不可思议的生长过程。

一些喙壳类的外形。双壳类在中生代崛起后,全盘接收了喙壳类曾经占据的生态位。图片来源自[10]。

相比双壳纲,腹足纲的二源论倒是更容易接受一些。像金伯利虫和齿谜虫(参见第三十七回鲍鱼之肆)那样的软体动物祖先就已经演化出齿舌和宽大的腹足。在寒武纪,许多软体动物类群都演化出锥形贝壳,然后自然而然地卷曲成螺旋(最典型的是腹足纲和头足纲)。

一些早寒武世软体动物化石,和它们可能的演化关系。这些不到5毫米的小贝壳可能属于腹足纲,头足纲,双壳纲,喙壳纲,单板纲,多板纲,太阳女神螺纲,或者其他一些不为我们所知的软体动物类群。图片来源自[11]。

最早演化出螺旋形贝壳的软体动物可能属于太阳女神螺纲(Helcionelloida),这是一类在寒武纪早期出现,在奥陶纪早期灭绝的微小贝壳,外形有点像魔法师的尖帽子。有些太阳女神螺的贝壳上有一根明显的像是水管的结构,但到底是进水管还是出水管呢?没有人知道答案。

一些早寒武世太阳女神螺化石,贝壳上有一根明显的管子。这个结构没有在其他软体动物的贝壳上发现过。产地:加拿大纽芬兰省,图片来源自[12],标尺长度10微米。

格陵兰岛发现的早寒武世太阳女神螺Yochelcionella greenlandica化石。图片来源自[13]。

太阳女神螺的两种复原图。那根管子到底是水流流入还是流出的通道,决定了贝壳的朝向。太阳女神螺像“怪诞虫”一样头尾难分——不对,它其实比怪诞虫更加神秘,因为完全不知道软体的结构,只好随便画一个像蜗牛一样的身体塞在贝壳下面。图片来源自[12]。

一只现代石鳖(多板纲)的腹面观。它的嘴和足很像腹足类,在足的两侧可以看到成排的鳃丝,这就和腹足纲非常不同了。图片来源见水印。

井蛙在第一百七十八回曲径通幽稍微介绍了一下石鳖和多板纲。这类怪模怪样的软体动物保留了许多原始的特征,比如没有明显的头部,外套腔不发达,贝壳和内脏分节等等。

疑似多板纲的微小贝壳在寒武纪就已经出现,但可以确定的石鳖化石直到泥盆纪才发现。多半纲在古生代也演化出一些非常有意思的种类。比如有一个目被称为“Multiplacophora(井蛙暂且翻译成复多板目)”。现代石鳖后背上只有一排(8块)互相堆叠的贝壳,而复多板目石鳖的贝壳是长这样的:

泥盆纪复多板目石鳖Protobalanus spinicoronatus化石,产地:美国俄亥俄州,保存于辛辛那提自然历史博物馆(Cincinnati Museum of Natural History)。图片来源自[14],I-J标尺长度为5毫米。

另一种泥盆纪复多板目石鳖Hannestheronia australis化石,产地:美国俄亥俄州,保存于辛辛那提自然历史博物馆(Cincinnati Museum of Natural History)。图片来源自[14],A标尺长度为5毫米。

所以复多板目石鳖后背上共有3排17块贝壳,在贝壳的周围还有一圈锋利的尖刺。如此严密的防护,或许说明这类动物比较好吃(划掉划掉)生活在一个危机四伏的海洋中。

无板纲(Aplacophora),多板纲(Polyplacophora)和哈氏虫(Halkieria),黎镰虫(Orthrozanclus,参见第三十六回装甲蛞蝓)可能的系统发生关系。复多板目是多板纲的一个演化盲支。图片来源自[14]。

复多板目也在二叠纪末灰飞烟灭。这实在有些可惜,如果它们生活到现代,就很好玩了。你看:

这样的是石鳖。图片来源自[15]。

那这样的——Protobalanus spinicoronatus复原图,来源自[15]——是不是该叫“石龟”呢?

然后还有这个,大概可以叫“石鼋”吧:

现代最大的石鳖:橡胶靴石鳖(Cryptochiton stelleri),也叫巨型太平洋石鳖(Giant Pacific chiton)。体长可以达到40厘米,贝壳埋在粗糙的背部表皮下面,看起来像一大滩烂胶皮。据说吃起来又老又硬,口感极差。图片来源见水印。

哈哈,软体龟鳖乐园。

这一回写得很乱,就当是一锅贝壳大杂烩吧。

就像这样。图片来源自网络。

地球名片

生物分类:动物界-软体动物门-太阳女神螺纲

存在时间:寒武纪早期至奥陶纪早期

现存种类:无

化石种类:不明

生活环境:海洋

代表特征:可能是腹足纲,双壳纲,头足纲和掘足纲的共同祖先;具有微小的盘状或螺旋贝壳;有些种类具有类似水管的突出结构

代表类群:太阳女神螺

参考文献:

[1] Ellis L. Yochelson, J. Thomas Dutro,JR., Late Paleozoic Gastropod from Northen Alaska. Geological SurveyProfessional paper 334-D

[2] Alan Solem, Ellis L. Yochelson, NorthAmerican Paleozoic Land Snails, with a Summary of Other Paleozoic NonmarineSnails. Geological Survey Professional Paper, 1072

[3] Jason A. Dunlop, David A. Legg, Paul A.Selden, et al., Permian scorpions from the Petrified Forest of Chemnitz,Germany. BMC Evolutionary Biology, 2016, 16:72, DOI 10.1186/s12862-016-0634-z

[4] Gonzalo Giribet, Akiko Okusu, Annie R.Lindgren, Evidence for a clade composed of molluscs with serially repeatedstructures: Monoplacophorans are related to chitons. PNAS, 2006, vol. 103, no.20, 7723–7728

[5] Nicole S. Rogalla, Michael R. W. Amler,Biogeographical distribution patterns in Mid- and Late Palaeozoic Conocardioida(Mollusca: Rostroconchia). Cour. Forsch. –Inst. Senchenberg, 242(2003), 51-69

[6] A. V. Mazaev, Middle PermianRostroconchs of the Kazanian Stage of the East European Platform.Paleontological Journal, 2015, Vol. 49, No. 3, pp. 238–249, DOI:10.1134/S0031030115030089

[7] MichaelR. W. AMLER, Shallow marine Rostroconchia (Mollusca) from the latest Devonian(Strunian) and their significance for rostroconch life style and evolution.GEOLOGICA BELGICA (2016) 19/1-2: 111-120

[8] Peel, J.S. 2004. Pinnocaris and theorigin of scaphopods. Acta Palaeontologica Polonica 49 (4): 543–550

[9] A. V. Mazaev, Anetshelloida, a NewRostroconch Order (Mollusca: Rostroconchia). Paleontological Journal, 2012,Vol. 46, No. 2, pp. 121–131

[10] Peter J. Wagner, Patterns ofmorphologic diversification among the Rostroconchia. Paleobiology, 23(1), 1997,pp. 115-150

[11] P.Y. PARKHAEV, The Cambrian ‘basement’ of gastropod evolution. From:VICKERS-RICH, P. & KOMAROWER, P. (eds) The Rise and Fall of the EdiacaranBiota. Geological Society, London, Special Publications, 286, 415–421, DOI:10.1144/SP286.31

[12] ATKINS,C.J. & PEEL, J.S. 2008. Yochelcionella (Mollusca, Helcionelloida) from thelower Cambrian of North America. Bulletin of Geosciences 83(1), 23–38

[13] Atkins,C.J. & Peel, J.S. 2004–10–20: New species of Yochelcionella (Mollusca:Helcionelloida) from the Lower Cambrian of North Greenland. Bulletin of theGeological Society of Denmark, vol. 51, pp. 1–9

[14] JAKOB VINTHER, PETER JELL, GEORGEKAMPOURIS, et al., THE ORIGIN OF MULTIPLACOPHORANS – CONVERGENT EVOLUTION INACULIFERAN MOLLUSCS. Palaeontology, Vol. 55, Part 5, 2012, pp. 1007–1019

[15] University of Texas at Austin."CT scan and 3-D print help scientists reconstruct an ancientmollusk." ScienceDaily. ScienceDaily, 19 September 2012.

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