科学探索|古脊椎所等在云南发现3.9亿年前中泥盆世盔甲鱼类( 三 )


盔甲鱼类一直被认为生存在浅海或滨海环境,鳃囊作为盔甲鱼类的主要呼吸器官,其数目的演化在一定程度上可反映出对海洋缺氧事件的响应,表现为鳃囊数目的激增 。即便如此,大多的盔甲鱼类都在早埃姆斯期的生物事件中灭绝了,只有东方鱼拥有有史以来数目最多的鳃囊,延续生活到中泥盆世,这可能是它们在因缺氧造成的的生物灭绝事件中幸存下来秘诀 。
作为盔甲鱼类的三大类群之一,最早的多鳃鱼类化石记录可追溯至志留纪兰多维列世的早期,直到早泥盆世时,多鳃鱼类才迎来辐射演化(图5、6) 。受到志留系-泥盆系界线事件(S/D Event)的影响,多鳃鱼类的多样性得以发展,表现为云南曲靖西山村组下部的多鳃鱼-宽甲鱼组合/西山村组合 。
然而,早泥盆世布拉格期时,多鳃鱼类的多样性突然下降,在早埃姆斯期生物事件(E’Em Event)后,盔甲鱼类的多样性也急剧降低(图5) 。在早泥盆世中埃姆斯期后,生活在中国南方近岸浅海环境中的生物群落受海侵影响而灭绝更替 。
在中埃姆斯期生物事件(M’Em Event)后,盔甲鱼类几乎灭绝,只有寸田乌蒙山鱼(Wumengshanaspis cuntianensis)存活至晚埃姆斯期(图5) 。在中泥盆世艾菲尔期,只有少数几种多鳃鱼类遗存 。我国中泥盆统的多鳃鱼类的首次报道见于潘江等1993年描述的近中显眶鱼,化石产于广西博白三滩乡六司冲,保存较不完整,仅为眶孔的部分外模,其鳃囊部分看不到,因此数目不详,但从总的特征看确实属于多鳃鱼类 。
目前,唯一的晚泥盆世的盔甲鱼化石则是潘江等1987年发现于宁夏中宁香山沙堂家红石湾上泥盆统的中宁组,仅保存有部分鳃囊,从特征看属多鳃鱼类无疑 。本研究表明,东方鱼也在早、中埃姆斯期生物事件中幸存下来,一直生存到中泥盆世 。从云南晚志留世到早-中泥盆世向北到宁夏的晚泥盆世,向东到广西的早-中泥盆世均有多鳃鱼类被发现,但时代和地域不同,它们是在何时开始迁徙辐射到宁夏、广西仍是未解之谜,有待未来的进一步研究 。
研究工作得到中科院战略性先导科技专项(B类)、国家自然科学基金、中科院前沿科学重点研究计划等的支持 。

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图1.东方鱼生态复原图(杨定华绘)

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图2.东方鱼化石照片与复原图(盖志琨摄、郭肖聪绘)

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图3.东方鱼和宽甲鱼的化石照片(盖志琨摄)(A.硕大东方鱼正型标本,B.“曲靖东方鱼”标本,C.曲靖宽甲鱼(相似种)标本,B、C都曾经被错误地归到东方鱼属)

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图4.东方鱼(A)、宽甲鱼(B)与多鳃鱼(C)鳃囊对比图(郭肖聪绘)

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图5.盔甲鱼类的系统发育关系、属级多样性以及对泥盆纪生物事件的响应

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图6.泥盆纪生物事件对盔甲鱼类物种多样性的影响