半米不到的菊石为何进化出2.5米的巨菊石?科学家:沧龙越来越大

菊石是地球生命史发展过程中不可忽视的一页 , 它们最早出现在古生代的泥盆纪初期 , 于三叠纪开始广泛分布于全球海洋 , 到中生代的侏罗纪及白垩纪达到兴盛 , 最后在6500万年前的白垩纪末期灭绝 。 据化石研究表明 , 菊石家族可分九大目:棱菊石、齿菊石、弛菊石、叶菊石、勾菊石、真菊石、海神石、前碟菊石、似古菊石 。
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众多菊石的个体因品种而差异极大 , 小的只有几厘米 , 而大的可达2米 。 其中最大的菊石是生存于晚白垩纪的副·普若斯菊石(Parapuzosiaseppenradensis , 也可称德国巨菊石) , 直径预计可达到2.5米 。 但普若斯菊石为何演化出如此令人印象深刻、庞大的外壳 , 一直是一个悬而未决的问题 。
地球上最大的软体动物?
菊石是已灭绝的海洋动物(隶属于软体动物门头足纲) , 跟章鱼和鱿鱼是近亲关系 。 科学研究表明 , 在白垩纪晚期 , 在大型恐龙在陆地上漫游时 , 海洋软体动物的数量大爆发 , 同时菊石种类以及体积多样化也达到了顶峰 。
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在此期间 , 被称为普若斯菊石的菊石物种广泛分布在全球各大海洋 , 但与我们熟悉的、平均直径不超过半米的菊石相反 , 普若斯菊石长到了2.5米 。 这种巨型软体动物的发现是不寻常的 , 因为菊石家族中没有其他已知的物种能扩大到如此大的规模 。
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半米不到的菊石为何进化出2.5米的巨菊石?科学家:沧龙越来越大】普若斯菊石的化石最早于1895年在德国威斯特伐利亚附近被发现 , 被德国动物学家赫尔曼·兰多瓦(HermannLandois)命名为粗碟菊石(Pachydiscus)属的一个物种 , 但在1913年更名为一个独特的属 , 并将普若斯菊石确立为模式物种 。 由于普若斯菊石化石的不完整贝壳的直径约为180厘米 , 因此古生物学家认为存活的普若斯菊石的直径在2.55米到3.55米之间 , 体重可达1500公斤 , 属于世界上最大的菊石 。
古生物学家研究推测 , 普若斯菊石应该是一种凶猛的捕食者 , 其菜单可能包括鱼类、其他头足类动物(鱿鱼) , 甚至其他菊石以及更小的海洋爬行动物 。 在运动方面 , 普若斯菊石会有一个从贝壳中伸出的虹吸管 , 可以像喷射器一样喷出水 , 就像我们在鱿鱼等其他头足类动物中看到的一样 。 考虑到在鱿鱼和鹦鹉螺中观察到这种行为 , 普若斯菊石可能在水体中具有更大范围的垂直移动 , 而不是远距离移动 。
然而 , 大型菊石化石标本很少见 , 使得普若斯菊石的演化史难以研究 。
体型变大 , 是因为沧龙?
为了探索普若斯菊石体型变大超过其他普通菊石的原因 , 巴伐利亚自然历史收藏馆古生物学家克里斯蒂娜·伊夫林(ChristinaIfrim)领导、德国海德堡大学研究人员组成的团队收集了来自英国、法国、德国、北美的154个菊石标本进行研究 , 其中有100个属于来自英国和墨西哥大西洋沿岸发现的新标本 , 直径范围从0.1米到1.8米 , 可以对普若斯菊石的完整发育周期进行最完整的研究 。
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基于对这些动物的研究 , 团队发现常见的P.leptophylla样本可以追溯到白垩纪晚期的桑托期(Santonian) , 即8630-8360万年前 。 相比之下 , 普若斯菊石出现在较年轻的沉积物中 , 年代在桑托期更晚期至随后的坎帕期(Campanian) , 即8360-7210万年前 。 这些样本中 , 最古老的P.leptophylla直径只有0.7米 , 但到了坎帕期上半段即约8000万年左右开始记录到更大的菊石 。 因此团队推测 , 普若斯菊石是在8000万年前从P.leptophylla进化而来 。
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至于普若斯菊石为何要变得更大 , 团队指出 , 当时普若斯菊石可能面临着生长的演化压力 , 因为白垩纪海洋爬行动物捕食者沧龙(Mosasaurus)在此时期也变得更大 。 科学家认为 , 进化压力是一种现象 , 在这种现象中 , 物种集体种群的共同压力会影响其生殖方面 。 就菊石而言 , 与生存能力和防御力相关的特征会遗传给它们的后代 , 从而使后代拥有更大的体型 , 可以应对沧龙的侵略 。
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ps:大部分沧龙的颚可以像蛇一样嘴巴张开到极大角度 , 以至于可将猎物一口吞下 。 此外 , 沧龙不单拥有外面的那一排尖牙 , 它口中深处还有另一排小牙 , 能够把身陷沧龙口中的猎物咬紧 , 防止猎物挣扎逃脱 。 例如名为“圆齿龙”的沧龙 , 牙齿进化成特殊的半圆状 , 专门以乌龟、菊石类、鹦鹉螺与贝类为食 。