澄江动物群和寒武纪大爆发
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
春光虫(S troma tove ris)
春光虫具有叠覆状梳齿构造,很可能代表 着栉水母类的一类原始祖先。在前寒武纪末期 全球浅海域中曾广泛分布着充满谜一样的“文 德生物群”,学术界一直认为它们是动物演化早 期的一次“失败的试验”,但春光虫可能是它们 中的一支成功延续到寒武纪初期的代表。春光 虫保存了完整的软躯体构造细节,既有“蕨 叶”状文德生物的基本构型,又具有双胚层动 物、尤其是栉水母类的一些特有性状,很可能代 表着栉水母的一种祖先类型。春光虫的模式种 为美妙春光虫(Stromatoveris psygmoglena)。
脊椎动物的起源历来是进化生物学家关注的重点
命题。澄江动物群中的后口类皇冠西大动物、半索动物
云南虫和海口虫、尾索动物始祖长江海鞘、头索动物海
口华夏鳗和中间型中新鱼、脊椎动物凤姣昆明鱼和海口
鱼,勾勒出一幅较为完整的从无脊椎动物向脊椎动物演
化谱系图。
11 EVOLUTION 生物进化
封面文章
澄江动物群的发现证实了 " 寒武纪大爆发 " 的客 观存在。" 寒武纪大爆发 " 是生物史上最重大的演化辐 射事件,现代动物多样性的基本框架,即门一级的动物 分类,在 " 寒武纪大爆发 " 过程中就已基本形成,而所 有的现生动物门类只是由寒武纪早期就已出现的部分 类群演化而来。
我国云南的澄江动物群是一个展现寒武纪初期生 命大爆发景观的罕见化石宝库,它的特殊埋葬形式使得 距今约 5 亿 3 千万年前的海洋生物栩栩如生地展现在 我们面前。现已发现并描述的澄江动物群化石共 120 余种,分属海绵动物、腔肠动物、鳃曳动物、叶足动物、腕 足动物、软体动物、节肢动物和脊索动物等 10 多个动 物门以及一些分类位置不明的奇异类群。这一发现表 明,从低等的海绵动物到高等的脊索动物,几乎所有的 现生动物门在寒武纪开始后不久都已有了各自的代表, 当时的动物类型在门一级分类单元上甚至比现代的还 要多。
延长抚仙湖虫(Fuxia nhuia prote ns a)
抚仙湖虫仅见于澄江生物群,目前已知仅有延长抚仙湖虫一种,体长最大 可达 11 厘米。根据外部形态与消化道内含物推测,抚仙湖虫可能为肉食性动 物。虫体大致可区分为头、胸、腹三个部份,背侧还有一个半圆形的头甲,由头 向后覆盖三个胸节。头的前端有一对带柄的复眼,胸节腹侧有 35-45 对双肢 型附肢,腹部没有附肢,末端有倒三角形的尾刺,两侧还有一对腹尾刺,尾部构 造看起来很像是古生代的叶虾类甲壳动物。
16 生物进化 EVOLUTION
真形伊尔东体 (Eldonia e umorpha)
真形伊尔东体的体型 似水母,呈扁圆钵状,一般 直径 5-7 厘米。伊尔东体 的身体构造独特,无法归 入目前以知的任何一种动 物门类。
双肢抱怪虫(Ample ctobe lua s ymbra ch眼,躯干宽,两侧有 11 对桨状肢叶,尾扇均 由 3 对互相连接的片状结构所组成,可能与奇虾相同。抱怪虫的化石相当常 见,但一般保存较差,有些离散的前附肢化石长度超过 14 厘米,据此估计成 虫的身体全长可能超过 1 米。根据虫体带刺的前附肢、扁平的身体,以及带柄 的大眼等构造特征推论,抱怪虫可能是栖息于底质或半埋藏于沉积物表层, 只出露一双大眼,伺机掠食的肉食性动物。抱怪虫属仅有双肢抱怪虫一种,目 前仅见于澄江生物群。
龙潭村贝(Longta ncune lla)为一腕足类动物
20 生物进化 EVOLUTION
灰姑娘虫(Cinde re lla)
模式种为优美灰姑娘虫(Cinderella eucalla),为海怪虫类节肢动物,身体 长可达 2. 5 厘米。
21 EVOLUTION 生物进化
封面文章
纳罗虫(Na ra oia)
研究后口动物分异的早期阶段提供了新的线索。古虫动
物的存在印证了分子生物学的研究推测:最原始的后口
动物是一类开始发育出具鳃裂构造的原始分节动物。现
已发现的古虫动物包括 8 属 9 种:楔形古虫、长方形古
虫、困惑斑府虫、皇冠西大动物、宏大俞元虫、郝氏地大
动物、具腹圆口虫、长尾异形虫、美丽北大动物和串珠古
海口鱼(Ha ikouichthys)
12 生物进化 EVOLUTION
海口鱼身体呈梭状,长约 2. 5 厘米,是一种原始的似鱼类生物,属 于无颌总纲,其下只有一个种— —— 耳材村海口鱼(H. ercaicunensis)。海 口鱼被认为是地球上最古老的真正 鱼类,也是最古老的真正脊索动物。 从此之后,脊索动物在地球上绵延 亿万年,孕育出后来的各种各样的 脊椎动物。
澄江动物群和寒武纪大爆发
在漫长的生物演化历史中,在经历了长达近 35 亿 年的等待之后,生命于 5.4 亿年前的寒武纪早期迎来了 一场大规模的爆发性辐射,即通常为人所熟知的“寒武 纪大爆发”。
在寒武纪之初,以三叶虫为代表的寒武纪动物群几 乎是“一夜之间”突然涌现出来,而在之前的地层中却难 觅其踪迹。这一问题曾经困扰着无数学者,现代进化论 的奠基者达尔文曾在《物种起源》中特别提到“寒武纪动 物群在最低化石层位中的突然出现”。而他的解释是“地 质记录的不完整性”。当然从他所处的时代看,无论是认 识水平,还是早期生命化石的发现和研究深度均处在初 级水平。随着一百多年来,科学家们的不断努力,人们对 于寒武纪之前的生命世界有了长足的进步,但寒武纪初 期的生命辐射事件却依然是不争的事实,是生命演化历 史中最绚烂的一刻。
15 EVOLUTION 生物进化
封面文章
次圆柱形细丝海绵(Le ptomitus te re tius culus)
海绵体细长,最长可达 110 毫米,宽度可达 12 毫米;体壁薄,由 3 套大小 不同单轴骨针所组成。最初发表时的化石主要采自云南澄江帽天山西坡和西 北山坡不同采坑,层位为筇竹寺组玉案山段。
13 EVOLUTION 生物进化
封面文章
北大动物(Be ida zoon)
模式种为美丽北大动物(Beidazoon venustum),产于昆
明海口地区的尖山剖面和耳才村剖面。
古虫类动物(Ve tulicolida)
澄江动物群的古虫属(Vetulicola)最早描述于 1987 年,由 于其分节特征,长期被认为是节 肢动物。但随着云南虫类及地大 动物、俞元动物化石的发现,大 量特征显示了古虫动物是一类 低等后口动物。2001 年,舒德干 教授建立了古虫动物门,并认为 古虫动物是后口动物的早期分 支。云南虫类(包括云南虫和海 口虫)可能与古虫动物有紧密的 关系。
其中最值得一提的是古虫动物门和最早的脊索动
物。古虫动物是一类绝灭的动物,仅发现于澄江的早寒
武纪地层中。其外形分节,曾被认为是一类独特的节肢
动物。后来研究者在其鳃孔的位置发现了鳃裂,并把鳃
孔重新解释为鳃囊。这样就把古虫从节肢动物中分裂出
来,建立古虫动物门,代表一个具有特殊身体构型的后
口动物类群。古虫动物门的一些特征,尤其是鳃裂,对于
环饰蠕虫 (Cricocos mia)
18 生物进化 EVOLUTION
莱德利基虫(Re dlichia ) 云南头虫(Yunna nole pha lus )
19 EVOLUTION 生物进化
封面文章 先光海葵(Xia ngua ngia s inica)
葵体圆柱形,口盘具一圈触手冠,由 16 条触手 所组成,触手内侧横向肌纹发育,并有纤毛状构造 的存在。基部有一向下开口的圆筒状基盘,为动物 的固着器。
纳罗虫为双分区节肢动物,体长可达 5 厘米。纳罗虫为软底生物,可通过身躯的 弯卷在软底表面进行掘进,同时它的外肢具有很大的外叶,可以在近底游泳或用内 肢步行。纳罗虫最初是在加拿大布尔吉斯页岩中发现的,最初被错误地归入了甲壳 动物的鳃足类中,但后来经进一步的研究发现,纳罗虫是一种十分特别的三叶虫。纳 罗虫的化石十分常见。在澄江动物群中主要有两种,长尾纳罗虫(Naraoia longicaudata)和刺状纳罗虫(Naraoia spinosa)。
古虫(Ve tulicola)
14 生物进化 EVOLUTION
西大动物(Xida zoon)
模式种为皇冠西大动物(Xidazoon stephanus)
云南虫(Yunna nozoon)
云南虫的身体侧扁,一般长 3 至 4 厘米,大的可达 6 厘米。云南虫的身体长有发达 的肌肉,依靠肌肉收缩使身体产生波浪来游泳,营底表滤食生活。云南虫最早发现于 1991 年,但它的头部不易保存,最初被认为是一种特殊的蠕虫。后经不断地发掘和深入 研究,发现云南虫有 7 对鳃弓,可以呼吸,并把食物留在口腔里,这是脊索动物的重要 特点,因此可以确定云南虫就是脊索动物。在此之前,世界上最早的脊索动物一直被认 为是在加拿大伯吉斯页岩动物群中发现的距今约 5. 15 亿年的皮凯亚虫,而云南虫出 现于距今 5. 3 亿年前,将脊索动物在地球上出现的历史又往前推进了 1500 万年。
虫。现存的后口动物中只有半索动物门、棘皮动物门和
脊索动物门 3 个门类,古虫动物化石的研究表明后口动
物还包括现今已不复存在的第四个门— ——古虫动物门。
古虫动物的基本特征是躯体分节,并由前体和后体两部
分组成。此外还有背区和腹区的分化、5 对鳃囊和鳃裂
构造等基本身体构造,根据后体构造不同,可分为古虫
纲和异形虫纲。
22 生物进化 EVOLUTION
火把虫(Fa cive rmis)
模式种为云南火把虫(Facivermis yunnanicus),最早报道于 1989 年。火把虫两侧对 称的蠕形状躯干分为前部、中部、后部三部分,前部具有 5 对叶足状附肢,很可能与叶 足类具有较近的亲缘关系。云南火把虫的 5 对叶足状附肢对于探索叶足类动物和节 肢动物附肢的起源更具有重要的科学意义。
澄江动物群的发现和研究彻底改变了 " 寒武纪是
三叶虫时代 " 的传统认识,有史以来第一次生动地再现 了距今五亿三千万年前海洋动物世界的真实面貌,将包 括脊索动物在内的大多数现生动物门类的最早化石记 录追溯到寒武纪初期,充分展示了 " 寒武纪大爆发 " 的 规模、作用和影响以及由此产生的生物多样性和复杂生 态系。
海口虫(Ha ikoue lla la nce ola ta)
海口虫虫体呈梭状,扁 平 的 身 体 像 文 昌 鱼 ,长 2. 5- 3 厘米,最长可达 4 厘 米。海口虫的肌肉已经分节,有 消化道、尾巴、肛门与四对生殖 腺,更重要的是,它有一个脊索动 物的特征— ——一群有弹性的细胞连成的 支柱,从头部一直延伸到身体的后端。脊索和 大脑是无脊椎动物与脊椎动物的最大区别,而海口虫兼具这两种构造,从而被认为是生物演 化过程中一个非常重要的环节,也是无脊椎动物演化成脊椎动物的典型过渡代表。海口虫的 发现,将脊索动物在地球上出现的时代由 5. 15 亿年前推到了 5. 25 亿年前。海口虫一般在温 暖浅海中营群体游泳生活。
17 EVOLUTION 生物进化
封面文章
中华微网虫 (Microdictyon s inicum)
中华微网虫为叶足类动物,其虫 体一端细长,另一端粗短有小突起, 虫体全长 10-77 毫米。微网虫之名, 源自 1981 年研究者在西伯利亚寒武 纪早期地层中,发现的许多分离的磷 质多边形网状骨片。直到澄江生物群 中保存软躯体化石的发现,才了解类 似化石原来是叶足类动物的矿化骨 片。目前已知的微网虫有 10 多种,见 于北美洲、中美洲、欧洲、亚洲,以及 澳洲的早-中期寒武纪地层,但仅有 澄江生物群中的化石保存软躯体构 造。除澄江生物群外,化石还见于陕 西早寒武世与贵州地区中寒武世地 层。澄江生物群中的微网虫仅有(中 华微纲虫)一种,仅限于云南澄江地 区。
古囊动物(Ve tulocys tis)
古囊动物是后口动物中一个重要而奇特的门类— ——棘皮动物门的始祖类型。古囊 动物躯体分为两部分,其前部与古生代其他低等棘皮动物一致,而后部却仍保留了原 始后口动物古虫类的基本特征,从而证实了现代五辐射对称的棘皮动物的祖先原本是 两侧对称的。古囊动物的发现使棘皮动物起源这一长期困惑学术界的难题取得了突破 性进展。最初发现的有尖山滇池古囊动物(Dianchicystis jianshanensis)和始祖古囊动物 (Vetulocystis catenata)两个种。