牙形動(dòng)物(conodont 動(dòng)物界 ),定義為帶有牙形石骨骼的動(dòng)物,生活在從5.8億年前的寒武紀(jì)到2億年前的三疊紀(jì)。牙形動(dòng)物外表像蠕蟲,大約有40.5毫米長(zhǎng),只有兩毫米寬。頭部有兩個(gè)突起,中間是一個(gè)凹陷(可能是口),牙形動(dòng)物所特有的牙形刺就長(zhǎng)在頭后面一點(diǎn),幾乎就是口的位置。牙形刺形態(tài)多樣,大小各異,大量存在于從寒武紀(jì)到三疊紀(jì)的巖層中,曾在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)困擾著古生物學(xué)家。直到1969年,古生物學(xué)家們才基本確定牙形動(dòng)物屬脊索動(dòng)物門,克利赫刺屬。
外形特征
全體牙形動(dòng)物的總特征就是具有各式各樣的牙形石,顧 名思義,牙形刺就是類似于現(xiàn)代動(dòng)物牙齒的刺,它們是名副其實(shí)的細(xì)小、齒狀、磷酸鹽質(zhì)地的結(jié)構(gòu)。牙形刺的大小不等最大的長(zhǎng)3毫米,最小的要用顯微鏡才能看到。牙形刺雖然細(xì)小,卻是最重要的化石之一。很多巖層中都有它們大量的身影,它們的演化速度非常快,具有極高的地層對(duì)比價(jià)值(在每一個(gè)短時(shí)期內(nèi)都有獨(dú)一無(wú)二的牙形刺)因此,牙形刺也就成為了少數(shù)可以作為生物地層學(xué)對(duì)比化石類型之一,可 以通過(guò)它們來(lái)鑒定巖石年代和地層對(duì)比。
千奇百怪的牙形石
1856年人們發(fā)現(xiàn)了牙形刺,但直到1934年前,人們都在毫無(wú)頭緒的猜測(cè)——要么認(rèn)為它們是零散的、脫落的化石部件,要么試著把牙形動(dòng)物放在所以動(dòng)植物的大類中,猜測(cè)它們是藻類的根莖或者線蟲的交配器官,最常見(jiàn)的猜測(cè)是環(huán)節(jié)蠕蟲或者魚類頜的組成部分。直到1934年,第一次有人發(fā)現(xiàn)了“牙形動(dòng)物化石群”,它們通過(guò)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)一明確和穩(wěn)定的模式連接在一起。這些特征促使古生物學(xué)家認(rèn)為牙形刺是動(dòng)物的口器(或者是牙,或者有鞭毛的過(guò)濾器)。而1983年的發(fā)現(xiàn)則驗(yàn)證了這一猜想。
牙形石形狀多樣,主要分為單錐型、平臺(tái)型、復(fù)合型。
牙形動(dòng)物的真相
1983年,在蘇格蘭的下石炭統(tǒng)發(fā)現(xiàn)早石炭紀(jì)牙形動(dòng)物軟體化石,牙形動(dòng)物的謎團(tuán)從此真相大白。牙形刺存在于牙形動(dòng)物口的位置,是牙形動(dòng)物軀體上唯一堅(jiān)硬的部分。在牙形刺的口面,特別是臺(tái)型牙形刺的口面發(fā)現(xiàn)微磨損,證明牙形刺是牙齒,起粉碎、剪切食物的作用,是食大粒食物的,是牙形動(dòng)物的口咽器官,這驗(yàn)證了古生物學(xué)家之前的猜想。但是這種攝食器官又與現(xiàn)代動(dòng)物不同,是左右起作用的。
牙形動(dòng)物軀干部為一系列的V形結(jié)構(gòu),是被肌膈分隔開(kāi)的肌肉。有兩條與體表平行的模糊線條縱貫全身,通過(guò)與逐漸腐敗的文昌魚的比較,古生物學(xué)家認(rèn)為這是脊索。在尾部有一些刺,被認(rèn)為是尾鰭。
生活時(shí)期
牙形動(dòng)物生活在從大約5.8億年前的寒武紀(jì)到2億年前的三疊紀(jì)的淺海中。
生活習(xí)性
牙形生物專家認(rèn)為牙形動(dòng)物有良好的視力,兩側(cè)對(duì)稱,能像鰻類一樣快速游泳,并且很可能是積極捕食的,能適應(yīng)于不同的生境。在最近,古生物學(xué)家仔細(xì)地研究了牙形石特殊的類似溝槽結(jié)構(gòu),將牙形刺與其他滅絕和現(xiàn)存有毒物種的牙齒化石進(jìn)行對(duì)比,做出了牙形動(dòng)物是世界上最早的有毒動(dòng)物的驚人猜測(cè)。正是因?yàn)榫哂辛诉@些特征,牙形動(dòng)物才能在歷史長(zhǎng)河中長(zhǎng)時(shí)間存在并不斷發(fā)展。
演化意義
地層主帥
牙形動(dòng)物演化之迅速使得它成為地層判斷的有效的手段,為古生代界線層型的定義提供了大量的幫助。生物地層劃分的詳細(xì)程度,經(jīng)常以生物帶的多少來(lái)統(tǒng)計(jì)。至今,古生代和三疊紀(jì)的牙形刺化石帶已劃分出200多個(gè)。除帶化石外,還有很多標(biāo)準(zhǔn)化石,僅晚泥盆世就有120多種牙形石的標(biāo)準(zhǔn)化石,只要發(fā)現(xiàn)一個(gè),地層時(shí)代就能得到精確確定。牙形刺實(shí)際就是古生代和三疊紀(jì)生物地層的主帥。這是任何其他化石門類所不能比擬的。
演化先鋒
從寒武紀(jì)到三疊紀(jì),牙形動(dòng)物共生存了超過(guò)三億年,它經(jīng)過(guò)多次大滅絕的考驗(yàn),卻始終能保持物種的延續(xù),在泥盆紀(jì)的弗拉斯階/法門階事件(即F/F事件,顯生宙五大滅絕事件之一)中,牙形動(dòng)物在大滅絕期間的集群滅絕是最后發(fā)生,滅絕的時(shí)間間隔也最短。而且,在大滅絕之后,牙形刺最早進(jìn)入復(fù)蘇期,復(fù)蘇期可能只有35萬(wàn)年,與其他生物900萬(wàn)年的復(fù)蘇期相比,牙形動(dòng)物是生物演化的先鋒。
地質(zhì)尖兵
牙形石的顏色是有機(jī)變質(zhì)的重要標(biāo)志。依據(jù)牙形刺的顏色可以判斷石油有機(jī)成熟度,圈定油氣遠(yuǎn)景區(qū)。美國(guó)就曾通過(guò)對(duì)牙形動(dòng)物的鑒定而圈定阿拉斯加州的重要油氣田。
最新發(fā)現(xiàn)
對(duì)于牙形動(dòng)物來(lái)說(shuō),志留紀(jì)蘭多維列世是一個(gè)非常重要的時(shí)期。在經(jīng)歷了奧陶紀(jì)末生物集群滅絕之后,牙形動(dòng)物在該時(shí)期進(jìn)入了復(fù)蘇和輻射階段,其多樣性和動(dòng)物群面貌都發(fā)生了重大的變化。通過(guò)對(duì)該時(shí)期牙形動(dòng)物古地理的研究,可以全面了解牙形動(dòng)物的時(shí)空分布特點(diǎn)及其與古環(huán)境之間的關(guān)系。
中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所陳中陽(yáng)博士、樊雋軒研究員與愛(ài)沙尼亞塔林理工大學(xué)地質(zhì)研究所Peep M?nnik研究員整合并厘定了志留紀(jì)蘭多維列世全球250個(gè)產(chǎn)地的牙形石化石記錄,通過(guò)定量分析,分別建立了志留紀(jì)蘭多維列世“前特列奇”時(shí)間段(包括魯?shù)て诤桶B∑冢┖吞亓衅鏁r(shí)間段的全球淺海界牙形動(dòng)物的古地理區(qū)系,并根據(jù)其經(jīng)向分布的特點(diǎn),提出志留紀(jì)蘭多維列世牙形動(dòng)物古地理區(qū)系形成的主要控制因素為大洋環(huán)流,而非緯向的溫度等因素。
文章還進(jìn)一步比較了奧陶紀(jì)的牙形動(dòng)物古地理區(qū)系,指出早奧陶世至晚奧陶世均顯示了明顯的緯向分布特點(diǎn),顯然,在奧陶-志留紀(jì)之交,牙形動(dòng)物的地理分布模式發(fā)生了徹底的改變,這很可能受控于奧陶紀(jì)末冰期及由此導(dǎo)致的生物集群滅絕事件,它導(dǎo)致了牙形動(dòng)物的生活習(xí)性和地理分布發(fā)生了重要變化,但具體影響機(jī)制還有待后續(xù)深入研究。
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