[攀緣的井蛙] 地球演義=顯生宙-古生代-寒武紀=60~63

60. 異蟲的故事1:漫步者

在寒武紀,節肢動物開始用外骨骼武裝自己的身體和附肢,迅速分化出包括三葉形類,大附肢類,雙瓣殼類等各種形態。而節肢動物的一支近親保留了蠕蟲狀的柔軟身體,它們的分節不明顯,也沒有包裹幾丁質的外骨骼。這類動物和蠕蟲的區別在於擁有許多對管狀的附肢。它們有規律地移動附肢,讓這些或長或短的腿腳形成一陣起伏的波浪,輕輕地漫步在寒武紀的海底。


幾種最有代表性的異蟲類葉足動物:A,Cardiodictyon catenulum;B,囉哩山蟲;C,怪誕蟲; D, 貧腿蟲;E,中華微網蟲;F,兇猛爪網蟲。圖片來源自[1]。

  這些長腳的蠕蟲被劃分到葉足動物門下的異蟲綱(Xenusia)。當然,隨著研究的不斷深入,新的分類理論也不斷被提出。普遍接受的看法是,異蟲類和恐蝦類(Dinocarida)是葉足動物的兩個分支,和節肢動物同源。異蟲類的後裔一直生存到5億年後,組成了兩個很小的門類:緩步動物門(水熊蟲)和有爪動物門(天鵝絨蟲),它們和節肢動物門共同組成了泛節肢動物類群(好拗口)。

異蟲類和泛節肢動物的演化關係。圖片來源自[2]。

  異蟲類的種類不多,當然,也是因為它們柔軟的身體不易形成化石。不過,柔軟並不代表脆弱,在寒武紀的海洋中,異蟲類可是一群狠角色。最有名的莫過於怪誕蟲(Hallucigenia)了——研究者們費了好大功夫,才弄清楚到底哪個才是它的頭和尾,腹和背,腿和刺。它的背脊上長著成對的長刺,在遇到驚擾時,怪誕蟲會捲曲身體,用尖利的背刺對著各個方向,讓捕食者無從下口。

怪誕蟲的背刺(a)和足爪(b,c,d)結構,5億年後依然能感到它的鋒利。圖片來源自[2]。

  除了背刺,異蟲類身上還裝備了爪子和牙齒。在它每條腿的末端,都有一對鉤子狀的利爪,可以幫助異蟲抓牢海藻和礁岩,不會被海水沖走。在嘴裡,還有尖銳的顎齒,幫助它們撕碎獵物的身體——沒錯,很多異蟲類都是兇猛的食肉動物,就像它們的子孫天鵝絨蟲一樣。 


兩種異蟲類H. sparsa和E. kanangrensis的腳爪(e,f,g,h)和顎齒(i,j)。圖片來源自[2]。

正在咬嚼海綿的埃謝櫛蠶。絕大多數異蟲類都是食肉動物。圖片來源自http://burgess-shale-rom.on.ca/。

現代的天鵝絨蟲嘴裡,也有類似的顎齒。它們主要捕食各種小型節肢動物,顎齒用來咬穿獵物的外骨骼。圖片來源見水印。

  異蟲類的身體上經常有各種附著物,比如微網蟲的身體兩側有9對圓形的骨片。對於它的用途也是眾說紛紜:有說是眼睛,也有說是卵囊或者骨骼。至於爪網蟲身上的絨毛上,很可能具有刺針和毒液。凡是敢於赤膊上陣的動物,一定是不好惹的。


怪誕蟲,微網蟲和爪網蟲的復原圖。圖片來源自系列油畫《澄江動物群復原圖》,繪製者:厲群。

  和節肢動物一樣,異蟲類的附肢也分化成形態,負責各種功能:探觸,捕食和運動。它們的腦和神經系統也很發達。有一種天鵝絨蟲是社會性動物,具有複雜的交流方式和社會性行為。很可能它們的祖先——某些異蟲類也有類似的行為。



一種新發現的異蟲類Antennacanthopodia gracilis,它擁有多種形態的附肢。這張復原圖明顯是借鑑了天鵝絨蟲的樣子。圖片來源自[3]。



另一種新發現的異蟲類Ovatiovermis cribratus擁有高度特化的附肢,身體前端的附肢細長,上面長有絨毛,可以過濾海水中的食物送入口中;而身體後端的附肢粗壯,末端帶有鉤爪,可以把固定身體固定在礁岩上。它平時豎直身體,揮舞附肢撈取食物,就像在跳著某種詭異的舞蹈。圖片來源自Danielle Dufault, Royal Ontario Museum。

真是讓人捉摸不透的小生物啊。



著名的怪誕蟲化石。究竟哪邊是它的頭,究竟哪邊是它的背?這個問題困擾了研究者們幾十年。

地球名片
生物分類:動物界-葉足動物門-異蟲綱
存在時間:寒武紀 至 石炭紀
現存種類:無
化石種類:不明
生活環境:海洋
代表特徵:蠕蟲狀身體,管狀附肢,棘刺,爪,顎齒
代表種類:怪誕蟲,微網蟲,埃謝櫛蠶
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61. 奇蝦的故事1:恐蝦首霸

葉足動物可以分成兩個分支,一支以緩步爬行為主要運動方式,演化出蠕蟲狀的身體和管狀的步足,組成了異蟲綱。另一支向著快速游動的方向演化,這些動物配備了流線型的身體和槳狀的游泳肢,由於長相怪異(寒武紀的動物普遍長相怪異),被劃分為恐蝦綱(Dinocaridida)。




奇蝦(Anomalocaris,上)和歐巴賓海蠍(Opabinia,下)的復原圖,它們倆是知名度最高的恐蝦類。圖片來源自http://www.burgess-shale.rom.on.ca/。

  雖然恐蝦類和異蟲類的體態差異懸殊,但在化石記錄中可以找到介於二者之間的類型。它們的演化路線也已經比較清晰了。


寒武紀異蟲綱動物的譜系圖,右側的種類已經擁有捕食性的大附肢,步行足也開始向著游泳肢的方向發展。圖片來源自[1]。


異蟲型的Siberion lenaicus的形態和遊走型的Pambdelurion whittingtoni非常相似,二者的親緣關係很近。圖片來源自[1]。

Pambdelurion whittingtoni已經擁有槳狀的附肢,具有一定的游泳能力。圖片來源自網路。



Pambdelurion whittingtoni腹面觀,體型,大附肢和口器已經很接近奇蝦了。圖片來源自http://www.trilobites.info/。

  游泳能力讓恐蝦類能夠快速追捕獵物。和節肢動物相比,恐蝦類的身體上並沒有覆蓋堅硬的外骨骼,所以更加輕便靈活;只有口附近的兩根大附肢硬化,上面有靈活的關節和尖銳的棘刺,可以自由彎曲抱握,那是它們的殺戮利器。快速游泳也對感官和神經系統提出更高的要求,所以恐蝦類都演化出發達的眼睛,腦和神經系統,來控制運動的速度和身體的平衡。這套快速反應系統又使得恐蝦成為更加高效的獵手。




根據消化道和腺體分佈推測的蠕蟲類(a),異蟲類(b),恐蝦類(c,d)和真節肢動物(e,f)的親緣關係圖。可以看到恐蝦類比異蟲類更加接近節肢動物。圖片來源自[2]。

  活動在開闊的海洋上層水域,享受著充足的食物和浮力,又沒有外骨骼的束縛,恐蝦類順理成章地成長為寒武紀海洋中的巨無霸。最大的奇蝦(Anomalocaris canadensis)身長可以超過1米,這等體型,足以碾壓同時代的任何其他動物。一旦發現獵物,奇蝦就會猛地揮動葉足,迅速撲上前去,用強大的附肢攫住,牢牢收緊關節,讓利刺釘入受害者的身體。此時,無論是食物鏈底層的三葉蟲,還是中等掠食者等刺蟲,在奇蝦爪下都絕無還手之力。之後,奇蝦就會張開大口,撕碎獵物,大快朵頤。這類奇蝦還包括澄江化石群中發現的雙肢抱怪蟲(Amplectobelua symbrachiata)和有爪里拉琴蟲(Lyrarapax unguispinous)。


不同的奇蝦類大附肢的形狀也各不相同。這可能和它們主要捕食的獵物種類有關。有幾種奇蝦大附肢上的刺齒演化成細密的櫛板,用來過濾海水中的微小生物為食[3]。圖片來源自http://www.burgess-shale.rom.on.ca/。



有爪里拉琴蟲的化石,頭部眼睛,大附肢和圓形的口非常清晰。圖片來源自[4]。

除了上面的“典型”奇蝦外,還有另一類以維多利亞赫德蝦(Hurdia victoria)為代表的“另類”奇蝦。它們的特點是頭部包裹著一塊巨大的頭殼,像是頂著一頂怪裡怪氣的頭盔。維多利亞赫德蝦也可以超過50釐米。這類奇蝦的一些種類一直生存到奧陶紀早期。