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地球元老级“居民”登陆时间再提前

来源:科技日报 朱玺 访问:480 时间:2023-05-30
        近日,一支中外联合研究团队在我国新疆准噶尔盆地西北缘的志留纪晚期地层中发现了一种新的淡水节肢动物。相关研究成果论文发表在《古生物学论文集》上。这项发现对陆生/淡水节肢动物的起源与早期演化提出了新认识,也改变了我们以往对地球早期陆地生态系统的认知。

可能是最早的陆生动物之一

节肢动物是身体和附肢都分节的无脊椎动物,是最为庞大和古老的生物门类,常见的各类昆虫、虾、蟹以及我们耳熟能详的化石生物——三叶虫等,都属于节肢动物。全世界约有120万种节肢动物,其生活环境遍布海陆空。在距今约5.6亿年前的埃迪卡拉动物群中就已发现节肢动物化石。要知道,最早的人类成员——能人生活的年代距今才约为180万年。

地球的初始阶段是一个火球。随着温度不断降低,它的表面出现了水,这就为孕育生命提供了摇篮。科学家认为,在约40亿年前,地球出现了单细胞生物和以蓝藻类为主的原始藻类。原始藻类通过光合作用为地球提供了大量氧气,使得大气环境更加适宜生物生存。然而,在随后的30多亿年里,生物一直以单细胞的形式生活在海洋里。

直到距今5.4亿年的寒武纪生命大爆发,海洋世界迎来了更多物种。以节肢动物为主的生物群闪亮登场,与它们一起诞生的还有腕足动物和软体动物等。科学研究推断,节肢动物的起源时间应该更早,但目前缺乏相应的化石证据。

多姿多彩的远古生命畅游在海洋里,与此同时,陆地生命世界也由荒凉贫瘠开始发生变化。一些形态简单的植物已经默默开启了登陆之旅,化石证据表明,在大约4亿多年前,陆地上已经出现了植物。

植物登陆使得地球大气与岩石环境都得到了改善,是生命从海洋发展到陆地的一个重要节点,也带领越来越多的生物向陆地迁移,生存环境不断壮大。这其中,节肢动物天然的硬壳和气阀为其登上陆地提供生存保障,因为硬壳可以防止水分流失,而气阀能输送空气到体内。通过一个志留纪晚期(距今约4.2亿年)的节肢动物——呼气虫化石,科学家推断它可能代表了最早的陆地生物之一,节肢动物也成为最早登陆的动物。

志留纪晚期已生活在淡水环境中

现有研究表明,在寒武纪—奥陶纪时期(距今约5.41亿年—4.41亿年),节肢动物可能已脱离海洋登上陆地,甚至遗迹化石记录显示,在奥陶纪时期可能存在两栖类节肢动物。然而,以多足纲为代表的陆生/淡水节肢动物在志留纪中晚期的地层中才存在确切的实体化石证据,且仅在劳俄大陆南部的加里东山脉(如现今的英格兰和苏格兰)少量几个地点出现,而在劳俄大陆之外尚无可靠的志留纪陆生/淡水节肢动物化石记录。到了泥盆纪(距今约4亿年—3.5亿年),陆生淡水节肢动物化石记录和多样性明显增加,古地理分布范围扩大到其他大陆或块体。

“新疆这个化石的发现,实际上将节肢动物登陆的时间节点进一步往前推了。”团队主要成员、中国科学院南京地质古生物研究所早期陆生植物研究团队研究员徐洪河向记者介绍,这次发现的赛尔玛尔迪布拉克虫可代表我国目前已知最早的淡水节肢动物,也是在劳俄大陆之外最古老的陆生/淡水节肢动物实体化石记录。此外,它的发现还将志留纪晚期陆生/淡水节肢动物的古地理分布范围从劳俄大陆扩展到北半球古亚洲洋中的岛弧带上,表明在志留纪晚期节肢动物或已开始广泛脱离海洋,迁移到陆地或河流湖泊环境中生活。

值得注意的是,此次发现的节肢动物化石与植物化石在同一地层共同保存。研究人员通过化学指标识别出当时的古环境是淡水。“这是一个比较新的认识。”徐洪河强调,“表明在志留纪晚期,陆地上已经有了一个相对比较完整的、植物与动物共生的生态体系,而其中的节肢动物已经广泛生活在陆地的淡水环境之中了。”

此次赛尔玛尔迪布拉克虫化石发现于新疆北部和布克赛尔县赛尔山的一套被称为“谢米斯台组”的地层。2020年10月,研究人员在这一地层中探寻植物化石时,意外发现了该化石材料。在徐洪河看来,此研究发现带给他很多启发:“因为动、植物有彼此共生的关系,所以我们在研究化石的时候,不能只盯着一方面,而应该把它们放在一起去研究。”

徐洪河补充说,系统而非片面、单一地研究化石,才能还原生物共同生活的环境,这对于了解过去、解读地球的环境变迁和物种演化都很有意义。

(原载于《科技日报》 2023-05-30 第05版 前沿)

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