古生物博物館 > 生命起源于海洋 > 無脊椎動物 > 三葉蟲世界及古節肢動物

     
地球海洋中的第一個生命“王國”——三葉蟲世界
    

三葉蟲

  早在300多年前的明朝崇禎年間,一個名叫張華東的人在山東泰安大汶口發現了一種包埋在石頭里的“怪物”,其外形容貌頗似蝙蝠展翅,于是他就為之命名為“蝙蝠石”。到了20世紀20年代,我國的古生物學家對“蝙蝠石”進行了科學研究,終于弄清楚了原來這是一種三葉蟲的尾部。這種三葉蟲生活在5億年前的寒武紀晚期,是海洋中的一種節肢動物。為了紀念這個世界上給三葉蟲起的第一個名字,我國科學家就把這種三葉蟲由拉丁名翻譯成的中文名字依然叫做“蝙蝠石”或是“蝙蝠蟲”。

  國外研究三葉蟲的最早記錄可以追溯到1698年。當時,魯德把一個頭部長有三個圓瘤的三葉蟲化石命名為“三瘤蟲”。到了1771年,瓦爾其根據這種動物的形態特征,即身體從縱橫兩方面來看都可以分成三部分:縱向上分為頭部、胸部和尾部,橫向上分為中軸及其兩邊的側葉部分,因而給出了一個恰如其分的名稱——“三葉蟲”。

寒武紀的三葉蟲世界

  在動物分類學上,三葉蟲屬于脊椎動物門、三葉蟲綱。它們生活在遠古的海洋中,主要出現在寒武紀,到寒武紀晚期時發展到頂點。此后,三葉蟲從極盛的高峰走向衰退,延續到二疊紀末期時絕滅,沒有進入中生代。三葉蟲在整個古生代3億多年的漫長地質歷程中生生不息,繁衍出了眾多的類群和巨大的數量,總計有1500多個屬,1萬多個種,其中發現于我國的有大約500個屬。

  三葉蟲的形狀大多為卵圓形或橢圓形,個體大小相差卻很懸殊。發現于葡萄牙奧陶紀地層中的烏拉裂肋蟲是最大的三葉蟲之一,長達70厘米。而古盤蟲、球接子之類的微小三葉蟲卻只有不到6毫米。常見的三葉蟲一般長度都在3到10厘米,寬度在1到3厘米。超過20厘米的就算大型的了。在我國昆明寒武紀早期地層中曾經發現過長度為30厘米的萊得利基蟲。

  三葉蟲化石廣泛地分布在世界各地,因而對劃分地層非常重要。但同時,許多三葉蟲的屬種又具有地方性特色,因而它們又對劃分當時的海域分區,進而恢復當時的生物地理區系具有重要意義。

  三葉蟲生活的年代距今雖然遙遠,但是科學家對它的形態、構造等特征的了解是相當充分的,主要的原因有以下幾點:首先,三葉蟲身體表面披有堅固的甲殼,在個體發育過程中經歷多次脫殼生長,所以它們在地層中遺留下的化石數量比其他生物要多;其次,寒武紀海洋中很少有比三葉蟲更大、更兇暴的動物和它生活在一起,因此它們能夠迅速繁衍,廣泛分布;此外,三葉蟲化石大多保存在質地細致的石灰巖或頁巖中,因此,不僅外殼的特征能夠被觀察得很清楚,而且有時其內部構造也能被看得很清晰。

  三葉蟲的主要特征表現在它的背殼構造,其頭部中央有一個突起的“頭鞍”,可能是安置腦的處所。頭鞍的表面有的光滑無飾,有的瘤斑點綴,還有的具有為數不等的橫溝。這些橫溝被稱為“頭鞍溝”。頭鞍兩側,一般有成對的眼睛。沿眼睛的前后有一條溝,稱為“面線”,這是三葉蟲成長過程中借以脫殼鉆出身體的地方。頭部腹面的前端有一對分節的觸須,既是行動器官,又是感覺器官。觸須的后面是攝食的口,通常蓋著“唇瓣”?趦蓚扔性S多細小而分節的行動器官——附肢,附肢上有細密的纖毛,大概可以起到呼吸的作用。

  三葉蟲的胸部分節,多者達十幾節,少者只分兩節。各節之間以覆瓦狀(即像房頂的瓦片一樣一片覆疊在另一片的上面)關聯起來,便于卷曲活動。三葉蟲腹面兩側有為數眾多的分節附肢,附肢上具有纖毛,因此這些附肢也兼負行動和呼吸之用。三葉蟲的尾部和胸部一樣,縱向上分為中軸及其兩側的肋葉部,其形態多樣;尾部的邊緣有的帶刺,有的不帶刺。

  三葉蟲的生活習性是多種多樣的,化石中最多的一類是保存在石灰巖或頁巖中,可見當時它們大多生活在淺海底或游移于淤泥之上。它們有的稍能游泳,有的隨水漂流。志留紀中期的齒蟲類,整個身體幾乎被密密的長刺包圍,這些長刺對于它們在水里游泳來說是一種強有力的推進器,因此可以推測它們是游泳的能手;同時,這些長刺也是抵御天敵的有效武器。這種類型的三葉蟲主要是出現于奧陶紀到泥盆紀時期,當時與它共生的鸚鵡螺類、板足鱟類和魚類都是三葉蟲的勁敵,如果三葉蟲不增強它的游泳能力和御敵的武器,它們怎樣在那個競爭激烈的環境中繼續生存繁衍呢?

  奧陶紀的某些三葉蟲,如寶石蟲、斜視蟲、隱頭蟲等還發展了卷曲的能力,它們的頭部和尾部可以完全緊接在一起,僅將背部的硬殼暴露在外;它們還可以鉆進淤泥以保護其柔軟的腹部器官,這樣,一方面便于御敵,另一方面也可以以類似于尺蠖那樣的伸曲的方式推動身體前進。

  對于三葉蟲的個體發育過程,科學家通常是通過采集同一層位中同一種個體的不同生長階段的標本來研究的。三葉蟲的個體發育,大致劃分為三個時期——幼年期、中年期和成年期。幼年期蟲體頭部和尾部尚不分明,也沒有胸節,直徑大約為0.24-1.3毫米。中年期蟲體頭部和尾部已經分開,胸節也已經發育,但是節數比成年期少一節。成年期蟲體的胸部與尾部節數增加到了極限,蟲體增大,殼上的刺、瘤等附加物均出現了。

  三葉蟲自從在寒武紀早期出現以后,在整個系統演化中各部主要構造特點也逐漸發生相應的變化,這些變化規律主要有下列幾方面:1、頭鞍形態的變化:寒武紀早期的原始三葉蟲的頭鞍形態多為長圓錐形,凸起也不顯著。往后到了寒武紀中期以后,頭鞍逐漸縮短,兩側趨向平行,成為圓柱形,甚至有的成為了球形。到了寒武紀晚期及以后的三葉蟲,甚至頭鞍與其兩側的頰部分界也不清楚了。2、面線后支所在位置的變化:早期三葉蟲的面線后支(即眼睛之后的那段面線)終點常與頭部的后邊緣或兩頰角相交;往后到了奧陶紀以后的類型,則常與頭部的兩旁側緣上相交。3、眼的變化:某些三葉蟲的眼睛。早期是新月形的,隨后逐漸變小,最后消失。另一類復眼比較發達的三葉蟲,眼睛則由小變大,最后會出現眼柄,眼睛則長在高高聳起的眼柄頂端上。志留紀的許多三葉蟲就屬于這一類。4、身體周圍長刺的變化:寒武紀和奧陶紀的三葉蟲很少長刺,而志留紀及其以后的類型長刺較為多見,而且刺比以前的也更加復雜。5、胸節由多變少,尾部由小變大,頭鞍上的橫溝由多到少等等趨勢也在許多類型的三葉蟲中顯示出來。
      

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