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锥石类的四面骨骼也能弯曲

6 条来源 2 条一手来源 已翻译 2026年9月26号

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大学地质展柜中的 Conularia gratiosa 化石,外形逐渐收尖,表面带有一道道肋纹。

Conularia gratiosa,出自印第安纳州 Spergen Hill 附近的塞勒姆石灰岩,年代为密西西比亚纪中期;摄于维滕贝格大学。James St. John / Wikimedia Commons,CC BY-SA 4.0。图片已调整尺寸并转为 WebP。[2]

锥石类看上去像一件搭建出来的东西。逐渐收尖的轮廓、带沟槽的棱角和反复排列的肋纹,让它像一座微型建筑模型,满眼都是棱线与表面。里面的动物属于刺胞动物,与水母同属一门。人们熟悉的水母形象,是随水漂流的透明伞体;这幅印象与眼前这种已经灭绝的海底居民相距甚远。[1]

出人意料之处在于那层外被:锥石类的矿化锥体能够弯曲。有些化石保留了宽阔开口折合闭拢的形态,另一些则记录了生长方向的转折。要认识这一类动物,就得让眼前这件看似坚硬的东西,恢复一点活动的余地。[3][5]

锥体里的柔软身体

题图中的 Conularia gratiosa 来自印第安纳州的塞勒姆石灰岩,年代为密西西比亚纪中期。拍摄地点是俄亥俄州维滕贝格大学地质系的展柜。一道道重复的脊纹,让外部构造清晰可见,包在其中的柔软身体却已隐去。[2]

古生物学家把这层外被称为围鞘(periderm)。2016 年,Robert Ford、Heyo Van Iten 和 George Clark 用光学显微镜与电子显微镜观察了 Conularia 和 Paraconularia 的切片。围鞘壁由极薄的层片组成,每层厚约 0.5–3 微米,有机质含量相对较高与较低的层片交替排列,矿物成分则是磷酸钙。[3]

有了这层认识,化石的硬度便需要重新理解。馆藏中的石质标本经历过埋藏与后期改造,今天摸到的质地,与动物活着时的状态之间仍有距离。Ford 及同事还检查了一些围鞘较薄、开口折合的锥石类化石。在 Archaeoconularia slateri 中,内部脊纹平滑地弯过了一个直角以上。显微构造与这些大幅折弯共同支持了一个判断:围鞘原本具有柔韧性。[3]

重建这种动物时,锥体的轮廓只是其中一部分,它的材料性质同样需要纳入考察。

宽口朝上

这样一副奇特的身体,如何栖居海底?一些化石保留了自身与周围沉积物的相对位置,为这个问题留下了有力证据。

2013 年,Van Iten 及同事研究了纽约州东部中泥盆统的芒特马里昂组,描述了连续多次埋藏形成的沉积层中异常丰富的 Conularia 化石。它们宽阔的开口斜向上方。有些个体几乎垂直于沉积层,狭窄的一端抵在细粒海底沉积物上。[4]

作者据此认为,这些动物以直立或半直立的姿态生活在海底,有时身体的一部分埋在沉积物中。风暴带来的沉积物偶尔会将这个生物群落掩埋。这些结论针对的是特定种群及其埋藏环境,适用范围也止于此,其他锥石类的生活姿态仍需各自的证据。[4]

少数标本成对出现,或聚成小型放射状簇群。这样的排列容易让人联想到繁殖或共同附着,但在它们狭窄的末端,各个围鞘之间缺乏直接相连的迹象。研究者因此把簇群的成因留作悬而未决的问题。彼此靠近,是已经观察到的现象;认定它们属于群体,还需要进一步的证据。[4]

在转弯中继续生长

2024 年,Jana Bruthansová 及同事研究了捷克下泥盆统布拉格组的 89 件 Conularia fragilis 标本。其中许多发生了弯曲,生长方向转折的同时,肋纹的排列也随之改变。[5]

仅凭一件弯曲的化石,还不足以断定动物生前就长成这样,沉积物也能使遗体变形。这批标本留下了更具体的线索:显微镜下的生长层片连续穿过弯曲部位,生长记录保持完整。作者据此认定,方向的改变发生在动物生前。他们提出,正在生长的开口若在一侧增添更多材料,逐渐扩展的锥体就能转向。[5]

水流变化或砂质海底的移动,被列为有待验证的诱因。证据更充分的一点是,转弯的过程中生长仍在继续;至于究竟是哪种扰动触发了转向,化石记录尚未给出答案。[5]

消失的身体逐渐显现

少数保存了内部构造的化石,开始为这个轮廓添上解剖细节。2023 年,Consuelo Sendino 及同事用 X 射线显微 CT 研究了得克萨斯州和俄克拉何马州的宾夕法尼亚纪锥石类化石。他们将其中一些构造鉴定为纵向肌束,另在部分标本中发现了疑似胃腔。肌束沿围鞘向开口延伸,有时两两相接,呈 V 形。[6]

同在 2023 年,另一项研究考察了两件 Metaconularia manni 标本。它们出自艾奥瓦州志留系的斯科奇格罗夫组,现藏于威斯康星大学地质博物馆。二氧化硅保存了细小的内部构造。研究者将其中一件标本里的成对囊状构造及相连管状构造,与现生刺胞动物的相应排列方式比较,解释为生殖器官与回缩肌。[1]

这一解释引出了一个引人注目的假说:至少这一物种在底栖形态下就能完成有性生殖,生活史中省去了独立的自由游泳水母阶段。这个假说来自特殊保存的标本,完整的生活史仍有待化石证据揭示。[1]

这座带肋纹的锥体,因而保存了几种不同的信息。折叠处揭示材料怎样弯曲,沉积物中的位置限定了生活姿态的解释范围,罕见的内部痕迹则让身体本身逐渐显现。再看题图,那些脊纹便多了一层含义:它们属于一层围着活体不断生长的外被。

资料来源

  1. Heyo Van Iten 及同事,〈Conulariid soft parts replicated in silica from the Scotch Grove Formation (lower Middle Silurian) of east-central Iowa〉,Journal of Paleontology 97(2023),961–970——与刺胞动物的亲缘关系、标本 UWGM 6834 和 6835、内部构造及生活史解释。
  2. James St. John,〈Conularia gratiosa … 1.jpg〉,Wikimedia Commons(摄于 2018 年)——标本照片、塞勒姆石灰岩产地信息及维滕贝格大学展览;CC BY-SA 4.0。
  3. Robert C. Ford、Heyo Van Iten 和 George R. Clark II,〈Microstructure and composition of the periderm of conulariids〉,Journal of Paleontology 90(2016),389–399——显微层状构造、矿物成分与折合的开口。
  4. Heyo Van Iten 及同事,〈Life mode of in situ Conularia in a Middle Devonian epibole〉,Palaeontology 56(2013),29–48——纽约州标本、生活姿态、簇群与风暴埋藏。
  5. Jana Bruthansová 及同事,〈Underwater drunken forest: Changes in growth direction and ornamentation in Conularia fragilis Barrande, 1867 (Lower Devonian, Czech Republic)〉,Palaeontologia Electronica 27(2024),a54——弯曲部位的连续生长,以及对环境变化作出响应的假说。
  6. Consuelo Sendino 及同事,〈Internal conulariid structures unveiled using µCT〉,PalZ 97(2023),451–467——宾夕法尼亚纪标本中的肌束与疑似胃腔。
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