paleontology

原颚龟的铠甲延伸到了龟壳之外

7 条来源 4 条一手来源 已翻译 2026年10月27号

正在加载阅读与收藏统计…
正文
美国自然历史博物馆的原颚龟骨架装架标本,龟壳宽阔,颈部骨甲向外突出,长尾也覆盖着骨甲。
美国自然历史博物馆展出的原颚龟(Proganochelys quenstedtii)骨架装架标本,编号AMNH 29383。Jonathan Chen摄于2024年7月,图片来自维基共享资源(CC BY-SA 4.0)。博物馆装架将解剖结构组合成一种姿态;动物生前最后的动作并未保存在其中。[1]

最先映入眼帘的是龟壳。再往外看,铠甲还在延伸:颈部环绕着棘刺,长尾末端呈棒槌状。在美国自然历史博物馆展出的原颚龟(Proganochelys)装架标本上,熟悉的龟形轮廓向外铺展,周身多了许多尖刺,身形也更为舒展。[1][3]

原颚龟(Proganochelys quenstedtii)生活在距今超过2亿年的晚三叠世诺利期。它属于龟类干群,处于现生龟类及其最近共同祖先所在的类群之外。德国出土的化石保存了它的大部分骨骼;瑞士弗里克克莱特高组出土的SMF 09-F2标本又补充了一批骨骼部分散落的遗存,它们发现于板龙(Plateosaurus)骨骼之间。[2] 这只古龟的吸引力还延伸到与板龙同处一地的经历之外:即使龟壳已经有了我们熟悉的模样,壳外依然容得下丰富的形态变化。

龟壳边缘之外

龟壳上部称为背甲,下部称为腹甲,两者由身体两侧的骨桥相连。口腔里的组合却颇为陌生:颌缘没有牙齿,腭部骨骼上仍保留着细小的牙齿。[3] 熟悉的龟壳之内,还藏着一张陌生的嘴。

防护也延伸到了皮肤中。称为皮内骨板(osteoderms)的骨质结构覆盖着颈部、四肢和尾部的一些部位,靠近尾端的骨板组成了棒槌状结构。[3] 这些都是解剖观察所得。至于原颚龟究竟怎样用它们应对其他动物,还需要另作论证。棒槌状的尾端足以改变身体轮廓,化石却没有留下挥尾击打的动作。

弗里克标本为修正旧有复原图带来了尤其有用的依据。它的颈部伴有两组带棘刺的皮内骨板,研究者未发现更多组。这支持了早期研究提出的两组排列方式;此前的一幅活体复原图则画出了四组。[2] 即使是熟悉的化石动物,画到纸上时也会被添上过多的铠甲。

向侧下方收头

看着满颈棘刺,人们容易把它们理解为一种补偿:头既然始终露在外面,就靠骨甲来保护。关于颈部活动能力的研究,让这幅图景有了更丰富的细节。

Ingmar Werneburg及其同事比较了龟类的颈部,并建立了原颚龟的三维模型。他们在2015年发表的研究支持这样一种活动方式:颈部向侧方和下方弯曲,将头带到龟壳下方。它的颈部还做不到现生龟类那样复杂的双重弯曲。在这种较为有限的遮蔽之外,颈部骨甲应当还能补充防护。[4]

区分这些动作,想象中的动物也随之改变。即使活动幅度小于现生近亲,颈部仍能做出有助于自保的动作。“它能缩头吗?”这个只有肯定或否定两种答案的问题,把一系列不同的动作挤在了一起。

一些现生龟类会让椎体之间的关节部分脱位,获得格外灵活的活动能力。因此,将化石骨骼严丝合缝地拼接起来,仍不足以呈现动物生前的全部动作。[4] 研究提出的收头方式依赖与现生动物的比较,化石本身没有记录这个动作发生的瞬间。

龟壳下的地面

原颚龟行走在干燥的陆地上,还是池塘底部?单看龟壳形状,能够给出的答案比直觉所想的少得多。

2020年,Laura Dziomber及其同事比较了69种现生龟类和3种化石龟类的三维龟壳形状。不同栖息环境的类群在形态上大幅重叠。原颚龟落在壳形缺乏特化的区域,单凭形状难以可靠地判断其生态习性。常见的判断捷径是把隆起的龟壳归于陆栖,把扁平的龟壳归于水栖;面对这项研究的结果,这种划分过于粗略。[6]

另一条证据来自骨骼内部。Torsten Scheyer和Martin Sander在2007年的研究中考察了龟壳的微观结构。原颚龟与陆栖龟类具有相似的特征:致密的内部组织周围有发育良好的密质骨层,密质骨内的血管分布相对较少。在他们用于比较的水栖龟类中,密质骨层往往较不发达,骨组织内的血管分布则更为丰富。[5]

这些相似之处支持陆栖的解释,也说明了碎片的价值。有些化石残片凑不成一具适合陈列的完整骨架,仍能用于比较龟壳组织;即使缺少另一种生态检验所需的四肢骨骼,这项比较也能开展。[5]

两项研究各自追问不同的问题。一项检验龟壳的外部几何形态能否将动物按栖息环境分开,另一项考察龟壳内部的组织。前者的区分能力较弱,后者的证据仍然成立。要可靠地还原栖息环境,两方面都需要纳入考量。

用鼻子感知周围

头部又补充了一组线索。2018年,Stephan Lautenschlager、Gabriel Ferreira和Ingmar Werneburg重建了原颚龟头骨的内部腔隙。较大的鼻腔,以及与嗅觉有关的结构比例,都提示嗅觉对这种动物相当重要。这些发现结合内耳的解剖特征,支持了原颚龟主要在陆地上生活的解释。[7]

研究者也说明了审慎解读这些线索的缘由。鼻腔除了嗅觉也能承担其他功能,嗅球相关的高比值也可部分归因于大脑半球较小。颅内模重现的是头骨内部的空间,其间的膜组织和血管也可遮蔽脑部的轮廓。[7] 至于某个下午这只龟究竟感知到了什么,颅内模无法给出精确的答案。

这些化石仍让这只周身带刺的动物逐渐完整起来:龟壳边缘下方有可供藏身的空间,颈部能做出一定程度的回缩,骨组织与陆栖习性相符,头部的感官能够探察四周。博物馆里的装架标本让目光停留在铠甲上,研究则渐渐还原了铠甲之内那个活动着的生命。

参考资料

  1. Jonathan Chen,《Proganochelys AMNH.jpg》(2024年7月8日)——AMNH 29383骨架装架标本照片,附图片来源与许可信息。
  2. Torsten M. Scheyer及其同事,《First evidence of Proganochelys quenstedtii (Testudinata) from the Plateosaurus bonebeds (Norian, Late Triassic) of Frick, Canton Aargau, Switzerland》,Swiss Journal of Palaeontology 141,17(2022)——产地、保存状况与颈部皮内骨板。
  3. Rainer R. Schoch和Hans-Dieter Sues,《The origin of the turtle body plan: evidence from fossils and embryos》,Palaeontology 63(2020),375–393——原颚龟的龟壳、腭部与体表骨甲。
  4. Ingmar Werneburg及其同事,《Modeling neck mobility in fossil turtles》,Journal of Experimental Zoology Part B 324(2015),230–243;2014年首次在线发表——侧向收头的推断与骨骼活动模型的局限。
  5. Torsten M. Scheyer和P. Martin Sander,《Shell bone histology indicates terrestrial palaeoecology of basal turtles》,Proceedings of the Royal Society B 274(2007),1885–1893——龟壳微观结构比较。
  6. Laura Dziomber、Walter G. Joyce和Christian Foth,《The ecomorphology of the shell of extant turtles and its applications for fossil turtles》,PeerJ 8(2020),e10490——龟壳形状比较及其在生态推断中的局限。
  7. Stephan Lautenschlager、Gabriel S. Ferreira和Ingmar Werneburg,《Sensory Evolution and Ecology of Early Turtles Revealed by Digital Endocranial Reconstructions》,Frontiers in Ecology and Evolution 6(2018),文章7——头骨腔隙、感官推断与栖息环境。
Previous 化石牙齿的辐射时钟,要结合周围地层来读 Next 化石尚存,化石苏铁国家纪念区已被撤销

Recommended In paleontology

Matched by subject and format