在多采多姿的节肢动物世界,三叶虫是勇敢的先驱,它的很多构造都在今日于别种动物身上得以复现。
大多数情况下,三叶虫是以零散的骨骼或碎片形式保存下来的,那是因为它多节的骨骼很容易分散。当然,也有为数不少的三叶虫得以整体保存,或是伸展,或是卷曲。三叶虫易于保存为化石的原因主要在于是它们的背甲成分以碳酸钙和磷酸钙为主,质地坚硬。而且与其他节肢动物一样,三叶虫的生长过程中需要多次蜕皮,所以三叶虫能成为古生物中最早大量形成化石的门类之一。
由于三叶虫化石大多保存在细腻如脂的石灰岩或页岩中,因此,不仅其外壳特征显而易见,而且有时连内部构造也保存得很好。所以,古生物学对三叶虫的研究已经非常透彻,其中比较有趣的在于当属它的独特的眼睛活动方式和求偶。
三叶虫最特别的无疑是当属它的眼睛,当我第一次与其相对,就被其梦幻般的眼睛迷住了。三叶虫是第一种进化出视觉系统的动物,而且是复眼!
那初始、明亮、复杂的眸子,上面被方解石结晶垂直满布,呈现透镜体复眼构造,少有一个,多有到上万个的。如此鬼斧神工,即便是现在第一流的光学工程师也无法复制百思不解三叶虫眼睛的鬼斧神工。
复眼的优势显而易见,不然的话也不会被现代的昆虫普遍采用。复眼不仅对运动的物体非常敏感,而且还能建立立体视觉。而且,三叶虫复眼的独特构造还使其有着不寻常的景深,在观察远近物体都能同样精确的地聚焦,并把图像扭曲降到最低。
三叶虫的眼睛有3种类型:全膜眼,裂膜眼和底膜眼,前两种是主流型号。大多数三叶虫都长有全膜眼,这种眼睛的眼体很小,相互之间紧紧地挤在一起,而且被一层透明的巩膜所覆盖。这些小眼体聚集起来组成了复眼——有时候多达15000个,而复眼透镜体的形状则是蜂巢般的六边形。
主流的另一种眼睛是裂膜眼,这是从全膜眼发展而来的。裂膜眼一般由700多个大且厚的眼体组成,而这些眼体都安置在锥圆锥形或者圆柱形的巩膜板中,就像快成熟的莲蓬那般,眼体上面则发育着眼角膜。底膜眼发现得很少,只有在极少数的寒武世三叶虫中见到,这种眼睛的构造类似裂膜眼,但是其巩膜板仅是在透镜体的边缘就收缩了。
现在就让我们来一起观察尼尔凯利虫(属于三叶虫中的镜眼虫类)的眼睛,这双裂膜眼简直就是堪称完美!
尼尔凯利虫曾经游弋在4亿年前古非洲海岸附近的水域,它身长3.8厘米,其最奇特之处在于其头上长着6.35毫米高的圆柱状眼睛。
这种构造精奇的复眼是由560个垂直排列、平坦的小眼体构成,就像潜艇的潜望镜一样耸立在尼尔凯利虫的头部,这使它在不转动头部的情况下观察四周的情况。其研究人员,英国自然历史博物馆的福提和查特顿因此推测尼尔凯利虫利用巨型眼睛作为潜望镜,潜伏在海底猎取小型软体动物。
更有趣的是,它眼睛顶部还有一个帽檐状的遮光眼罩,这个类似于高等脊椎动物眼皮的结构可以使得它适应白天海底的光照环境,这推翻了以往认为三叶虫都是夜间活动的理论。
形态各异的三叶虫的生活习性也必定是多种多样。它们大多生活在浅海底部,过着爬行或半游泳生活,如多角虫,它的肋刺和尾刺都很发育发达,使之不至于陷入淤泥之中,而且还长着柄状眼,这样的眼睛不仅可以防止淤泥影响视觉,而且可以尽可能的开拓观测范围。
有些三叶虫则直接钻入泥沙中,过着底栖生活,三瘤虫类的欧尼尔虫就属于这种,它的头部极为坚硬,眼睛甚至已经退化掉,古生物学家曾经在其消化系统中发现大量泥质物,说明欧尼尔虫是从泥土中摄取养料,就像现在的蚯蚓一般。
还有一种小油栉虫,它的生活方式与现代的鲎非常接近,可能居住于沙质浅水海域,常爬行或全身潜行于泥沙中。还有些三叶虫在远洋游泳或漂浮,如环尾虫、刺壳虫和球接子,刺壳虫个子很小,又长着大量长刺,就像一个小刺猬,在水里漂游就如一个活动的碉堡;球接子也很有意思,它是被动的漂流,甚至已经不需要眼睛,就依靠着轻盈的身体随波逐流。
另外,从奥陶世开始,凶猛的动物,如板足鲎类,鹦鹉螺类,原始鱼类大量出现,直接威胁到三叶虫的生存,于是它们尾刺在增大,提高游泳速度,同时发展出杀手锏——把头部和尾部完全紧接在一起成球形,以保护其柔软的腹部器官,仅将背部的硬壳暴露在外,同时迅速跌落或者潜伏到海底,躲避进攻,宝石虫、栉虫和镜眼虫就是其中很典型的例子。
最后我们来看看三叶虫亿年前残酷的求偶竞争,两只三叶虫,相遇在寒武纪碧蓝的深海里,那是它们的第一次相遇,故事就这样开始了,这时候闯来了不速之客,一场搏斗不可避免。那它们用什么来进行战斗呢?福提从一块奥陶世的瓦氏虫化石中找到了证据。
瓦氏虫的头部长有犄角,和现代的独角仙差不多,而且还是一个鱼叉型的犄角,看上去凶猛非常。那么这个犄角究竟是瓦氏虫的武器,或是还是游泳时减少颠簸的工具,又或或是感觉器官,还是甚至于迷惑敌人的伪装呢?
福提在研究了犄角的位置和形态后得出结论,瓦氏虫的犄角是它们在求偶时用来相互厮杀的武器。虽然本项研究只是只针对三叶虫大家族的一个种类,但其结论也也适用于整个类群。从此,三叶虫之间不再和平,现代动物在求偶季节那般腥风血雨,也在它们之间出现。
至此,三叶虫的故事也告一段落。在多采多姿的节肢动物世界,三叶虫是勇敢的先驱,它的很多构造都在今日可见于别种动物身上得以复现。
想象一下,在5亿年前的古生代,有超过15000种三叶虫,以千姿百态悠游于波涛汪洋中,就像今天穿梭花丛、千姿百媚的蝴蝶,把多样化的世界妆点得更加绚丽美艳,这是多么伟大的生命。
撰文:邢立达
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来源:知乎 www.zhihu.com
作者:新发现
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