筛虾属
北方筛虾 | |
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筛虾的前附肢复原图 | |
科学分类 | |
界: | 动物界 Animalia |
门: | 节肢动物门 Arthropoda |
纲: | †恐虾纲 Dinocaridida |
目: | †放射齿目 Radiodonta |
科: | †筛虾科 Tamisiocarididae |
属: | †筛虾属 Tamisiocaris Daley & Peel, 2010 |
种: | †北方筛虾 T. borealis
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二名法 | |
†Tamisiocaris borealis Daley & Peel, 2010
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北方筛虾(学名:Tamisiocaris borealis),又称筛状奇虾[3],是筛虾属(学名:Tamisiocaris)的唯一物种[1],属于节肢动物门、恐虾纲、放射齿目、筛虾科。[1][4]它分布于寒武世第三期的格陵兰海域[4][5][6],其化石亦曾出现在美国第四期的组。[6][2][7]筛虾是首个被学者确定的滤食性奇虾[4][8],同时也是目前已知最早能游泳的大型滤食性动物。[8][9]它的过滤方式、食性以及生态位与现今的须鲸、部分鲨鱼、鳐鱼类似,也与同目的海神盔虾属和帕凡特虾属相近。[4][10][11]
2010年,艾莉森·C·戴利(Allison C. Daley)和约翰·S·皮尔(John S. Peel)首次根据单一化石标本描述并命名了筛虾属。[1]2014年,英国和丹麦的学者基于新出土的化石进一步证实该属的有效性[4],并将其划入至新建立的筛虾科。[8]
发现与历史
[编辑]2010年,艾莉森·C·戴利和约翰·S·皮尔描述他们去年发现的化石(编号MGUH 29154[注 1],此为正模标本),其产地在北格陵兰皮里地半岛(Peary Land)J.P.科赫峡湾(J.P. Koch Fjord)的布恩组(Buen Formation),属于西里斯帕斯特生物群(Sirius Passet)的一员。[1][5][8][13]化石头部的前附肢(frontal appendage),破损严重,连接头部部分断裂,边缘受损,测量数据可能不准确。[1][13][14]
2014年,雅各布·温瑟尔(Jakob Vinther)等人在《自然》发表标本编号MGUH 30500~MGUH 30504,首次证实筛虾头部骨片的存在,并深入对其生态以及型态做的研究。[4]
2019年,史蒂芬·帕茨(Stephen Pates)与戴利在美国国立自然史博物馆的馆藏中发现了标本编号USNM 90827/PA 388,其来自金泽斯组(Kinzers Formation)。该化石原被鉴定为宾州奇虾[注 2],而后认为可能是筛虾近缘种(Tamisiocaris aff. borealis)的前附肢。[2]
命名
[编辑]Tamisiocaris是合成词,“tamisium”意为筛子,指筛虾前附肢上纤细的刺,推测其功能是过滤食物;“caris”则意为螃蟹,这是恐虾纲常用的学名尾缀。种小名“borealis”意为“北方”,表明其分布地点比其他奇虾更北,且该物种是第一种在格陵兰发现的奇虾。[1]相比之下,其他奇虾化石分布在更南方的中国、美国或加拿大。[15]
描述
[编辑]筛虾与许多放射齿目的物种一样,目前发现的化石只保存了头部的前附肢和部分头部骨片,尚未发现其他部位。[1][4]其全长未知[4],但鲁迪·勒罗西-奥布里尔(Rudy Lerosey-Aubril)和史蒂芬·帕茨计算出前附肢与全身大小的比例,推测其全长大约34厘米[16]。
节虾的前附肢最长12厘米,最少有18节。[4][9][17]各节间由三角形节膜(arthrodial membrane)隔开,节膜从前附肢的腹侧延伸至背侧,其占每节长度的33%至55%,使前附肢弯曲时更为灵活。第二节与第三节比其他节更加灵活,而第一节的长度超过后三节的总和。腹侧的刺向外侧分叉,外观呈倒V形,称作前附肢棘(endite,ventral spines)。[4]第一节的腹侧另有一对粗壮且向后倾斜的刺[4][18],其余17对刺则细长且从每节中间突出,每两根棘相隔5至6毫米[4][9]。化石上的前附肢棘普遍断裂,代表它们可能不柔软。前附肢棘上还有更细小的刺,称为前附肢辅棘(auxiliary spines)。筛虾的前附肢辅棘比其他奇虾更为细长。[4]长约4.2至5毫米,两根相隔0.3至0.85毫米,外观如羽毛。[4][19]前附肢背侧光滑,仅在末端有一根向外的小刺。[1][18]
部分化石还保存了椭圆形的头部骨片,其大小超过加拿大奇虾的相同部位。[4]在美国发现的筛虾近缘种化石仅保存了前附肢末端的9节,前附肢棘与筛虾相似,但未观察到前附肢辅棘和背侧的刺。[2]
生态
[编辑]筛虾以中型浮游生物为食(体长约0.3至0.85毫米)[4][16][20],其捕食对象与栉水母、刺细胞动物、毛颚动物等其他生物相同[4];该物种食性与抓捕猎物的游动捕食者(例如:加拿大奇虾或是抱怪虫科)不同[20][21][22]。筛虾在寒武世属于强势的滤食性物种之一。[23]研究人员推测筛虾可能利用前附肢在水中挥动,滤出大于筛孔的浮游生物,并用口锥(oral cone,放射齿目的特殊口器)吸食困在前附肢辅棘中的猎物。寒武世时期,包括筛虾在内的一类自游生物逐渐演化,并填补了海洋中的滤食性生态位。现存的滤食性物种如藤壶、磷虾等甲壳类,亦有细长的前附肢及柔软的刚毛或细毛,这些结构与筛虾类似。[4]
筛虾近缘种的化石中未见前附肢辅棘,可能表明其食性与筛虾有所不同。推测这些物种可能通过前附肢过滤或刮取沉积物为食,或以更大猎物为食,导致前附肢辅棘退化。[2]
意义
[编辑]现今的滤食性鱼类,如鲸鲨、姥鲨,都需要大量的营养来维持游泳时所消耗的大量能量,因此主要分布在浮游生物繁盛的区域。在寒武世,类似的情况也曾出现,如磷酸盐堆积形成的岩石,以及陆地营养物质(如氮、磷等)流入海洋,皆表明当时浮游生物数量非常庞大。研究表明,筛虾与厚茎鱼类、鲸类等滤食性生物均由大型游动捕食者演化而来。尽管它们生活在不同的时期或生态位,但其演化路径相似,可能属于趋同演化。[4][24]
过去认为寒武世晚期(从古丈期至寒武世第十期)才演化出多样的浮游生物与滤食性动物,浮游生物的食物链也进而逐渐完善。[25]然而,筛虾的发现颠覆了这一理论,因为筛虾生存于寒武世早期(从幸运期至寒武世第四期)[4][26]。此后,在其他化石产地也相继发现了其他滤食性动物,进一步支持了寒武世早期已存在滤食性生态位的观点。[4]
麦考尔于2023年提出部分的系统发生树[27] | |||||||||||||||||||||||||
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分类
[编辑]戴利与皮尔最初对筛虾的分类不清楚。因当时未发现滤食性的奇虾或生活于格陵兰的奇虾,再加上仅有一块破碎且不完整的前附肢化石,他们仅能初步将该化石认定为“可能是奇虾的一种”(possible anomalocaridid)。[1][13]
2014年,温瑟尔等人比较筛虾与布氏奇虾(Anomalocaris briggsi)的前附肢特征,发现多处显著相似点[28],例如:前附肢棘向后弯曲及前附肢辅棘密集[4][18]。这些特征证明筛虾与布氏奇虾属于一个单系的演化支。[9][16][29]温瑟尔等人将这一演化支命名为鲸虾科(Cetiocaridae)[注 3],并确认其与赫德虾科为姊妹群。[4]此后,其他学者提出的系统发生树也支持筛虾科与赫德虾科的关系。[10][31][32]
2021年,吴雨将帚刺奇虾(Anomalocaris saron)与宽基奇虾(Anomalocaris magnabasis)重新归类至侯氏虾属[33][注 4],这两者曾属于奇虾属(Anomalocaris)。2023年,吴雨建立了针鼹虾属,并将布氏奇虾归入其中。[34]至此,帚刺奇虾、宽基奇虾与布氏奇虾均被重新归类为筛虾科的新属。[33][34]
注释
[编辑]- ^ MGUH是哥本哈根地质博物馆大学(University of Copenhagen Geological Museum)的简写。
- ^ 宾州奇虾(Anomalocaris pennsylvanica)原本被归类在奇虾属,现在重新归类为光滑虾属(Lenisicaris)而改名宾州光滑虾(Lenisicaris pennsylvanica)。[2]
- ^ 名字是cetus(鲸鱼)和caris(螃蟹)而成[30],但是彼得·范-罗伊(Van Roy, Peter)等人根据国际动物命名规约第29.1和29.3条,认定此名无效,因为科的名字是由模式属来命名。直到2019年史蒂芬·帕茨和艾莉森·C·戴利两人重新发表并更名为筛虾科(Tamisiocarididae)。[2]
- ^ 现今关于巨基侯氏虾(Houcaris magnabasis)的分类也有争议,有学者将其重新归类为奇虾属。[27]
参考资料
[编辑]- ^ 1.00 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1.07 1.08 1.09 Daley, Allison C.; Peel, John S. A possible anomalocaridid from the Cambrian Sirius Passet Lagerstätte, North Greenland. Journal of Paleontology. 2010-03, 84 (2) [2024-03-08]. ISSN 0022-3360. doi:10.1666/09-136r1.1. (原始内容存档于2023-07-16) (英语).
- ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 Pates, Stephen; Daley, Allison C. The Kinzers Formation (Pennsylvania, USA): the most diverse assemblage of Cambrian Stage 4 radiodonts. dx.doi.org. 2019-01-31 [2024-05-04]. (原始内容存档于2024-05-16) (英语).
- ^ 中國地質大學博物馆 奇虾——寒武纪时期的顶级掠食者. bm.cugb.edu.cn. [2024-05-07]. (原始内容存档于2024-05-07) (简体中文).
- ^ 4.00 4.01 4.02 4.03 4.04 4.05 4.06 4.07 4.08 4.09 4.10 4.11 4.12 4.13 4.14 4.15 4.16 4.17 4.18 4.19 4.20 4.21 4.22 4.23 Vinther, Jakob; Stein, Martin; Longrich, Nicholas R.; Harper, David A. T. A suspension-feeding anomalocarid from the Early Cambrian. Nature. 2014-03, 507 (7493) [2024-05-04]. ISSN 0028-0836. doi:10.1038/nature13010. (原始内容存档于2022-11-11) (英语).
- ^ 5.0 5.1 Nielsen, Morten Lunde; al., et. Metamorphism obscures primary taphonomic pathways in the early Cambrian Sirius Passet Lagerstätte, North Greenland. dx.doi.org. 2021-08-20 [2024-05-14]. (原始内容存档于2024-05-14) (英语).
- ^ 6.0 6.1 Potin, Gaëtan J.-M.; Gueriau, Pierre; Daley, Allison C. Radiodont frontal appendages from the Fezouata Biota (Morocco) reveal high diversity and ecological adaptations to suspension-feeding during the Early Ordovician. Frontiers in Ecology and Evolution. 2023-08-09, 11. ISSN 2296-701X. doi:10.3389/fevo.2023.1214109 (英语).
- ^ Wu, Yu; Ma, Jiaxin; Lin, Weiliang; Sun, Ao; Zhang, Xingliang; Fu, Dongjing. New anomalocaridids (Panarthropoda: Radiodonta) from the lower Cambrian Chengjiang Lagerstätte: Biostratigraphic and paleobiogeographic implications. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2021-05, 569. ISSN 0031-0182. doi:10.1016/j.palaeo.2021.110333 (英语).
- ^ 8.0 8.1 8.2 8.3 Morrison, Jessica. Prehistoric 'weird shrimps' traded claws for nets (PDF). Nature. 2014-03-26 [2024-05-05]. ISSN 0028-0836. doi:10.1038/nature.2014.14934. (原始内容存档 (PDF)于2024-05-07) (英语).
- ^ 9.0 9.1 9.2 9.3 Stiefel, Klaus M. Evolutionary trends in large pelagic filter-feeders. Historical Biology. 2020-01-16, 33 (9). ISSN 0891-2963. doi:10.1080/08912963.2019.1711072 (英语).
- ^ 10.0 10.1 Moysiuk, J.; Caron, J.-B. A new hurdiid radiodont from the Burgess Shale evinces the exploitation of Cambrian infaunal food sources. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 2019-07-31, 286 (1908). ISSN 0962-8452. doi:10.1098/rspb.2019.1079 (英语).
- ^ Van Roy, Peter; Daley, Allison C.; Briggs, Derek E. G. Anomalocaridid trunk limb homology revealed by a giant filter-feeder with paired flaps. Nature. 2015-03-11, 522 (7554). ISSN 0028-0836. doi:10.1038/nature14256 (英语).
- ^ Harper, David A. T.; Hammarlund, Emma U.; Topper, Timothy P.; Nielsen, Arne T.; Rasmussen, Jan A.; Park, Tae-Yoon S.; Smith, M. Paul. The Sirius Passet Lagerstätte of North Greenland: a remote window on the Cambrian Explosion. Journal of the Geological Society. 2019-07-26, 176 (6). ISSN 0016-7649. doi:10.1144/jgs2019-043 (英语).
- ^ 13.0 13.1 13.2 Daley, Allison. The morphology and evolutionary significance of the anomalocaridids. (页面存档备份,存于互联网档案馆)Diss. Acta Universitatis Upsaliensis, 2010.(英文)
- ^ Legg, David A.; Vannier, Jean. The affinities of the cosmopolitan arthropod Isoxys and its implications for the origin of arthropods. Lethaia. 2013-10, 46 (4). ISSN 0024-1164. doi:10.1111/let.12032 (英语).
- ^ Potin, Gaëtan J.-M.; Daley, Allison C. The significance of Anomalocaris and other Radiodonta for understanding paleoecology and evolution during the Cambrian explosion. Frontiers in Earth Science. 2023-05-09, 11. ISSN 2296-6463. doi:10.3389/feart.2023.1160285 (英语).
- ^ 16.0 16.1 16.2 Lerosey-Aubril, Rudy; Pates, Stephen. New suspension-feeding radiodont suggests evolution of microplanktivory in Cambrian macronekton. Nature Communications. 2018-09-14, 9 (1) [2024-05-04]. ISSN 2041-1723. doi:10.1038/s41467-018-06229-7. (原始内容存档于2021-10-07) (英语).
- ^ Leigh, Egbert Giles. The diversification of modern animals: Douglas Erwin and James Valentine on the Cambrian explosion. Evolution: Education and Outreach. 2014-10-14, 7 (1). ISSN 1936-6426. doi:10.1186/s12052-014-0022-3 (英语).
- ^ 18.0 18.1 18.2 Pates, Stephen; Daley, Allison C.; Butterfield, Nicholas J. First report of paired ventral endites in a hurdiid radiodont. dx.doi.org. 2019-06-12 [2024-05-04] (英语).
- ^ Guo, Jin; Pates, Stephen; Cong, Peiyun; Daley, Allison C.; Edgecombe, Gregory D.; Chen, Taimin; Hou, Xianguang. A new radiodont (stem Euarthropoda) frontal appendage with a mosaic of characters from the Cambrian (Series 2 Stage 3) Chengjiang biota. Papers in Palaeontology. 2018-08-13, 5 (1). ISSN 2056-2799. doi:10.1002/spp2.1231 (英语).
- ^ 20.0 20.1 Liu, Jianni; Lerosey-Aubril, Rudy; Steiner, Michael; Dunlop, Jason A; Shu, Degan; Paterson, John R. Origin of raptorial feeding in juvenile euarthropods revealed by a Cambrian radiodontan. National Science Review. 2018-06-01, 5 (6). ISSN 2095-5138. doi:10.1093/nsr/nwy057 (英语).
- ^ Cong, Peiyun; Daley, Allison C.; Edgecombe, Gregory D.; Hou, Xianguang. The functional head of the Cambrian radiodontan (stem-group Euarthropoda) Amplectobelua symbrachiata. BMC Evolutionary Biology. 2017-08-30, 17 (1). ISSN 1471-2148. doi:10.1186/s12862-017-1049-1 (英语).
- ^ De Vivo, Giacinto; Lautenschlager, Stephan; Vinther, Jakob. Three-dimensional modelling, disparity and ecology of the first Cambrian apex predators. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 2021-07-21, 288 (1955). ISSN 0962-8452. doi:10.1098/rspb.2021.1176 (英语).
- ^ Wu, Ke. The effects of environmental change on Clypeasteroids and adaptive evolutionary history. International Conference on Modern Medicine and Global Health (ICMMGH 2023) (SPIE). 2023-09-07. doi:10.1117/12.2692468 (英语).
- ^ Pates, Stephen; Botting, Joseph P.; Muir, Lucy A.; Wolfe, Joanna M. Ordovician opabiniid-like animals and the role of the proboscis in euarthropod head evolution. Nature Communications. 2022-11-15, 13 (1). ISSN 2041-1723. doi:10.1038/s41467-022-34204-w.
- ^ Signor, Philip W.; Vermeij, Geerat J. The plankton and the benthos: origins and early history of an evolving relationship. Paleobiology. 1994, 20 (3) [2024-05-11]. ISSN 0094-8373. doi:10.1017/s0094837300012793. (原始内容存档于2023-04-21) (英语).
- ^ Pates, Stephen; Daley, Allison C.; Legg, David A.; Rahman, Imran A. Vertically migrating Isoxys and the early Cambrian biological pump. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 2021-06-23, 288 (1953). ISSN 0962-8452. doi:10.1098/rspb.2021.0464 (英语).
- ^ 27.0 27.1 McCall, Christian R.A. A large pelagic lobopodian from the Cambrian Pioche Shale of Nevada. Journal of Paleontology. 2023-09, 97 (5). ISSN 0022-3360. doi:10.1017/jpa.2023.63 (英语).
- ^ Paterson, John R.; Edgecombe, Gregory D.; García-Bellido, Diego C. Disparate compound eyes of Cambrian radiodonts reveal their developmental growth mode and diverse visual ecology. Science Advances. 2020-12-04, 6 (49). ISSN 2375-2548. doi:10.1126/sciadv.abc6721 (英语).
- ^ Caron, J.-B.; Moysiuk, J. A giant nektobenthic radiodont from the Burgess Shale and the significance of hurdiid carapace diversity. Royal Society Open Science. 2021-09, 8 (9). ISSN 2054-5703. doi:10.1098/rsos.210664 (英语).
- ^ Van Roy, Peter; Daley, Allison C.; Briggs, Derek E. G. Anomalocaridid trunk limb homology revealed by a giant filter-feeder with paired flaps. Nature. 2015-06, 522 (7554) [2024-12-21]. ISSN 0028-0836. doi:10.1038/nature14256. (原始内容存档于2020-01-02) (英语).
- ^ Moysiuk, Joseph; Caron, Jean-Bernard. A three-eyed radiodont with fossilized neuroanatomy informs the origin of the arthropod head and segmentation. Current Biology. 2022-08, 32 (15). ISSN 0960-9822. doi:10.1016/j.cub.2022.06.027 (英语).
- ^ Zeng, Han; Zhao, Fangchen; Zhu, Maoyan. Innovatiocaris, a complete radiodont from the early Cambrian Chengjiang Lagerstätte and its implications for the phylogeny of Radiodonta. Journal of the Geological Society. 2022-12-13, 180 (1). ISSN 0016-7649. doi:10.1144/jgs2021-164 (英语).
- ^ 33.0 33.1 Wu, Yu; Fu, Dongjing; Ma, Jiaxin; Lin, Weiliang; Sun, Ao; Zhang, Xingliang. Houcaris gen. nov. from the early Cambrian (Stage 3) Chengjiang Lagerstätte expanded the palaeogeographical distribution of tamisiocaridids (Panarthropoda: Radiodonta). PalZ. 2021-05-28, 95 (2) [2024-05-25]. ISSN 0031-0220. doi:10.1007/s12542-020-00545-4. (原始内容存档于2023-12-05) (英语).
- ^ 34.0 34.1 Paterson, John R.; García-Bellido, Diego C.; Edgecombe, Gregory D. The early Cambrian Emu Bay Shale radiodonts revisited: morphology and systematics. Journal of Systematic Palaeontology. 2023-01, 21 (1). ISSN 1477-2019. doi:10.1080/14772019.2023.2225066 (英语).