近日，中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所又有了新發(fā)現(xiàn)。蓋志琨研究員團(tuán)隊(duì)在新疆塔里木盆地首次發(fā)現(xiàn)了真盔甲魚(yú)類(lèi)——戎氏江夏魚(yú)(Jiangxialepis rongi)，這是“江夏魚(yú)三兄弟”中的“老三”。
在此之前，江夏魚(yú)已經(jīng)有了兩個(gè)“兄弟”。2021年，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)在武漢志留紀(jì)地層中首次發(fā)現(xiàn)了江夏魚(yú)化石，并把它命名為后棘江夏魚(yú)；2023年5月，蓋志琨研究員帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，在江西九江武寧地區(qū)志留系下紅層清水組中又發(fā)現(xiàn)了一個(gè)江夏魚(yú)新種，并把它命名為九江江夏魚(yú)?！皟尚值堋钡陌l(fā)現(xiàn)地相距不到200公里。而此次，研究團(tuán)隊(duì)又在4000公里之外的塔里木盆地發(fā)現(xiàn)了江夏魚(yú)的“老三”——戎氏江夏魚(yú)。
那么江夏魚(yú)到底是種什么魚(yú)，科研人員又為什么要花費(fèi)這么大的力氣去尋找這“三兄弟”呢?
這一發(fā)現(xiàn)不僅豐富了對(duì)新疆志留紀(jì)早期盔甲魚(yú)類(lèi)多樣性的認(rèn)識(shí)，還進(jìn)一步證明了塔里木盆地在4.38億年前跟我國(guó)華南板塊距離很近，并可能組成塔里木-華南聯(lián)合板塊。
A 發(fā)現(xiàn)故事
工地碎石塊中意外敲出新奇標(biāo)本
中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)博士縱瑞文與教授龔一鳴，及該校學(xué)生劉一龍、黃烈斌等團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，這種發(fā)現(xiàn)于武漢東部志留紀(jì)早期地層中的“江夏魚(yú)”，生活在距今約4.35億年前，是目前已知最古老的真盔甲魚(yú)類(lèi)。這是繼“漢陽(yáng)魚(yú)”之后，又一種以武漢城區(qū)命名的古生物化石。
2020年4月底，縱瑞文上山采集化石?！盎牧系墨@取，有時(shí)候需要一點(diǎn)運(yùn)氣?！笨v瑞文帶著地質(zhì)錘，來(lái)到了上次發(fā)現(xiàn)魚(yú)碎片的地點(diǎn)。這里因施工新挖出來(lái)不少碎石塊，當(dāng)他走到一處陡壁下，突然在一塊平整的巖石層面上，發(fā)現(xiàn)幾個(gè)黃褐色的三角形色塊，貼近一看，表面還有密密麻麻的瘤點(diǎn)，再仔細(xì)看上面還有一些其他的構(gòu)造?；氐綄W(xué)校后，縱瑞文同其團(tuán)隊(duì)一起，開(kāi)始在實(shí)驗(yàn)室對(duì)這些標(biāo)本清理和研究，并向國(guó)內(nèi)古魚(yú)類(lèi)專(zhuān)家請(qǐng)教，最終確定為真盔甲魚(yú)目中的一個(gè)新屬，因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)地點(diǎn)曾屬于武漢市江夏區(qū)，將屬名命名為江夏魚(yú)。
根據(jù)古生態(tài)學(xué)分析，“江夏魚(yú)”應(yīng)是一類(lèi)生活于河口三角洲微咸水域的底棲魚(yú)類(lèi)，這表明四億年前，除如今的漢陽(yáng)片區(qū)以外，武漢多個(gè)片區(qū)已經(jīng)形成河口三角洲的地貌。
根據(jù)獲取到的化石標(biāo)本，龔一鳴、縱瑞文團(tuán)隊(duì)還繪制出“江夏魚(yú)”的模擬圖像。“這種古魚(yú)類(lèi)看上去萌態(tài)可掬，因?yàn)闆](méi)有頜骨和牙齒，它們只能靠濾食生活?！笨v瑞文表示，根據(jù)這些特征可以推測(cè)，雖然“江夏魚(yú)”是武漢的古老魚(yú)類(lèi)，但不太可能是武昌魚(yú)的祖先?！ ?/span>
B 家族特征
江夏魚(yú)“三兄弟”都有“裂吻”裂開(kāi)才有用的那種
江夏魚(yú)的屬名“江夏”來(lái)源于該屬第一個(gè)種的發(fā)現(xiàn)地——武漢江夏區(qū)，它屬于盔甲魚(yú)類(lèi)，腦袋上頂著一個(gè)尖頭朝前的三角形頭甲，個(gè)頭不大，最長(zhǎng)不超過(guò)5厘米。頭甲兩側(cè)長(zhǎng)有兩對(duì)棘狀的角，后緣中部向后凸出，形成一個(gè)叫作中背棘的結(jié)構(gòu)。
江夏魚(yú)的頭甲最前方長(zhǎng)著縱長(zhǎng)橢圓形的中背孔，也是它的鼻孔，鼻孔后面緊跟著一對(duì)大大的眼睛。眼睛中間還有一個(gè)小圓孔，叫作松果孔，主要用于感光，號(hào)稱(chēng)脊椎動(dòng)物的“第三只眼”。和其他盔甲魚(yú)一樣，江夏魚(yú)的嘴巴位于身體的腹側(cè)，所以在它們的頭甲上通?？床坏阶彀?。
江夏魚(yú)“三兄弟”有一個(gè)共同特征，就是中背孔前端不閉合，使得頭甲吻部看起來(lái)好像裂開(kāi)了一樣，即“裂吻”。
中背孔是盔甲魚(yú)類(lèi)頭甲背側(cè)最前面的一個(gè)大孔，是盔甲魚(yú)類(lèi)一個(gè)主要的鑒定特征和分類(lèi)依據(jù)。
對(duì)盔甲魚(yú)腦顱的三維重建顯示，中背孔與口鼻腔和咽腔相通，指示了它也是一個(gè)具有呼吸功能的進(jìn)水孔或出水孔，因此可以看作鼻孔或鼻垂體孔。在絕大多數(shù)盔甲魚(yú)類(lèi)當(dāng)中，中背孔的前端都是封閉的，只有在真盔甲魚(yú)目中的裂吻魚(yú)屬和江夏魚(yú)屬當(dāng)中，中背孔前端不閉合，使得中背孔的內(nèi)緣與頭甲的側(cè)緣直接相連。
雖然“裂吻”聽(tīng)起來(lái)像是不那么健康的樣子，但對(duì)盔甲魚(yú)類(lèi)來(lái)說(shuō)，有“裂吻”或許是件好事。
絕大多數(shù)盔甲魚(yú)類(lèi)的中背孔向頭甲背側(cè)開(kāi)口，只能吸入來(lái)自頭甲上方的水流，而“裂吻”使得盔甲魚(yú)類(lèi)的中背孔增加了一個(gè)向前和向下的開(kāi)口，在游泳的過(guò)程中，中背孔能夠同時(shí)接受來(lái)自頭甲上方、前方和下方三個(gè)方向的水流。因此，“裂吻”或許能夠大大提高盔甲魚(yú)呼吸時(shí)的進(jìn)水效率。
而此次發(fā)現(xiàn)的新種戎氏江夏魚(yú)，與后棘江夏魚(yú)和九江江夏魚(yú)顯著不同的是，其頭甲邊緣及其中背孔內(nèi)緣密布尖銳的鋸齒狀小刺。研究發(fā)現(xiàn)，這些結(jié)構(gòu)類(lèi)似于早期有頜類(lèi)的咽齒旋以及一些花鱗魚(yú)咽部的指向前方的齒狀結(jié)構(gòu)，其基本作用是水流流過(guò)的時(shí)候，能夠過(guò)濾阻擋體外寄生蟲(chóng)。
因此，戎氏江夏魚(yú)的新發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步證實(shí)，盔甲魚(yú)類(lèi)的中背孔在功能上類(lèi)似于花鱗魚(yú)的口咽管或軟骨魚(yú)類(lèi)的噴水孔，用于吸入水流，進(jìn)行呼吸。
另外，戎氏江夏魚(yú)在頭甲大小和頭甲紋飾上也與后棘江夏魚(yú)和九江江夏魚(yú)顯著不同，所以才被認(rèn)為是“老三”。
C 尋親之旅
古生物學(xué)家們“做推理題” 江夏魚(yú)的化石就是“尺”
相較于其他盔甲魚(yú)類(lèi)，江夏魚(yú)的分布較為廣泛、化石材料更加豐富，而且所有江夏魚(yú)的生活時(shí)代都僅僅局限在4.4億年前的志留紀(jì)特列奇期早期。
廣泛的古地理分布和短暫的時(shí)代延限，奠定了江夏魚(yú)重要的生物地層學(xué)意義，使得它成為生物地層對(duì)比中的一個(gè)標(biāo)志性物種。
例如，長(zhǎng)期以來(lái)，湖北武漢地區(qū)的志留紀(jì)地層認(rèn)為并不存在志留紀(jì)紅層，只有不含紅層的墳頭組，因此后棘江夏魚(yú)在湖北武漢被首次發(fā)現(xiàn)的時(shí)候，最初被認(rèn)為來(lái)自墳頭組，所處時(shí)代是志留紀(jì)蘭多維列世特里奇期中晚期(約4.37億年前)，但當(dāng)時(shí)已經(jīng)屬于最古老的真盔甲魚(yú)了，而后研究人員又在江西九江的武寧縣清水組發(fā)現(xiàn)了九江江夏魚(yú)。
二者非常相似，這使得湖北武漢和江西武寧兩地的生物地層可以在種一級(jí)上進(jìn)行精確對(duì)比，然而江西的志留紀(jì)的地層非常連續(xù)，上下成層保存完整，清水組確定無(wú)疑屬于志留紀(jì)下紅層，時(shí)代更古老一些，為志留紀(jì)蘭多維列世特里奇期早期(約4.38億年前)。
那么，湖北武漢后棘江夏魚(yú)是否真的來(lái)自沒(méi)有紅層的墳頭組?因此，研究人員又在武漢地區(qū)開(kāi)展了大量的野外考察工作，終于在武漢的古姆山地區(qū)發(fā)現(xiàn)了志留紀(jì)紅層，并根據(jù)江夏魚(yú)化石，最終把它確定為志留紀(jì)下紅層清水組。
江夏魚(yú)在華南板塊具有豐富的化石記錄，為湖北和江西兩地志留紀(jì)淺海紅層的對(duì)比提供了關(guān)鍵化石證據(jù)，而此次在新疆塔里木盆地發(fā)現(xiàn)的戎氏江夏魚(yú)，更是將華南和塔里木兩地相隔4000公里的地層直接聯(lián)系到一起。
離散析因
親兄弟為何天各一方?“罪魁禍?zhǔn)住笔谴箨懫?/span>
那么為什么江夏魚(yú)前兩個(gè)“兄弟”相距不遠(yuǎn)，而“三弟”卻與它們相距4000公里呢?
這是因?yàn)榇箨懫??！ ?/span>
“土著”不擅游泳，為何“遠(yuǎn)走他鄉(xiāng)”?
盔甲魚(yú)類(lèi)主要生活在靠近古陸邊緣的潟湖、三角洲、濱海至淺海等環(huán)境中，主要營(yíng)底棲濾食性生活。大多數(shù)盔甲魚(yú)類(lèi)頭甲扁平，缺少成對(duì)的偶鰭，說(shuō)明其游泳能力較弱，擴(kuò)散、遷移的能力有限，遼闊的陸地和寬廣的海洋均成為其擴(kuò)散、遷移的障礙，因此盔甲魚(yú)類(lèi)具有強(qiáng)烈的土著性色彩，它們的分布能夠被用來(lái)劃分古生物地理區(qū)域。
從現(xiàn)有的化石記錄來(lái)看，在4.38億年前的志留紀(jì)早期，我國(guó)盔甲魚(yú)類(lèi)化石總體上沿華夏古陸和滇黔古陸邊緣分布，比如后棘江夏魚(yú)和九江江夏魚(yú)分別出現(xiàn)在湖北武漢和江西九江地區(qū)，兩兄弟直線(xiàn)距離甚至不到200公里，這表明我國(guó)以長(zhǎng)江流域?yàn)橹鞯膹V大地區(qū)在那時(shí)曾是一片廣闊的海洋——揚(yáng)子海。
那么為什么戎氏江夏魚(yú)突然又出現(xiàn)在了4000公里之外的塔里木盆地呢?這使得研究團(tuán)隊(duì)對(duì)華南和塔里木兩大板塊之間的關(guān)系有了進(jìn)一步的思考。
中國(guó)志留紀(jì)的古板塊格局大體上沿襲了奧陶紀(jì)的特征，華北、華南和塔里木三大板塊構(gòu)成了古中國(guó)大陸的主體。然而，這三大板塊的古地理位置及其之間的關(guān)系，一直以來(lái)都存在爭(zhēng)議。
根據(jù)古地磁和古動(dòng)物群的數(shù)據(jù)，華南板塊在古生代的大部分時(shí)期位于岡瓦納大陸的東緣，塔里木板塊則大約位于北緯15度以南，即赤道附近，而且位置偏東，華北板塊由于其晚中古生代地層的普遍缺失，其在志留紀(jì)時(shí)期的古地理位置更是難以確定。根據(jù)中古生代的古地磁資料，華南和塔里木被認(rèn)為是兩個(gè)彼此分離且相隔甚遠(yuǎn)的板塊。
因此，長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)外地質(zhì)學(xué)家一直認(rèn)為，塔里木板塊與華北板塊或中朝板塊關(guān)系密切，并被聯(lián)系在一起編制古地理圖。在加里東運(yùn)動(dòng)作用下，華北板塊與塔里木板塊相碰撞，完全拼接成為北方大陸。
然而，這一古地理格局很難解釋盔甲魚(yú)類(lèi)這一具有強(qiáng)烈地域性色彩的類(lèi)群在華南和塔里木兩大板塊上的分布。
4.38億年前，兩大板塊已發(fā)生生物交流
盔甲魚(yú)類(lèi)支序生物地理學(xué)研究表明，華南和塔里木板塊上均分布有5個(gè)不同的盔甲魚(yú)類(lèi)支系，分別是修水魚(yú)科、漢陽(yáng)魚(yú)科、大庸魚(yú)科、曙魚(yú)科和古木魚(yú)科，這說(shuō)明兩個(gè)板塊的盔甲魚(yú)類(lèi)并不是各自獨(dú)立演化，它們之間沒(méi)有形成生物地理隔離，而是至少發(fā)生了5次生物群擴(kuò)散事件。
江夏魚(yú)原本是華南板塊所特有的盔甲魚(yú)類(lèi)化石，它在塔里木地區(qū)首次被發(fā)現(xiàn)，充分說(shuō)明早在4.38億年前的特列奇期早期，兩大板塊之間的生物交流事件就已經(jīng)發(fā)生。
從上述兩地魚(yú)群的性質(zhì)、組合特征來(lái)看，塔里木板塊與華南板塊魚(yú)群的種類(lèi)基本上是一致的，因此，塔里木板塊與華南板塊在志留紀(jì)應(yīng)歸屬于同一個(gè)古動(dòng)物地理區(qū)，即塔里木—華南魚(yú)類(lèi)動(dòng)物地理區(qū)系，兩大板塊在志留紀(jì)早期具有十分密切的古地理聯(lián)系，它們很可能共處同一溫暖、富含有機(jī)質(zhì)的古海盆環(huán)境?！ ?/span>
塔里木—華南聯(lián)合板塊曾經(jīng)存在
早在2009年，趙文金研究員等就根據(jù)魚(yú)群面貌和地層序列，提出志留紀(jì)早期我國(guó)華南板塊和塔里木板塊在古地理位置應(yīng)該足夠接近，并處于同一片淺海環(huán)境，甚至可能聯(lián)合組成了塔里木—華南聯(lián)合板塊。戎氏江夏魚(yú)在新疆塔里木盆地的首次發(fā)現(xiàn)，進(jìn)一步支持了塔里木—華南聯(lián)合板塊的存在。
關(guān)于塔里木板塊從聯(lián)合板塊脫離的時(shí)間，目前尚未形成統(tǒng)一的看法。目前，根據(jù)古生物化石材料、地層框架、巖相及古地磁等諸多方面的資料，塔里木板塊脫離華南板塊的時(shí)間應(yīng)在羅德洛世或稍晚。
聯(lián)合板塊解體的主要原因可能是由于羌塘、昌都陸塊從南向北帶著巨大的能量沖擊，從而撞開(kāi)了聯(lián)合板塊。聯(lián)合板塊解體之后，塔里木板塊開(kāi)始按著順時(shí)針的方向緩慢地向西北方向漂移，大約在晚二疊世時(shí)才到達(dá)現(xiàn)在的位置。
正是由于板塊漂移，使得本來(lái)生活在同一片海域的江夏魚(yú)三兄弟如今相隔千里。
江夏魚(yú)三兄弟的發(fā)現(xiàn)，表明了新疆志留紀(jì)早期盔甲魚(yú)類(lèi)的多樣性，有助于我們認(rèn)識(shí)其輻射演化、遷移擴(kuò)散的過(guò)程和古地理分布格局，同時(shí)，這一發(fā)現(xiàn)也讓板塊漂移的真相逐漸清晰。
整合:黃亞嵐
來(lái)源:央視網(wǎng)、中科院、中國(guó)新聞網(wǎng)、中國(guó)科普、中國(guó)科學(xué)報(bào)、江夏融媒
鏈接：失散4億多年的古魚(yú)兄弟驚現(xiàn)4000公里之外 “罪魁禍?zhǔn)住本故前鍓K漂移-南方都市報(bào)·奧一網(wǎng) (oeeee.com)
（原載《南方都市報(bào)》2023年11月4日）
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