古生代的海洋霸主.docx
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1、古生代的海洋霸主主讲人简介:朱敏:1980年考入南京大学地质系,1987年进入中国科学院古 脊椎动物与古人类研究所,师从我国著名古脊椎动物学家周明镇院士 和张弥曼院士。是国内第一位古脊椎动物学博士。主要从事早期脊椎 动物起源与演化及生物地层学研究。内容简介:古生代是我们生活在这个地球地质历史的一个阶段。我们把以前 的地质历史分成古生代、中生代、新生代。古生代就是地质历史时期 从五亿九千万年到大约两亿五千万年的一个阶段。在这些鱼类还没有 登陆之前,地球上最高等的动物,就是海洋中各种各样的鱼类。今天 我要给大家介绍的整个时段,是从脊椎动物的起源,一直到四足动物 的起源,从寒武纪一直到泥盆纪的末期,
2、这里头涉及到脊椎动物演化 的很多重要的事件。我首先给大家介绍一下什么是脊椎动物?脊椎动物有两个最主 要的特征,第一个特征就是脊椎动物具有发达的神经系统,它分化出 了具有复杂结构的脑,头部开始出现了感觉器官,感觉器官再加上保 护它们的头骨,就构成了明显的头部。所以脊椎动物又称有头类。那 么脊椎动物的另外一个特征,就是它们都有一根脊柱,所以脊椎动物 这个名字就是由此而来。脊椎动物有两大类,一类就叫软骨鱼类,另 外一个大类叫硬骨鱼类,硬骨鱼类里头又分成了两大支,一支就是辐 鳍鱼类,还有一支就是肉鳍鱼类。现生的肉鳍鱼类非常重要,因为正 憾的是蓝色的怪鱼已成为一具标本,具有研究价值的内部器官与组织 都作
3、为垃圾倾入了印度洋。这条鱼后来被命名为拉蒂迈鱼。为了寻找 第二条拉蒂迈鱼,史密斯夫妇花费了整整14年的时间,走访了非洲 东海岸所有的小渔村,并四处悬赏。1952年这个拉蒂迈鱼在科摩罗 群岛再次现身。为了尽快获得这条鱼,史密斯甚至惊动了当时的南非 总理,动用军用直升飞机,最后还差点引起南非与法国间的纠纷,因 为科摩罗当时是法国殖民地。随后在科摩罗海域有近200条拉蒂迈鱼 被捕获,科摩罗政府赠送给中国4条,这是收藏在中国古动物馆中拉 蒂迈鱼。从这些小小的邮票当中可以看出空棘鱼“起死回生”在当时 是如此的轰动。我们现在有了肺鱼,有了这个空棘鱼,活化石拉蒂迈鱼,那么这 里头学术界争论的最多的,就是说到
4、底是肺鱼跟我们的四足动物更近 呢?还是这个拉蒂迈鱼跟四足动物更近,这里头争论的实际上到现在 还没有争论清楚,就是有的认为就是说肺鱼跟我们四足动物更近,有 的认为拉蒂迈鱼跟四足动物更近,那么也有认为就是它们两个更近, 然后它们组成了一个类群,它们的共同祖先里头演化出来这个四足动 物,所以这三种观点都有。那么真正要解决这个问题怎么办呢?因为 实际上我们现在的地球上就只有剩下了这么三种肺鱼,两种拉蒂迈鱼。 所以要搞清楚到底四足动物是从哪种鱼演化过来的,是怎么一步一步 演化过来的,这个可能只能到这个野外去,到地质年代里头去寻找。这是我们在1999年发表的一个成果,我们发现了一个叫做斑鳞 鱼的古鱼,这个
5、斑鳞鱼也是生活在这个四亿多年前的古海洋里头,那 么这个斑鳞鱼一个非常重要的一点呢,就是说它不但具有这个肉鳍鱼 类的一些特征,典型特征,而且具有辐鳍鱼类的某些重要特征,那么 这个就非常重要。因为现在来说,我们现在看到这个地球上的辐鳍鱼 类跟肉鳍鱼类,应该说迳渭分明。一看这就是辐鳍鱼类,这就是肉鳍 鱼类,那么辐鳍鱼类跟肉鳍鱼类它的祖先是什么样子,它的祖先的特 征是什么样子,实际上我们了解得非常少,那么我们这个材料发现以 后,它既具有这个肉鳍鱼类的特征,还具有辐鳍鱼类的特征,另外还 具有一些已经灭绝掉的,这个刚才我介绍的盾皮鱼类跟棘鱼类的一些 特征,所以我们的研究认为,它这个斑鳞鱼有可能是代表这个硬
6、骨鱼 类的祖先类型。这个是我们当时做的一个斑鳞鱼的系统位置,当时位置就是可能 有两个位置。那么这是硬骨鱼纲,这是软骨鱼纲,这是灭绝掉的盾皮 鱼纲跟棘鱼纲,这是辐鳍鱼跟肉鳍鱼,所以这是它的系统位置。那么 这是它的化石标本。为什么叫斑鳞鱼?它的骨骼表面实际上都有一种 叫做整列层的结构,然后上头是一个一个孔,这种孔实际上相对的大 小还是比较大的,所以斑斑点点看起来,这是它的两个鼻孔。这个肉 鳍鱼很重要特征就是它头分成前后两个部分,所以这个是它的头的前 部,这是头的后部,这是一个它的下颌的一个结构,当然我们还有其 他一些斑鳞鱼的标本。就是通过这些标本的研究,通过一些特征的比 较,我们认为它应该可能代表
7、了这个辐鳍鱼类跟肉鳍鱼类祖先的一个 特征。那么这是2001年我们发现的另外一个材料,叫做无孔鱼,也是 在曲靖发现的。这个无孔鱼跟前面的斑鳞鱼是比较近的,那么它实际 上处在的位置,是在斑鳞鱼与其他更高等的肉鳍鱼类的之间的位置, 那么它也进一步地证实了斑鳞鱼应该是一种最原始的肉鳍鱼类。所以 现在我们可以通过这个谱系图就看到,中国发现的斑鳞鱼跟无孔鱼, 那么实际上是处在最原始的肉鳍鱼类,那么它们就是都保存了一些这 个硬骨鱼类的一些祖先的特征。那么我们刚才都是从肉鳍鱼类比较根部的位置来研究这个四足 动物跟鱼类的一些关系。那么对于这个四足动物的起源,对于脊椎动 物的登陆最直接的证据,实际上是这些还保留了
8、一些鱼类特征的四足 动物,我们叫做鱼石嫄类。鱼石嫄最早是发现在北极圈的东格陵兰岛 这个地方。这是它的眼孔,这是它的一些后肢骨,那么这个发现以后 的话,实际上它为鱼类向四足动物演化提供了最直接的证据。就是这 个东西看起来它有很多鱼的特征,比如它长着一个鱼尾巴,然后身上 还有一些鱼鳞,但是它又有很多有可能登陆的一些结构,比如包括它 的这个前肢跟后肢,这个头部的一些特征。所以它实际上它就看起来 是一种像一个两栖类,但实际上它还保留了很多鱼类的特征。所以它 这个是鱼类向四足动物进化最直接的证据。所以发现以后,实际上学 术界跟公众非常非常轰动,就是说非常感兴趣。因为实际上就是在格 陵兰岛的话,在上个世纪
9、初的话,对于格陵兰的主权的话,就是北欧 的两个国家,挪威跟丹麦就争执得很厉害,在这儿又发现了这个鱼石 嫄,在二十世纪三十年代的时候,争执变得白热化,后来是通过一个 国际协议才解决的。这是这个当时丹麦的一张卡通画。他们称这个鱼 叫四足鱼,有四条腿的鱼。所以鱼石嫄的发现是四足动物起源研究的 一个非常重要的一个突破。那么在这之后就是古生物学家也拼命地在 寻找一些泥盆纪的四足动物,就是最早期的像鱼石嫄类的这些动物。第二个被研究的泥盆纪四足动物是叫棘嫄,也是在东格陵兰发现 的,那么跟这个鱼石嫄是保存在一起的。那么这是棘嫄的这个标本材 料,这种鱼石嫄,它实际上爬行的能力和登陆的能力很弱的,基本上 应该说它
10、还是在水中生活。我们现在的指骨,指是五指,那么最早期 这些四足动物像这些棘嫄的话,它有八个指,所以说很多。五个指是 已经到了以后的两栖类、爬行动物以后就稳定下来。那么最早实际上 有五指的,有八指的,有七指的,有六指的都有。那么这就是这个鱼 石嫄复原的一些图画,它是一个鱼的尾巴,就是嘴巴也可以长得很大, 它的那个前肢跟后肢话,可能只能拖着走。那么这个就是将肉鳍鱼类 跟四足动物就是前肢跟后肢进行比较的一些特征,所以它们有很多可 以进行对比的一些特征。但是对于四足动物来说,它最重要的出现的 特征就是它的指骨的出现,这个指弓的出现,这是四足动物最主要特 征,那么这个八个指骨出现,到现生的四足动物,有五
11、个指就稳定下 来。那么这是前面介绍了大概是两个泥盆纪的四足动物。那么第三个泥盆纪四足动物的发现呢,是在澳大利亚发现的,这 是叫做澳洲嫄,也就是一个下颌的材料,这是在澳大利亚离悉尼不是 很远新南威尔士一个产地,在这个地方发现了这个澳洲嫄,就这么一 个标本,这是应该说南半球发现的惟一的一个泥盆纪四足动物。那么 这是在苏格兰发现的一个泥盆纪四足动物,这个目前应该来说最早的这个泥盆纪四足动物,大概是三亿七千万年前,它也是一个下颌,这是对它的一个复原图,这叫埃尔金嫄。所以到目前为止呢,实际上就是我们在全球已经发现了有在六个 产地,六个地区发现了有九种泥盆纪的四足动物,它现在分布的这些 地区包括格陵兰岛,
12、美国的宾夕法尼亚州,苏格兰,包括这个拉脱维 亚。拉脱维亚有两个,一个叫奥氏嫄,一个叫文塔嫄。还有俄罗斯, 在莫斯科的南边不远,发现一个叫图拉嫄,还有就是澳洲嫄。这里头 大家看到一个很大空白,就是在亚洲I,我们在亚洲还是一个空白。那 么咱们看看这儿,我们就觉得非常奇怪,那么实际上在中国我们有这 个最原始的这些肉鳍鱼类,我们还有最原始的我们叫做四足型动物, 四足型动物叫肯氏鱼,但是我们就是往上走的话,就是到了靠近四足 动物的这些肉鳍鱼类,在中国一直没有发现过,那么中国实际上有没 有呢?我们觉得应该有,它有这套地层,有这套沉积。那么这个鱼石 嫄类在格陵兰岛,它跟鱼石嫄同时保存的有一种鱼,盾皮鱼类,叫
13、做 桨鳞鱼。那么这是桨鳞鱼的一个复原图,这是它的头,这是躯甲的前 部,那么这是它的胸鳍,这是桨鳞鱼。那么在格陵兰岛有这个现象, 在澳大利亚、在这个俄罗斯这些早期的四足动物都是跟这种桨鳞鱼生 活在一起,那么在中国呢,我们同样发掘到这套沉积,同时我们也发 现了一些肉鳍鱼类的鳞片,所以我们认为,我们在中国应该能够发现 泥盆纪的四足动物。那么这个是我们早期一些四足动物的一些演化的一个图,实际上 泥盆纪四足动物现在发现了很多很多,正是有了这些最早期的四足动 物,有了这些动物对于这个陆地生态系统这个开拓,那么现代这个生 态系统的一些雏形才开始形成,我们才可能有以后的庞然大物,这些 恐龙,我们才可能有地球上
14、的这些飞禽走兽,我们才有可能有我们人 类,我们自己。所以这个是一个非常有意思的一个演化阶段,也是地 质演化史生命演化史一个非常重要的一个事件。是从肉鳍鱼类开始,才演化出来了四足动物。正是有了这些最早期的四足动物,有了这些动物对于陆地生态系 统的开拓,现代这个生态系统的一些雏形才开始形成,我们才可能有 以后的庞然大物恐龙,我们才可能有地球上的这些飞禽走兽,我们才 可能有我们人类。所以这是一个非常有趣的演化阶段。(全文)今天非常高兴给大家介绍这个生物演化的一些过程吧。我今天的 题目是古生代海洋的霸主。那么首先给大家稍微解释一下这个题 目。那么古生代呢,就是我们生活的这个地球的地质历史的一个阶段,
15、我们把以前的地质历史分成古生代、中生代、新生代。那么古生代呢, 就是地质历史时期从五亿九千万年到大约两亿五千万年这么一个阶 段。在这个水中的这些鱼类还没有登陆之前,大概在三亿七千万年到 三亿六千万年之前,那么地球上最高等的动物,实际上就是在我们海 洋中的这些各种各样的鱼类。那么我今天就是给大家来介绍一下这些 各种各样的早期的鱼类。那么我用的副标题就是脊椎动物的早期演化 与四足动物的起源,实际上最后讲到鱼类的登陆。那么还是给大家介绍一下这个什么是脊椎动物?什么是四足动 物?大家在中学里头可能很多已经接触到这个概念。这个是现生的这 种脊椎动物演化的一个谱系图。那么脊椎动物有两个最主要的特征, 第一
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