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【地球演义】第四十八回 螺旋

攀缘的井蛙

腕足动物和软舌螺在寒武纪大放异彩,而另一个贝壳家族——软体动物,无论是种类,数量还是体型,都不免相形见绌。

软体动物的祖先,是类似金伯利虫或者齿谜虫的肉团,用宽大的腹部爬行,演化出发达的肌肉足。背部演化出分泌钙质的腺细胞,组成外套膜,构建贝壳来保护柔软的身体和内脏团。虽然都身背贝壳,但软体动物和触手冠动物(腕足动物和软舌螺)算是殊途同归,没有什么亲缘关系。

齿谜虫复原图。最古老的软体动物也许很像是这个样子。图片来源自http://burgess-shale.rom.on.ca/

虽然早寒武纪的软体动物种类不多,但却辐射演化出许多不同类群。它们对身体的改造幅度之大,可能仅次于超级能折腾的棘皮动物。这种多样化的能力,是腕足动物和软舌螺望尘莫及的。

现代软体动物是个非常多样化的类群,包括:单板纲(如新碟贝),多板纲(如石鳖),双壳纲(如河蚌),腹足纲(如蜗牛),掘足纲(如角贝)和头足纲(如鹦鹉螺和乌贼)。虽然样子千奇百怪,但它们都可以看作是在一个原始构型的基础上,对头,足,内脏团和贝壳分别进行改造而成。图片来源自网络。

一些软体动物继承了平坦的腹足和肚皮贴地的爬行方式,它们紧贴在礁石上,谨慎地活动,遇到危险就缩紧身体,用贝壳抵挡掠食者的侵袭。在寒武纪的沉积层里,发现了一些贝壳化石,形状像是斗笠,或者魔法师的尖帽子,有些开始具有简单的螺旋。它们是早期软体动物的移动堡垒。

寒武纪软体动物的化石和复原图,它们虽有简单的螺旋,但身体依然是两侧对称的。不过研究者并不能确定它们到底是单板纲还是腹足纲动物。图片来源自网络。

与滤食的腕足动物和软舌螺不同,早期软体动物的嘴里有成排的尖锐牙齿(继承自类似齿谜虫的祖先),在肌肉群的控制下,可以把附着在礁石上的海藻刮下来吞下肚去,也可以啃食蠕虫或者其他小动物。更高效的摄食工具和更多的食物选择,是软体动物最终成功的关键之一。

腹足纲软体动物的齿舌,螺类可以凭借这套牙口啃食植物,尸体和活生生的猎物。大型的法螺甚至以海星为食。图片来源见水印。

早期的软体动物大多属于单板纲,它们无论贝壳还是软体都是左右对称的,消化道是一根直通通的管道,肌肉和内脏都成对排列。5.3亿年后,在海洋深处还能够找到它们残存的孑遗。

新碟贝是单板纲的代表,现存只有8种。它们看上去很像鲍鱼或者帽贝,但身体是左右对称的,拥有成对的鳃,肾和心耳。图片来源自网络。

为了增大容量,腹足纲的软体动物采用了螺旋形的贝壳。这样做还带来了其他的好处:螺口收小,提升了防御性能;而且螺层之间的连接线(缝合线)还可以起到加固的作用。为了把内脏团塞进螺旋形的贝壳,一侧的鳃,肾和其他内脏退化或者消失,消化道也来了个180度的旋转(就像软舌螺和帚虫那样),肛门被搬到身体的中部。于是像棘皮动物一样,腹足纲软体动物也(部分)失去了两侧对称的体态。

已知最早的腹足类:Aldanella attleborensis。这种经典的螺旋贝壳被沿用了5.3亿年。图片来源自[1]。

腹足纲软体动物消化道的扭转。图片来源见水印。


人们对单板纲动物的了解首先是从化石研究开始的。由于没有在泥盆纪以后的地层中发现过这类动物的化石,于是认为它们早已灭绝。直到1952年捕捞到现存的新碟贝,才知道原来它们还悄悄地生活在地球的角落里。图片来源自网络。

地球名片

生物分类:动物界-软体动物门-单板纲

存在时间:早寒武纪 至 现代

现存种类:8种

化石种类:不明

生活环境:海洋

代表特征:帽状贝壳,两侧对称,成对的收缩肌,鳃,肾和心耳。

代表种类:新碟贝


参考文献:

[1]Jerzy Dzik, Dawid Mazurek, Affinities of the alleged earliest Cambrian gastropod Aldanella. Can. J. Zool. 91: 914–923 (2013) dx. DOI: org/10.1139/cjz-2013-0119

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