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重建南半球的三葉蟲祖先范圍

文章作者:www.utbltn.icu發布時間:2020-01-21瀏覽次數:1050

化石記錄中三葉蟲的首次出現可以追溯到5.21億年前的寒武紀時期的海洋,那時大陸仍然不適合大多數生命形式。很少有動物群體成功地適應了三葉蟲,三葉草是生活在海床上的2.7億年,直到大約2.52億年前的二疊紀末期大規模滅絕。

有機體生存的時間越長,化石就越罕見,了解它們的生活方式就越難;古生物學家在努力建立時空關系方面面臨著艱巨的任務。

克服了很久以前一組動物調查所固有的困難,巴西科學家屬于圣保羅州立大學鮑魯學院(FC-UNESP)的生物系和圣保羅大學的古生物學實驗室。 Paulo的Ribeir?oPreto哲學,科學與文學學院(FFCLRP-USP)首次成功推斷出三葉蟲的古地理格局。

古生物地理學是古生物學的一個分支,側重于滅絕的植物和動物的分布及其與古代地理特征的關系。該研究由Renato Pirani Ghilardi教授領導的UNESP Bauru Macroinvertebrate古生物學實驗室(LAPALMA)的博士后研究員FábioAugustoCarbonaro進行。其他參與者包括FFCLRP-USP教授Max Cardoso Langer和生物科學大學(IB-USP)教授Silvio Shigueo Nihei。

研究人員分析了目前在Metacratyphaeus中描述的11種三葉蟲的形態差異和相似性,Metacratyphaeus生活在泥盆紀的4.16億至3.59億年前的海水冷水中(mya)。涵蓋目前的玻利維亞,秘魯,巴西,馬爾維納斯群島(福克蘭群島)和南非。

泥盆紀時期分為七個階段。 Metacryphaeus生活在Lochkovian(419.2-410.8 mya)和Pragian(410.8-407.6 mya)階段,這是最早的泥盆紀階段。

該研究結果發表在“科學報告”中,是巴西泥盆紀古生物學無脊椎動物的古生物地理和遷徙路線項目的一部分,由圣保羅研究基金會 - FAPESP和巴西國家科學和技術發展委員會支持。 (的CNPq)。 Ghilardi是該項目的首席研究員。

“當他們在2.5億年前的二疊紀滅絕時,三葉蟲沒有留下任何后代。他們最親近的親屬是蝦,更遠的蜘蛛,蝎子,海蜘蛛和蝗蟲,”Ghilardi說。

世界各地都發現了三葉蟲化石,他解釋說 - 這種化石非常豐富,以至于它們有時被稱為海洋中的蟑螂。這種比較并非沒有根據,因為在解剖學上,三葉蟲類似于蜱蟲。不同之處在于它們不是昆蟲,而是有三個縱向的身體部分或裂片(因此得名)。

在北半球,三葉蟲化石記錄非常豐富。到目前為止,古生物學家已經描述了超過17,000種物種的10個訂單。最小的是1.5毫米長,最大長約70厘米,寬40厘米。在某些地區,如摩洛哥,你可以找到保存完好的三葉蟲。當用于制作浮雕或凹雕飾品時,這些可以是美麗的。相比之下,來自巴西,秘魯和玻利維亞的三葉蟲化石往往保存得很差,只是留在底棲泥漿中的外骨骼標記。

“雖然它們的保存遠非理想,但巴西南部的巴拉那盆地形成了數千個三葉蟲化石,并且沿著北北邊界形成了Parnaíba盆地,”Ghilardi說。主席也是。巴西古生物學會。

據Ghilardi說,他們的保護不力可能是由于古生代時期這些地區的地質條件和氣候,當時有一天形成南美洲的旱地位于南極,長時間被冰完全覆蓋。

在泥盆紀時期,南美和非洲是超大陸岡瓦納的一部分。南非與河流地區的烏拉圭和阿根廷相連,巴西南部各州以及納米比亞和安哥拉也在繼續。

Parsimonious分析

該研究首先分析了在18個Metacryphaeus的50個化石樣本中發現的48個特征(器官大小,形狀和結構,以及解剖部位)。

“原則上,這些特征有助于建立他們的系統發育 - 宇宙中所有物種的進化歷史,基于下降線和更廣泛群體之間的關系,”Ghilardi說。

這種被稱為簡約分析的方法被廣泛用于建立特定生態系統中的生物之間的關系,并且近年來它也被用于化石研究。

根據Ghilardi的說法,一般來說,簡單是最簡單的數據解釋是首選的解釋原則。在系統發育分析中,它暗示關于被分析物種(在這種情況下,Metacryphaeus屬的三葉蟲)之間所需的最小特征變化數量之間的關系的假設最有可能是正確的。

該研究的生物地理學貢獻由Nihei教授完成,他在IB-USP擔任分類學家和昆蟲系統學家。系統學領域涉及祖先之間的進化變化,而分類學則側重于有機體的分類和命名。

“生物地理分析通常涉及通過分子系統發育或所謂的分子鐘來估計生物群體的年齡,其根據DNA中分子差異的數量估計兩個物種之間的差異。在這項研究中,三葉蟲,我們Age以類似的方式使用,但它是從化石記錄中獲得的,“Nihei說。

“這項研究的主要目的是在一種通常涉及分子生物地理學的方法中使用化石。這類研究很少涉及化石。我相信我們的研究為基于生物地理學的新方法鋪平了道路。這條路需要一個計時碼表[這是分子日期的分支圖,因為這個時間圖也可以從化石分類群中獲得,例如古生物學家研究的那些,而不是活動物的分子分支。

作為一名專攻恐龍的脊椎動物古生物學家,蘭格承認他對三葉蟲知之甚少,但對于在解析分析中使用的現代計算技術知之甚少。他參與研究的基礎是這樣的。 “我相信這項研究的關鍵方面,以及為什么它被認為是一本重要期刊的科學期刊,是第一個使用簡單性來理解南半球三葉蟲的系統發育,”他說。

岡瓦納傳播

古生物地理學的成果加強了先前存在的理論,玻利維亞和秘魯形成了Metacrypaeus的祖先家園。

“這些模型估計玻利維亞和秘魯成為Metacryphaeus進化枝的祖先區域及其大部分內部進化枝的概率為100%,”Ghilardi說。對這一理論的證實表明,即使沒有已知的物理記錄,簡化模型也能夠在過去的特定時刻暗示進化枝的存在。

在Metacryphaeus的情況下,玻利維亞和秘魯最古老的記錄可以追溯到早期的Pragian階段(410.8-407.6 mya),但據信這個屬在Lochkovian階段(419.2-410.8 mya)進化。

因此,Parsimony認為Metacryphaeus起源于玻利維亞和秘魯,在410.8 mya之前,但不早于419.2 mya。無論如何,它被認為比任何已知的化石都要老。

根據Ghilardi的說法,結果可以解釋為在岡瓦納部分地區海水淹沒過程中Lochkovian-Pragian海侵過程中Metacryphaeus對岡瓦納西部其他部分的適應性輻射。

“Lochkovian期間Metacryphaeus三葉蟲的分散發生在玻利維亞和秘魯到巴西 - 現在位于南部地區的巴拉那盆地和東北部Parnaíba盆地的北部 - 并且朝向馬爾維納斯/福克蘭群島,而布拉格分散在南非,“他說。

近幾十年來,巴拉那盆地發現了化石三葉蟲。十九世紀晚期在巴納巴盆地收集的三葉蟲由巴西里約熱內盧國家博物館主辦,于2018年9月被大火燒毀。

“這些化石尚未在廢墟中被發現。它們可能沒有留下任何東西。它們只留在古老的海床上。即使是化石形式,它們也必須溶解在火中,”Ghilardi說。

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