第七部分 新疆红山肩鳍类化石的发现

知识类型: 析出资源
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内容出处: 《新疆古生态地理群的新发现及其研究》 图书
唯一号: 320920020210005012
颗粒名称: 第七部分 新疆红山肩鳍类化石的发现
分类号: K901.6
页数: 42
页码: 97-138
摘要: 1983~1992年,在乌鲁木齐近郊采挖到不少两栖类化石。根据出土两栖类化石的咽颅结构及其捕食方式推测,暂定名为“蛙鲵”,亦有称乌鲁木齐鲵的,“蛙鲵”或乌鲁木齐鲵都是原始两栖类的一种,在生物进化中是一个重要的古生态地理群。在对这些化石判读、鉴别、分析时,发现个别两栖类化石长有“肩鳍”或“颚须”的痕迹。肩鳍类就是在 “蛙鲵”或乌鲁木齐鲵的肩带上,长有一对对称的带状鳍。对“蛙鲵”或乌鲁木齐鲵的骨骼,在张法奎先生等著的《新疆西蒙螈类化石》和《蛙鲵的生态特征及演化的探讨》中都有记述。新疆乌鲁木齐红山。软组织标本有内脏、卵巢、小肌肉群等。完全证实其生殖方式是卵胎生。
关键词: 新疆 红山肩鳍类 化石发现

内容

新疆红山肩鳍类临界态化石的发现机器系统研究
  1983~1992年,在乌鲁木齐近郊采挖到不少两栖类化石。根据出土两栖类化石的咽颅结构及其捕食方式推测,暂定名为“蛙鲵”,亦有称乌鲁木齐鲵的,“蛙鲵”或乌鲁木齐鲵都是原始两栖类的一种,在生物进化中是一个重要的古生态地理群。在对这些化石判读、鉴别、分析时,发现个别两栖类化石长有“肩鳍”或“颚须”的痕迹。1996年5月发现一块带肩鳍的完整“蛙鲵”(乌鲁木齐鲵)化石,为研究方便,暂定名为肩鳍类。肩鳍类就是在 “蛙鲵”或乌鲁木齐鲵的肩带上,长有一对对称的带状鳍。
  一、标本记述
  (一)肩鳍类的特征
  对“蛙鲵”或乌鲁木齐鲵的骨骼,在张法奎先生等著的《新疆西蒙螈类化石》和《蛙鲵的生态特征及演化的探讨》中都有记述。通过与上述记述比较,发现肩鳍类与“蛙鲵”或乌鲁木齐鲵的骨骼是相同的,所不同的是一个有肩鳍,一个无肩鳍。现重点对肩鳍类的骨骼(图7­1)、肩鳍、小肌肉群、内脏、卵巢、胚胎等化石作论述。
  1.地点和层位
  新疆乌鲁木齐红山。二叠系上芨芨槽群芦草沟组。
   2.材料
  肩鳍类全态标本,是一个侧形的全态印模化石,其中有肩鳍痕迹的标本为参考标本。软组织标本有内脏、卵巢、小肌肉群等。
  3.骨骼
  以肩鳍类全态标本和有肩鳍痕迹的4块标本为依据,通过与已获得的20多块“蛙鲵”化石标本(图7­3)的骨骼比较,也和张法奎先生等发表的《新疆二叠纪西蒙类化石》论文中,刊登的乌鲁木齐鲵化石图片(图7­2)进行对比,发现其头骨、脊椎骨、肋骨、前指骨、后指骨、尾椎骨等完全相同。
  4.肩鳍
  在对两栖类化石的研究中,发现4块化石(图7­4至图7­9)上,有类似鱼类鳍条一般的带状物生态附件,在显微镜下观察,是由一对很薄的鳍条和鳞片组成,经研究是鱼鳍的变态。在新疆二叠纪内陆湖盆古生态图谱的说明中写有:很可能“蛙鲵”生有颚须或肩鳍,但生长在它们身体的哪个部位呢?是哪个位置的生态附件?当时无法确定。直到1996年5月,在一次化石采集中,获得一块极其珍贵的“蛙鲵”化石标本,上述生态附件就长在“蛙鲵”的肩带上,它与“蛙鲵”肩带骨骼相连,见图7­1、图7­10。因长在肩带上,就称为肩鳍。通过肩鳍痕迹器官的考证,它与总鳍鱼类有一定的亲缘关系,并取得了比较解剖学的证据,见图 7-11。
  (二)指掌原始肌肉群
  该化石为肩鳍类幼体四肢之一的指掌,肌肉群均匀分布,证明是一只肌肉未经分解前碳化了的指掌,所以还逼真地保存着它的原始形态,见图 2-21、图7-12。这种类型的化石,对我 们进一步推理复原它的生前形态,有 着重要的参考价值。
  从化石上,可以看到指掌生态的真实情况,它由腕、掌、指、爪4个部分构成,形态如人手,指前有爪,如鸟、鸡爪,这是外部形态的基本特征。如将幼体的指掌与成体指掌骨骼对比:成体指掌骨骼比幼体指掌骨骼要发育,尺骨、桡骨、指骨成体比幼体较发达(图2­22)。幼体和体骨骼相同点是:均有腕骨3块,掌骨、腕骨都为软骨。根据现有化石观察到,指骨的数目各异,大拇指骨有2节,二指指骨有4节,三指指骨有4节,四指指骨有 3节,五指指骨有 2节,各指的爪与指骨相连。指掌特征在动物分类中往往是重要的依据。
  (三)内脏
  肩鳍类内脏化石发现于1983年,出土于新疆红山区二叠纪灰色粉砂质页岩、红色粉砂质页岩地层。该化石可分为腹腔、腹背、尾椎三部分。腹腔内软组织按放大图分析推论,已具备初步的生理系统,如:消化系统、循环系统、呼吸系统、生殖系统。
  肩鳍类如此完整的内脏化石的发现,实属罕见,在多年来化石的采掘工作中,内脏化石的发现,这是唯一的一例。
  (四)卵巢
  共有6例化石,卵巢与骨骼连体型化石2例,清晰地保存着破裂的卵巢及散落的卵;卵巢与骨骼分离型化石4例,1号卵巢化石:虽已被分解,但仍然可以辨认卵巢的原来生态形状、生理结构;2号卵巢化石:卵巢囊体穴较浅,但粒状卵群清楚;3号卵巢化石:是形体最大的一例,也是卵巢内卵量最多的一例化石,有较深的卵巢腔穴,粒状卵群及卵巢囊剖面,清晰可见;4号卵巢化石:只有少数卵体清晰可见。
  在6例卵巢化石中,有的能辨认原来生态形状、生理结构,有的卵巢囊穴较深,卵群清晰可见,卵粒饱满,见图7­13、图7­14。为了更进一步观察卵巢结构,卵子形成及胚胎发育过程,为此,在卵巢化石腔内5次提取卵的样品送检,前4次无果。第5次在3号标本中取样9例,卵巢腔内主要部位取样6例,外围取样3例,见图7­15。经S­570电镜扫描共得扫描图片27张,卵化石电镜扫描倍数从25~200倍,卵的局部断面有一例放大至 800倍。
  在S­570电镜扫描图中,有惊人的发现:看清了卵巢囊壁组织构造;发现了卵胞及胚胎。在放大70倍的扫描图上观察到:胚胎已完成了在卵巢内部发育的全过程,幼体雏形在卵内已形成,处于临产但未产出体外的状态。这是在卵巢化石内取样时,可能将卵壳的一小部分,分裂在卵巢体上,因此,卵内幼体雏形大部外露,形态逼真,其生态特征与成体肩鳍类完全一致,见图7­16。在此基础上继续认真判读、观察电镜扫描图,又发现了胚胎的各个发育阶段。完全证实其生殖方式是卵胎生。胚胎与生殖方式的发现,使肩鳍类的研究有了新的突破,并为两栖类向爬行类演化提供了科学依据。
  (五)肩鳍类古生态及动态势与环境复原
  除了对肩鳍类进行骨骼、内脏、卵巢、胚胎、指掌原始肌肉群研究外,在《新疆干旱地区二叠纪内陆湖盆的古生态地理探讨》中,还对其生态功能与食物链进行过较全面的探讨与研究,为了全面系统地开展对肩鳍类的研究,现将肩鳍类古生态及动态势与环境复原。
  1.肩鳍类古生态及觅食动态势与环境复原图2.肩鳍类古生态及水下动态势与环境复原图二、讨论
  (一)肩鳍类与 “蛙鲵 ”或乌鲁木齐鲵应为同种
  在采集的两栖类化石中发现了4块有肩鳍痕迹的,但带肩鳍的全态化石却只有一块。在对带肩鳍的乌鲁木齐鲵(肩鳍类)和不带肩鳍的乌鲁木齐鲵,进行反复对比分析后,发现两种化石骨骼结构特征完全一致,又同在二叠系芨芨槽群芦草沟组地层出土,考虑到肩鳍是一对很薄的鳍条组织,在化石形成过程中很难保存,一般采集到的化石均为不带肩鳍的,实际活体时可能都带有肩鳍,应为同一物种。根据这一分析,以后都以新疆红山二叠纪肩鳍类命题探讨。
  (二)肩鳍类已有了向爬行类演化的证据
  根据采集的大量化石,经过30多年的研究,从新发现的肩鳍、内脏、卵巢、胚胎等,特别是其生殖方式为卵胎生,说明该物种已有了向爬行类演化的证据。
  (三)不能忽略对软件的研究
  古生物学的研究,是以硬件一一骨骼化石为主进行的。因为,大量出土的都是硬件一一一骨骼,骨骼是生物体的运动系统;软件一一内脏器官及各部位肌肉组织,是生物体的智能系统,硬件和软件组成了生物体的生命系统。通过大量的骨骼化石,可以做较多的对比、鉴别、考证,所以通常生物分类,一直是以动物硬件一一骨骼化石进行分类定位的。软件出土很少,但生物体毕竟是由运动系统和智能系统组成的,如果忽略了对软件化石的研究,就有可能造成动物分类上的某些失真。因此,有条件的话,也要予以足够的重视。从对肩鳍类的研究过程中体味到:有时软件 一一智能系统的演化,比硬件 一一运动系统要超前,肩鳍类的软件 一一内脏、卵巢、胚胎就比骨骼演化要超前些。
  三、小结
  通过新疆古生态地理研究,对新发现的古生态地理种群一一肩鳍类和“鳍翅鸟”,作了较全面的研究,获得了古生物学、比较解剖学、胚胎学的证据。基本可以证明:肩鳍类可能直接由总鳍鱼演化而来,它的直接祖先可能是总鳍鱼类;“鳍翅鸟”可能直接由辐鳍亚纲的鱼演化而来,它的直接祖先可能是辐鳍鱼类。
  它们的祖源都是鱼类,但一个是总鳍鱼,另一个是辐鳍鱼。所以说,它们的祖源是同类不同种。它们都出土于同一个地层:二叠系下芨芨槽群芦草沟组,地层时代相同,为双向演化。因此,肩鳍类与 “鳍翅鸟 ”之间没有直接祖源关系。
  它们的祖源是同类异种双向演化,肩鳍类与“鳍翅鸟”都是具有3个物种生态性状的交叉变异的临界态物种。交叉变异是临界态(过渡型)的标志。关于这个原理,可见肩鳍类与 “鳍翅鸟 ”双向演化及交叉变异图解,见图 7-17。四、意义
  对肩鳍类的研究,是根据化石中骨骼硬件和内脏、卵巢等软件,进行了一个物种的系统研究,同时通过了古生物取证、比较解剖学取证、胚胎学取证,查明了其由两栖类向爬行类过渡的临界态身份,其中各个器官的软组织化石,为系统研究提供了非常有利的条件。
  (1)在乌鲁木齐红山作业点,二叠系芨芨槽群芦草沟组地层中,采挖到了肩鳍类骨骼化石,也采挖到了肩鳍、指掌原始小肌肉群、内脏、卵巢、胚胎等软组织化石,为系统研究肩鳍类提供了有利条件,这是非常罕见的。这种用硬件和软件化石共同鉴别化石种群的方法,将会大大提高鉴别、定位、物种分类的正确性,对古生态地理群的研究具有重要意义。
  (2)在对肩鳍类的研究中,取得了胚胎学的证据,证实其生殖方式为卵胎生。两栖类的生殖方式是卵生的,没有卵胎生的;爬行类的生殖方式有卵生,也有卵胎生。肩鳍类生殖方式是卵胎生,已属爬行类范畴,这就有可能在分类学上有一个大的突破。
  (3)肩鳍类化石是一例临界态物种的化石,肩鳍是鱼类胸鳍的变态,它的骨骼具有古两栖类的特征,它的卵在体内孵化,属卵胎生,生殖方式属爬行类,肩鳍类新物种是具有 3个物种特征的交叉变异物种,物种的交叉变异,是临界态的标志,是物种演化过渡性理论的重大突破。
  (4)肩鳍的发现,证实了痕迹器官的存在,取得了比较解剖学的证据。将比较解剖学用于化石研究,是现代生物学与古生物学之间的超越。
  (5)肩鳍类内脏、卵巢、胚胎、生殖方式的发现,据资料考证,可能填补了世界空白,将胚胎学的原理,用于化石研究,这也是现代生物学与古生物学之间的超越。
  解新疆红山肩鳍类卵巢和胚胎化石的发现及其研究
  一、红山肩鳍类生殖系统卵巢化石的发现及其特点
  在天山造山运动的升隆过程中,沿天山山前地带的晚古生代浅海盆及内陆湖盆交错分布,地貌结构复杂,通过考察认为:较为广阔的内陆湖盆和湖沼地带,是当时肩鳍类古有尾目的主要栖境。因此,在内陆湖相沉积的二叠系地层中,发现了不少肩鳍类化石,这些化石岩性细,层理薄,采集到的化石一般都比较完整,表明这些化石都是在原地埋藏的,这也是使肩鳍类卵巢、胚胎能保存下来的一个重要原因。
  (一)肩鳍类卵巢化石的特点及埋藏特征
  1.卵巢与骨骼连体型化石(暂选其中两例)
  在化石主体周围有明显曲晕圈,一块呈焦黄色,一块被碳化呈深黑色,这是肩鳍类体内脂肪有机体在埋藏过程中形成的,表明这些化石是活体被埋藏的。在骨骼腰带的后方与脊椎骨、尾椎骨平行位置,清晰地保存着破裂的卵巢及散落的卵,其卵巢囊及卵均被压为平面印迹,见图 7-18。
  2.卵巢与骨骼分离型化石(共有 4例)
  在埋藏过程中,受环境的作用,卵巢与骨骼体分离,或离原骨骼本体很近或很远,不论其远近,有了卵巢与骨骼连体型化石的参照,就可确定卵巢的所属本体。目前采集到的分离型卵巢化石,大致可分为 4种类型。
  (1)1号卵巢化石。该卵巢化石虽已被分解,但仍然可以辨认卵巢的原来生态性状、生理结构,可以清晰地判读出该物种卵巢的对称性及卵巢囊、输卵管、泄殖腔、泄殖孔等整体形态。卵巢的囊体穴极浅,卵散布于被分解破裂的卵巢囊体内外,见图 7-19。
  (2)2号卵巢化石。该物种卵巢化石在形成和埋藏过程中,与骨骼本体分离后,经外力作用,使其卵巢及泄殖腔等解体,并飘移离散。这种情况,在该物种化石出土地层中最为常见,它的卵巢囊体穴较浅,但粒状卵群清楚,见图 7-20。
  (3)3号卵巢化石。该化石是所有卵巢化石中,形体最大的一例,也是卵巢内卵量最多的一例化石。其宽度3cm,总长度为13cm(因部分卵巢被压在骨骼化石下,实际不足13cm),卵巢囊体完好,并保留了较深的卵巢囊体穴,粒状卵群及卵巢囊剖面,清晰可见,有的卵体被石英晶体覆盖。该卵巢化石的发现,为研究卵巢囊结构、卵巢囊内卵的形态特征及构造,提供了重要科学依据。如此清晰完好的卵巢化石发现尚属首次,它为 S-570电镜扫描的取样提供了有利条件,见图 7-21。
  (4)4号卵巢化石。该卵巢化石是淤泥沉积型化石,在外力的作用下,使其与分解后的骨骼本体分离。飘移离散于近滨相淤泥带,被完整地埋藏沉积,卵巢囊体穴在化石坳陷部位,只有少数卵体清晰可见,见图 7-22。
  (二)生殖系统及卵巢构造
  根据卵巢与骨骼分离型1号化石,在认真判读、光学分析的基础上,绘出了化石的素描图、生殖系统图、卵巢复原图,使生殖系统的构造能较清楚地辨认,主要由输卵管、对称的卵巢、小肠、大肠、泄殖腔、泄殖孔组成。小肠、大肠与卵巢呈十字交叉,泄殖腔与大肠合二为一,消化管、输卵管及输尿管均开口于此,后端以泄殖孔与外界相通。根据已发现的内脏化石与卵巢复原对照,肩鳍类小肠、大肠均较短,属肉食型动物的特征,泄殖腔显得特别发育,见图 7-19。
  (三)卵体的特征与构造从卵巢化石放大照片及素描图上,都能看到密集的卵群,卵的形态基本呈卵圆形,经实测长径约1.5mm短径1.1mm与所查资料相符。也有在化石形成过程中,被压成不规则卵体的。从S-570电,镜扫描图上,观察到:卵的表面有气孔,通透性强。在肩鳍类 3号卵巢彩色照片上的粒状卵群中,发现十几例卵的横断面,从横断面上清楚地看到:黄色卵黄居中,周围是卵白。它属中间黄卵,具有两栖类卵的构造特征,见图 7-23。
  二、肩鳍类卵巢囊壁、卵子、胚胎化石的电镜扫描分析
  为了更进一步观察到卵巢结构、卵子形成及胚胎发育过程,在3号化石标本中取样9例,卵巢腔内主要部位取样6例,外围取样3例。经S­570电镜扫描,共得扫描图片27张,其中3张为卵巢内石英晶体覆盖物,4张为牙齿图片。卵化石电镜扫描倍数25~200倍,卵的局部断面有一例放大至 800倍。
  (一)卵巢囊壁组织构造
  肩鳍卵巢囊壁组织构造,根据电镜扫描#985077×40.0图片,素描剖析示意图,卵巢囊组织可分为4层:卵巢囊表皮层(内、外)、黏液腺体层、卵巢囊体、卵巢内黏膜,说明其内分泌旺盛,见图 7-24。
  (二)肩鳍类卵胞的发现
  在#983060×25.0电镜扫描图上,可以清楚地看到椭圆形粒状卵母细胞(幼卵胞),这些卵母细胞,都是通过卵巢皮层叶状皮质的增殖形成的,由于发育情况不同,观察到的卵子大小不等,见图 7-25。
  (三)胚胎的发现及各发育阶段的特点
  1.在电镜扫描图 #983060×25.0中的发现(图7-26中的发现 1)
  (1)对早期胚胎发育的观察。在电镜扫描图上观察到卵巢内的絮状组织(图7­26a)是正在发育的极小的早期胚胎,但比刚排出的卵子增大许多,脑胚层和脊索已经初步形成,透明水泡中可见半月形胚胎,其分布密集,形成胚胎早期发育的胚胎群,见图 7-26。
  图726#983060×25.0电镜扫描及素描示意图(2)期胚胎发育的观察。在电镜扫描图上观察发现卵巢中有3个发育较完善的胚胎c、d,可能是受环境破坏,胚胎的羊水泡体受损破裂,失去羊水的保护使胚胎外露。3个胚胎比絮状组织中的早期胚胎在形态上增大了十几倍,特别是上部中间两个相对的胚胎体d,发育良好,体态逼真,可看清头、眼、尾部椎索两节,四肢肢芽发育齐全。在其下方,还有一具胚胎 c,但形体不大清晰,见图 7-26c。
  (3)对中期胚胎的观察。在电镜扫描图上观察到:在卵巢内上述3具胚胎旁,紧靠着一具比其增大3倍多的胚胎e,它的头、眼、脊索隐约可见,外面好像有羊膜所围成的羊膜腔,胚胎浸泡在羊水腔中,脊索的发育比前述 3具要完善,尾部椎索 8节,见图 7-26e。
  2.在电镜扫描图 #985080×60.0中的发现(见图 7-27中的发现 2)
  在电镜扫描图上观察到:该胚胎在卵巢中已属胚胎发育后期,在柔韧的外壳受损后,整个胚外器官暴露,幸运地保全了羊膜及羊膜腔内的羊水,它是目前能够提供羊膜胚胎形象信息的唯一一例,见图 7-27。
  3.在电镜扫描图 #985078×70.0图中的发现(图7-28中的发现 3)
  在放大70倍的扫描图上观察到:胚胎已完成了在卵巢内部发育的全过程,幼体雏形在卵内已形成,处于临产但未产出体外的状态。这是在卵巢化石内取样时,可能将卵壳的一小部分,分裂在卵巢体上,因此,卵内幼体雏形大部外露,形态逼真,其生态特征与成体肩鳍类完全一致,见图 7-28。
  三、关于红山二叠纪肩鳍类动物生殖方式及胚外器官等的探讨
  两栖动物肩鳍类化石中,卵母细胞包、胚外器官及卵胎生的发现,给胚胎学、动物分类学提出了一个新问题,这就是需要对其进行认真探讨的主要原因。
  (一)卵子形成过程的研究
  两栖动物肩鳍类的卵巢囊剖面,是在电镜实验前,从卵巢化石内新分离取样出来的,卵巢囊剖面上无尘粒杂物。从电镜扫描图中,在卵巢囊剖面上看到的椭圆形粒状物,根据有关资料分析,从其生长的位置、分布、形状,应为卵母细胞(幼卵胞),卵母细胞成熟后,形成卵子,排入卵巢,这种卵子的形成过程,与哺乳类比较相似。例如:肩鳍类,卵子可能在卵巢滤泡细胞中合成卵细胞,成熟后排入体腔,哺乳类其卵子是由卵母细胞、滤泡细胞(合称卵胞)发育而成。因此,肩鳍类卵子形成过程类似哺乳类,表明肩鳍类卵子形成过程的演化已经相当进步。
  (二)肩鳍类胚外器官类型的探讨
  肩鳍类胚外器官的研究,是在全胚胎化石发现的基础上,经过电镜扫描,才为该项研究提供了科学依据。
  1.动物胚外器官类型是生物演化程度的标志
  所有物种,是在该物种生活环境的制约下繁衍发展的。如动物胚胎在发育期间,需要吸取氧气并排出二氧化碳和含氮废物等,这些都必须要有适当的发育环境,环境会直接影响胚外器官发育及其所需要的营养物。因此,不同的动物其胚外器官是不同的。如鱼类、两栖类是卵生,在水中自由生活,它的胚外器官是卵黄囊(即单囊型),水中有母体保护,绝大部分体外孵化(为了减少外界不利环境对胎儿的影响,亦有个别体内孵化的,如鲨鱼)。爬行类、鸟类属卵生,其胚外器官较为复杂,包括卵黄囊、尿膜囊、羊膜、绒毛膜(即四囊型),它的胚胎生活环境在陆地,在陆上受母体保护,都是体内受精,体外孵化。部分爬行类也有卵胎生,其胚外器官也属四囊型,胚胎生活环境也属陆上受母体保护。哺乳类其胚外器官最为复杂,由卵黄囊、尿膜囊、羊膜、绒毛膜、胎盘五个部分组成(即四囊一盘型)。胚胎的生活环境是与外界隔绝,受母体保护,在子宫腔中胎盘内发育。综上所述,胚外器官有单囊型、四囊型、四囊一盘型三大类型。从中可以看出:胚外器官由简单发展到复杂,与动物从低级演化成高级是一致的,也就是说,胚外器官越复杂,动物分类上越高级。
  2.关于肩鳍类动物属四囊型胚外器官的探讨
  根据电镜扫描图#985080×60.0羊膜胚胎图,对其中关键部位作了局部分析,并绘制了素描图(图7­27)对羊膜、卵黄囊、尿膜囊、绒毛膜进行研究。
  (1)对羊膜的研究分析。从羊膜胚胎化石(图7­27)中,可以清楚地看到:肩鳍类胎儿被包裹在羊膜腔内,胎儿头部形态逼真,羊膜腔内充满羊水,羊膜随胎儿的发展而扩大。在化石形成过程中,胎儿干瘪及羊水干涸,形成的羊膜腔皱褶清晰可见,羊膜无血管分布的痕迹,属保护胎儿的囊膜组织。它与现代动物胚胎学关于羊膜特征及作用的论述完全一致,证明肩鳍类的胚外器官已属羊膜类。羊膜胚外器官繁殖后代是爬行动物的重要特征之一,爬行类胚外器官羊膜的出现,是生物演化过程中的一个分界线。在爬行类以后出现的物种,不论是卵生、卵胎生、胎生,都是有羊膜的。因此,无羊膜还是有羊膜,历来是作为演化分类的重要科学依据。从以上得出:两栖动物肩鳍类要比原始两栖类在演化过程中进步,也说明肩鳍类已有向爬行类演化的趋向。
  (2)对卵黄囊的研究分析。根据动物胚胎学,卵黄囊表面布满了微血管,构成卵黄血管,卵黄血管系统为胚胎初期造血器官,亦为一营养器官。随着动物种类的不同,其营养作用,有的只限于胚胎发育的初期,有的为全期。根据卵黄囊的特征,在认真判读羊膜全胚胎(图7­27)图后,认为肩鳍类的卵黄囊位于羊膜囊的端部向上方,与胎儿头相对的位置。从肩鳍类卵黄囊分析中可以看出以下特点:第一,肩鳍类的卵黄囊一直延伸至胚外紧靠羊膜与胚胎的后端;第二,肩鳍类的卵黄囊很小,这可能与它是中间黄卵,卵黄量本来就很少有关,所以卵黄囊小属正常现象;第三,卵黄囊部位上有密集纹饰隐约可见,可能为卵黄囊表面布满微血管的痕迹,其组织特征与羊膜有明显差异。
  (3)对尿膜囊的研究分析。根据有关资料,尿膜囊位于卵黄囊的上方,其作用是排泄,根据不同类的动物,有的作用达胚胎的后期,有的只见于初期。通过对羊膜胚胎(图7­27)的判读,认为尿膜囊应该紧靠卵黄囊的上方,比卵黄囊小,类似卵黄囊的组织,表面具有尿膜血管系统。尿膜血管系统和卵黄血管系统同等重要,为胚胎时期的呼吸器官及排泄器官。从肩鳍类全胚胎图7­27上看,尿膜囊及卵黄囊,其构造特征及功能与现代动物可能是一致的。
  (4)对绒毛膜的研究分析。按胚胎学,绒毛膜属于体壁层膜之一,为胚胎血管依附之浆膜。随动物种类不同有大尿膜囊及小尿膜囊之分,其绒毛膜在胚胎发育过程中,形成时间不同,如爬行类、鸟类及大尿膜之哺乳类,绒毛膜和羊膜同时形成。从肩鳍类全胚胎化石(图7­27)上分析判读,肩鳍类绒毛膜位于羊膜一端,卵黄囊的外围不甚发育。原因是:第一,其胚胎全部外露,证明卵巢内的胚体曾经受损,属体壁层膜之一的绒毛膜也随之受损,幸运的是保存下了胚外器官的全部;其次,根据#985078×70.0卵胚幼雏化石电镜扫描图绘出的素描图(图7­28)分析判读,肩鳍类的绒毛膜可能与羊膜不是同时形成的,因为它是水境卵胎生,很可能其绒毛膜形成于卵胚发育的后期。羊膜只有保护胚胎的功能,不能供给营养,没有呼吸和排泄的功能,因此具有羊膜的物种,必须有卵黄囊、尿膜囊、绒毛膜。羊膜不能和卵黄囊一样成为单囊型胚外器官,羊膜类必须是四囊型的,从上述的分析,及肩鳍类全胚胎化石中清晰的羊膜,可以证明肩鳍类动物已属羊膜四囊型。
  3.肩鳍类动物胚外器官与现代动物对比
  动物学及动物分类学认为:两栖动物的胚外器官为水生单囊型,两栖动物肩鳍类的胚外器官已演化成水生羊膜四囊型,它比原始两栖类的胚外器官进步了很多,比水生单囊型卵胎生的鲨鱼亦要进步。但肩鳍类的骨骼,中间黄卵等还保持着原始两栖类的特征,肩带上有肩鳍痕迹器官的存在,与原始两栖类又有所不同。按胚外器官的特征是否可以认为:肩鳍类羊膜四囊型胚外器官,为陆地羊膜四囊型早期原始类型,也就是说:陆地的羊膜四囊型胚外器官,可能从水生羊膜四囊型胚外器官演化而来。肩鳍类的胚外器官与现代动物比较后,它在水生动物中的位置,应在水生单囊型之后,水生四囊一盘型鲸等海洋哺乳类之前。根据胚外器官的种类和胚胎发育的关系,列出二叠纪肩鳍类动物生殖方式、胚外器官与现代动物比较表,见表 7-1。
  (三)肩鳍类生殖方式的研究与探讨
  动物所属类型不同,其生殖方式亦不相同,有卵生、卵胎生、胎生。每一种生殖方式,都代表着动物的进化程度,因此,动物的生殖方式是动物学、分类学关注的重要问题。
  1.肩鳍类的生殖方式是卵胎生
  肩鳍类生殖系统、卵巢、羊膜全胚胎化石等的发现,为论证肩鳍类的生殖方式是卵胎生奠定了基础。肩鳍类的胚胎是从3号卵巢化石中取样(图7­21)经电镜扫描,得到的#983060、#985080、#985078电镜扫描图片中发现的。在这些图片中观察,到了早期胚胎、中期胚胎、全羊膜胚胎、胚胎后期雏形,即发现了胚胎发育形成的基本过程,因为是从卵巢化石内取样的,所以,胚胎发育形成的全过程是在卵巢内完成的。因此认为:肩鳍类是在体内受精,体内孵化,早期胚胎形成后,在羊膜腔内羊水中发育,这期间母体提供合适的温度及营养。发育后期,形成柔韧的软壳体卵,与陆生硬壳卵不同的是:它对幼体的包裹起到了保护作用,使胎儿产生于水中时,将环境对胎儿的不利影响减少到最小限度。胚胎成熟后,软壳体卵产出体外,幼体破壳入水,不再经过变态过程,在水中直接受母体保护。通过以上分析论证,可以认定肩鳍类的生殖方式应是水生羊膜四囊型卵胎生。
  2.肩鳍类动物卵胎生与其他卵胎生的比较
  从红山二叠纪肩鳍类动物生殖方式、胚外器官与现代动物对比表中看到:同为卵胎生,但情况各不相同,部分鱼类如鲨鱼等属卵胎生,是水生单囊型的;肩鳍类属卵胎生,是
  水生四囊型的;部分爬行类如毒蛇等属卵胎生,是陆地四囊型的。如上所述,胚外器官越复杂,在动物分类上就越高级,所以同样是卵胎生,肩鳍类的卵胎生要比鲨鱼的卵胎生生殖方式先进。水生四囊型卵胎生和陆地四囊型卵胎生的关系是怎样的呢?现从两方面来分析:第一,肩鳍类在生殖方式上,从两栖类的水生单囊型卵生,演化成水生四囊型卵胎生,这在胚胎演化上是个相当大的进步。动物学家认为:有无羊膜是两栖动物和爬行动物的分界线。因此,肩鳍类从生殖方式、胚外器官方面已进入爬行类范畴。第二,水是生命之源,动物的演化是从水中向陆地演化的,能否认为肩鳍类的卵胎生为原始早期的卵胎生生殖方式,并由其水生四囊型卵胎生,逐渐演化成陆地四囊型卵胎生。卵胎生在动物生殖方式演化中所处的位置及演化关系,用下列示意图表示:
  卵胎生是卵生向胎生的过渡生殖方式,从上面的示意图中可以清楚地看到。肩鳍类水生四囊型卵胎生为3种卵胎生的中间形态,它的发现,对动物卵胎生的研究,由卵生到胎生的演化,提供了重要的科学依据。
  按动物分类学,高级分类阶元,根据肩鳍类生殖方式胚外器官,肩鳍类已经不属于两栖纲的原始两栖类了,而是属于向爬行纲演化后的原始两栖爬行类的早期种类。
  四、红山肩鳍类演化的地史意义
  原始两栖类最早出现于泥盆纪的迷齿类,距今4.05亿年。到了石炭纪两栖类进一步发展,陆生爬行类出现。二叠纪两栖类继续发展,肩鳍类出土于二叠系地层,距今2.7亿年。三叠纪进入中生代,在中生代的早期三叠纪,脊椎动物、迷齿类绝迹,爬行类发展,哺乳类出现。侏罗纪脊椎动物,巨大的爬行类(恐龙)发展,鸟类出现。
  根据地史的演化,石炭纪是两栖类和爬行类并存的时代。石炭纪鲨鱼的繁盛,说明单囊型卵胎生的生殖方式早在3.5亿年前就出现了。在二叠纪距今2.7亿年,世界各地发现的原始两栖类很多,但在它们的生殖方式、胚外器官上还没有足够的资料来证明其向爬行类演化的情况。肩鳍类的出土,第一,说明两栖类的繁衍,经历了泥盆纪、石炭纪、二叠纪整整3个地质时代;第二,在漫长的地质时期,它由两栖类向爬行类演化。三叠纪脊椎动物迷齿
  水生四囊型卵胎生演化成陆地四囊型卵胎生示意图类绝迹,不因为中生代还发现有两栖类。肩鳍类的出土,可能与中等于原始两栖类的灭绝,生代侏罗纪脊椎动物巨大的爬行类(恐龙)的发展有着密切的关系。
  附:两栖类动物肩鳍类卵化石标本的 S-570电镜扫描图
  新疆红山肩鳍类内脏化石的发现及其研究
  肩鳍类化石发现后,以肩鳍类内脏化石命题,进行了全方位深入的研究。从肩鳍类化石内发现的内脏器官:肺、心脏、胃、胰腺,与现代两栖类内脏器官:肺、心脏、胃、胰腺等作了对比论证,从中找出肩鳍类内脏器官与现代两栖类内脏器官在形态、构造、功能、生理生态上的差异性,并根据内脏化石的研究,从生理上了解肩鳍类三大系统的特征,并对其生理结构进行了系统复原。
  肩鳍类内脏化石,是多年化石采集发掘工作中幸获的唯一一例。通常生物分类学家一直是以动物硬件骨骼化石为分类依据的,因为骨骼容易形成化石。动物的软件,如内脏不容易形成化石,往往被忽略,这就有可能造成古生物学分类上的失真。
  肩鳍类内脏化石的发现和研究,仍然重证据,即重视动物硬件一一骨骼化石,也重视动物软件一一内脏化石的研究。肩鳍类软件的内脏化石是在特定的地质条件下形成的,尤其珍贵。肩鳍类内脏化石的发现,对具有两栖类骨骼特征的肩鳍类,通过内脏化石的研究,获得了它已经具有向爬行类演化的证据。
  一、红山肩鳍类内脏化石的发现
  肩鳍类内脏化石发现于1983年,出土于新疆红山区二叠纪灰色粉砂质页岩、红色粉砂质页岩地层,根据化石压模的大小,推测为一较大的幼体。将粉砂质页岩劈开,发现岩石两半,一面凸起,一面凹下。凸起的一面大,凹下的一面小,凸起的部分呈灰色结核状,周围呈灰红色。用地质放大镜看,凸起部分的下部有脊椎痕迹,但头尾不全,两侧有较宽的肋骨痕迹,明显区别于鱼类;同时化石出土地点又是红山两栖类化石的密集区,因此断定为两栖动物 ——“蛙鲵”的内脏化石。两栖动物如此完整的内脏化石的发现,实属罕见,见图 7-29。
  根据光学处理放大图像,肩鳍类内脏化石放大图见图7­30、图7­31,其内脏明显分为两腔,即胸腔和腹腔,最前部无头,只有3根较短的胸肋。
  (一)胸腔部
  通过图7­30、图7­31对比,胸腔的位置由心脏、肺、(肝)组成,心脏呈圆钝角三角形,紧靠心脏的泡状组织,可能是它的肺叶。心脏右侧有一较大块体,呈花瓣状,是不是(肝)脾脏?这个组织构造形态很特殊。从肩鳍类内脏图7­30、图7­31看胸腔内的脏器,并作两图的对比,就可以发现其心脏的全部状况。在肩鳍类内脏图7­31中,心脏的外部形态及内部构造非常清楚,心脏的形态为钝角三角形,图7­30肺脏右下角心脏位置为空腔,图731胸腔部位,干瘪的心脏断面清晰可见,因受地层的压力是否有变形,化石上不很清楚也不好辨认。值得注意的是,心脏中轴部位清楚的有一个类似于室间隔的组织,它的出现,为肩鳍类心脏的演化提供了非常重要的依据,因为这一心脏内部组织,只有具备两心室的动物才有,两栖类动物心脏内部没有室间隔组织,其心脏是两心房一心室。根据化石分析,肩鳍类心脏室间隔,没有哺乳类心脏室间隔那么厚,而是薄薄的一层膈膜,从化石上看好像不完全封闭,发育不全,实际上属有室膈膜的一心室两心房的爬行类心脏,这种心脏构造仍然区别于两栖类,也不同于鸟类心脏(见心脏演化图7­35)。通过图7­30、图7­31对肩鳍类胸腔脏器的自身对比,除其中肝脏在化石上不十分清楚外,其肺脏外部形态及组织结构隐约可见。心脏外部形态及内部组织结构,通过化石图像对比,有了一个较清楚的了解。说明肩鳍类已经有了较先进的呼吸系统及先进的循环系统。
  (1)(二)腹腔部
  通过图7­30、图7­31对比,腹腔部主要是由胃、小肠、大肠(与泄殖腔合一)及其他消化附件等脏器组成。胃为腹腔内消化系统的核心。从化石上观察肩鳍类胃的形状,非常完整清晰,由于页岩岩石的劈开,在图7­30和图7­31上均有压模痕迹,同时露出了胃的纵剖面。食管保持原状,贲门部位纵切开至幽门位置,幽门至十二指肠位置保持肠管原状。纵剖的胃腔内,在图7­30、图7­31中均可看到消化残留的鱼骨鱼刺。小鱼的椎骨整体保留胃中,证明鱼类是它食物链终端的主体营养级,同时证明其猎食方式是吞咽。从食管到十二指肠自图7­30、图7­31对比,胃的形状一致,有胃底但不及高等动物的胃底大,胃大弯清楚,胃小弯开扩稍有向上鼓起。从化石上观察,肩鳍类胃的形态及胃的构造,在演化上已经十分先进。它与两栖类大不相同,两栖类的胃,其形态与构造均极其简单,只是呈口袋状。从肩鳍类内脏化石上观察到的胃形态及胃构造证明,肩鳍类的演化很可能已经进入爬行类了。肩鳍类的内脏化石图(图7­30、图7­31)对照自身脏器,还可以观察到胃的下部脏器组织,如小肠、胰腺等。从化石上观察小肠好像很短,从图7­30中可以清楚地看到胃下部有扭曲在一起的肠管,从图7­30中可看到胰腺。在腹腔胃的下部位置有一树枝状导管,可能是胰管,该管在右下分叉处,类似葡萄串的组织可能就是胰腺。它与高等动物的胰腺组织不同。根据上述化石判读,自有生物演化以来,从原始古脊椎动物到现代脊椎动物,它们的心脏、肺脏及胃等三大核心脏器,都随着进化在不断提高各自的生理功能;并且靠其提高的功能,维持其生命并延续其种群的遗传,在遗传过程中不断产生、演化、发展、灭绝,乃
  (2)至再发展,再灭绝。无论演化过程如何变化,它们的生命过程,总是要靠生物自身的系统来维持。
  肩鳍类内脏化石的判读说明,它和其他古生物及现代生物一样,都是靠呼吸、循环、消化系统等维持其生命过程的。
  三、肩鳍类肺及其呼吸系统
  根据肩鳍类内脏化石的判读分析,肩鳍类和原始两栖类及现代哺乳类一样,都有各自的呼吸器官一一肺,可以看出肺这一器官在生物演化过程中经历了不同阶段。如果追溯其起源,可能早在水生原始脊椎动物、鱼类时代就开始了。鱼类主沉浮的鳔,可能是最早的阶段,接着肺鱼的出现,而后两栖类的出现,一直到爬行类、鸟类、哺乳类。从对肩鳍类化石中肺脏器官的观察,可能真正肺脏器官演化较完善,并且与现代动物较接近,是从爬行类开始的。由两栖类向爬行类演化临界态肺器官,肩鳍类可能应是唯一典型的例证。为了进一步认识肺脏器官的演化,这里对肺脏不同阶段、不同动物类型的肺脏器官加以对照。
  (一)鳔
  肺脏器官的演化,最早要从鱼类的鱼鳔谈起。
  硬骨鱼的鱼鳔可分两类:即通鳔和锁鳔,锁分前室和后室。硬骨鱼类各种鳔型,如图7­32,鱼鳔的主要功能在于调节鱼体的比重及其在水中的上下沉浮,也有呼吸作用,它和肺是同源器官,列于呼吸系统。肺鱼所谓的肺,就是有呼吸作用的较复杂的鳔,鳔壁为海绵状,在演化上较之鱼类稍微先进。
  (二)肺
  作为正式呼吸器官的早期肺,是从两栖类开始,它的组织构造还不够完善,但已经可以起到呼吸作用了。肺是陆生脊椎动物的主要呼吸器图7­32硬骨鱼类各种鳔型官,四足类以上多用肺呼吸,与两栖类至哺乳类的肺构造的简繁相差很大,但基本构造完全一致。其生理上的基本功能,都是气体由口或外鼻孔经口腔或鼻腔,然后通过喉头而连于气管、支气管等,最后终于肺泡,肺泡即气体交换所在。为了与肩鳍类化石中的肺作对照,先将两栖类的各种肺型列举如下,见图 7-33。
  A.泥狗:其肺的内壁光滑而无肺泡,所以仅为原始肺。
  B.有尾两栖类:其肺形同泥狗,但其内壁的上部,亦分若干间隔,间隔内已有泡。C.蛙类:其肺则逐渐趋向分化,其内壁分为若干间隔,每一间隔内密布肺泡,藉以扩展呼吸面积,并初具肺的雏形。
  (三)肩鳍类内脏化石中的肺
  从化石上看,呈泡体囊状形,轮廓不甚清楚,但泡体结构明显,肩鳍类肺从形态上已经脱离了两栖类原始早期肺的状态,已有了类似现代哺乳类的肺叶形态。根据化石图像分析,肩鳍类的肺还不及高等哺乳类海绵状的肺复杂。肩鳍类肺泡的泡体空隙较大,这些较大的间隔内,其中肺泡的分布,要比原始两栖类间隔内的肺泡多得多。这是肩鳍类区别于两栖类,可能已经演化为爬行类的一个重要证据,见图 7-32至图 7-34。
  四、肩鳍类心脏及其循环系统
  心脏是动物推动血液循环的主要器官。根据肩鳍类内脏化石的分析,并与鱼类、两栖类直至哺乳类的心脏对比,动物越是高等,其心脏构造越是复杂,如鱼类心脏只是一心室一心房,到两栖类,其心脏为两心房一心室,高等的哺乳类则是两心房两心室。动物越是高等,其心脏构造越是完善,推动血液循环的功能就越强,如鸟类与哺乳类的心脏,完全分隔为二心室二心房,使血液循环中含氧的血液与缺氧的血液绝无混淆的可能。
  循环系统主要功能是输送氧气、养料、激素、抗毒素等于身体各部,也将身体各部代谢作用所产生的废物运送至一定的器官,以便排出体外;并消灭有害的细菌或原虫,调节体温,平衡水分及其他身体所需要的物质。因此,心脏是动物内脏中非常重要的器官之一。早期古鱼类心脏可为脊椎动物最原始心脏,按肩鳍类内脏化石中心脏分析,肩鳍类心脏可能比古鱼类、四足两栖类都要进步。特别是与两栖类的对比,为进一步认识两栖类向爬行类的演化,将提供重要的依据。两栖类心脏的形态、构造与肩鳍类图示比较如下:
  两栖类蛙的心脏比鱼类要进步,它已具备两心耳、两心房、一心室。两个心房比一个心房,在推动血液循环功能中比鱼类要强,这在演化上是一大进步。从肩鳍类内脏化石中心脏的分析说明,动物心脏的演化,在漫长的地质年代,如同动物类群及其个体和它们自身内部的器官一样,在不停地发生变化,将其生物演化的内涵不断地向前推进。如肩鳍类内脏化石中的心脏与两栖类比较,又有一个很大的进步,那就是室间隔的出现,将两栖类时期的大心室一分为二。从化石图像上看,这个室间隔可能是很薄的心脏构造组织,也可能还是很不完善的室间膈膜,见图7­31、图7­34。室间膈膜的出现,证实了动物心室演化中由一心室向两心室演化的初级阶段,以及两栖类向爬行类演化过程中,心脏组织构造处于演化临界态的特征。其预示着肩鳍类已进入到爬心脏的形态与两栖类相比,已有很大变化,行类另一高级分类阶元的可能。
  人类和其他哺乳类的高等动物心脏与爬行类相比,则大不相同。人类与其他哺乳类的心脏,是二心室、二心房,特别显著的是,二心室之间室间隔的肌部特别发育,其厚度增大了好多,它可以严格地隔离静脉血液和动脉血液。肩鳍类的室间膈膜可能还做不到这一点(见图7­35中的人类心脏室间隔图)。
  五、消化系统的探讨
  (一)胃及其消化系统
  食管与小肠间的消化道为胃,大部分为囊状,前端与食管相接于贲门,后端与小肠相接于幽门。胃是动物消化系统的重要器官。
  脊椎动物的消化系统,包括消化道和消化腺。
  肩鳍类内脏化石中,主要部分胃及肠和胰腺都是十分清晰的,这就与其他动物胃及消化系统的对比提供了条件。
  根据资料,不同种类的动物胃的形态、构造、功能等各不相同,胃的大小随动物年龄的不同,动物种类的不同各有区别。胃的形态、构造、功能,通过对比可以区别它们在分类上的差异性。肩鳍类胃的形态、构造、功能与其他动物相对比,如:与鲈鱼的消化道、胃的形态构造,鲛类胃的形态构造,两栖类有尾目 ——蝾螈胃的形态构造等,见图 7-36。
  从胃的形态和构造对比中可以看出,鲈鱼、鲛类、蝾螈的胃形态构造均较接近。其中鲈鱼幽门端于胃囊靠上的位置,并有3个幽门盲囊,鲛类与蝾螈则无。
  肩鳍类化石中的胃,与其上述动物则大不相同。如肩鳍类内脏图 7-30、图7-31化石中的胃形态及其构造,见图 7-37。
  从肩鳍类内脏化石上清楚地看到:肩鳍类的胃从形态、构造的演化上,已经明显地发生了很大的变化,可以分清食管、贲门端、胃底、胃大弯、胃小弯(开扩)、幽门端,它与高等哺乳类胃的形态、胃的构造非常接近,且非常相似。肩鳍类的胃形态、胃构造比鲛类及两栖类有尾目蝾螈的胃要进步得多。如果以胃的形态构造作为分类的依据,那么肩鳍类起码不再是两栖类了,很可能是一种爬行类的象征。尽管如此,动物演化进入到高等阶段,其胃的形态构造仍是一个复杂的问题,如鸟类及哺乳类中的食草动物反刍类的胃,在胃的形态、胃的构造上极其特殊,见图 7-38。
  鸡和其他鸟类一般只有嗦囊及砂囊之间的前胃,呈小袋状,其胃的形态和构造与其他四足类截然不同。牛及其他食草的反刍类,有4个胃,即瘤胃、网胃、重瓣胃、皱胃,与其他高等哺乳类的胃形态、构造也不相同。但肩鳍类胃的形态构造,与其他高等哺乳类相比较,其构造十分近似于有些哺乳类的胃及人的胃,从化石上可明显地分清:食管、胃底、贲门端、幽门端,开扩的胃小弯等部位。但肩鳍类的胃体形态与高等哺乳类还有明显的差异,如肩鳍类胃小弯开扩平直稍上拱,胃底下垂,幽门端上翘,横卧腹腔,见图 7-39。
  通过肩鳍类胃的大弯与小弯和人类胃的大弯与小弯的对比,不难看出肩鳍类已经很先进了。要知道肩鳍类化石内脏中的胃,是在距今2.7亿年前的二叠纪地层中出土的,其形态构造如此接近高等哺乳类,这是动物演化中的重大发现。
  (二)胰腺与消化系统
  肩鳍类内脏化石中的胰腺,发现于化石中胃的下侧。胰腺是一种复杂的泡状腺,内部含有许多胰泡,为分泌消化酵素的构造。在各胰泡间,往往有成簇的细胞,体积较胰泡为大,为一种内分泌腺,其分泌物为胰岛素,主要功能是控制糖类的代谢作用。
  两栖类、爬行类及鸟类,均与哺乳类相同,胰岛组织均散布于胰泡之间,成为整个腺体即胰腺。
  肩鳍类的胰腺构造,见图7­40,根据化石图像分析,是一个由主胰管,两个副胰管,及副胰管两侧的许多胰泡构成的胰体。其中左侧的副胰管及胰泡好像破裂,靠近股骨的左侧胰体有些模糊,胰泡散落,右侧较为清楚。主胰管与副胰管连结,两侧胰泡构成的胰体尚可辨认。根据肩鳍类化石内脏放大图7­31(2)素描分析示意如下:根据化石复原,肩鳍类的胰腺形态为双叶形囊状体,主胰管将副胰管叉分为二,副胰管连结所有胰泡。高级哺乳类的胰腺,有胰头、胰体、胰尾、主胰管、副胰管,一般为一整体长形囊状组织。而肩鳍类的胰腺形态略有分化,其基本构造大致是相同的,但是它的双叶形囊状体,显得非常发育,双叶状胰腺对其消化功能的增强,起了很大的作用。从化石中发现肩鳍类胃内残留的整体鱼骨,证明肩鳍类食物链终端的主体营养级是古鱼类,但它没有咀嚼能力而是将猎物吞食进胃,肩鳍类属肉食类,小肠短,因此必须要有很强的消化能力。如此发达的胰腺,正为它补救了肠消化弱的缺陷,为它提供了极其重要的生活及生存条件。
  六、内脏化石三大系统生理结构的复原
  肩鳍类内脏化石三大系统是指:肩鳍类的肺及其呼吸系统,肩鳍类的心脏及其循环系统,肩鳍类的胃及其消化系统。肩鳍类的内脏本应包括卵巢、泄殖腔等生殖系统,因为另有专论,在此不再论述。为了复原完整,仍在复原图中绘出卵巢及泄殖腔,以便在研究中了解2.7亿年前二叠纪,肩鳍类内脏系统的整体性,见图 7-41。
  七、肩鳍类内脏化石的发现及研究意义
  肩鳍类软件一一内脏化石是在特定的地质条件下形成的,尤其珍贵。通过判读、鉴别、研究其呼吸系统、循环系统、消化系统等脏器,对了解认识宇宙3.5亿~2.7亿年之间,具有两栖类骨骼特征的肩鳍类,如何通过软件一一内脏演化,获得了它已经具有向爬行类演化的证据,其意义是十分重大的。
  (1)在对内脏化石的专题研究中,发现具有两栖类骨骼特征的肩鳍类,其软件内脏已经有了很大的进化:心脏比两栖类进步,胃的形态及构造已近似爬行类了,这也说明生物演化过程中软件超前演化的存在。因此在鉴别、定位、物种分类时,尽量用硬件和软件化石共同鉴别种群的方法,这将会大大提高分类的正确性,对古生态地理群的研究具有重要意义。
  (2)从肩鳍类胃中发现未消化的鱼骨,证明它属于肉食类,确定它在食物链结构中的位置,有很重要的意义;并且为二叠纪内陆湖盆古食物链、古食物网结构的研究,提供了科学依据。
  (3)通过肩鳍类内脏化石的研究,完成其呼吸系统、循环系统、消化系统生理结构的复原,这不但为肩鳍类本身,进一步从形态、构造、功能等方面分析研究奠定了基础,更重要的是为肩鳍类与鱼类、两栖类、爬行类、鸟类、哺乳类进行生物演化上的系统对比创造了条件。通过对比证实肩鳍类从分类学的观点,已不再是两栖类了,它已经演化为临界态(中间型)的两栖爬行类了。

知识出处

新疆古生态地理群的新发现及其研究

《新疆古生态地理群的新发现及其研究》

出版者:新疆科学技术

古生态地理是以古生态学与古地理学为依据,探讨地质史上生物圈与地理环境之间相互关系和生存、发展、演化等规律的科学。开展古生态地理研究,可以进一步了解人类和生物的物种起源,给社会发展提供历史的科学论据,为地理学的研究领域开辟一条新路。

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