加快打造原始创新策源地,加快突破关键核心技术,努力抢占科技制高点,为把我国建设成为世界科技强国作出新的更大的贡献。

——习近平总书记在致中国科学院建院70周年贺信中作出的“两加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康,率先实现科学技术跨越发展,率先建成国家创新人才高地,率先建成国家高水平科技智库,率先建设国际一流科研机构。

——中国科学院办院方针

首页 > 科研进展

古脊椎所在塔里木盆地发现4.38亿年前真盔甲鱼类

2023-09-21 古脊椎动物与古人类研究所
【字体:

语音播报

近日,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所盖志琨研究员团队在《古地理、古气候、古生态》(Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology)上,在线发表了塔里木盆地志留纪盔甲鱼类的最新研究成果。该研究首次报道了在新疆塔里木盆地发现的真盔甲鱼类——戎氏江夏鱼(Jiangxialepis rongi),这是研究团队在该地区首次发现的最古老的真盔甲鱼类。新发现不仅丰富了对于新疆志留纪早期盔甲鱼类多样性的认识,对探讨志留纪早期盔甲鱼类的辐射演化、迁移扩散及古地理分布格局具有重要意义,而且进一步证明了塔里木盆地在4.38亿年前曾经与我国华南板块距离很近,并可能组成塔里木-华南联合板块。

盔甲鱼类是我国和越南北部地区特有的一种已灭绝的无颌类。本研究在新疆塔里木盆地发现的戎氏江夏鱼在系统分类上属于盔甲鱼亚纲真盔甲鱼目曙鱼科江夏鱼属。属名“江夏”来源于该属第一个种发现于武汉江夏区,而种名“戎氏” 则赠予戎嘉余院士,以致敬其在中国志留纪地层和古地理研究方面做出的贡献。目前,江夏鱼属包括三个种,分别为后棘江夏鱼、九江江夏鱼和戎氏江夏鱼。2021年中国地质大学(武汉)在武汉志留纪地层中首次发现了江夏鱼化石,并命名为后棘江夏鱼;2023年5月,古脊椎所研究员盖志琨带领的团队,在江西九江武宁地区志留系下红层清水组中又发现了江夏鱼一新种,并命名为九江江夏鱼。令人惊奇的是,这对失散了4.38亿年的古鱼亲兄弟的发现地竟相距不到200公里。而此次研究团队又在4000公里之外的塔里木盆地发现了江夏鱼第三兄弟——戎氏江夏鱼。

江夏鱼三兄弟有一个共同特征即中背孔前端不闭合,使得头甲吻部看起来好像裂开了一样即“裂吻”。 而此次研究发现的新种戎氏江夏鱼与后棘江夏鱼和九江江夏鱼显著不同的是其头甲边缘及其中背孔内缘密布尖锐的锯齿状小刺。中背孔是盔甲鱼类头甲背侧最前面的一个大孔,是盔甲鱼类的主要的鉴定特征和分类依据之一。对盔甲鱼脑颅的三维重建显示,中背孔与口鼻腔和咽腔相通,指示了它是具有呼吸功能的进水孔或出水孔,因而可以看作鼻孔或鼻垂体孔。在大多数盔甲鱼类当中,中背孔的前端均是封闭的,只有在真盔甲鱼目中的裂吻鱼属和江夏鱼属当中,中背孔前端不闭合,使得中背孔的内缘与头甲的侧缘直接相连。而戎氏江夏鱼最显著的特征就是在中背孔内缘具有很多锯齿状的小刺。研究发现,这些结构基本作用是水流流过的时候,能够过滤阻挡体外寄生虫。

盔甲鱼类是一类主要生活在靠近古陆边缘的泻湖、三角洲、滨海至浅海等环境的鱼类,主要营底栖滤食性生活。多数盔甲鱼类头甲扁平,缺少成对的偶鳍,表明其游泳能力较弱,扩散和迁移的能力有限,而辽阔的陆地和宽广的海洋均成为其扩散、迁移的障碍。因此,盔甲鱼类具有强烈的土著性色彩,它们的分布能够被用来划分古生物地理区域。从现有的化石记录来看,在4.38亿年前的志留纪早期,我国盔甲鱼类化石总体上沿华夏古陆和滇黔古陆边缘分布,如后棘江夏鱼和九江江夏鱼分别出现在湖北武汉和江西九江地区,两兄弟直线距离甚至不到200公里,这表明我国以长江流域为主的广大地区在那时曾是一片广阔的海洋——扬子海。那么,为什么戎氏江夏鱼突然又出现在4000公里之外的塔里木盆地?这促使研究团队对华南和塔里木两大板块之间的关系有了进一步思考。 

盔甲鱼类支序生物地理学研究表明,华南和塔里木板块上均分布有5个不同的盔甲鱼类支系,分别是修水鱼科、汉阳鱼科、大庸鱼科、曙鱼科和古木鱼科,这说明两个板块的盔甲鱼类不是各自独立演化、它们之间没有形成生物地理隔离,而是发生了至少5次生物群扩散事件。江夏鱼原本是华南所特有的盔甲鱼类化石,在塔里木地区首次发现,这说明早在4.38亿年前的特列奇期早期,两大板块之间的生物交流事件便已发生。从上述两地鱼群的性质、组合特征来看,塔里木板块与华南板块鱼群的内容基本上是一致的,表现为塔塔埃尔组合和温塘组合所含盔甲鱼类在科级分类阶元上的完全一致。因此,塔里木板块与华南板块在志留纪应归属于同一个古动物地理区,即塔里木-华南鱼类动物地理区系。两大板块在志留纪早期具有密切的古地理联系,可能共处同一温暖、富含有机质的古海盆环境。2009年,古脊椎所研究员赵文金等根据鱼群面貌和地层序列提出,志留纪早期我国华南板块和塔里木板块在古地理位置应足够接近,并处于同一片浅海环境,甚至可能联合组成了塔里木—华南联合板块。戎氏江夏鱼在新疆塔里木盆地的首次发现,进一步支持了塔里木-华南联合板块的存在。 

至于塔里木板块从联合板块脱离的时间,尚无一致看法。目前,根据古生物化石材料、地层框架、岩相及古地磁等方面的资料,塔里木板块脱离华南板块的时间应在罗德洛世或稍晚。这个联合板块解体的主要原因可能是羌塘、昌都陆块从南向北带着巨大的能量冲过来,从而把联合板块撞开。联合板块解体之后,塔里木板块开始按照顺时针方向缓慢地向西北方向漂移,约在晚二叠世时才到达现在的位置。由于板块漂移,使得本来生活在同一片海域的江夏鱼三兄弟如今相隔千里。 

研究工作得到国家自然科学基金和中国科学院大学“科创计划”等的支持。

论文链接

戎氏江夏鱼生态复原图(杨定华绘) 

戎氏江夏鱼化石照片(盖志琨摄)及头甲复原图(桂芳绘) 

江夏鱼三兄弟的系统位置与地理分布(史爱娟、刘文煜绘) 

2022年野外团队在塔里木盆地野外挖掘现场

塔里木板块和华南板块的古地理位置(山显任、刘文煜、史爱娟绘)

打印 责任编辑:侯茜

扫一扫在手机打开当前页

© 1996 - 中国科学院 版权所有 京ICP备05002857号-1 京公网安备110402500047号 网站标识码bm48000002

地址:北京市西城区三里河路52号 邮编:100864

电话: 86 10 68597114(总机) 86 10 68597289(总值班室)

编辑部邮箱:casweb@cashq.ac.cn

  • © 1996 - 中国科学院 版权所有 京ICP备05002857号-1 京公网安备110402500047号 网站标识码bm48000002

    地址:北京市西城区三里河路52号 邮编:100864

    电话: 86 10 68597114(总机) 86 10 68597289(总值班室)

    编辑部邮箱:casweb@cashq.ac.cn

  • © 1996 - 中国科学院 版权所有
    京ICP备05002857号-1
    京公网安备110402500047号
    网站标识码bm48000002

    地址:北京市西城区三里河路52号 邮编:100864
    电话:86 10 68597114(总机)
       86 10 68597289(总值班室)
    编辑部邮箱:casweb@cashq.ac.cn