我国西北地区发现重要古鱼类化石 揭示软骨硬鳞亚纲演化轨迹

问题——辐鳍鱼类是现代鱼类的重要组成部分,但其早期类群何时兴起、如何扩散、为何衰落,长期以来仍缺少能够串联起来的化石证据;古鳕目与褶鳞鱼目同属辐鳍鱼早期支系,地质年代跨度、栖息环境转换和形态结构演变上保留了相对清晰的记录,是理解早期辐鳍鱼演化路径的重要窗口。 原因——从地史分布看,古鳕目最早见于中泥盆世地层,石炭纪和二叠纪最为繁盛,之后数量与类型逐步减少,并延续至早白垩世最终消失。其代表性类群欧亚北部与北大西洋周缘较常见:二叠纪的典型代表古鳕分布于欧洲与格陵兰,并见于斯匹茨卑尔根早三叠世地层。在我国新疆吐鲁番与准噶尔盆地晚二叠世地层中,也发现了与古鳕相近的吐鲁番鳕、天山鳕和芨芨鳕等,说明中亚地区同样保存了古鳕类多样化的重要证据。进入早三叠世,以翼鳕为代表的古鳕类常见于格陵兰和马达加斯加海相地层,提示其在海相环境中仍具一定适应优势。到晚三叠世,北美陆相地层出现与翼鳕相近的豚齿鳕,被视作古鳕类进入淡水环境的代表;我国陕北与四川晚三叠世陆相地层也分别发现与之相近的三叠鳕和蜀鳕,显示古鳕类在不同大陆内部水体中出现了相似的生态转向。 形态特征的稳定与差异,为其扩散与适应提供了线索。古鳕类多具纺锤形体态,眼眶较大且位置偏前,口裂较深,推进结构以歪型尾鳍为特征;偶鳍与奇鳍鳍条多完全分节,体现较原始但有效的运动构型。以吐鲁番鳕为例,其体形呈梭形,口裂大并具圆锥形细齿,背鳍和臀鳍位置偏后且呈三角形,鳍条分节并在末端分叉,体表菱形鳞片具较发育的关节结构。这些特征在不同属种间可表现为鳞片大小、鳍形比例和尾鳍上下叶长度等差异,反映了对栖息环境与运动方式的调整。中生代中后期古鳕类仅少量残存,如身披圆鳞的粒鳞鱼分布于欧洲、中亚、澳大利亚侏罗—白垩纪地层,我国甘肃玉门早白垩世地层亦有记录;同时,新疆吐鲁番与准噶尔盆地早白垩世地层发现的维吾尔鳕仍保持典型古鳕类特征,具有上叶明显长于下叶的歪尾与菱形鳞片,提示该谱系在局部地区可能存在“延续性避难所”。 与古鳕目相互参照的褶鳞鱼目,也为中生代早期辐鳍鱼的海陆转换提供了线索。褶鳞鱼目代表属褶鳞鱼多见于欧洲中三叠世至侏罗纪海相地层,同时也出现在北美晚三叠世淡水沉积物中,显示其具备跨环境生存能力。其形态常见纺锤形体态、半歪型且深分叉的尾鳍,悬挂器近垂直,头顶膜质骨具有明显近纵行釉质嵴,次眶骨发达并常覆盖前鳃盖骨,鳞片长大于宽且具纵嵴或斜嵴等。这些结构特征反映其在不同水动力条件下对摄食、呼吸与游泳的适应。按分类,褶鳞鱼目下设锥体鱼科、重庆鱼科和褶鳞鱼科等,为比较研究提供了系统框架。 影响——上述化石记录将“时间—空间—生态”三条线索串联起来:一是勾勒出古鳕目在古生代繁盛、在中生代逐步式微并于早白垩世消失的总体轮廓;二是显示其在三叠纪出现从海相向陆相淡水扩展的趋势,并在我国多地留下可对比的陆相记录;三是褶鳞鱼目在海相与淡水沉积中均有出现,继续印证早期辐鳍鱼类在环境更替中的适应弹性。对我国而言,新疆、陕北、四川、甘肃等地的涉及的发现,使国内早期辐鳍鱼研究在地层跨度与区域覆盖上更完整,也为开展跨大陆对比、重建古地理格局提供了基础材料。 对策——围绕早期辐鳍鱼类研究与资源保护,业内普遍认为可从几上持续推进:其一,加强重点化石产地的分级保护与规范采集,减少风化、盗采与工程扰动造成的不可逆损失;其二,推动多学科协同整理,通过形态学对比、地层学约束与古环境复原,提高分类与演化推断的精度;其三,推进标本数字化与共享数据库建设,便于不同地区材料的标准化比对,促进国内外学术交流;其四,加强面向公众的地学与生物演化科普传播,提升对化石科学价值与保护必要性的认识。 前景——从现有材料看,古鳕目与褶鳞鱼目所代表的早期辐鳍鱼类谱系仍有不少值得深化的问题:例如不同属种在尾鳍类型、鳞片结构与鳍条分节等的差异,如何对应不同水体环境与游泳策略;古鳕类三叠纪淡水化过程与大陆内部水系演化之间是否存在更紧密的耦合;以及中生代后期古鳕类“残存型”分布是否反映局地环境的稳定与隔离效应。随着更多野外发现与精细研究推进,早期辐鳍鱼类从繁盛到衰退机制,有望在更高分辨率的地层框架中得到解释。

从二叠纪的繁盛到白垩纪前的谢幕,古鳕目在地史长河中留下了清晰但有限的“时间窗口”;而褶鳞鱼目在三叠纪至侏罗纪的持续扩散,则为理解辐鳍鱼类如何通过结构调整与生态拓展获得生存空间提供了参照。透过岩层中的化石线索,人们得以重新审视生命演化的基本规律:适应与创新影响扩张的边界,环境与竞争推动更替的方向。