
在各大自然博物馆的展厅里,菊石可以说是标本柜里的“常客”,奇特的造型让人不得不好奇它们的真身到底是啥样。那么,本期的走进展区就让我们来了解一下擅长“内卷”的菊石。

舒琛 摄
展品档案 ◐
【物种名称】
菊石 Ammonite
【分类】
软体动物门 Mollusca
头足纲 Cephalopoda
菊石亚纲Ammonoidea
【生存年代】
最早出现于泥盆纪,繁盛于中生代,灭绝于白垩纪
【所在展区】
B1演化之道展区、B2M上海故事展区、B2大地探珍展区


菊石是什么
菊石,一类海洋中已经灭绝的海生无脊椎动物,是软体动物门头足纲菊石亚纲的统称。
头足纲生物普遍具有发达的头部,两侧长有一对发达的眼睛,其足着生于头部,特化为触手状的腕,身体呈两侧对称形态,依靠喷射动力进行移动,现代的鹦鹉螺、章鱼以及乌贼等均属于这一纲。

上海自然博物馆《螺说》1-11 为什么它们都都都都都选择了鹦鹉螺?
菊石最早出现在地球上大约是在距今4亿年前的泥盆纪初期,历经发展、复苏与繁盛阶段,最终在距今6500万年前的白垩纪大灭绝事件中彻底消失。
这类生物因表面通常具有类似菊花的线纹而得名,曾广泛分布于全球各地的海洋,在地球上存续了约3亿多年,从生物演化的角度来看,其生存历程堪称成功。


卷起来的菊石
如今我们所见到的菊石化石,主要是其壳体结构。菊石壳体的大小差异显著,一般直径在几厘米至几十厘米之间,小型壳直径不足1厘米,而最大的菊石直径可达2.5米。
在演化进程中,菊石壳体最初并非如此卷曲。随着不断演化,菊石壳体逐渐内陷,卷曲程度不断增加,直到成为名副其实的“卷王”,这一过程实际上是通过增加卷曲的螺层来延长脐孔闭合的时间。

菊石的卷曲演化过程
图源:Ammonoid paleobiology: from macroevolution to paleogeography (Vol. 44)

菊石的壳体结构
菊石壳体内部由住室、气室、隔壁、体管等结构构成。
住室是菊石软体部分的栖息之处,位于最靠近壳口的位置;气室在住室后方,由一系列隔壁(即分隔相邻两个气室的膜状物质,类似隔板)分隔成多个区域。
随着菊石的生长,其外壳和隔壁会持续增加,并向前做升阶式移动,且越靠近壳口,空间越大。体管是贯穿壳内连接各气室与住室的管道,能够协助菊石通过调节浮力实现自由沉浮,通常位于腹部边缘。

菊石的内部结构 作者改自wiki
在隔壁边缘与壳壁内面相接触的部位形成一条线,被称为缝合线,这是菊石分类的关键标志之一。其形状取决于隔壁边缘的形态,通常越靠近边缘,褶皱越复杂,越靠近中央则越平坦。

菊石外壳上有时可见一些花纹,这些多为生长纹,需去除外壳表皮后才能观察到缝合线。

叶菊石
左未剥去外壳 右剥去外壳
菊石的缝合线经历了从简单到复杂的演变过程,一般而言,缝合线形状越复杂的菊石,出现的地质年代越晚。

缝合线演化形态
作者改自《古生物地史学概论》
基于此,菊石的演化大致可分为四个阶段:泥盆纪时期以无棱菊石为主;石炭纪和二叠纪是棱菊石繁盛的时期;三叠纪齿菊石大量繁衍,并分化出叶菊石;侏罗纪和白垩纪是菊石类发展的全盛阶段,随后迅速走向衰退直至灭绝。

菊石的研究意义
菊石在古生物学领域占据着重要地位。由于其演化速度快、分布范围广泛、形态差异显著,成为了重要的年代判别和生物分类标志。

舒琛 摄
借助菊石,科学家能够将地质年代划分精确到50万年,侏罗纪和白垩纪的大部分时期便是利用菊石进行这种精细划分的。
此外,通过分析菊石的形态及其所处地层,能够推断古生物的生存状态、演化关系,甚至间接推算出地球的环境历史和气候变迁历程。因此,菊石在古生物学、古气候学以及古地质学等多学科领域均具有极为重要的研究价值。

菊石和鹦鹉螺很像?
尽管菊石已经灭绝,它的软体部分的样子很难确定,但在现代海洋中,有一种与其形态极为相似的动物——鹦鹉螺。鹦鹉螺同样属于头足纲,其家族历史甚至比菊石更为久远。
区分菊石与鹦鹉螺的关键在于缝合线和体管。鹦鹉螺的缝合线相对简单,呈较为平顺的弧线;体管位于隔壁中间。

猜猜上面哪个是鹦鹉螺,哪个是菊石?
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左 新生鹦鹉螺
右 叶菊石
/ 走进展区系列 /
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在“走进展区”系列科普文章中,我们将把文字和展品结合起来,在上海自然博物馆中进行一场时空穿越,为您揭示它们背后来自过去的讯息与来自现代的知识,用文章见证天地间的山川草木、虫鱼鸟兽。
参考文献:
[1]https://en.wikipedia.org/wiki/Ammonoidea
[2]杜远生,童金南.古生物地史学概论.第2版[M].中国地质大学出版社,2009.
[3]彭博.神秘的海中神石——菊石[J].飞碟探索,2012,(01):42-43.
[4]Klug, C., Korn, D., De Baets, K., Kruta, I., & Mapes, R. H. (Eds.). (2015). Ammonoid paleobiology: from macroevolution to paleogeography (Vol. 44). Springer. Page101-102
[5]https://mus.cug.edu.cn/info/1019/3501.htm
[6]https://cloud.kepuchina.cn/newSearch/imgText?id=6974112427138359296
[7]https://zh-cn.geologyscience.com/地质学分支/古生物学/化石/菊石/
[8]https://mp.weixin.qq.com/s/JIbXVpR5nGmhRRDj-DCQJg
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作者 舒琛
上海自然博物馆展教中心
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