2021-08-26 20:01
8月25日,国际学术期刊 《地质学报(英文版)》,以封面文章发表了中国科学院古脊椎动物与古人类研究所副研究员盖志琨、山西省阳泉市规划和自然资源局白志君、山西省第二地质勘察院阳泉分院张军文的合作研究成果。
他们在山西阳泉地区的二叠纪乌拉尔世太原组钱石灰岩层中发现了瓣齿鲨化石,这是该属牙齿化石在中国的首次发现。丰富了我们对中国华北地区二叠纪乌拉尔世时期生物多样性的认识,大大扩展了瓣齿鲨在北半球的古地理分布范围。此次发现表明,瓣齿鲨已经具有了跨大洋的迁徙能力,它可能是游泳能力很强的顶级掠食者,而非原来认为的底栖食壳类。
山西阳泉太原组钱石灰岩里的史前巨鲨—瓣齿鲨的牙齿化石(盖志琨摄,杨定华绘制复原图)
阳泉市规划与自然资源局白志君介绍,山西是我国重要的煤炭资源输出地,其煤炭主要形成于晚石炭世至早二叠世,距今约3.15-2.7亿年。煤炭是由华夏植物群远古的植物在温暖潮湿的环境下堆积、腐解,又经过漫长的压实和变质作用形成,而这些煤层又与海相的灰岩交替沉积。
早在1923年,我国著名地质学家李四光,就在阳泉地区的水泉沟开展地质调查,在这里发现了6层石灰岩,其中太原组的三层石灰岩自下而上被李四光分别命名为“四节石”灰岩、“钱石”灰岩和“猴石”灰岩。这三套灰岩中富含棘皮类、腕足类、头足类、䗴类等海洋生物化石。
此次研究重点调查了阳泉地区太原组钱石灰岩层中的瓣齿鲨类及相关生物群,时代为二叠纪乌拉尔世阿瑟尔期—萨克马尔期(约2.90—2.98亿年前)。钱石灰岩伴生有大量以长身贝和石燕为代表的腕足动物群及其他以头足动物为代表的海洋生物化石,这表明了在两亿多年前的阳泉是一片靠近赤道温暖透光的浅海,非常适宜各类海洋生物生存。
我国瓣齿鲨类的化石最早是由我国古脊椎动物学的奠基人杨钟健先生在上世纪50年代发现的,并命名为兴国瓣齿鱼,但这件标本在1978年经重新研究后,被重新划归属于瓣齿鲨目的另一个大型属种——巨栉瓣齿鲨。此次在阳泉钱石灰岩中发现的7件瓣齿鲨牙齿化石经过对比研究确定为瓣齿鲨科瓣齿鲨属中的俄亥俄瓣齿鲨, 是真正的瓣齿鲨属成员。
2.9亿年前山西阳泉瓣齿鲨的生态复原图(杨定华绘)
中科院古脊椎所林翔鸿介绍,瓣齿鲨是一类主要生活在石炭纪至二叠纪时期(距今约3.6亿年至2.5亿年之间)的原始软骨鱼类,它们的牙齿大小与现生的大白鲨牙齿相仿,可以推测出瓣齿鲨是一类体长可达3米到5米之间的史前巨鲨;它是一个世界性属种,化石广泛分布于英格兰、苏格兰、爱尔兰、意大利、比利时、俄罗斯、斯洛文尼亚和北美等北半球的各大地区。
传统观点认为它们是一种底栖的运动缓慢的食壳鱼类,以底栖的腕足类、双壳类等具壳生物为食。但从目前现有的牙齿化石上来看,瓣齿鲨牙齿的独特形态又表明其可能是另一种生活方式:刃状的牙齿边缘上布满了大量的垂直细槽,同时也拥有着巨大的咬合面,这种牙齿形态或许更适合对猎物的肌肉组织进行撕咬。
并且,环绕在瓣齿鲨齿冠基部的水平叠瓦状脊纹条带,可能具有在牙齿刺穿肌肉软组织时,通过增加摩擦来防止猎物逃脱的功能。因此瓣齿鲨的生态位可能类似于现代大白鲨,是古生代海洋里的顶级掠食者。另外,瓣齿鲨在欧美以外的中国和日本发现,表明了它具有跨大洋迁徙能力,支持了瓣齿鲨极可能是一类游泳能力很强的捕食者。