[科普中國]-牙形動(dòng)物

牙形動(dòng)物（conodont animal ）是帶有牙形刺骨骼的動(dòng)物，生活在從5.8億年前的寒武紀(jì)到2億年前的三疊紀(jì)。牙形刺形態(tài)多樣，大小各異，大量存在于從寒武紀(jì)到三疊紀(jì)的巖層中。直到1969年，古生物學(xué)家們才基本確定牙形動(dòng)物屬脊索動(dòng)物門，克利徳赫刺屬 。牙形動(dòng)物生活在從大約5.8億年前的寒武紀(jì)到2億年前的三疊紀(jì)的淺海中。

簡介牙形石(也有的人叫它牙形刺)是一種生活在海洋中的微體化石，很小，只有一毫米到幾毫米長。它生活在大約5.4億年前的寒武紀(jì)到1.9億年前的三疊紀(jì)，曾經(jīng)在5億年至3.5億年前的奧陶紀(jì)和泥盆紀(jì)最為繁盛1。

牙形類動(dòng)物化石的外形可以分成3大類：像一根尖刺的是單錐形，像一叢尖刺的為復(fù)合形，不分刺的叫平臺(tái)形。在巖石中，它們還可以以許多種組合形式聚集在一起，但大多是以單個(gè)化石分散著出現(xiàn)的。

最初，牙形石是由俄羅斯人潘特爾于1856年，在愛沙尼亞和圣彼得堡的奧陶紀(jì)海洋沉積巖里發(fā)現(xiàn)的。從那時(shí)到現(xiàn)在，由于它發(fā)展快、分布廣，很容易成為判定地層年代的標(biāo)志，尤其是它個(gè)體小，即使在只有小指甲蓋那么大小的鉆井巖屑中也有可能找到，所以地質(zhì)學(xué)家們，特別是石油地質(zhì)學(xué)家們對(duì)它更是重視。近一二十年來，石油地質(zhì)學(xué)家們又發(fā)現(xiàn)，牙形石是由像脊椎動(dòng)物骨骼一樣的磷酸鈣構(gòu)成的，它的顏色能隨地下巖石層溫度的變化而改變，在琥珀色和黑色之間變換。所以，可以通過這種牙形石顏色的深淺來確定地層中的有機(jī)質(zhì)能不能或者是否已變成石油2。

外形特征全體牙形動(dòng)物的總特征就是具有各式各樣的牙形刺，顧名思義，牙形刺就是類似于現(xiàn)代動(dòng)物牙齒的刺，它們是名副其實(shí)的細(xì)小、齒狀、磷酸鹽質(zhì)地的結(jié)構(gòu)。牙形刺的大小不等最大的長3毫米，最小的要用顯微鏡才能看到。牙形刺雖然細(xì)小，卻是最重要的化石之一。很多巖層中都有它們大量的身影，它們的演化速度非常快，具有極高的地層對(duì)比價(jià)值(在每一個(gè)短時(shí)期內(nèi)都有獨(dú)一無二的牙形刺)。因此， 牙形刺也就成為了少數(shù)可以作為生物地層學(xué)對(duì)比化石類型之一，可以通過它們來鑒定巖石年代和地層對(duì)比。

有關(guān)猜想1856年人們發(fā)現(xiàn)了牙形刺，但直到1934年前，人們都在毫無頭緒的猜測(cè)——要么認(rèn)為它們是零散的、脫落的化石部件，要么試著把牙形動(dòng)物放在所以動(dòng)植物的大類中，猜測(cè)它們是水藻的根莖或者線蟲的交配器官，最常見的猜測(cè)是環(huán)節(jié)蠕蟲或者魚類頜的組成部分。直到1934年，第一次有人發(fā)現(xiàn)了“牙形動(dòng)物化石群”，它們通過關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)一明確和穩(wěn)定的模式連接在一起。這些特征促使古生物學(xué)家認(rèn)為牙形刺是動(dòng)物的口器（或者是牙，或者有鞭毛的過濾器）。而1983年的發(fā)現(xiàn)則驗(yàn)證了這一猜想。

有關(guān)真相1983年，在蘇格蘭的下石炭統(tǒng)發(fā)現(xiàn)早石炭紀(jì)牙形動(dòng)物軟體化石，牙形動(dòng)物的謎團(tuán)從此真相大白。牙形刺存在于牙形動(dòng)物口的位置，是牙形動(dòng)物軀體上唯一堅(jiān)硬的部分。在牙形刺的口面，特別是臺(tái)型牙形刺的口面發(fā)現(xiàn)微磨損，證明牙形刺是牙齒，起粉碎、剪切食物的作用，是食大粒食物的，是牙形動(dòng)物的口咽器官，這驗(yàn)證了古生物學(xué)家之前的猜想。但是這種攝食器官又與現(xiàn)代動(dòng)物不同，是左右起作用的。

牙形動(dòng)物軀干部為一系列的V形結(jié)構(gòu)，是被肌膈分隔開的肌肉。有兩條與體表平行的模糊線條縱貫全身，通過與逐漸腐敗的文昌魚的比較，古生物學(xué)家認(rèn)為這是脊索。在尾部有一些刺，被認(rèn)為是尾鰭。

生活習(xí)性牙形生物專家認(rèn)為牙形動(dòng)物有良好的視力，兩側(cè)對(duì)稱，能像鰻類一樣快速游泳，并且很可能是積極捕食的，能適應(yīng)于不同的生境。在最近，古生物學(xué)家仔細(xì)地研究了牙形刺特殊的類似溝槽結(jié)構(gòu)，將牙形刺與其他滅絕和現(xiàn)存有毒物種的牙齒化石進(jìn)行對(duì)比，做出了牙形動(dòng)物是世界上最早的有毒動(dòng)物的驚人猜測(cè)。正是因?yàn)榫哂辛诉@些特征，牙形動(dòng)物才能在歷史長河中長時(shí)間存在并不斷發(fā)展。

地層主帥牙形動(dòng)物演化之迅速使得它成為地層判斷的有效的手段，為古生代界線層型的定義提供了大量的幫助。生物地層劃分的詳細(xì)程度，經(jīng)常以生物帶的多少來統(tǒng)計(jì)。至今，古生代和三疊紀(jì)的牙形刺化石帶已劃分出200多個(gè)。除帶化石外，還有很多標(biāo)準(zhǔn)化石，僅晚泥盆世就有120多種牙形刺的標(biāo)準(zhǔn)化石，只要發(fā)現(xiàn)一個(gè)，地層時(shí)代就能得到精確確定。牙形刺實(shí)際就是古生代和三疊紀(jì)生物地層的主帥。這是任何其他化石門類所不能比擬的。

演化先鋒從寒武紀(jì)到三疊紀(jì)，牙形動(dòng)物共生存了超過三億年，它經(jīng)過多次大滅絕的考驗(yàn)，卻始終能保持物種的延續(xù)，在泥盆紀(jì)的弗拉斯階/法門階事件（即F/F事件，顯生宙五大滅絕事件之一）中，牙形動(dòng)物在大滅絕期間的集群滅絕是最后發(fā)生，滅絕的時(shí)間間隔也最短。而且，在大滅絕之后，牙形刺最早進(jìn)入復(fù)蘇期，復(fù)蘇期可能只有35萬年，與其他生物900萬年的復(fù)蘇期相比，牙形動(dòng)物是生物演化的先鋒。

地質(zhì)尖兵牙形刺的顏色是有機(jī)變質(zhì)的重要標(biāo)志。依據(jù)牙形刺的顏色可以判斷石油有機(jī)成熟度，圈定油氣遠(yuǎn)景區(qū)。美國就曾通過對(duì)牙形動(dòng)物的鑒定而圈定阿拉斯加的重要油氣田。

最新發(fā)現(xiàn)對(duì)于牙形動(dòng)物來說，志留紀(jì)蘭多維列世是一個(gè)非常重要的時(shí)期。在經(jīng)歷了奧陶紀(jì)末生物集群滅絕之后，牙形動(dòng)物在該時(shí)期進(jìn)入了復(fù)蘇和輻射階段，其多樣性和動(dòng)物群面貌都發(fā)生了重大的變化。通過對(duì)該時(shí)期牙形動(dòng)物古地理的研究，可以全面了解牙形動(dòng)物的時(shí)空分布特點(diǎn)及其與古環(huán)境之間的關(guān)系3。

中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所陳中陽博士、樊雋軒研究員與愛沙尼亞塔林理工大學(xué)地質(zhì)研究所Peep M?nnik研究員整合并厘定了志留紀(jì)蘭多維列世全球250個(gè)產(chǎn)地的牙形刺化石記錄，通過定量分析，分別建立了志留紀(jì)蘭多維列世“前特列奇”時(shí)間段（包括魯?shù)て诤桶Ｂ∑冢┖吞亓衅鏁r(shí)間段的全球淺海界牙形動(dòng)物的古地理區(qū)系，并根據(jù)其經(jīng)向分布的特點(diǎn)，提出志留紀(jì)蘭多維列世牙形動(dòng)物古地理區(qū)系形成的主要控制因素為大洋環(huán)流，而非緯向的溫度等因素3。

文章還進(jìn)一步比較了奧陶紀(jì)的牙形動(dòng)物古地理區(qū)系，指出早奧陶世至晚奧陶世均顯示了明顯的緯向分布特點(diǎn)，顯然，在奧陶-志留紀(jì)之交，牙形動(dòng)物的地理分布模式發(fā)生了徹底的改變，這很可能受控于奧陶紀(jì)末冰期及由此導(dǎo)致的生物集群滅絕事件，它導(dǎo)致了牙形動(dòng)物的生活習(xí)性和地理分布發(fā)生了重要變化，但具體影響機(jī)制還有待后續(xù)深入研究3。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

李學(xué)強(qiáng) - 教授 - 寧夏大學(xué)