魚石螈屬

生活在泥盆纪晚期的一支坚头类四足动物

魚石螈屬學名Ichthyostega)是一支生活在泥盆紀晚期的堅頭類四足動物,為化石紀錄最早的四足動物類群之一。擁有和四肢,幫助牠們在沼澤的淺水中游動。儘管魚石螈因有四肢和足趾而常被稱作「四足動物」,但牠們比真正的四足動物冠群(即四足總綱)更為原始,更準確地稱法為「堅頭類四足動物」或「幹-四足動物」(表示為四足動物幹群成員)。同樣的,儘管牠們無疑具備兩棲動物的部分構造和習性,但在狹義上並不被認為是真正的兩棲動物,因為第一支現代兩棲動物(滑體亞綱)出現在三疊紀。直到20世紀末,其他早期堅頭類化石以及與魚石螈密切相關的魚類化石被發現後,才確定魚石螈為魚類和四足動物之間的過渡類群,並結合了二者的特徵。

魚石螈屬
化石時期:365–360 Ma
泥盆紀晚期
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保存於莫斯科古生物博物館英語Moscow Paleontological Museum的魚石螈骨骼
科學分類 編輯
界: 動物界 Animalia
門: 脊索動物門 Chordata
演化支 四足形類 Tetrapodomorpha
演化支 始四足類 Eotetrapodiformes
演化支 希望螈類 Elpistostegalia
演化支 堅頭類 Stegocephalia
屬: 魚石螈屬 Ichthyostega
模式種
史氏魚石螈 Ichthyostega stensioei
Säve-Söderbergh, 1932
其他物種[1][2]
  • 埃氏魚石螈 I. eigili
    Säve-Söderbergh, 1932
  • ?†科氏魚石螈 I. kochi
    Säve-Söderbergh, 1932
  • 華氏魚石螈 I. watsoni
    Säve-Söderbergh, 1932
異名
  • Ichthyostegopsis
    Säve-Söderbergh, 1932
  • Ichthyostega stensiöi
    Säve-Söderbergh, 1932
  • Ichthyostegopsis wimani
    Säve-Söderbergh, 1932

2012年的研究表明,魚石螈有着不尋常的解剖結構,生理功能更近似海豹一類的鰭腳動物,而非過去假設的蠑螈[3]

歷史及分類

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1932年,Gunnar Säve-Söderbergh英語Gunnar Säve-Söderbergh 描述了來自格陵蘭東部泥盆紀晚期的四種魚石螈和一個屬於 Ichthyostegopsis 的種 I. wimani。不過 Ichthyostegopsis 被認為只是魚石螈的異名,因為牠們形態上的差別不大。1931年比較了14個這些物種的標本後,發現只有在頭顱骨的比例、形態及形狀上有所不同。於1933-1955年間只發現了一個額外的標本。

魚石螈與同在格陵蘭東部發現的棘螈Acanthostega)非常接近。魚石螈的頭顱骨比棘螈的更近似魚類,但其腹部則較強壯及適合陸地生活。魚石螈亦有更多支撐的肋骨及強壯的脊骨關節突

傳統觀點認為,魚石螈屬是以其命名的魚石螈目(Ichthyostegalia)的一部分,屬於迷齒亞綱[4];然而該目實為原始四足動物幹群中的一個並系群,因此未被現代學者普遍採用。系統發育分析顯示,魚石螈的分類位置處於其他原始堅頭類四足動物幹群之間。根據2012年柏克萊加州大學學者 Swartz 所做的一項系統發育分析,早期堅頭類的演化樹如下:[5]

希望螈類

潘氏魚屬 Panderichthys  

堅頭類

提塔利克魚屬 Tiktaalik  

希望螈屬 Elpistostege

散步魚屬 Elginerpeton  

孔螈屬 Ventastega  

棘石螈屬 Acanthostega  

魚石螈屬 Ichthyostega  

瓦切螈科 Whatcheeriidae  

圓螈科 Colosteidae  

厚蛙螈屬 Crassigyrinus  

斜眼螈總科 Baphetoidea  

冠群四足類 Tetrapoda  

Stegocephalia
Elpistostegalia

形態特徵

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魚石螈約長1.5米,後肢上有7趾。前肢上的趾數則不清楚,有可能與後肢一樣。牠的尾巴上有鰭及鰭條。

適應陸地生活

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原始的四足總綱(如魚石螈和棘螈)與其他像肉鰭魚類的動物不同。肉鰭魚類雖然有肺部,但主要仍然用來呼吸。魚石螈則可能是用肺呼吸。原始四足總綱的皮膚很特別,可以幫助維持體液及防止脫水,但肉鰭魚類則不能。再者,肉鰭魚類利用其身體及尾巴來運動,而鰭只是用作平衡;魚石螈則利用四肢運動,用尾巴平衡。

魚石螈的體型較大及重,並不適合在陸地上行動。但是,其巨大的胸腔是由交錯的肋骨組成,對比其祖先,牠的骨骼結構較為堅硬,而且更為衍化的脊柱及四肢足以從水中抽起整個身體。這種解剖上的改變明顯是要演化來適應在陸地上缺乏浮力的環境。牠的後肢腳很小,明顯不足以支撐其體重。詹妮弗·克拉克(Jennifer A. Clack)指魚石螈及其親屬會走上陸地取暖,就像是科隆群島海鬣蜥海豹恆河鱷般,大部份時間回到水中攝食、繁殖或冷卻身體。若是這樣,牠需要強壯的前肢拉身體上岸,堅實的胸腔及脊柱來支撐身體。幼螈則能夠更容易的在地上行走。

由於早期四足總綱的不能在水以外的地方生存,所以生殖是在水中進行。牠的幼蟲及體外受精都須在水中進行。大部份陸地的脊椎動物都發展成體內受精的,包括所有羊膜動物及一些兩棲類的直接受精,及有尾目般間接受精。

魚石螈之後分化的離片椎類石炭蜥類發展至完全能在地上行走,但魚石螈和牠們之間卻存在2-3千萬年的化石空白期,即古生物學上經典的「柔默空缺」

目:堅頭類

 
泥盆紀晚期相繼出現的肉鰭魚後代。
  • 潘氏魚 Panderichthys:適合在淤泥淺灘中生活。
  • 提塔利克魚 Tiktaalik:魚鰭類似四足動物的腳,能使其走上陸地。
  • 魚石螈 Ichthyostega:四足具備。
  • 棘螈 Acanthostega:四足各有八趾。

參考文獻

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  1. ^ Haaramo, Mikko. Taxonomic history of the genus †Ichthyostega Säve-Söderbergh, 1932. Mikko's Phylogeny Archive. Blom, 2005. [24 October 2015]. (原始內容存檔於2013-06-20). 
  2. ^ Ichthyostega. Paleofile. [24 October 2015]. (原始內容存檔於2016-03-04). 
  3. ^ Stephanie E. Pierce; Jennifer A. Clack; John R. Hutchinson. Three-dimensional limb joint mobility in the early tetrapod Ichthyostega. Nature. 2012, 486 (7404): 524–527. PMID 22722854. doi:10.1038/nature11124. 
  4. ^ 守护糖分快乐的蟾蜍,什么时候成了生态杀手?. 澎湃新聞 (新浪科技). 2020-11-26 [2024-07-01] (中文(簡體)). 
  5. ^ Swartz, B. A marine stem-tetrapod from the Devonian of Western North America. PLoS ONE. 2012, 7 (3): e33683. PMC 3308997 . PMID 22448265. doi:10.1371/journal.pone.0033683 (英語). 

延伸閱讀

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外部連結

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