3D图片重建3.6亿年前四足陆地动物

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恐龙进化史图片文字

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恐龙进化史恐龙之所以叫恐龙,是因为当时的人们发现了很多与蜥蜴相似的巨大的化石,于是,在1842年,英国著名的古生物学家查理德欧文(Richard Owen)就创建了“Dinosauri一词来称呼这些家伙。

这一词来自于希腊文Deinos(恐怖的)Sauros(蜥蜴或爬行动物),意思是恐怖的蜥蜴。

恐龙之前的地球是怎样的在恐龙出现之前,世界上早已有了生命,我们能从化石中粗略地看到它们进化的轨迹。

大约46亿年前的时候,地球出现在了浩瀚的太空。

那时候的地球没有海洋、没有陆地,到处都是炙热熔融的岩浆。

后来,随着一颗叫做忒伊亚的星球和地球相撞,我们在晚上看到的月亮也形成了。

然后,随着时间的推移,地球渐渐冷却下来,形成了原始的大气层,而在海洋中也诞生了最原始的生命——蓝藻,我们把这一时期叫做寒武纪。

寒武纪开始于距今大约5亿7000万年前,在这一时期,原始生命进入了大爆发阶段。

寒武纪:原始生命大爆发在寒武纪出现了门类众多、具有坚硬外壳的海生无脊椎动物,这便是最早的动物类群,比如著名的三叶虫。

左图中的尼尔凯利虫、多角虫都是三叶虫。

还有巨大的奇虾,它们是当时最为恐怖的掠食者。

奥陶纪:脊椎动物抢占一席之地大约到了距今5亿年前,地球进入了奥陶纪。

那里仍然是海生无脊椎动物的天下,包括笔石、三叶虫、鹦鹉螺类和腕足类等海生无脊椎动物得到了空前的发展。

同时,原始的脊椎动物也出现了。

动物脊椎骨的形成,为它们扩大自己的活动范围提供了不小的帮助。

值得一提的是,我们平时看到的漂亮的珊瑚也出现在了这个时候,这样看来,生活在我们身边的那些家伙竟然已经有5亿岁高龄了。

志留纪:有下巴的鱼出现了大约从距今4.4亿年前开始,地球进入了志留纪。

虽然那时已经出现了脊椎动物,但是海洋无脊椎动物仍占主要地位。

不过,在脊椎动物的演化过程中仍然发生了一件不得不记录下来的大事——有颌鱼类出现了。

另外,世界上第一种植物也在这时候出现了!泥盆纪:昆虫和两栖动物大发展泥盆纪开始于距今大约4亿年前,随着时间离我们越来越近,我们更加熟悉的动物出现了。

远古世界地图-地球陆地的演变过程

远古世界地图-地球陆地的演变过程

远古世界地图——地球陆地的演变过程形成於11亿年前的超大陆"罗迪尼亚(Rodinia)"在前寒武纪晚期开始分裂,此时的气候与今天非常类似,是一个"冰室"的世界。

由於缺少具有硬壳的化石以及可信的古地磁资料,使得我们要重建前寒武纪时期的古地理图非常地困难,依据我们所能获得的资料,这张六亿五千万年前的古地理图是我们所能描绘出最古老的时期了。

然而在前寒武纪晚期是一个特别有趣的年代,因为所有的大陆互相碰撞,形成了超大陆"罗迪尼亚",同时地球的气候是属於一个大冰期的年代。

大约在11亿年前,超大陆"罗迪尼亚"聚合而成,虽然它的正确大小与组成我们并不清楚,但它显示北美洲当时位於罗迪尼亚的中心,北美东岸紧连著南美的西岸,而北美西岸则是连接著澳洲大陆与南极洲。

罗迪尼亚大约在七亿五千万年前分裂成两半,打开了古大洋(Panthalassic Ocean)。

北美洲往南向著冰雪覆盖的南极旋转。

罗迪尼亚大陆的北半部基本上包括了:南极大陆(Antarctica)、澳洲(Australia)、印度(Ind ia)、阿拉伯(Arabia),以及成为今天中国的一部份大陆碎块(North China, South China),以逆时针的方向旋转,向北穿越严寒的北极。

介於分成两半的罗迪尼亚大陆之间,是第三大陆 - 刚果地盾(Congo),它组成了中、北非洲的大部分。

当罗迪尼亚大陆的两半互相碰撞在一起的时候,刚果地盾就正好被挤在中间,因此在前寒武纪即将结束之际,大约距今五亿五千万年前,这三个大陆再次因为碰撞而形成了一个新的超大陆潘诺西亚(Pannotia),与这次碰撞相关的造山运动事件则被称为泛非(Pan-African)褶皱造山活动。

如同我们先前所提到,在前寒武纪晚期的地球气候是非常寒冷的。

我们可以在所有邻近大陆上找到冰河的证据,但是为什麼严寒的气候如此广泛地分布各地,至今仍困惑著地质学家们,曾经有很多假设被提出来,却一一都被否定。

辽西一带的蝾螈化石

辽西一带的蝾螈化石

辽西一带的蝾螈化石如果说人是猴子变来的,并没有人吃惊,可如果说人是由鱼变来的,你信吗?我们先来讲一个在古生物界广为流传的故事。

1938年12月22日,在南非小镇东伦敦海港一条叫“阿里斯蒂”号的渔船上,一个在当地博物馆工作的年轻女孩拉蒂迈仔细地挑选着海洋生物标本。

突然她眼睛一亮,一个20世纪生物学上最富有传奇色彩的海洋探险故事拉开了序幕。

让拉蒂迈小姐兴奋的是一条全身闪耀着逼人蓝光的怪鱼。

与所有现存的鱼类不同,这条鱼身上覆盖着坚硬的鳞片,它的鳍变得似腿非腿似臂非臂,很容易让人联想到陆生脊椎动物的四肢。

拉蒂迈把鱼运回了博物馆,让人鉴定,可谁都不认识,博物馆鱼类学家史密斯博士又恰巧外出度假。

圣诞节前夕的南非,天气炎热、潮湿,鱼身美丽的蓝色开始褪成褐色,如何保存这条怪鱼成为一个棘手的问题。

镇上只有太平间和食物冷冻库具有足以容纳这条1.5米长、58公斤重的大鱼的冷藏设备。

在请求帮助都遭到婉言拒绝后,拉蒂迈找来了少许福尔马林,用它把报纸浸湿后包裹鱼身,以延缓鱼体的变质。

12天以后,拉蒂迈的信终于到了史密斯的手里。

透过拉蒂迈所画的粗略素描,史密斯一眼就认出,这是一类生活在远古时代的鱼类——空棘鱼,人们认为这种鱼在大约6500万年前就同恐龙一起灭绝了,人们对它们的了解仅限于化石了。

史密斯简直不敢相信自己的判断,立即拍电报给拉蒂迈,让她精心保管标本。

遗憾的是,史密斯担心的最坏情况已经发生了,蓝色的怪鱼已成为一具剥制标本,只保留下来皮肤和内部骨骼,而内部器官和组织都作为垃圾倾入印度洋中去了。

这条鱼被史密斯教授命名为拉蒂迈鱼。

此后,史密斯夫妇用了14年的时间,走访了非洲东海岸所有的小渔村,贴了无数画着拉蒂迈鱼的招贴画,悬赏100英镑,寻找第二条拉蒂迈鱼。

直到1952年,也是一个圣诞节的前夕,拉蒂迈鱼在科摩罗群岛终于再次现身。

为了尽快获得这条鱼,史密斯甚至惊动了南非总理。

南非总理立即下令派军舰和军用直升机取回这条鱼。

鱼类是怎样从水中登上陆地的?它们是怎样变成包括我们人类在内的四足动物的?这是古生物学研究的一个热点问题。

重返大海 ——论四足动物在由陆生转变为水生时的形态结构及生理变化

重返大海 ——论四足动物在由陆生转变为水生时的形态结构及生理变化

重返大海——论四足动物在由陆生转变为水生时的形态结构及生理变化摘要:鱼类在向四足动物进化的过程中,生物体的各个层面都产生了深刻的变化;陆生脊椎动物在重返海洋时,为了适应水生生活,身体结构和生活习性亦产生了巨大的变化;海生脊椎动物的代表动物—鲸类,经历了漫长的进化过程。

正文:众所周知,水生脊椎动物的登陆一直以来都被认为是动物进化史上一个巨大的飞跃。

大约在3~4亿年前,作为四足类祖先的总鳍鱼类(或肺鱼类)第一次来到陆地。

随着时间的增加,脊椎动物的身体结构,包括运动与支持系统,呼吸系统,生殖方式等都有了较为深刻的变化。

作为最原始四足动物的两栖动物,已经可以用肺进行呼吸,拥有了可以在陆地上自由活动的四肢。

而较为高等的爬行类,已经可以完全脱离水环境来完成自己的生长与繁殖。

可以说,现生陆生脊椎动物,尤其是爬行动物,鸟类和哺乳动物的身体构造已经完全适应了陆生生活。

作为最高等的四足类动物,哺乳动物可以说是进化史上的奇迹。

从古生代石炭纪末期发展出的一支似哺乳的合颞窝类爬行动物,经中生代的盘龙类、兽孔类、兽齿类,在三叠纪末期进化出真正的哺乳类。

在此进化过程中,出现了许多结构特征,如恒温,高代谢率,具胎盘、乳腺,骨骼系统更加活跃敏捷,大脑更加发达,等。

相比两栖类与爬行动物,哺乳动物更加聪明,更加灵活,生命力也更加顽强。

然而,一些陆生高等脊椎动物却放弃了陆地生活,重新回到了大海。

例如我们所熟悉的鲸目,以及生活在中生代的鱼龙、蛇颈龙。

它们的外形或许很像鱼,但是其内在却是和鱼类截然不同的。

下面分析此类动物中较有代表性的种类—鲸类身体结构的具体变化。

1)运动与支持系统:颈椎愈合;前肢成鳍,前臂退化,掌部变长,趾数增加,有利于其游泳; 后肢退化;有水平尾鳍,尾鳍中没有骨骼,由结缔组织和脂肪组成,游泳依靠尾鳍摆动;骨骼具有海绵组织,有效地降低了骨骼的密度2)呼吸系统:须鲸类有一对呼吸孔,齿鲸类有一个呼吸孔,可使其在水面直接换气3)生殖系统:雌性子宫双角,雄性阴茎平时缩入体腔中,睾丸在腹腔中,有利于减少游泳时的阻力4)感官:视觉与嗅觉均不发达,但听觉敏锐,可借助自身发出的超声波来捕捉猎物(回声定位)5)哺乳:鲸的乳头深深的凹陷在表皮肌肉和身体肌肉之中,使幼鲸在吸食乳汁时不至于喝到海水6)水盐调节:鲸类由于终生生活在盐浓度很高的海水中,其饮水方式及排泄的变化是很深刻的。

动物的进化发展历程

动物的进化发展历程

动物的进化发展历程动物是地球上最为丰富多样的生物种类之一,经历了漫长而复杂的进化发展历程。

从最早的单细胞生物到如今的高度复杂的多细胞动物,动物王国经历了数十亿年的演化和变迁。

本文将梳理动物的进化发展历程,展现生命的奇妙之旅。

1. 前寒武纪时期的动物在大约5.4亿年前的前寒武纪时期,地球上的生命出现了首批多细胞动物。

这些动物以海绵、珊瑚等为代表,形态简单,组织结构相对原始。

它们依靠细胞间基质和柔软的体表维持基本生活活动,为后来复杂动物的进化打下基础。

2. 寒武纪时期的爆发寒武纪时期(5.4亿-4.5亿年前),也被称为动物进化的“爆发时期”。

此时出现了海洋中最早的腔肠动物,如海绵、刺胞动物和扁形动物等。

这些动物在结构和功能上有了进一步的发展,出现了具有一定复杂性的组织器官。

3. 奥陶纪至志留纪的生物多样性在奥陶纪至志留纪(4.5亿-3.9亿年前)这一时期,动物多样性进一步扩展。

节肢动物、软体动物以及早期脊椎动物开始出现,海洋生态系统不断丰富。

节肢动物的外骨骼、软体动物的钙质壳体以及脊椎动物的脊椎和内骨骼,使得动物在适应环境和捕食方式上更加多样化。

4. 石炭纪至二叠纪的陆地征服从石炭纪至二叠纪(3.9亿-2.5亿年前),地球上的陆地环境逐渐形成。

这一时期,昆虫、两栖动物和爬行动物等陆地生物开始出现并繁衍。

昆虫的翅膀使得它们能够独立飞行,在陆地上遍地开花;两栖动物则通过特殊的生理结构适应了水陆两栖的生活方式;爬行动物则通过肺部和鳞片的进化,成功征服了陆地环境。

5. 三叠纪至侏罗纪的恐龙霸主三叠纪至侏罗纪(2.5亿-1.4亿年前)被称为恐龙的时代。

恐龙作为占据陆地生态系统统治地位的巨型爬行类动物,拥有多种不同的物种和体型,包括霸王龙和蜥脚类等。

尽管恐龙在地球上的统治持续了数百万年,但最终在白垩纪末期的一次大规模灭绝事件中灭亡。

6. 新生代的哺乳动物崛起在新生代(6,600万年前至今)开始时,哺乳动物开始崭露头角。

古生物图谱

古生物图谱

图(一)笠头螈笠头螈,生活在二亿三千万年前的三叠纪,幼年时头呈圆形,随着生长,头骨向两 边快速长大,形成很宽阔的箭头状,最大的体长可达 1 米以上。

它虽是一种两栖动 物,但主要生活在溪流和池塘的水底。

图(二)始祖象始祖象生活在四千七百万年前的第三纪,是最早的长鼻类动物。

体高近 2 米,以植 物为食。

图(三)嵌齿象生活在二百至三百万年前的第三纪末期到第四纪早期,体高约 3 米,体形 近似长颈乳齿象。

下颌伸长,上面有一对并列的象牙,上颌的象牙向下前方伸出。

以植物为食。

←图(四)永川龙生活在一亿四千万年前的三叠纪末期到侏罗纪早期,是大型食肉恐龙。

身 长 8 米,站立时高 4 米,牙齿锋利,爪大而尖,靠后脚行走。

化石发现在四川省永 川县。

图(五)恐爪龙生活在六千七百万年前的白垩纪,高约 2 米,是一种灵活的食肉恐龙。

肋骨不整 齐,第二趾变大,并生有一个巨大的弯刀形爪子,是进攻和防御的武器。

尾巴像 一根从粗到细的棍棒。

←图(六)恐鳄生活在六千七百万年前的白垩纪,体长可达 12 至 15 米,是古鳄类中最大的一 种,能捕食和它同时代的恐龙。

图(七)霸王龙生活在七千万年前的白垩纪,体长可达 17 米,站立时高达 6 米,体重有 8 吨以 上。

是最大的食肉恐龙之一。

嘴巴张开可咬住篮球那么大的物体,颌上有匕状的 牙齿。

←图(八)鹦鹉螺出现在三亿多年前的石炭纪,头足类动物。

壳大,灰底橙纹,栖息海底,夜间群 游,直到今天在热带海洋里还能见到它,是地质时期鹦鹉螺类残存的后代,所以 有“活化石”之称。

图(九)原颚龟生活在一亿九千五百万年前的侏罗纪。

体形和现代龟相似,不同的是它有牙齿, 头不能缩进龟壳里。

图(十)黄昏鸟生活在六千七百万年前的白垩纪,体长约有 1.5 米,足上有蹼,能划水,是一 种潜水鸟类。

嘴内有牙齿,常在海滨捕食鱼类等水生动物。

地球生命进化大事记

地球生命进化大事记地球上的生命经历了漫长的进化过程,从最初的单细胞生物到现在的多样化生命形式,这个过程中发生了许多重要的事件。

以下是地球生命进化的大事记。

1. 35亿年前,地球上出现了最早的生命形式——原核生物。

这些生物是单细胞的,没有细胞核和细胞器。

2. 20亿年前,出现了真核生物,这些生物拥有细胞核和细胞器,可以进行更加复杂的代谢和生命活动。

3. 6亿年前,出现了最早的多细胞生物,这些生物可以形成复杂的组织和器官,进一步提高了生命的适应性和生存能力。

4. 5亿年前,出现了最早的无脊椎动物,如海绵、珊瑚等。

这些生物是海洋生物,对海洋生态系统的形成和演化起到了重要作用。

5. 4亿年前,出现了最早的脊椎动物,如鱼类。

这些生物拥有脊椎和骨骼,可以进行更加复杂的运动和行为。

6. 3亿年前,出现了最早的两栖动物,如青蛙。

这些生物可以在陆地和水中生活,进一步扩大了生命的适应范围。

7. 2亿年前,出现了最早的爬行动物,如恐龙。

这些生物在陆地上占据了主导地位,成为了地球上的霸主。

8. 6千万年前,出现了最早的哺乳动物,如鼠类。

这些生物可以分泌乳汁哺育幼崽,进一步提高了生命的适应性和生存能力。

9. 200万年前,出现了最早的人类,如直立人。

这些生物拥有更加发达的大脑和智慧,成为了地球上的智慧生命。

10. 20万年前,出现了现代人类,如智人。

这些生物拥有更加发达的文化和社会,成为了地球上的主宰者。

地球生命进化的大事记,见证了生命从单细胞到多样化的演化过程,也见证了人类从智慧生命到主宰者的进化历程。

这些事件不仅是地球生命进化的重要里程碑,也是人类认识和探索生命奥秘的重要基石。

恐 龙

恐龙霸王龙(电脑模拟图)地球的年龄大约是46亿岁,而地球上最早的生命迹象是在35亿年前才出现的。

在生命崛起和发展的过程中,无数物种悄悄诞生又寂然灭绝,迎来了地球生命历程中最辉煌的一段,即恐龙时代。

恐龙时代主要指地质史上的中生代时期,这一时期又包括三叠纪、侏罗纪和白垩纪三个纪。

在这一时期,恐龙是地球上当之无愧的霸主,它们存活了近1.6亿年,最后由于白垩纪末期的物种大灭绝事件而灭亡,中生代亦随即结束。

恐龙是曾经在地球上生活过的最成功的物种之一。

研究恐龙恐龙时代离我们如此遥远,如果不借助于化石,我们对恐龙这一神秘的物种就会一无所知。

所以对恐龙的研究,也就是对恐龙化石的研究。

恐龙化石大致可分为骨骼化石和生痕化石两种,主要保存在中生代时期形成的沉积岩中。

恐龙化石的形成是一个复杂而漫长的过程,它牵涉到恐龙的死亡和灭绝,也与地球亿万年的风云变幻息息相关,而它的发现和挖掘也同样不易。

科学家们通过各种手段寻找恐龙化石的蛛丝马迹,并借助现代高科技手段来复原和研究恐龙。

通过他们的工作,我们渐渐了解了恐龙的外形及生活形态,而来自世界各地关于恐龙的新发现以及新看法,一再修正我们原先认定的恐龙形象,使之更接近事实的真相。

恐龙最早出现在离现在约2.35亿年的三叠纪晚期,灭亡于约6500万年前的白垩纪晚期发生的末白垩纪生物大灭绝事件。

名称由来人类发现恐龙化石的历史由来蜥脚类恐龙已久。

早在发现禽龙之前,欧洲人就已经知道地下埋藏有许多奇形怪状的巨大骨骼化石。

直到古生物学家曼特尔发现了禽龙并与鬣蜥进行了对比,科学界才初步确定这是一群类似于蜥蜴的早已灭绝的爬行动物。

1842年,英国古生物学家查理德·欧文创建了“dinosaur”这一名词。

英文的dinosaur来自希腊文deinos(恐怖的)Saurosc(蜥蜴或爬行动物)。

对当时的欧文来说,这“恐怖的蜥蜴”或“恐怖的爬行动物”是指大的灭绝的爬行动物(实则不是)。

实际上,那个时候发现的恐龙并不多。

古生物图谱

1、轭齿鲸生活在三千七百万年前的海洋里,体长可达24米,前肢桨状,用来划水前进,后肢完全退化。

它的口中有锐利的牙齿,捕食鱼类等海生动物。

2、剑齿虎生活在一万二千年前,外形和大小与现代的虎差不多,但上犬齿比现代虎发达,锐利如短剑,嘴巴能张得很大,可以捕食大象、犀牛等厚皮动物。

3、钝脚兽生活在二千万年前的北美洲和亚洲,外貌像一只有脚爪的马。

脚爪强劲有力,主要以植物根部和地下块茎为食。

4、恐角兽生活在三千七百万年前,是早期最大的食草哺乳动物之一。

体躯粗大,四肢笨重,脚又阔又短。

在嘴巴两边,各伸出一个长长的匕首状犬齿。

5、双门齿兽生活在一万二千年前的澳大利亚,体形大如河马或犀牛,十分肥重,是已知最大的有袋类动物。

6、猛犸生活在一万二千年前,因全身长着棕色长毛,所以又叫它“毛象”。

大小与现代大象差不多。

上门齿特别长,露出嘴外,没有下门齿。

我国东北三省及内蒙古、宁夏等地都发现过它的化石。

7、古鼷鹿生活在三千七百万年前,体形和一只野兔差不多,四条腿较长,背脊拱起,有一条长尾巴。

生活在密林深处,以植物为食。

古鼷鹿是当今东方鼷鹿的祖先,它的后代仍然保留祖先的身体外形和生活方式。

8、并角鹿生活在一千二百万年前,个头不大,四条腿细长。

一对角长在眼睛上方,鼻子上有两只长而分叉的角。

相貌十分奇特。

9、雕齿兽生活在五百万年前,身上有坚固的骨板组成的硬壳,貌似龟壳。

头顶也盖着厚壳。

尾巴由同心骨甲环组成。

腿和脚都很粗壮,支撑着臃肿笨拙的身躯。

10、真岳齿兽生活在二千六百万年前,体形和今天的绵羊差不多,身体较长,四肢较短,脚上有四个趾,常成群在地面上觅食和活动。

11、雷兽生活在二千六百万年前,身高可达2.4米,头上长有一对巨大而相连的角,形状像槌,可以攻击敌害。

尾巴细短,与巨大身躯很不相称。

12、石爪兽生活在一千二百万年前,体形与现代马差不多,脚上有爪,形状像石块,所以叫它石爪兽。

13、小古驼生活在二百到三百万年前,身体轻巧、四肢很长,奔跑迅速。

3D打印揭秘史前古鱼

3D打印揭秘史前古鱼堆满了古老的岩石、死去亿万年动物的骨头、气味可疑的剥制标本……这可能是你想象中的古生物学科学家办公室的样子,但中科院古脊椎所副研究员卢静的办公室却大不相同。

这里更像一个现代化的设计工作室:计算机屏幕上显示着多彩炫酷的数字建模,柜子和桌子上放着许多不同大小的精细模型。

卢静是研究化石鱼类脑颅结构的专家,她研究的化石标本大多都很小且非常脆弱,研究时即便经过了加固,操作也得极为小心。

可很多重要的结构深藏在化石内部,需要认真研究、观察。

保护标本还是深入研究标本,一度困扰着卢静。

正因有此顾虑,卢静等人最近研究的一件来自澳大利亚的罕见的精美鱼类化石曾经足足尘封了30年。

这就是发现于澳大利亚早泥盆世的盾皮鱼类巴坎鱼科新化石材料。

通常,鱼化石像图画一样只有扁平保存的骨架,但这件鱼化石保存了立体的原貌,各部位之间只有轻微移位。

在它的头颅深处,甚至可以看到许多精密的血管和神经通路,以及容纳脑的腔体。

所有这些珍贵信息都包含在一个只有乒乓球大小的钙质结核中。

学者们一直很想了解这些骨头之间的位置关系以及精细的解剖结构,但又难以在不破坏化石的前提下探查。

近年来,在古生物学界兴起的X光显微断层扫描和计算机重建技术提供了研究化石的新思路。

X光的波长短,穿透力强,其光束因而能穿透化石,“照亮”其内部结构。

不过,随着研究的深入,学者们还想知道特定结构之间精确的关联和接触关系。

针对这一难点,卢静和澳大利亚国立大学的研究人员首次在该领域应用了一项时髦的新技术——3D打印。

卢静等人使用了一台最新型号的大型高分辨率3D打印机,把计算机中重建的标本内部结构分解开来,并分别打印成比原化石放大许多倍、但仍十分精细并完全忠实于建模原貌的实体模型。

利用这些可以随意、反复摆弄的模型,研究人员就可以像传统解剖学家用刀剪解剖动物一样,对化石内部的精细结构进行分割、拼合、比较等研究。

研究人员复原了这条已经死去4亿年的鱼头部细小的骨片、准确的上下颌关节、细密的血管和分支的神经。

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早期鱼甲龙属的重建显示了身体内部的骨骼。

最新的研究发现过去100年对早期脊椎动物的重建方式完全是错误的。

科研人员利用高分辨率X射线成像技术研究岩石内部的情况,从而确定首个四足陆地动物的脊椎是如何建造的。

然而令古生物学家错愕不已的是,对岩石内部3.6亿年历史的脊椎动物残骸的3D图显示,过去的1个世纪间科学家一直把化石脊椎的位置前后颠倒。

这项发现推翻了一直以来对史前新纪元四足动物重建的方式,它意味着科学家必须重新思考诸如鱼甲龙属、棘螈和彼得普斯螈等四足总纲生物的脊椎是如何发展的。

3D图片显示了首批四足陆地动物的椎骨是如何拼接在一起的。

“在过去的100多年间,我们一直认为早期四足动物的脊椎是由三套骨头组成的一套在前方,一套在顶部,还有一对在后方。

”英国皇家兽医学院的斯蒂芬妮·皮尔斯(Stephanie Pierce)博士这样说道。

“但是通过同步加速器X射线观测化石内部我们发现这种传统的观点完全是‘本末倒置’。

研究结果使我们不得不在教科书上重新书写有关早期有肢动物的脊椎进化。


现代四足动物,包括人类的脊椎里每一个椎骨都有一块单独的骨头。

早期的四足动物的每一块椎骨都是由多块骨头组成的,但科学家在重建过程中一直都把骨头的排列方式弄反了。

X射线显示鱼甲龙属脊椎的结构。

皮尔斯博士与英国剑桥大学的詹妮弗(Jennifer )教授带领的国际研究小组将岩石包裹的化石暴露在高能量同步加速器辐射下。

大多数已知的早期四足动物的化石,以及首批脊椎鱼类的化石都被围困在岩石里,但X射线过程使得科学家能在不损坏这些精细的残余物的前提下观测到这些化石结构。

利用位于法国的欧洲同步辐射光源(ESRF),研究小组观测到化石动物的高清细节,他们立即意识到,在每块椎骨中,过去被认为是第一快骨头的椎间体其实是最后一块骨头。

这项发现具有“有关四足动物脊椎的功能性进化的长远意义,”研究小组这样总结称。

皮尔斯博士补充道:“通过了解每一块骨头是如何拼接在一起的,我们能够探索脊椎的移动性并测试在早期陆地移动过程中,它是如何在四肢之间进行力量的转移。


其中一个动物还具有“迄今为止未知的骨骼特征,”包括一系列从胸腔中部向下延伸的骨头,这代表着胸骨可能的早期进化。

克拉克教授说道:“这些胸腔的骨头是产生胸骨的最
早的进化尝试。

这样的结构将会加强鱼甲龙属的胸腔力量,使得它在陆地上移动过程中胸部能够支撑身体的力量。

”太空漫游四部曲
早期的胸骨强化了另一理论,那便是鱼甲龙属通过利用前足“拐杖”运动在平地上拖拽自己而实现陆地行走,这类似于弹涂鱼和海豹在陆地上拖拽自己前行的方式。

在这项发表在期刊《自然》上的研究中,研究小组补充称四足动物“不精确的重建”“重复出现在文献里长达近半个世纪”。

他们的发现对于未来研究早期四足动物骨骼进化的理解具有广泛的意义。

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