二叠纪-三叠纪大灭绝(PTME)是显生宙最严重的生态危机,对海洋生态系统产生了深远影响。然而,晚二叠世鱼类化石记录相对稀少,限制了对于这场危机前夕海洋生态系统的深入认识。
近日,中国科学院古脊椎所吴飞翔研究团队在《古脊椎动物学报》报道了湖南邵阳二叠纪乐平世邵阳动物群中的一类软骨鱼类,以贺献张弥曼先生90华诞。初步考察发现这一动物群包含头足类无脊椎动物(菊石、角石等)和若干鱼类(软骨鱼类和硬骨鱼类中的‘古鳕类’、龙鱼类等)。生物地层证据显示,该动物群形成于晚吴家坪期,仅早于二叠纪末大灭绝约 500 万年。研究团队在其中发现了保存较好的棘鳞鲨(Listracanthus)化石,并建立新种邵阳棘鳞鲨(Listracanthus shaoyangensis sp. nov.)。这是中国二叠纪地层中首次报道该属化石,也为认识大灭绝前夕软骨鱼类多样性提供了新材料。
棘鳞鲨科(Listracanthidae)是一类分类位置仍未确定的神秘软骨鱼类。目前该类群仅发现了孤立保存的皮齿(dermal denticle)化石,其完整形态仍不得而知。但这些皮齿保存了较为丰富的解剖学信息,通常侧扁、呈三角形,内部中空,表面具纵向脊,边缘发育梳状或棘状结构,有时呈现集群埋藏的状态。已知棘鳞鲨类主要见于晚古生代海相地层,在石炭纪达到较高多样性和较广分布,已知记录主要来自欧亚大陆和北美,也见于澳大利亚。进入二叠纪后,该类群记录明显减少,但最终延续至早三叠世。
邵阳新材料来自龙潭组上部,保存为皮齿印痕。标本高约 3 至 4 厘米,整体狭长呈三角形。其最显著的特征是前缘具有超过 40 枚发育良好的小棘,数量明显多于已知相近种类。后缘则发育排列紧密的梳状突起。基于这些形态差异,研究团队将其命名为邵阳棘鳞鲨。
邵阳动物群中还发现了硬骨鱼、菊石和直角石类等化石。这一化石组合提供了二叠纪末大灭绝前夕海洋生态系统的罕见图景。棘鳞鲨代表着具有古生代特征的软骨鱼类,虽然在二叠纪末大灭绝中幸免于难,但在三叠纪迅速走向绝灭,这样的演化轨迹也被称为“死支漫步”(Dead Clade Walking)。而同处一地的龙鱼类,则代表着未来中生代海洋革命的新生力量,在灭绝后迅速辐射演化。邵阳动物群保存了大灭绝前夕两个演化命运截然相反的类群的交汇瞬间,构成了地质史上新旧更替的“生态交接区”。
未来棘鳞鲨研究的关键仍在于发现原位保存的完整材料。只有确认皮齿在身体上的具体位置,才能进一步判断其功能。更精细的显微结构研究,以及功能形态学、流体动力学模拟,也有望帮助检验这些梳状和棘状结构是否与防御、游泳控制或滤食有关。
论文链接:https://www.vertpala.ac.cn/CN/10.19615/j.cnki.2096-9899.260615

前人研究中对于棘鳞鲨的想象,由于它的皮齿偶尔集群保存,因此有观点认为,它的皮齿会布满背部,仿佛一只海中的刺猬(Roy Troll, 2011)

本次报道的邵阳棘鳞鲨化石( Listracanthus shaoyangensis sp. nov.)

邵阳棘鳞鲨化石微区 X 射线荧光成像,显示了不同元素的分布