安徽巢湖斯帕斯期(早三叠世)大型掠食性鱼类马家山龙鱼(Saurichthys majiashanensis)的形态学修订及其非对称上推力尾鳍的捕食适应意义

《Fishes》:Saurichthys majiashanensis Tintori et al., 2014 from the Spathian (Lower Triassic) of China, a Predatory Fish with Asymmetrical Upward Thrust

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月30日 来源:Fishes 2.9

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  : 来自中国安徽省巢湖马家山采石场的新发现的保存完好的马家山龙鱼(Saurichthys majiashanensis Tintori et al., 2014)标本证明该物种是一种体长可达1米的强大掠食性鱼类。其头骨极为延长,颌部着生大小不一但相对较小的牙齿

  
: 来自中国安徽省巢湖马家山采石场的新发现的保存完好的马家山龙鱼(Saurichthys majiashanensis Tintori et al., 2014)标本证明该物种是一种体长可达1米的强大掠食性鱼类。其头骨极为延长,颌部着生大小不一但相对较小的牙齿。鳞片排列为四纵列鳞行(scale rows),在尾柄(caudal peduncle)区域显著增大,几乎完全包绕尾柄,从而增强了其刚度。背鳍和臀鳍非常巨大,并具有独特的游离后叶(free posterior lobe),类似于鲨鱼的背鳍,因为两鳍内骨骼(endoskeleton)的最末部分缺失,在游离叶下方有大型特化的背中鳞(mid-dorsal scale)和腹中鳞(mid-ventral scale)支撑(这种情况可能也存在于其他几种龙鱼属物种中)。尾鳍由非常大的叶组成,其中腹叶大于背叶,这意味着在攻击过程中产生向上的推力(upward thrust)。这一特征似乎是龙鱼属物种中独特的特化现象,可能与其捕食生活在水面附近的生物有关。
论文主体解读:
一、研究背景与科学问题
二叠纪—三叠纪之交的生物大灭绝(P-Tr crisis)是显生宙最严重的生态危机。此后,海洋生态系统的恢复与重建过程一直是古生物学研究的热点。中国安徽巢湖马家山采石场发育的南陵湖组中—上部(斯帕斯期,早三叠世晚期)地层,保存了丰富的海生脊椎动物化石,是研究早三叠世海洋生态系统复苏的关键地点。该地点产出的巢湖动物群(Chaohu Fauna)以鱼龙形类(ichthyosauriforms)为主,其中巢湖龙(Chaohusaurus)是最常见的脊椎动物,已发现超过100件完整标本。然而,该动物群中鱼类化石相对稀少,且缺乏小个体鱼类和底栖无脊椎动物,这使得重建该生态系统的营养级结构面临困难。
马家山龙鱼(Saurichthys majiashanensis)最初由Tintori等人于2014年基于一件保存不佳、不完整的标本命名。由于正型标本保存条件差,该物种的许多解剖学特征此前未被准确认识。本研究基于新发现的两件保存较好的标本(AGM 7414和AGM 7415),对该物种进行了系统的形态学修订,旨在解决以下关键问题:准确描述其头骨、中轴骨骼、鳞列、鳍条及尾鳍的解剖结构;明确其在龙鱼属(Saurichthys)演化中的系统位置;探讨其独特的尾鳍形态所反映的捕食策略与生态适应性。
二、研究内容与主要结论
研究人员对来自马家山采石场633层和621层的两件新标本进行了精细的机械修理和形态学描述。AGM 7414保存了近完整的头骨及体前部,AGM 7415则保存了从腹鳍区至尾鳍的体后部,两件标本相互补充,使研究人员能够对该物种的解剖学特征进行全面修订。修订后的鉴定特征(emended diagnosis)确认马家山龙鱼是一种体长可达至少100厘米的大型龙鱼属物种,具有延长且吻前区(preorbital region)较纤细的头骨、上颌远端部分着生非常小的主齿、巨大的上匙骨(supracleithrum)和鳃盖骨(opercle)、四纵列鳞行、以及独特的背鳍和臀鳍游离后叶等特征。
修订后的头骨形态表明,该物种吻部纤细,牙齿相对较小(最大齿高仅约1.2毫米),颌部结构较为脆弱,提示其咬合力可能并不十分强大,但足以捕获中型猎物。中轴骨骼方面,研究人员确认了至少140个神经弓(neural arches)的存在,并描述了神经棘(neural spines)在背鳍起点处从长而粗壮向短而水平(T形)的突然转变,以及在尾鳍前部恢复的特征。鳞列方面,该物种具有四纵列鳞行,包括背中鳞列、腹中鳞列和左右侧线鳞列(lateral line scale rows)。值得注意的是,侧线鳞与神经元素的比例在腹部区域为1:2,在尾部区域变为1:1,这一特征在龙鱼属中具有独特性。背鳍和臀鳍均具有大型的游离后叶,其内骨骼仅存在于鳍的前部,后部鳍条由特化的大型背中鳞和腹中鳞支撑,这一结构类似于鲨鱼的背鳍。尾鳍最为独特,其腹叶明显大于背叶,且鳍条粗壮、近端部分相互嵌合,表明该物种在捕食时能够产生向上的推力(upward thrust),可能有助于其从下方接近并攻击水面附近的猎物。
三、关键技术方法
本研究主要采用以下关键技术方法:化石的机械修理(mechanical preparation),使用气动刻字笔(air scribe)在双目显微镜下进行粗修,随后用手工细钢丝进行精修;高分辨率摄影,使用索尼NEX-5N和ILCE-7CR相机配30毫米或50毫米镜头拍摄化石照片;图像处理与图解绘制,使用Audacity软件对高分辨率照片进行处理并绘制解释性图示;比较解剖学分析,将新标本与正型标本及其他龙鱼属物种进行详细的形态学比较。研究标本保存于安徽省地质博物馆(Anhui Geological Museum, AGM)。
四、研究结果
头骨(Skull): 基于标本AGM 7414的描述,确认马家山龙鱼头骨纤细,全长约240—260毫米,其中吻前区约占头骨总长的60%。眶后区具有非常大的真皮翼耳骨(dermopterotic),在中线处相接,后方可见小的后颞骨(post-temporal)和上匙骨。鳃盖骨近方形,高约40毫米、长约36毫米。上颌远端牙齿较小,最大齿高约1.2毫米,齿间距5—7毫米。
中轴骨骼(Axial skeleton): 标本AGM 7414显示腹区神经棘粗壮且几乎形成连续壁状结构,脉弓(haemal arches)约在第45个神经棘处开始出现,与神经元素的比例为1:2。标本AGM 7415显示在背鳍起点处神经棘从长而粗壮突然转变为短而水平的T形结构,并在尾鳍前部恢复。尾部区域脉弓发育短棘,始终与神经元素保持1:2比例。尾前区(preural region)的神经弓和脉弓特化扩大,几乎完全包绕脊索(notochord)形成管状结构。
背中鳞列(Mid-dorsal scale row): 起自头骨后方,由密集排列的延长鳞片组成,与神经元素比例为1:1。在背鳍前方鳞片突然变短,在尾鳍前方鳞片急剧增大,形成大型尾鳍盾鳞(caudal scutes),内部具有强壮的中央龙骨突(median carina)和褶皱的前侧缘。
腹中鳞列(Mid-ventral scale row): 标本AGM 7415保存了从腹鳍基部至尾鳍前方的完整腹中鳞列。肛环(anal loop)结构显示左右不对称性,左侧鳞片较右侧更为粗壮。肛环后方为7枚逐渐增大的延长鳞片,在臀鳍前方变为短宽的飞镖形(boomerang-like)鳞片,可能作为基部鳍棘(basal fulcra)。臀鳍后方为两枚高度特化的鳞片,其后为9枚逐渐增大的鳞片,覆盖区域从卵圆形变为飞镖形。
侧线鳞列(Lateral line scales): 在正型标本中未检测到,但在两件新标本中清晰可见。腹部区域侧线鳞垂直延长,与神经元素比例为1:2;尾部区域鳞片较小且椭圆形,比例为1:1。在尾柄后部,侧线鳞突然变得非常厚且背腹向延长,与背中鳞和腹中鳞共同几乎完全包绕尾柄,提供额外的刚度。
背鳍和臀鳍(Dorsal and anal fins): 背鳍前部鳍条粗壮,最长鳍条为第6或第7枚,前缘鳍条末端特化形成类似鳍棘的结构。臀鳍内骨骼由双列放射骨(axonosts和baseosts)组成,末端终止于特化的腹中鳞。两鳍的后部鳍条较短,形成游离后叶,由大型特化中鳞支撑。
尾鳍(Caudal fin): 标本AGM 7415的尾鳍几乎完整保存,至少可见67枚鳍条。尾鳍为双尾型(diphycercal),但腹叶明显大于且粗壮于背叶。背叶由34枚鳍条组成,腹叶边缘具有8枚不分枝的前缘鳍条(procurrent rays),其末端与特化的融合鳍棘(fused fringing fulcra)相连,形成连续的厚边缘。最长鳍条由至少15个节段组成,首次分枝位置垂直对齐,鳍条近端部分相互嵌合,使尾鳍成为非常强大的推进工具。
五、讨论与结论
讨论部分指出,马家山龙鱼是已知最古老的具有减少鳞片覆盖的龙鱼属物种,其四纵列鳞行与更早的龙鱼属物种(如马达加斯加龙鱼 S. madagascariensis)形成对比。侧线鳞与神经元素比例在身体前后区域的变化(1:2到1:1)是该物种的独有特征,可能代表了从早三叠世类型向中—晚三叠世类型的过渡状态。背鳍和臀鳍的游离后叶结构类似于鲨鱼的背鳍,这一特征可能广泛存在于多个龙鱼属物种中,研究人员提议将这些物种的背鳍和臀鳍恢复为具有发达游离后尖的“鲨鱼样”中鳍。尾鳍腹叶大于背叶的特征在龙鱼属中独一无二,研究人员认为这种不对称结构可能提供向上的推力,帮助该物种从下方接近并捕食水面附近的猎物,类似于现代飞鱼(Exocoetidae)和化石飞鱼(Thoracopterus)的特化适应。
结论部分确认,马家山龙鱼体长可达1米,是巢湖动物群中最大的超捕食性(hypercarnivorous)掠食者,其口裂长度超过25厘米。虽然牙齿不长但尖锐,足以刺穿海生爬行动物或鱿鱼等 unprotected 的皮肤。该物种的独特中鳍特征和尾鳍不对称结构在龙鱼属中独一无二,支持其在晚二叠世—早三叠世辐鳍鱼类中具有非常高的营养级和游泳特化水平,被认为是三叠纪中期鱼类动物群(TMFF)中最古老的物种。
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