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三叶虫的困境

探索三叶虫灭绝的原因,包括掠食以及它们独特的蜕皮过程,以一窥它们神秘的衰落。

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在大约5亿年前的寒武纪鼎盛时期,三叶虫像今天的甲壳类动物一样常见和多样。 这些带壳的节肢动物遍布世界各地的海底。 有的像指甲大小,有的长达一英尺。 然而,尽管它们早期取得了成功,但在2.5亿年前,它们已经从世界海洋中消失了。 它们发生了什么? 一些研究人员推测,包括原始有颌鱼类在内的掠食者将它们消灭了。 密歇根州立大学的古生物学家达尼塔·勃兰特说,随着掠食者群体变得更加丰富,三叶虫的多样性急剧下降。 但勃兰特怀疑仅仅是掠食就能解释三叶虫的灭绝。 她指出,现代甲壳类动物在充满掠食者的水域中生存没有问题。

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勃兰特认为,另一个因素可能决定了三叶虫的命运:它们的蜕皮方式。 像所有节肢动物一样,三叶虫被坚硬的保护性外骨骼包裹着,它们必须定期脱落才能生长。 勃兰特说,每次蜕皮都是一场危机。 在蜕皮过程中,动物非常容易受到掠食者的攻击。 它们脱掉坚硬的外骨骼,然后带着这种柔软的新骨骼四处奔跑——实际上,它们是躲藏起来——这可能需要几个小时才能变硬。 而且在脱落过程中可能会出现问题:附肢可能会卡在外骨骼中,动物可能会受伤。

据推测,为了最大限度地减少这种危险,所有现代甲壳类动物都标准化了蜕皮过程。 勃兰特说,它们每次都以相同的方式蜕皮。 在虾中,外骨骼的前半部分和后半部分之间会裂开一条缝合线,动物会弹出; 螃蟹也有每次都会裂开的缝合线。 即使是马蹄蟹,甲壳类动物的古老亲戚,至少在过去的 4 亿年中几乎没有变化,也总是以完全相同的方式蜕皮。

可怜的三叶虫就不是这样了。 当勃兰特研究了数千个来自 Flexicalymene 属的化石蜕皮外骨骼时,她发现大多数时候,缝合线会在头部裂开,动物会整齐地掉出来。 但有时,似乎这种干净的缝合线未能打开; 相反,一条裂缝分裂了三叶虫胸部的节段,然后三叶虫尽可能地挣扎出来,有时会在这个过程中缠住自己。 其他研究人员已经研究了至少十几种其他三叶虫的蜕皮; 没有一个显示出一致的模式。

我不会说这种效率低下的蜕皮习惯是三叶虫灭绝的原因,勃兰特说。 如果从一开始就是一个问题,我们就不会看到如此巨大的多样性。 我想说的是,效率低下的蜕皮习惯加上掠食者的增加可能是一个它们无法恢复的组合拳。

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