前段時間，中國科學院古脊椎動物與(yu) 古人類研究所又又又有了新的發現。

這一次，古生物學家們(men) 發現了真盔甲魚類的一個(ge) 新種——九江江夏魚（Jiangxialepis jiujiangensis）。我們(men) 將用這篇文章帶你深入探訪古生物學家的日常，了解找到這個(ge) 新物種背後的故事。

“裂吻”，裂開才有用的那種

這次發現的“九江江夏魚”是一種什麽(me) 魚呢？在係統分類上，它們(men) 屬於(yu) 盔甲魚亞(ya) 綱真盔甲魚目曙魚科江夏魚屬，典型特征是中背孔前端向前延伸至頭甲吻緣並使吻緣裂開，即“裂吻”。

擁有裂吻的盔甲魚類——西坑裂吻魚（圖片來源：郭肖聰繪）

“裂吻”聽起來像是不那麽(me) 健康的樣子，但對盔甲魚類來說，有“裂吻”或許是件好事。中背孔是盔甲魚類的鼻孔，盔甲魚類的鼻孔與(yu) 口腔直接相通，水流經鼻孔進入口腔繼而進入鰓，進行氣體(ti) 交換。因此，中背孔是盔甲魚類重要的呼吸器官。

絕大多數盔甲魚類的中背孔向頭甲背側(ce) 開口，隻能吸入來自頭甲上方的水流，而“裂吻”使得盔甲魚類的中背孔增加了一個(ge) 向前和向下的開口，這樣的話，在遊泳的過程中，中背孔能夠同時接受來自頭甲上方、前方和下方三個(ge) 方向的水流。因此，科學家推測，“裂吻”能夠大大提高盔甲魚呼吸時的進水效率。

形態各異的盔甲魚中背孔（圖片來源：楊定華繪）

在盔甲魚類中，“裂吻”這一特征是九江江夏魚首先演化出來的。科學家們(men) 曾經在另一種盔甲魚類——西坑裂吻魚的化石中也發現過“裂吻”這一特征，但這種盔甲魚是在九江江夏魚出現“裂吻”的 300 萬(wan) 年之後才出現這一特征的。

那這兩(liang) 種盔甲魚之間有什麽(me) 關(guan) 係呢？九江江夏魚是西坑裂吻魚的“老祖宗”嗎？答案是：它們(men) 之間沒關(guan) 係。

江夏魚與(yu) 裂吻魚屬於(yu) 完全不同的兩(liang) 個(ge) 演化支係，前者屬於(yu) 曙魚科，代表了最原始的真盔甲魚目支係；後者則屬於(yu) 中華盔甲魚科，代表了更加進步的真盔甲魚目支係。雖然都是屬於(yu) 真盔甲魚目，但江夏魚和裂吻魚是由兩(liang) 個(ge) 不同的魚類祖先分別演化而來，二者之間並不是世代繼承的關(guan) 係。

這種兩(liang) 個(ge) 不同支係的生物因生活在相似的環境中而演化出相同性狀的現象，叫作平行演化。“裂吻”這一特征既存在於(yu) 曙魚科，又存在於(yu) 中華盔甲魚科，表明“裂吻”在真盔甲魚目中至少獨立起源了兩(liang) 次。

除了“裂吻”之外，江夏魚還平行演化出此前科學家們(men) 認為(wei) 僅(jin) 存在於(yu) 多鰓魚目和華南魚目的特征，如頭甲後部發育出中背棘和中背脊。中背棘和中背脊在功能上類似飛機的垂直尾翼，能使盔甲魚類在遊泳的時候保持平衡，防止身體(ti) 的傾(qing) 斜。

這一係列特征的出現，表明真盔甲魚目在演化初期就已經做出了與(yu) 進水效率、保持平衡等有關(guan) 的多種演化嚐試，呈現出較高的形態多樣性。

九江江夏魚（Jiangxialepis jiujiangensis）化石照片（圖片來源：蓋誌琨攝）

找到九江江夏魚不僅(jin) 豐(feng) 富了我們(men) 對於(yu) 誌留紀早期真盔甲魚類物種多樣性的認識，也這對深入理解誌留紀早期盔甲魚類的輻射演化及生物古地理具有十分重要的意義(yi) 。

古生物學家們(men) 是怎麽(me) 做“推理題”的？

做古生物研究，常常就像“做推理題”。這次發現的九江江夏魚化石，又給古生物學家們(men) 出了幾道難題，不過科學家們(men) 都是從(cong) 蛛絲(si) 馬跡中找到答案的高手，這次也不例外，他們(men) 這次發現了九江江夏魚的遷徙路線。怎麽(me) 發現的？看看下麵的推理過程吧。

九江江夏魚屬於(yu) 盔甲魚類，我們(men) 就從(cong) 盔甲魚類的生活環境和遷徙路線開始推理，再來進一步了解九江江夏魚。

要想知道盔甲魚類的生活環境，古生物學家們(men) 總結了兩(liang) 步法。

第一步：觀察一下化石本身的生態特征。

盔甲魚類的頭甲均強烈扁平化，口位於(yu) 腹側(ce) 、眼睛和鼻孔均位於(yu) 背側(ce) 。科學家會(hui) 根據眼睛位於(yu) 頭甲背側(ce) ，推測出它們(men) 營底棲生活，這是因為(wei) 背側(ce) 的眼睛僅(jin) 能夠接收來自頭甲上方的視野，頭甲下方便成了魚類的視野盲區，因此隻有營底棲生活才能使它們(men) 更快地發現捕食者，從(cong) 而逃避敵害。

同時，盔甲魚類屬於(yu) 無頜類，它們(men) 沒有演化出能夠咬合的頜，也就是“下巴”，因此隻能靠濾食為(wei) 生，位於(yu) 頭甲腹側(ce) 的嘴巴指示盔甲魚類主要過濾底層水或底泥中的藻類或有機質。通過這些生態特征，能夠推理出它們(men) 是一類營底棲濾食性生活的無頜類。

另外，它們(men) 披有厚重的外骨骼，缺少成對的偶鰭。然而，體(ti) 形輕盈和擁有成對偶鰭對魚類來說非常重要，因為(wei) 胸鰭和腹鰭相當於(yu) 脊椎動物的前肢和後肢，主要的功能是使魚體(ti) 前進、保持平衡、控製方向或行進中及時“刹車”。還沒有演化出偶鰭的盔甲魚類本身就不善遊泳，再加上外骨骼頭甲這個(ge) “累贅”，因此，盔甲魚類的遊泳能力不強。

九江江夏魚（上）和後棘江夏魚（下）（圖片來源：史愛娟繪）

底棲為(wei) 主的生活方式和較弱的運動能力使得盔甲魚類擴散遷移的能力有限，推測盔甲魚類生活在古陸邊緣的淺海環境。

淺海接受了大量經由河流等外動力搬運來的沉積物質和海蝕作用剝蝕下來的物質，沉積物來源十分豐(feng) 富，有機質含量也遠遠高於(yu) 平靜的深海。加上淺海帶陽光充足，氧氣充分，非常適合盔甲魚類這樣的底棲濾食者生活。其實，在現代海洋當中，絕大多數的底棲生物也都在淺海帶大量繁殖，其種類和數量遠遠超過其餘(yu) 各帶。

另外，科學家推測，盔甲魚類隻能沿著古海岸線進行遷移，而無法完成跨大洋的擴散。

這是因為(wei) 跨大洋遷移是一項艱難的任務，魚類需要滿足多種條件才能完成這一壯舉(ju) 。比如它們(men) 需要有足夠強的遊泳能力，以便在漫長的遷徙中保持體(ti) 力和速度，還需要有充足的食物來源供給，以應對長時間的遷移和食物缺乏的挑戰。

顯然，對於(yu) “笨重”又以“吃土”為(wei) 生的盔甲魚類，跨大洋遷移不太可能。現實條件隻允許它們(men) 待在自己的“舒適區”，沿著古陸邊緣的淺海環境進行擴散。

第一步觀察結束，就該第二步，看古地理分布了。從(cong) 特列奇早期盔甲魚類的古地理分布來看，可以發現它們(men) 的古地理分布明顯受到海洋環境的製約，基本隻分布在古陸的邊緣。

古地理研究表明，4.38 億(yi) 年前的誌留紀早期，以我國長江流域為(wei) 主的華南板塊曾是一片廣闊的海洋，被稱為(wei) 揚子海。該海域又被進一步分為(wei) 上、下揚子海，兩(liang) 者之間存在一片狹長的淺海海域——九江海峽。

湖北武漢和江西武寧兩(liang) 地隔九江海峽跨海相望，最近處直線距離相距不足 200 公裏。

華南地區誌留紀蘭(lan) 多維列世特列奇期早期古地理圖和盔甲魚類化石產(chan) 地（圖片來源：山顯任修改自陳旭、戎嘉餘(yu) , 1996; 戎嘉餘(yu) 等, 2012;）

江西武寧誌留紀下紅層清水組的溫塘化石組合，古魚類物種多樣性最高，幾乎涵蓋了其他地區該組合的所有屬種，這個(ge) 現象又可以推測出，江西武寧地區可能是盔甲魚類輻射和擴散的中心之一。

這次發現的江夏魚屬，在湖北武漢和江西武寧兩(liang) 地同時發現，說明在誌留紀早期，盔甲魚類可能通過上、下揚子海之間的九江海峽完成跨揚子海的南北遷徙，從(cong) 而使盔甲魚類能夠沿著揚子海北緣向東(dong) 、西分別擴散至安徽巢湖和湖北京山。

怎麽(me) 樣，這個(ge) 推理有意思嗎？

失散了 4.38 億(yi) 年的江夏魚兩(liang) 兄弟

古生物學家們(men) 為(wei) 什麽(me) 要在“大大的土堆”裏麵“挖呀挖呀挖”？整日圍繞著化石展開工作會(hui) 不會(hui) 很無聊？如果你把古生物研究想成一趟替已滅絕生物進行的尋親(qin) 之旅，這種研究就變得很有意思了。

就以九江江夏魚為(wei) 例，其實能找到它，過程十分曲折。

在九江江夏魚發現之前，它的“兄弟”後棘江夏魚就已經在湖北武漢地區被發現了，武漢地區位於(yu) 揚子海的北緣，而盔甲魚一直以來被認為(wei) 僅(jin) 僅(jin) 沿著揚子海的南緣擴散。

這說明揚子海南北緣之間一定發生過盔甲魚類交流擴散事件，於(yu) 是科學家把目光放在了江西九江地區，在 4.4 億(yi) 年前的誌留紀早期，那裏是距離武漢最近的淺海區域，一定能找到江夏魚的其他線索。

江西九江地區是中國誌留紀早期脊椎動物一個(ge) 非常重要的化石產(chan) 地，早在上世紀 80 年代，我國著名古魚類學家潘江先生就在九江的修水縣太陽升鎮一帶開展野外調查，並首次發現了中華盔甲魚、裂吻魚和修水魚等無頜類化石。

2003 年，當時還在中國科學院古脊椎動物與(yu) 古人類研究所讀研究生的蓋誌琨研究員，在朱敏院士的帶領下，也來到修水縣進行野外調查，並采獲了大量的盔甲魚類新材料。

但後來由於(yu) 研究團隊把研究重點放在了浙江長興(xing) 誌留紀曙魚的研究上，江西九江盔甲魚類的研究就暫時被擱置了起來，這一擱置就是 10 年的時間。

2012 年，蓋誌琨研究員從(cong) 英國學成歸來，重新啟動了對江西九江地區誌留紀盔甲魚類的研究工作，重新踏上為(wei) 盔甲魚類“尋親(qin) ”的路途，連續幾年都要到九江的修水地區開展野外調查工作。

2019 年，研究團隊像往年一樣，又驅車前往九江開展野外調查，但因修水縣高速公路正在維修，研究團隊無奈隻能從(cong) 武寧縣的澧溪鎮出口提前下了高速。

然而正是這次改道而行，讓研究團隊在澧溪鎮的一處工地上，意外地發現了一個(ge) 比修水地區更古老的古魚類動物化石群，該動物化石群位於(yu) 秀山動物群之下，屬於(yu) 誌留紀下紅層清水組，代表了奧陶紀末生物大滅絕之後，全球脊椎動物的最早的複蘇與(yu) 輻射演化。

研究團隊以此為(wei) 契機，加大了對九江武寧地區的野外發掘力度，繼 2022 年在江西武寧為(wei) 浙江安吉的網狀安吉魚找到親(qin) 兄弟以後，這次又在同一地點，為(wei) 湖北武漢的後棘江夏魚找到了親(qin) 兄弟，而且兩(liang) 者的直線距離不到 200 公裏。

結語

揭秘九江江夏魚的生活是一個(ge) 有趣的推理過程，發現這一物種本身也充滿了戲劇色彩，但這並不意味著古生物學家們(men) 隻有靠猜想和運氣就能完成科學研究，日積月累地辛勤工作才是他們(men) 的常態。

注：本文相關(guan) 研究作為(wei) 封麵文章被發表在國際學術期刊《地質學報（英文版）》上，論文標題為(wei) 《江西誌留紀特列奇早期的江夏魚屬新種及其生物地層學意義(yi) 》，中國科學院古脊椎動物與(yu) 古人類研究所的碩士研究生山顯任為(wei) 論文第一作者，蓋誌琨研究員為(wei) 論文通訊作者。

策劃製作

出品丨科普中國

作者丨山顯任 蓋誌琨 中國科學院古脊椎動物與(yu) 古人類研究所

監製丨中國科普博覽

來源丨中國科普博覽（kepubolan）

責編丨王夢如

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