Lösen Sie einen weiteren Fall! Der dritte Bruder des Jiangxia-Fisches tauchte plötzlich 4.000 Kilometer entfernt auf und der „Übeltäter“ stellte sich als Plattendrift heraus!

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Shan Xianren Gai Zhikun (Institut für Wirbeltierpaläontologie und Paläoanthropologie, Chinesische Akademie der Wissenschaften)

Hersteller: China Science Expo

Kürzlich hat das Institut für Wirbeltierpaläontologie und Paläoanthropologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften neue Entdeckungen gemacht!

Das Team des Forschers Gai Zhikun entdeckte im Tarimbecken in Xinjiang den ersten echten Panzerfisch – Jiangxialepis rongi , den dritten der „Drei Brüder des Jiangxia-Fisches“.

Ökologische Wiederherstellungskarte des Rong-Jiangxia-Fisches

(Bildnachweis: Yang Dinghua)

Zuvor hatte Jiang Xiayu bereits zwei „Brüder“.

Im Jahr 2021 entdeckte die China University of Geosciences (Wuhan) in den silurischen Schichten in Wuhan erstmals das Fossil des Jiangxia-Fisches und nannte es Houspinax Jiangxia-Fisch . Im Mai 2023 leitete der Forscher Gai Zhikun ein Team, um eine neue Art von Jiangxia-Fischen in der Qingshui-Formation der unteren roten Schichten des Silur in Wuning, Jiujiang, Jiangxi zu entdecken, und nannte sie Jiujiang Jiangxia-Fisch . Die beiden Brüder wurden weniger als 200 Kilometer voneinander entfernt gefunden.

Dieses Mal entdeckte das Forschungsteam die dritte Art von Jiangxia-Fisch – Rongs Jiangxia-Fisch im 4.000 Kilometer entfernten Tarimbecken!

Um welche Fischart handelt es sich also beim Jiangxia-Fisch und warum unternehmen Forscher so große Anstrengungen, um nach diesen „drei Brüdern“ zu suchen?

Die Geschichte der "drei Brüder" des Jiangxia-Fisches

Der Gattungsname des Jiangxia-Fisches „Jiangxia“ stammt von dem Ort, an dem die erste Art der Gattung entdeckt wurde – Bezirk Jiangxia, Wuhan. Es handelt sich um einen gepanzerten Fisch mit einem dreieckigen, nach vorne gerichteten Kopfpanzer. Es ist nicht groß und hat eine maximale Länge von nicht mehr als 5 cm. Auf beiden Seiten des Kopfpanzers befinden sich zwei Paare stacheliger Hörner und der mittlere Teil der Hinterkante ragt nach hinten und bildet eine Struktur, die als mittlere Rückenstachel bezeichnet wird.

An der Vorderseite des Kopfpanzers des Jiangxia-Fisches befindet sich eine längliche ovale Öffnung in der Mitte des Rückens, die zugleich sein Nasenloch ist, gefolgt von einem Paar großer Augen. In der Mitte des Auges befindet sich außerdem ein kleines rundes Loch, das sogenannte Foramen pinealis, das hauptsächlich zur Lichtwahrnehmung dient und als „drittes Auge“ der Wirbeltiere bekannt ist. Wie bei anderen Panzerfischen befindet sich das Maul des Jiangxia-Fisches auf der Bauchseite des Körpers, sodass das Maul auf seinem Kopfpanzer normalerweise nicht sichtbar ist.

Fossilienfotos von Rongs Jiangxia-Fisch und Restaurierung seines Kopfpanzers

(Bildquelle: Das obere Bild wurde von Gai Zhikun aufgenommen und das untere Bild wurde von Guifang gezeichnet)

Die „drei Brüder“ der Jiangxia-Fische haben ein gemeinsames Merkmal: Das vordere Ende des Mitteldorsallochs ist nicht geschlossen, wodurch die Schnauze des Kopfpanzers aussieht, als wäre sie gespalten, also eine „gespaltene Schnauze“.

Das Foramen mesodorsale ist ein großes Loch an der Vorderseite der Rückenseite des Kopfpanzers von Panzerfischen. Es ist ein wichtiges Identifikationsmerkmal und eine Grundlage für die Klassifizierung von Panzerfischen.

Die dreidimensionale Rekonstruktion des Schädels des Panzerfisches zeigt, dass das Foramen middorsale mit der Mund-, Nasen- und Rachenhöhle verbunden ist, was darauf hindeutet, dass es auch ein Wassereinlass oder -auslass mit Atmungsfunktion ist und daher als Nasenloch oder Nasophytenforamen angesehen werden kann. Bei den meisten Panzerfischen ist das vordere Ende des Foramen mesodorsale geschlossen. Nur bei den Gattungen Schizorrhynx und Jiangxias in der Ordnung Euarmorhynchus ist das vordere Ende des Foramen mesodorsale nicht geschlossen, so dass der innere Rand des Foramen mesodorsale direkt mit dem seitlichen Rand des Kopfpanzers verbunden ist.

Obwohl eine gespaltene Schnauze ungesund klingt, kann sie für Panzerfische eine gute Sache sein.

Die Mesodorspore der meisten Panzerfische öffnet sich zur Rückenseite des Kopfpanzers und kann Wasser nur von oberhalb des Kopfpanzers einatmen. Durch die „Schlitzschnauze“ erhält die Mesodoropore der Panzerfische eine nach vorne unten gerichtete Öffnung. Beim Schwimmen kann die Mesodorspore gleichzeitig Wasser aus drei Richtungen aufnehmen: oberhalb, vorn und unterhalb des Kopfpanzers. Daher kann die „geteilte Schnauze“ die Effizienz der Wasseraufnahme beim Atmen des Panzerfisches möglicherweise erheblich verbessern.

Die neu entdeckte Art, Rongs Jiangxia-Fisch, unterscheidet sich erheblich vom Houspiny Jiangxia-Fisch und vom Jiujiang Jiangxia-Fisch , da der Rand seines Kopfpanzers und der innere Rand seiner Rückenpore dicht mit scharfen, gezackten Stacheln bedeckt sind . Die Studie ergab, dass diese Strukturen den Schlundzahnwirbeln früher Kieferfische und den nach vorne gerichteten zahnähnlichen Strukturen im Schlund einiger Blumenschuppenfische ähneln. Ihre grundlegende Funktion besteht darin, beim Durchfließen von Wasser äußere Parasiten zu filtern und zu blockieren.

Schlundzähne oder Schlundzahnspiralen im Schlund früher Kieferfische und früher Kieferfische

(Bildquelle: Referenzen [4,5,6,7])

Daher bestätigt die neue Entdeckung des Rong-Jiangxia-Fisches erneut, dass die Mittelrückenpore des Panzerfisches funktionell dem Oropharyngealrohr des Krokodilfisches oder dem Blasloch des Knorpelfisches ähnelt, das zum Einatmen von Wasser zum Atmen verwendet wird.

Darüber hinaus unterscheiden sich Größe und Verzierung des Kopfpanzers des Rongshi Jiangxia-Fisches deutlich von denen des Houji Jiangxia-Fisches und des Jiujiang Jiangxia-Fisches, sodass er als der „dritte“ gilt.

Jiangxia-Fisch, sein Fossil ist der "Herrscher"

Verglichen mit anderen Panzerfischen ist der Jiangxia-Fisch weiter verbreitet und verfügt über mehr fossile Materialien. Die Lebensspanne aller Jiangxia-Fische ist auf das frühe Telechium-Stadium des Silur vor 440 Millionen Jahren beschränkt.

Aufgrund der weiten paläogeografischen Verbreitung und der kurzen Altersgrenze ist die biostratigrafische Bedeutung des Jiangxia-Fisches von großer Bedeutung und er ist im biostratigrafischen Vergleich eine ikonische Art.

Beispielsweise glaubte man lange Zeit, dass es in den silurischen Schichten in Wuhan, Hubei, keine silurischen roten Schichten gäbe, sondern nur die Fentou-Formation, die keine roten Schichten enthalte. Als der Houjijiangxia-Fisch erstmals in Wuhan (Provinz Hubei) entdeckt wurde, glaubte man zunächst, er stamme aus der Fentou-Formation, die sich im mittleren und späten Trichium-Stadium des Llandovery-Stadiums des Silur (vor etwa 437 Millionen Jahren) befand. Zu dieser Zeit war er jedoch bereits der älteste echte Panzerfisch. Später entdeckten Forscher den Jiujiang Jiangxia-Fisch in der Qingshui-Formation im Kreis Wuning, Jiujiang, Jiangxi.

Die beiden sind sehr ähnlich, was einen genauen Vergleich der Biostratigraphie von Wuhan, Hubei und Wuning, Jiangxi auf Artenebene ermöglicht . Allerdings sind die silurischen Schichten in Jiangxi sehr kontinuierlich, wobei die oberen und unteren Schichten gut erhalten sind. Die Qingshui-Formation gehört zweifellos zu den unteren roten Schichten des Silur, das älter ist und aus der frühen Trichy-Phase der Llandovery-Phase des Silur (vor etwa 438 Millionen Jahren) stammt.

Dies veranlasste uns zu der Frage, ob die Sommerfische von Houjijiang in Wuhan, Hubei, wirklich aus der Fentou-Formation ohne rote Schichten stammen? Daher führten die Forscher in der Gegend von Wuhan umfangreiche Felduntersuchungen durch und entdeckten schließlich die silurischen roten Schichten im Gebiet des Gum Mountain in Wuhan. Anhand der Fischfossilien aus Jiangxia identifizierten sie es schließlich als die Qingshui-Formation der unteren roten Schichten des Silur.

Der Jiangxia-Fisch ist in der Südchinesischen Platte reich an Fossilien und liefert wichtige fossile Beweise für den Vergleich der flachen marinen roten Schichten des Silur in Hubei und Jiangxi. Der im Tarimbecken in Xinjiang entdeckte Rong-Jiangxia-Fisch verbindet die 4.000 Kilometer voneinander entfernten Schichten in Südchina und Tarim direkt.

Systematische Position und geografische Verteilung der drei Brüder des Jiangxia-Fisches

(Bildnachweis: Shi Aijuan, Liu Wenyu)

Der Grund für die Trennung der Brüder: Plattenverschiebung

Warum also sind die ersten beiden „Brüder“ der Jiangxia-Fische nicht weit voneinander entfernt, der „dritte Bruder“ jedoch 4.000 Kilometer von ihnen entfernt?

Der Grund hierfür liegt in der Kontinentaldrift.

Panzerfische leben hauptsächlich in Lagunen, Deltas, Küsten- und Flachwassergebieten nahe der Grenze zu Urland und führen überwiegend ein benthisches Leben durch Filtrieren. Die meisten Panzerfische haben einen flachen Kopfpanzer und keine gepaarten Flossen, was darauf hindeutet, dass sie nur schwache Schwimmfähigkeiten und eine eingeschränkte Fähigkeit zur Ausbreitung und Wanderung haben. Die riesigen Länder und Ozeane werden zu Hindernissen für ihre Ausbreitung und Migration. Daher haben Panzerfische eine starke einheimische Farbe und ihre Verbreitung kann zur Unterteilung paläobiogeografischer Regionen verwendet werden.

Den vorhandenen Fossilienfunden zufolge waren die Fossilien von Panzerfischen in meinem Land im frühen Silur vor 438 Millionen Jahren im Allgemeinen an den Rändern des Paläolandes Cathaysia und des Paläolandes Yunnan-Guizhou verteilt. Beispielsweise kamen der Houjijiangxia-Fisch und der Jiujiangjiangxia-Fisch in Wuhan, Hubei bzw. Jiujiang, Jiangxi vor. Die Luftlinie zwischen den beiden Brüdern betrug weniger als 200 Kilometer. Dies zeigt, dass das riesige Gebiet meines Landes, hauptsächlich das Jangtse-Becken, damals einst ein riesiger Ozean war – das Jangtse-Meer.

Warum also tauchte der Rong-Jiangxia-Fisch plötzlich im 4.000 Kilometer entfernten Tarimbecken auf? Dies veranlasste das Forschungsteam, weiter über die Beziehung zwischen der Südchinesischen Platte und der Tarimplatte nachzudenken.

Paläogeografische Lage der Tarimplatte und der Südchinesischen Platte

(Bildnachweis: Shan Xianren, Liu Wenyu, Shi Aijuan)

Die Plattenstruktur des chinesischen Silur entsprach im Allgemeinen den Merkmalen des Ordoviziums. Dabei bildeten die drei großen Platten Nordchinas, Südchinas und Tarims den Hauptteil des alten chinesischen Festlands . Allerdings waren die paläogeografischen Standorte dieser drei Platten und ihre Beziehungen zueinander schon immer umstritten.

Paläomagnetischen und paläofazialen Daten zufolge befand sich die Südchinesische Platte während des größten Teils des Paläozoikums am östlichen Rand von Gondwana, während die Tarimplatte etwa südlich des 15. nördlichen Breitengrads in Äquatornähe lag und nach Osten verschoben war. Aufgrund des allgemeinen Mangels an Schichten aus dem späten und mittleren Paläozoikum ist die paläogeografische Lage der Nordchinesischen Platte während des Silurs noch schwieriger zu bestimmen. Basierend auf paläomagnetischen Daten aus dem Mittelpaläozoikum gelten Südchina und Tarim als zwei getrennte und weit voneinander entfernte Platten.

Daher sind Geologen im In- und Ausland seit langem davon überzeugt, dass die Tarim-Platte eng mit der Nordchinesischen Platte oder der Chinesisch-Koreanischen Platte verwandt ist und dass diese bei der Erstellung paläogeografischer Karten miteinander verknüpft sind. Unter dem Einfluss der Kaledonischen Bewegung kollidierte die Nordchinesische Platte mit der Tarimplatte und wurde vollständig verbunden, wodurch der nördliche Kontinent entstand.

Dieses paläogeografische Muster macht es jedoch schwierig, die Verbreitung der Panzerfische, einer Gruppe mit starken regionalen Merkmalen, auf der Südchinesischen Platte und der Tarimplatte zu erklären .

Biogeografische Studien zu Panzerfischlinien haben gezeigt, dass auf der Südchinesischen und der Tarim-Platte fünf verschiedene Panzerfischlinien verbreitet sind, nämlich Xiushuiichthyidae, Hanyangichthyidae, Dayongichthyidae, Aurochrysidae und Palaeochrysidae. Dies lässt darauf schließen, dass sich die Panzerfische auf den beiden Platten nicht unabhängig voneinander entwickelt haben und dass zwischen ihnen keine biogeografische Isolation herrschte, sondern dass es vielmehr zu mindestens fünf Biotadiffusionsereignissen kam.

Der Jiangxia-Fisch ist ursprünglich ein gepanzertes Fischfossil, das nur auf der südchinesischen Platte vorkommt. Es wurde erstmals in der Tarim-Region entdeckt, was eindeutig belegt, dass es bereits im frühen Telechium vor 438 Millionen Jahren zu biologischen Austauschereignissen zwischen den beiden großen Platten kam.

Gemessen an der Natur und den Kombinationsmerkmalen der Fischpopulationen an den beiden oben genannten Orten sind die Fischartenpopulationen auf der Tarimplatte und der Südchinesischen Platte im Wesentlichen gleich. Daher sollten die Tarimplatte und die Südchinesische Platte zur selben paläozoologischen Zone im Silur gehören, nämlich zur fischzoogeografischen Region Tarim-Südchina. Die beiden großen Platten hatten im frühen Silur eine sehr enge paläogeografische Verbindung und existierten wahrscheinlich in derselben warmen, organischen Umgebung des urzeitlichen Meeresbeckens.

Bereits im Jahr 2009 schlugen der Forscher Zhao Wenjin und andere auf der Grundlage des Auftretens von Fischschwärmen und stratigraphischen Sequenzen vor, dass die paläogeographischen Standorte der Südchinesischen Platte und der Tarimplatte meines Landes im frühen Silur nahe genug beieinander lagen und sich in derselben flachen Meeresumgebung befanden und sich möglicherweise sogar zur gemeinsamen Tarim-Südchinesischen Platte verbunden haben könnten. Die erstmalige Entdeckung von Rongs Jiangxia-Fisch im Tarimbecken in Xinjiang untermauert die Existenz der Tarim-Südchinesischen Platte.

Es besteht kein Konsens darüber, wann sich die Tarimplatte von der Vereinigten Platte trennte. Derzeit dürfte der Zeitpunkt der Trennung der Tarimplatte von der Südchinesischen Platte auf Grundlage von Daten aus vielen Bereichen, wie paläontologischen Fossilienmaterialien, stratigraphischen Grundlagen, Lithologie und Paläomagnetismus, im Rhodosium oder etwas später liegen.

Der Hauptgrund für den Zerfall der vereinten Platte dürfte darin liegen, dass die Qiangtang- und Chamdo-Blöcke einen enormen Energiestoß von Süden nach Norden ausübten und so die vereinte Platte auseinanderschlugen. Nach dem Zerfall der vereinten Platte begann die Tarimplatte langsam im Uhrzeigersinn nach Nordwesten zu driften und erreichte etwa im späten Perm ihre heutige Position.

Gerade aufgrund der Plattendrift sind die drei Jiangxia-Fischbrüder, die ursprünglich im selben Meeresgebiet lebten, heute Tausende von Kilometern voneinander entfernt.

Abschluss

Die Entdeckung der drei Jiangxia-Fischbrüder zeigt die Vielfalt der Panzerfische im frühen Silur in Xinjiang und hilft uns, ihre Strahlungsentwicklung, ihre Migrations- und Diffusionsprozesse sowie ihr paläogeografisches Verbreitungsmuster zu verstehen. Gleichzeitig wird durch diese Entdeckung auch die Wahrheit über die Plattendrift allmählich klarer.

Ein einzelnes Blatt kann den kommenden Herbst ankündigen und Paläontologen können aus einem einzelnen Fossil ein Stück Geschichte rekonstruieren. Wie wäre es, ist paläontologische Forschung interessant?

Quellen:

[1]Liu, WY et al. Der erste Eugaleaspiforme-Fisch aus dem Silur des Tarimbeckens offenbart eine enge Verwandtschaft zwischen den Tarim- und Südchinesischen Blöcken vor 438 Millionen Jahren.

. Paläogeographie, Paläoklimatologie, Paläoökologie 628, 111774.

[2]Liu, YL, Huang, LB, Zong, RW & Gong, YM Die älteste Eugaleaspiforme (Galeaspida) aus der silurischen Fentou-Formation (Telychium, Llandovery) von Wuhan, Südchina. . J Syst Palaeontol 19, 253–264 (2021).

[3]Shan, Acta Geologica Sinica – Englische Ausgabe.

[4]Blais, SA, MacKenzie, LA & Wilson, MVH Zahnähnliche Schuppen in Eugnathotomes aus dem frühen Devon und die „Outside-In“-Hypothese für den Ursprung der Zähne bei Wirbeltieren. J Vert Paleont 31, 1189-1199.

[5]Van der Brugghen, W. & Janvier, P. Dentikel in Thelodonten. Nature 364, 107 (1993).

[6]Donoghue, PC & Rucklin, M. Die Einzelheiten des evolutionären Ursprungs der Zähne. Evolution & Entwicklung 18, 19-30.

[7]Huysseune, A., Cerny, R. & Witten, PE Das Rätsel der Entstehung der Schlundzähne: die Rolle von Keimblättern, Keimbeuteln und Kiemenspalten. Biol Rev. Camb Philos Soc. 97, 414-447.

(Hinweis: Lateinischer Text sollte kursiv gedruckt werden.)