Ohne Kinn und Kiefer sind sie unglücklich.

Im Kambrium, das vor 541 Millionen Jahren begann, wurden die Ozeane der Erde plötzlich lebendig und in der gesamten biologischen Welt kam es zu einer explosiven Evolutionsszene. Insbesondere bei den Wirbellosen zeigten sich Anzeichen einer kräftigen Entwicklung, wobei nacheinander die Vorfahren verschiedener Stämme entstanden.

Zur gleichen Zeit tauchte der früheste Vertreter der Wirbeltiere, der primitive Kieferlose Fisch , zum ersten Mal in der biologischen Welt auf. Das Auftauchen dieses kieferlosen Fisches bereicherte die biologische Welt nicht nur um ein neues Meeresmitglied, sondern kündigte auch an, dass die biologische Evolution kurz vor dem Eintritt in eine neue Ära stand . Die Geschichte ihrer Beherrschung der Ozeane ist jedoch noch recht jung. Warum ist das so?

Kieferlose Fische kommen vor:

Wirbeltiere zeigen ihr „erstes Stadium“

Der Kunming-Fisch, der während der kambrischen Explosion entstand, ist der älteste primitive kieferlose Fisch . Die Entdeckung des Kunming-Fisches hat nicht nur die gesamte Evolutionsgeschichte der Wirbeltiere, einschließlich des Menschen, um 50 Millionen Jahre nach vorne gebracht, sondern auch die Theorie der frühen Wirbeltier-Evolution neu geschrieben und verbessert und hatte einen bedeutenden und weitreichenden Einfluss auf die Evolution der Wirbeltiere. Von da an wurden die Wirbeltiere als neue Tiergruppe, die erstmals auf der Evolutionsbühne erschien , zu einer wichtigen evolutionären Kraft in der biologischen Welt.

Fengjiao Kunming Fisch. Bildquelle: Shu Degan, 2022

Das auffälligste Merkmal kieferloser Tiere ist das Fehlen von Ober- und Unterkiefer , aber auch in vielen anderen Aspekten sind sie sehr primitiv.

Ihre Schwimmfähigkeiten sind nicht sehr gut und sie verlassen sich hauptsächlich auf das Drehen ihres Körpers, um vorwärtszukommen.

Da ihnen Ober- und Unterkiefer fehlen, wirken ihre Münder wie Saugnäpfe und sie können keine Nahrung kauen. Sie können sich nur auf das Saugen oder sogar auf die natürliche Strömung des Wassers verlassen, um Meeresorganismen oder Mikroorganismen als Nahrung in ihr Maul zu befördern.

Ihnen fehlen echte Paarflossen und das Achsenskelett besteht lediglich aus Knorpel und nicht aus echtem Knochen.

Der Körper des Kieferlosen ähnelt dem eines fischähnlichen Tieres. In der Tierklassifikation wird er der kieferlosen Klasse der allgemeinen Ordnung der Fischartigen zugeordnet. In seiner Evolution ist er primitiver als die echten frühen Fische. Kieferlose Tiere sind daher die frühesten Wirbeltiere .

Gepanzerter Fisch:

Die Glücklichen des Massenaussterbens am Ende des Ordoviziums

Das Silur und das Devon waren die Epochen der Fische, in denen sowohl kieferlose als auch kiefertragende Fische in großer Zahl auftraten. Im Wettbewerb mit den Kieferfischen war der Panzerfisch zwar einst ruhmreich, blieb aber letztlich nur ein Strohfeuer. Obwohl Kieferlose nur einen sehr kleinen Anteil der heute lebenden Wirbeltierarten ausmachen, belegen Fossilienfunde, dass diese Gruppe in der Erdgeschichte einst florierte und sich zu der Hauptgruppe der Wirbeltiere entwickelte. Dabei handelte es sich um gepanzerte Fische , deren Population im Silur stark anstieg.

Silurischer Panzerfisch. Bildquelle: Yang Dinghua

Panzerfische tauchten möglicherweise im mittleren und späten Kambrium auf, doch während des mittleren und späten Kambriums und des größten Teils des Ordoviziums lagen sie lange Zeit inaktiv, und es wurden nur wenige Fossilien entdeckt. Aus dem Ordovizium wurden nur bruchstückhafte Fossilien entdeckt. Im Silur-Devon-Zeitraum kam es jedoch zu einer Blütezeit der Panzerfische und Wissenschaftler haben auf der ganzen Welt eine Vielzahl von Kieferlosfischfossilien aus dieser Zeit entdeckt.

Wissenschaftler haben herausgefunden, dass diese Fossilien mit knöchernen Panzerplatten bedeckt sind, die Strukturen des Kopfes und des Hinterkopfes noch nicht getrennt sind, sie sich nicht flexibel bewegen können, der Rumpf keine Brust- und Bauchflossen hat und die Vorderseite des Körpers knöcherne Platten oder Schuppen aufweist, weshalb sie allgemein als Panzerfische bezeichnet werden.

Wie sind Panzerfische entstanden? Am Ende des Ordoviziums kam es zu dramatischen Klimaänderungen und zur Hirnantium-Eiszeit , die zum ersten Massenaussterben von Organismen im Phanerozoikum führte und das Aussterben einer großen Zahl wirbelloser Tiere zur Folge hatte. Im einstmals geschäftigen Ozean des Paläozoikums tat sich eine gewaltige ökologische Lücke auf. Gepanzerte Fische verwandelten eine Katastrophe in einen Segen. Nachdem sie die Eiszeit überstanden hatten, erlebten sie schließlich im Silur-Devon-Zeitraum eine Strahlungsevolution.

Das goldene Zeitalter der Panzerfische ist angebrochen!

Fossile Daten zeigen, dass sich die Panzerfische des Silur in die folgenden Hauptgruppen entwickelt haben: Panzerfische, Knochenpanzerfische, heteropanzerfische, Blumenschuppenfische und panzerlose Fische , und der Ozean ist zur Welt der Panzerfische geworden.

Zu Beginn der Blütezeit der Panzerfische entwickelten sich über 300 Arten heterokleidiger Fische, über 200 Arten knöcherner Panzerfische und fast 100 Arten gepanzerter Fische. Die Größe dieser „gepanzerten“ Fische variiert: Die kleinen Exemplare sind wenige Zentimeter lang, die großen mehrere Dutzend Zentimeter. Auch in ihrem Aussehen gibt es große Unterschiede: Der Körper des Heterothels ist spindelförmig, mit fächerförmigen Klingen um die Öffnung, die zum Schaben von Nahrung verwendet werden können; Das Knochengewebe weist einen hufeisenförmigen Kopfpanzer, paarige Brustflossen und spezielle seitliche Bereiche am Kopfpanzer auf, die zur Aufnahme mehrerer Organe, beispielsweise Sinnesorgane, dienen können.

Panzerfische haben vielfältige Lebensweisen und die meisten Arten leben auf dem Meeresboden, wo sie organische Stoffe aus dem Meeresboden filtern. Einige Arten, wie etwa die Becherkäfer, haben dicke Schuppen, aber keine Flossen und nur einen umgestülpten Schwanz. Ein fortgeschrittener Flossenfisch mit starken Schwimmfähigkeiten, der sich an der Wasseroberfläche ernähren kann. Die meisten Panzerfische leben im Süßwasser.

Im Devon erreichte diese große Gruppe früher Wirbeltiere ihre Blütezeit und Fossilien verschiedener kieferloser, fischähnlicher Wirbeltiere wurden auf der ganzen Welt gefunden. Im Jahr 2021 entdeckte mein Land in Qujing, Yunnan, außerdem eine neue Gattung und Art von Panzerfischen, den „Lius Sichelhornfisch“, der etwa 419 Millionen Jahre alt ist.

Karte zur ökologischen Wiederherstellung des Sichelhornfisches von Liu. Bildquelle: Guo Xiaocong

Die erfolgreiche Geschichte der Panzerfische beweist einmal mehr eine Tatsache: Wenn eine neue Kategorie auftaucht, sind ihre frühen Entwicklungsstadien immer sehr klein und im Überlebenskampf vorübergehend im Nachteil . Wenn wir ihre Existenz entdecken, befinden sich diese Tiere oft bereits in einem Stadium schneller Strahlungsentwicklung. Daher fehlen in Fossilien häufig frühe primitive Vertreter einer Gruppe oder sind sehr selten.

Der ehemalige „König“ wurde eliminiert

Der dicke, gleichmäßige Kopfpanzer der Panzerfische, ihre einzelnen Nasenlöcher und die zunehmende Zahl ihrer Kiemenbögen waren die Gründe für ihren Rückgang und ihr letztendliches Aussterben während der Entstehung der fortgeschrittenen Kieferwirbeltiere.

Obwohl Panzerfische im Silur und Devon in großer Zahl auftraten und einst weit verbreitet waren, besaßen sie keine echten Flossenpaare und waren nur schlecht beweglich. Das Rumpfskelett besteht immer noch nur aus Knorpel und nicht aus echtem Knochen (d. h. hartem Knochen ). Die Vorderseite des Körpers weist große und gleichmäßige Knochenplatten oder Schuppen auf. Obwohl sie wie die Rüstung antiker Krieger eine Rolle beim Schutz des Körpers spielt, behindert die plumpe Rüstung die flexible Bewegung des Körpers erheblich.

Insbesondere haben Panzerfische keinen Ober- und Unterkiefer und ihr Maul, das als Nahrungsorgan dient, kann sich nicht effektiv öffnen und schließen. Sie können sich nur auf das Saugen oder sogar die natürliche Strömung des Wassers verlassen, um Nahrung in ihr Maul zu befördern, und sind auf Kiemen angewiesen, um die Nahrung zu filtern. Sie besitzen daher mehr Kiemen als Fische und der Kiemenbereich nimmt einen beträchtlichen Anteil des Körpers ein , was zu einer unproportionalen Körperform mit großem Kopf und kleinem Schwanz führt. Das Fehlen von Ober- und Unterkiefer schränkt die aktive Jagdfähigkeit des Panzerfisches ein und sein Nahrungsspektrum ist sehr eng, sodass er keine „Entwicklungsaussichten“ hat.

Panzerfische sind kieferlose Wirbeltiere und befinden sich im vorletzten Entwicklungsstadium der Kieferwirbeltiere. Allerdings haben Panzerfische einen hohen Spezialisierungsgrad erreicht. Beispielsweise die Nasenlochform, nur ein einzelnes Nasenloch oder nur das innere Nasenloch. So entwickelte sich beispielsweise der Mandibularbogen im Kiemenbogen nicht nur nicht in Richtung Kiefer, sondern degenerierte bei manchen Arten sogar. Aus den Kiemenöffnungen, die sich getrennt zur Außenwelt öffneten, entwickelte sich eine gemeinsame Kiemenöffnung. All dies weist darauf hin , dass die kieferlosen Panzerfische im Laufe der Evolution von der Evolutionsrichtung hin zu Kieferfischen abgewichen sind .

Die Blütezeit der Panzerfische war das Silur und das Devon. Zahlreiche Arten traten in unterschiedlichen Formen auf. Im vorangegangenen Kambrium-Ordovizium waren Fossilien von Panzerfischen selten, was darauf schließen lässt, dass es sich in dieser Zeit um eine Periode relativ schwacher Entwicklung der Kieferlosen handelte. Daher sind gepanzerte Fische möglicherweise nicht der Beginn der Entwicklung kieferloser Wirbeltiere, sondern eher das Ergebnis der Entwicklung kieferloser Wirbeltiere. Kieferwirbeltiere könnten vom selben Vorfahren abstammen wie Panzerfische.

Das „Oberkinn“ und das „Unterkinn“ sind da!

Die Entstehung der Kieferfische ist ein äußerst wichtiges Ereignis in der Geschichte der Fischevolution, und die Entstehung der Kiefer ist die revolutionärste Neuerung im Stoffwechsel der Fische. Der Kiefer ist nicht nur ein wichtiges Nahrungsorgan , sondern auch eine mächtige Waffe zum Angriff auf Feinde . Es kann auch Geräusche machen und Sauerstoff aufnehmen . Diese haben einen weitreichenden Grundstein für die zukünftige Evolution der Kiefertiere gelegt, insbesondere für das Auftauchen der Fische an Land, was wiederum die Evolution einer Reihe von Wirbeltieren auslöste.

Die vor kurzem entdeckten besonderen vergrabenen Fossilienlagerstätten in Chongqing und Guizhou Shiqian belegen eindeutig das Auftreten von Kieferfischen aus dem Silur und weisen darauf hin, dass spätestens vor 440 Millionen Jahren große Gruppen von Kieferfischen im Süden Chinas blühten, der damals noch ein riesiger Ozean war. Im späten Silur tauchten vielfältigere und größere Gattungen und Arten mit Kiefern auf und begannen, sich auf der ganzen Welt zu verbreiten.

Die Fischökologie des neuen Fanjing-Berges wurde wiederhergestellt. Bildquelle: Fu Boyuan, Fu Baozhong

Obwohl es Kieferfische bereits im Silur gab, waren die primitiven Kieferfische im späten Silur und frühen Devon hauptsächlich kleine Panzerfische und Acanthidae. Nach dem Mitteldevon änderte sich die Situation grundlegend. Nicht nur Panzerfische wie Knochenfische entwickelten sich zu riesigen und wilden Fleischfressern, sondern auch höher entwickelte Fische wie Knorpelfische, Kreuzflügler und Lungenfische entwickelten sich stark weiter.

Offensichtlich verblasst der Panzerfisch im Vergleich zur Konkurrenz der Kieferfische. Die gepanzerten Fische, die möglicherweise fortschrittlich und an die Umwelt angepasst waren, wurden rückständig und anpassungslos. Das Fortschrittliche ersetzt das Rückständige und das Anpassungsfähige eliminiert das Nichtanpassungsfähige. dies ist das Naturgesetz der biologischen Entwicklung .

Da die Funktionen der Kieferfische immer perfekter werden und ihre Populationen weiter gedeihen, werden die von Panzerfischen bewohnten ökologischen Gewässer unweigerlich durch Kieferfische ersetzt . In diesem Zustand können Panzerfische nur zurückgehen und aussterben. Auch wenn sich die Nachkommen der Kieferlosen bis heute weiterentwickelt haben, stellen sie im Ozean noch immer nur eine sehr kleine Gruppe dar. Man sieht, wie wichtig das „Oberkinn“ und das „Unterkinn“ in der Evolution der Organismen sind!

Produziert von | Wissenschaftspopularisierung China

Autor: Feng Weimin (Nanjing Institut für Geologie und Paläontologie, Chinesische Akademie der Wissenschaften)

Produzent｜China Science Expo

Eingereicht von: Computer Information Network Center, Chinesische Akademie der Wissenschaften

Das Titelbild und die Bilder in diesem Artikel stammen aus der Copyright-Bibliothek

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