Schau schnell nach! Illustrierter Leitfaden zum Meeresleben im Paläozoikum vor 600 Millionen Jahren (Teil 1)

Ein noch nicht vollständig erklärter Evolutionsboom leitete das Kambrium ein und markierte den Beginn des Phanerozoikums. Das Phanerozoikum wird weiter in das Paläozoikum, das Mesozoikum und das Känozoikum unterteilt .

Das Paläozoikum dauerte vom frühen Kambrium vor 539 Millionen Jahren bis zum Ende des Perm vor 252 Millionen Jahren. Wie der Name schon sagt, handelte es sich hierbei um eine lange Periode sehr alter Lebensformen mit einer großen Zahl uralter und geheimnisvoller Lebewesen, von denen einige bereits den Schatten moderner Organismen trugen, während andere sehr fremdartig aussahen und aus der Perspektive zukünftiger Generationen völlig unvorstellbar waren.

Zu ihnen gehört das älteste und primitivste Häutungstier, der Cynocephalus, der wie eine Kartoffel mit einem Maul und Stacheln aussieht; und das älteste bekannte Tier auf der Erde, das in der Lage war, große Riffe zu bauen, die Archaeocyphaga, die wie eine Tasse aussieht, in deren Innenwand viele Löcher gestanzt sind. Es wird am Meeresboden befestigt und filtert Plankton im Meerwasser; außerdem gibt es den kambrischen Herrscher Anomalocaris, den einzigartigen benthischen Schwimmtrilobit Diplodocus und den schwimmenden Filtrierer Stratum im Ordovizium sowie den devonischen benthischen Fischpionier Mondschildkröte. Diese eigenartigen Kreaturen sind die hellsten Sterne jeder Ära .

Die seltsamen Kreaturen des Kambriums, darunter A ein Höhlenfossil, B ein Hartschalenfossil, C ein Trilobit, D der frühe Gliederfüßer Marella-Wurm, E ein Stachelhäuter usw.
Bildquelle: Referenz [8]

Als nächstes luden wir die besondere Blackwater-Fotografin Cheng Wen ein, allen ihren Atlas des paläozoischen Lebens zu zeigen, den sie mit der Methode der „Blackwater-Fotografie“ auf einer „Reise zurück in das Paläozoikum“ aufgenommen hatte.

Teil 1

Leierwürmer: Das leistungsstärkste Gehirn im Kambrium

Raubtiere waren in den kambrischen Ozeanen selten. Schließlich erforderte das Fressen von Gras und Schlamm keine Intelligenz, das Jagen von sich bewegenden Tieren hingegen erforderte präzise Berechnung und sportliche Fähigkeiten. In der dritten Periode des zweiten Kambriums war Chengjiang in China, genau wie andere Orte auf der Welt, voller unfassbarer urzeitlicher Insekten.

Es handelt sich um seltsame Tiere mit einem zweiteiligen Körper und einer großen Vorhaut mit Kiemenschlitzen an der Vorderseite, deren Oberfläche mit einer harten, speziellen plattenartigen Struktur bedeckt ist, in deren Inneren sich feine Kiemenfäden zum Filtern der Nahrung befinden. Hinten befindet sich ein schlanker Hinterkörper mit flachen Seiten am Ende, die schwingen können, und ganz am Ende des Schwanzes befindet sich der Verdauungstrakt.

Diese Gruppe urzeitlicher Würmer, die weder Köpfe noch richtige Sinnesorgane hatten, schwang ihre Schwänze und schwankte auf dem Meeresboden, während sie versuchten, Meerwasser mit organischen Abfällen zu trinken.

Lyrarapax unguispinus, eine kleine kambrische Garnele, fotografiert in der dritten Periode des zweiten Kambriums

Bildquelle: gezeichnet vom Autor

Der Leierwurm ist eine Garnelenart, die nach ihrer Ähnlichkeit mit der antiken griechischen Leier benannt ist. Sie lebten im frühen Kambrium vor 520 Millionen Jahren und gehörten zur Familie der Amplectobeluidae. Sie waren flache, segmentierte Meerestiere und eines der ersten Raubtiere der Erde . Sie waren in den Ozeanen des Kambriums weit verbreitet.

Auf diesem Foto können wir durch ihre durchscheinenden Körper auf die orangefarbenen Gehirne im Inneren und die dicken Nerven blicken, die wie Schaltkreise im Körper Signale übertragen. Diese dicken Nerven regulieren ihre Bewegungen wie hochentwickelte Instrumente.

Kopf und Nervenstruktur des Leierkäfers mit sichtbaren Nervensträngen, Gehirn und Herz. Sie können auch gefangene alte Insekten sehen

Bildquelle: gezeichnet vom Autor

Um die komplexen neuronalen Berechnungen zur Jagd durchführen zu können, haben Leierwürmer ein gut entwickeltes Nervensystem entwickelt : Das Vorderhirn ist mit dem Sehnerv verbunden und vor den Sehnerven befindet sich ein Paar riesiger Ganglien zur Steuerung der großen Klauen, die nur die Anomalocaris haben.

Wie bei modernen Garnelen liegen ihre Nervenstränge auf der Bauchseite, während sich die inneren Organe auf der Rückenseite befinden. Die Gehirnganglien liegen vor fast allen inneren Organen und die Nerven sind sehr dick und reaktionsschnell.

Auch ihr Sinnessystem war für die damalige Zeit erstklassig : Ein Paar riesiger, kegelförmiger Facettenaugen mit langen, sich von beiden Seiten des Kopfes nach hinten erstreckenden Augenstielen, die sich frei bewegen konnten und ihnen dabei halfen, ihre Beute visuell zu orten.

Der Kopfaufbau eines Leierkäfers

Bildquelle: Referenz [5]

Auch der Körper der Leierschrecke ist auf die Jagd spezialisiert. Sie verfügen über einen komplexen Kopfpanzer an der Vorderseite ihres Körpers, der ihren Kopf schützt und verhindert, dass sie bei der Jagd durch die Gegenwehr ihrer Beute verletzt werden. Darüber hinaus besteht ihr Hals, der Kopf und Körper verbindet, aus vier Segmenten und auch der Rumpf verfügt über starke Muskeln, um den Schwimmlappen zum Schwimmen anzutreiben.

Ihre Schwimmlappen verkürzen sich vom ersten Segment an allmählich. Der erste Lappen ist der längste und breiteste und wird nach hinten hin allmählich schmaler. Beim Schwimmen überlappt der Hinterlappen den Vorderlappen. Die überlappenden Teile zwischen den Schwimmflügeln haben eine lineare Struktur, die dazu dient, die Körperkraft zu stärken, genau wie Klammern, die benachbarte Schwimmflügel zusammennageln, um einen einzigen „Fächer“ zu bilden, der Aktionen koordiniert und dem Körper hilft, sich im Wasser zu bewegen.

Das Eigenartigste an ihnen ist ihr Atmungssystem. Anomalocaris hat keine Kiemen , dafür aber zwei Reihen Borsten auf der Rückseite jedes Rumpfsegments. Die Basis der Borsten ist mit einer basalen Struktur verbunden, die sich nahe der Grenze des Körpersegments befindet. Beim Schwimmen nehmen die Borsten den Sauerstoff aus der vorbeiströmenden Strömung auf und pumpen ihn dann über das schlagende Herz hinter dem Gehirn in den gesamten Körper.

Nahaufnahme des Rückens einer Leierschrecke. Man sieht die an den Segmenten befestigten Borstenstreifen, die leicht undurchsichtigen Muskeln und den gelb-weißen Darm.

Bildquelle: gezeichnet vom Autor

Das Auffälligste an der Rückseite des Körpers des Leierwurms ist sein Verdauungssystem , das hauptsächlich aus einem vergrößerten Darm besteht. In diesem gut entwickelten Schlauch liegt das Geheimnis des schnellen Wachstums der Anomalocaris-Larven: Je mehr sie fressen, desto schneller verdauen sie und desto schneller wachsen sie.

Sein vorderer Teil ist der Vorderdarm, und der hintere Teil ist der undifferenzierte Mitteldarm und der Enddarm, die Verdauungsdrüsen tragen. Wenn die Anomalocaris-Larven 6–7 cm groß werden, wird dieser Darm dünner, was bedeutet, dass sie über ausreichende Beweglichkeit verfügen und keine Angst haben müssen, von kambrischen Lebewesen mit geringer Intelligenz und geringen sensorischen und motorischen Fähigkeiten gefressen zu werden. Sie müssen daher nicht mehr so ​​schnell wachsen und können ein ruhiges Leben führen.

Teil 2

Diplocera: Der erste Nutzer des Bodeneffektflugs

Obwohl im Kambrium die flinken Garnelen die Schau stahlen, waren im Paläozoikum die häufigsten Lebensformen Trilobiten, Graptolithen und Brachiopoden . Die meisten Trilobiten waren schlechte Schwimmer, doch eine Art namens Hypodicranotus aus der Ordnung der Rippenquallen verfolgte einen anderen Ansatz und entwickelte eine Schwimmfähigkeit, die der moderner Bodeneffektfahrzeuge ähnelt.

Diplodocus lebte im mittleren Ordovizium. Wie bei anderen Trilobiten war sein Körper segmentiert, wobei Rillen ihn in drei vertikale Lappen unterteilten. Darüber hinaus wuchs unter seinem Kopf eine riesige, gegabelte Suboralplatte. Die Suboralplatte war hervorstehend, glatt und rund, wodurch die Schale eine abgerundete, stromlinienförmige Form erhielt und nicht nur eine halbrunde Rückenschale wie bei anderen Trilobiten.

Diplocera, ein Trilobit der Gattung Ctenophora aus dem Mittleren Ordovizium

Bildquelle: gezeichnet vom Autor

Die Suboralplatte des Diplodoceiden liegt nahe am Meeresboden. Diese Struktur ist wie ein Flügel. Wenn Meerwasser durch die Suboralplatte fließt, verringert sich nicht nur der induzierte Widerstand im Meerwasser, sondern es erhöht sich auch der Druckunterschied zwischen den oberen und unteren Teilen des Trilobiten, wodurch der Auftrieb plötzlich zunimmt.

Insbesondere wenn der Abstand zum Meeresboden nur die Hälfte der Körperdicke des Trilobiten beträgt, ist sein Auftrieb am größten, was dem Diplodocus das Schwimmen erleichtert. Dieses Prinzip ist den aktuellen Bodeneffektfahrzeugen sehr ähnlich. Es ist sowohl ein Zufall als auch ein Meisterwerk der biologischen Evolution .

Das Hypostom des Bilateria (blauer Teil) kann den Wasserfluss lenken

Bildquelle: Cradle CFD Das Universitätsmuseum der Universität Tokio｜Liste

Darüber hinaus kann die Suboralplatte des Diplodoceiden auch Wirbel erzeugen, um an organischen Stoffen reiches Meerwasser im Maul zu konzentrieren. Ihre Filterfressgewohnheiten und ihre Schwimmfähigkeit ermöglichten ihnen im mittleren Ordovizium eine weite Verbreitung in flachen Meeren und Ozeanen.

Wie die Subostialplatte den Wasserfluss leitet

Bildquelle: Cradle CFD Das Universitätsmuseum der Universität Tokio｜Liste

In den Gewässern vor Ontario, Kanada, gibt es Diplodoceida. Sie schwimmen in Meeresnähe. Die roten und weißen Ränder zeichnen die Konturen jedes Segments vor dem schwarzen Hintergrund nach. Der aus Kalzium und Chitin bestehende Panzer ist weiß verziert, wodurch sie wie Sterne leuchten.

Wenn die Mündung der Diplodoceidae nach unten zeigt und dadurch ein Wirbel entsteht, fließt das Wasser durch die primitiven zweigliedrigen Gliedmaßen unter dem Körper, von denen die Hälfte aus federartigen Kiemenfäden und die andere Hälfte aus gewöhnlichen Gliedmaßen besteht. Durch die dichten Kiemenfäden an den Kiemen werden Speisereste angereichert und ins Maul befördert.

Wenn man von unten auf den Diplodocerus blickt, erkennt man die zweibeinigen Fortsätze mit Kiemen und die V-förmige Suboralplatte.

Bildquelle: gezeichnet vom Autor

Hier kann der Diplodocephaga den durch die suborale Platte erzielten Hebevorteil voll ausnutzen und den physischen Energieverbrauch reduzieren.

Trotzdem schwimmen die zweipunktierten Würmer noch eine Weile und bleiben dann auf dem Meeresboden liegen, um sich auszuruhen. Dies kann daran liegen, dass ihr Muskelgewebe wie bei anderen Arthropoden hauptsächlich aus schnellen Muskelfasern besteht und ihre Ausdauer relativ gering ist, sodass sie sich nach längerem Schwimmen müde fühlen.

Neben diesen Arthropoden gibt es auch andere Lebewesen des Paläozoikums, die ebenso schön sind. In der nächsten Ausgabe werden wir über Graptolithen und Fische sprechen und dabei Stratograptolithen und Mondschildkröten als Beispiele verwenden – es handelt sich dabei um sehr interessante Lebewesen aus dem Ordovizium-Silur bzw. Devon.

Quellen:

[1]Shiino Y, Kuwazuru O, Suzuki Y, Ono S. Schwimmfähigkeit des remopleuriden Trilobiten Hypodicranotus striatus: hydrodynamische Funktionen des Exoskeletts und des langen, gegabelten Hypostoms. J Theor Biol. 7. Mai 2012;300:29-38.

[2] Shiino Y, Kuwazuru O, Suzuki Y, et al. Pelagisch oder benthisch? Lebensweise des remopleuriden Trilobiten Hypodicranotus striatulus[J]. Bulletin of Geosciences, 2014, 89(89):207-218.

[5]Gehirnstruktur löst die segmentale Affinität anomalocaridider Anhänge auf (2014)

[6]Ursprung der Raubtierernährung bei juvenilen Euarthropoden, aufgedeckt durch ein kambrisches Radiodontan (2018).

[7]Morphologie des Radiodonten Lyrarapax aus der frühkambrischen Chengjiang-Biota (2016).

[8] Erwin DH, Laflamme M, Tweedt SM, et al. Das Kambrium-Rätsel: Frühe Divergenz und späterer ökologischer Erfolg in der Frühgeschichte der Tiere[J]. Science, 2011, 334(6059):1091-7.

Produziert von: Science Popularization China

Produziert von: Komeichiren

Hersteller: China Science Expo

Herausgeber: Wang Tingting

Der Artikel gibt nur die Ansichten des Autors wieder und repräsentiert nicht die Position der China Science Expo

Dieser Artikel wurde zuerst in der China Science Expo (kepubolan) veröffentlicht.

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