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李柔义小头鱼四亿年前的袖珍古鱼 [复制链接]

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■分类位置:盾皮鱼纲,胴甲鱼目

■模式产地:曲靖市麒麟区寥廓街道天池社区

■层位与年代:泥盆系下泥盆统西山村组,约4.18亿年前

■命名人与命名时间:朱敏、Janvier,年

李柔义小头鱼生态复原图。(俞涵昕绘)

化石是指保存在岩石中的远古生物的遗体、遗迹和死亡后分解的有机物分子。通过对化石的发现与研究,古生物学家给我们呈现了一幅从生命起源到人类出现,长达30多亿年的生命演化恢弘长卷,尝试解答“我们是谁,我们从哪里来,我们到哪里去”的千年哲学命题。化石的保存有很多限制条件,只有极少的远古生物有机会留下它们的遗体或遗迹。大个头脊椎动物的骨头较大,更能抵御各种物理、化学或生物的磨蚀或破坏,保存为化石的概率就会高些;而一些小个头的脊椎动物,它们的骨骼要么仍是软骨,要么非常纤细,因此很难成为化石。即使成为化石,也不太容易被发现或被鉴别出来。今天的《一周一鱼》要给大家介绍的就是一条难得的、体长仅1厘米多的袖珍古鱼。

李柔义小头鱼头甲与躯甲复原图。(Janvier绘)

曲靖“古鱼王国”里面的鱼类形形色色,最早被发现的是其中无颌的盔甲鱼类,它们的脑袋被包裹在一整块骨质盾甲中,长度从3厘米至30厘米不等,形状各异,质地厚重,因此比较容易保存和辨认;之后引起国际学术界重视的是“古鱼王国”里的胴甲鱼类。我们熟悉的绝大多数动物都是有颌类,也就是长有上颌和下巴的脊椎动物,如“靑草鲢鳙”四大家鱼,如鸟类,如大熊猫、金丝猴,当然还包括我们人类自己。多数学者认为,胴甲鱼类是最原始的有颌脊椎动物。像无颌的盔甲鱼类一样,胴甲鱼类的头部和肩胸部也披有盾甲,但并非“铁板一块”,而是由许多骨片拼成,头和躯甲之间有活动的颈关节。胴甲鱼类的胸鳍与众不同,外面包裹着甲片,颇有些类似节肢动物的附肢。

中国南方是胴甲鱼类的起源地,最原始的胴甲鱼类被称为云南鱼类,最早就发现在曲靖的寥廓山和翠峰山上。20世纪60年代,老一辈古鱼类学家刘玉海、张国瑞先生等第一次踏足翠峰山麓的西屯村时,风化出来的这些云南鱼类躯甲化石就像一个个小乌龟壳散落在田间路旁。直到今天,云南鱼类化石仍然仅在中国南方和越南北方发现过,是地方性色彩很浓的一类鱼,具有重要的古生物地理学意义。从3.9亿年前中泥盆世开始,以中华鱼类和真胴甲鱼类为代表的一些更进步的胴甲鱼扩散到世界其他地区,迅速成为泥盆纪“鱼类时代”古海洋中的常见和代表性鱼类。

李柔义小头鱼头甲腹面(A)以及内颅(B)背视复原图。

我们今天文章的主角,李柔义小头鱼(Minicranialirouyii)就介于上述原始的云南鱼类和进步的中华鱼类及真胴甲鱼类之间,具有重要的演化意义。小头鱼化石发现于寥廓街道天池社区古城墙脚下的土黄色泥岩和泥质粉砂岩中,它的头长只有2毫米多一点,可能是头部绝对大小最小的化石脊椎动物之一。小头鱼的头甲和躯甲分散保存,刚发现时混杂在一些大个体鱼化石的骨片中间。回到实验室后,这些不起眼的化石在显微镜下被一一鉴别出来,并通过电子显微镜对细微结构进行观察。加上披着鳞片的身体和尾部,小头鱼总的体长也只有1厘米多,是一种非常袖珍的古鱼。

李柔义小头鱼头甲(A-C)与躯甲(C-D)化石的扫描电镜照片。

年我前往法国自然历史博物馆开展博士后研究工作,主攻胴甲鱼类的形态学与系统学,合作导师是法兰西科学院院士PhilippeJanvier教授,小头鱼是我博士后研究的一个重要课题。其间,我就待在Janvier的办公室里,每天都能与合作导师交流切磋。这间办公室是20世纪30年代裴文中院士在巴黎求学时待过的办公室,Janvier每每提起此事,我都能感受到他对中国古生物学界的友情,自己身处其中,也倍感荣幸与激励。经过研究,小头鱼处于胴甲鱼演化的一个关键位置,它既不能归入最原始胴甲鱼云南鱼类之中,也不属于更进步的中华鱼类和真胴甲鱼类,代表了它们之间的一个过渡环节。从整体模样上看,小头鱼与云南鱼类非常相像,眼睛背位,有一个明显的眶前洼(preorbitaldepression),附肢关节简单。我们当时最惊讶的是,小头鱼除了具有眶前洼之外,还同时具有眶前凹(preorbitalrecess)。眶前凹过去仅在中华鱼类和胴甲鱼类中间发现,是鼻囊的居所,而眶前洼曾被认为是眶前凹的同源结构。眶前凹与眶前洼在同一条鱼上被发现,也就证伪了它们是同源结构的假说。不过小头鱼的附肢关节简单,附肢很可能像云南鱼类那样并不分成远、近两节,这些都说明小头鱼还没有演化到中华鱼类和真胴甲鱼类阶段。

胴甲鱼类的软骨内颅由于没有骨化,很难保存为化石,因此这个类群的内颅结构一直是研究盲区。小头鱼虽然个头小,但得益于特殊的化石保存方式,通过对它的细致观察,我们多少能窥知一些胴甲鱼类的内颅结构。李柔义小头鱼被正式报道之后,年小头鱼的另一个种和一个未定种又在越南北部靠近中越边境的两个地点被发现,为两个区域的泥盆纪地层对比提供了重要的古鱼类学证据。

朱敏

李柔义(.12.18-.2.12)。图片由邱华提供

不能忘却的记忆——李柔义记事

古生物学是演化生物学的关键支撑,是人类知识体系的重要构成,化石也因此越来越受到公众的重视,成为科学普及的一个重要载体。每一个重要化石的发现背后都有一段或曲折,或艰辛,或有趣的化石发现故事,也有很多默默提供帮助的化石爱好者与各方人士。李柔义先生就是这样一位值得尊重、值得纪念的地方领导,是“古鱼王国”发现与研究过程中的一位幕后英雄。为此,我们将小头鱼的模式种名献给李柔义先生,以表达我们的崇敬之情。

李柔义与古脊椎所早期脊椎动物团队结缘于20世纪70年代末,时任曲靖行署办公室主任的李柔义为张弥曼、刘玉海、张国瑞、王俊卿等老一辈古鱼类学家在曲靖周边开展野外调查提供了很多帮助,相互之间由此结下了深厚的友谊,这种友谊更多地体现了一位老革命、老党员对科学、对人才、对知识的尊重。年10月,张弥曼等先生在北京主办了第5届早期/低等脊椎动物国际研讨会,野外考察地就安排在云南的曲靖与武定。时任曲靖工商局局长的李柔义为主办方与地方领导之间的有效沟通提供了很多无私帮助,为会议的成功举办花费了很多心血。当时,曲靖很少同时接待20余位来自世界各地的外宾,很多老乡都是第一次看到高鼻子、蓝眼睛的外国人。

年10月,我也进入中科院古脊椎所攻读博士学位,岁末年初,导师张弥曼院士将我派到了曲靖采集化石材料,同时交代我,野外有什么困难就找李局长帮忙。当年科研经费还是比较紧张的,我住在曲靖行署招待所(现曲靖宾馆)临街一楼的一间房间中。一间屋子摆了四张木板床,每张床位每晚2元钱。工作人员对我还是非常照顾的,尽量不往我的房间安排其他人,四张床下面也堆满了我每天采集回来的化石,人多的时候就成了我向其他住客科普化石的时光。

这次野外历时两个多月,发掘的地点就是李柔义小头鱼的模式产地,上面是古城墙的废墟,旁边是妇幼保健院,与寥廓公园一路相隔。这条通往陆良的老公路当年还是砂石路,货车每每通过就尘土飞扬,我在旁边发掘也吃了很多土灰。不过这个化石点离招待所很近,中午还能回去小歇一下。李局长有时候会过来看看我,聊聊天。其间,曲靖的“三干”会召开,李局长将他的餐券让给我,让我打了点牙祭,现在想来还十分有趣。

当年物流业也不发达,采集到的化石只有通过铁路托运回北京,运费倒是很便宜,但手续复杂,托运路途时间也长。要找到包装箱很困难,只好托李局长帮忙解决。最后,李局长亲自带着我找到一家木器加工厂,定做了八个大木箱。由于经验不足,我把尺寸定得过大,装满化石之后,每个箱子的重量都超过了两百斤,不过箱子非常结实,很好地保护了化石。在之后的几年里,我与师弟范俊航又多次到曲靖出差,住在城里,每天跑到翠峰山周边野外考察。当时公共交通不是很方便,我俩干脆买了两辆自行车,每天骑车上山找化石。出差结束,我们就把车寄放在李局长的家里,等着下次来再用。

年,医院治病,张弥曼、刘玉海、张国瑞等老先生还有范俊航和我,都前去探望,相谈甚欢。张弥曼院士经常给我们谈起李局长,认为他是一位有着坚定共产主义信念的老党员,尊重科学,乐于助人,是我们学习的楷模,是一位值得尊敬的长者。离休后的李局长热心社会公益事业,捐资助学,关心下一代成长,年被云南省委、省政府评为“老有所为”先进个人,也是实至名归。谨以此小文纪念李柔义先生!

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