腕足動物在寒武紀(jì)早期(約5.4億至5.2億年前)出現(xiàn),拉到家并在之后2億多年的曾統(tǒng)治海時間里,它們在海洋底棲濾食生態(tài)位上都有著絕對的底億動物優(yōu)勢,曾非常繁盛過。腕足
主要原因之一,拉到家是曾統(tǒng)治海它們進化出了外殼,這種保護性的底億動物生理結(jié)構(gòu),在它們那個時代很少有動物能夠輕松吃掉它們。腕足
△ 腕足動物化石,拉到家©Kennethgass
但是曾統(tǒng)治海到了今天,除了海豆芽讓人熟悉一點之外,底億動物就沒有常見的腕足腕足動物了。
△ 海豆芽
現(xiàn)存腕足動物大約只有300來種,拉到家它們基本都生活在寒冷的曾統(tǒng)治海海域,而如今在海洋底棲濾食生態(tài)位上的底億動物絕對優(yōu)勢者是另一類帶殼的動物類群——雙殼類——已知數(shù)量超過10000種。
腕足動物和雙殼動物外觀上看起來很像,但兩者本質(zhì)上是完全不同的動物,差異巨大,腕足動物是腕足動物門的統(tǒng)稱,而雙殼動物是軟體動物門雙殼綱動物的總稱。
△ 腕足類和雙殼類不同之一是它們殼,腕足類單殼左右對稱,而雙殼動物是兩個殼彼此對稱,但單殼不對稱。
雙殼動物替代腕足動物,這是地球生命史上非常典型的一次族群替換,只要我們簡單了解彼此,就會發(fā)現(xiàn)腕足動物基本毫無勝算。
首先是兩者的殼!
腕足動物的殼有兩種類型,要么是幾丁質(zhì)+磷酸鈣結(jié)構(gòu)(無鉸綱,海豆芽就是屬于這種),要么是單純的碳酸鈣結(jié)構(gòu)(有鉸綱),而雙殼動物的殼都是碳酸鈣晶體+各種有機質(zhì)交替層疊的結(jié)構(gòu)。
相對來說,雙殼動物的殼是比腕足動物更加堅硬,更加難以被捕食者撬開。
隨著腕足動物等擁有堅硬外殼動物的進化,其它動物也在想方設(shè)法撬開它們的殼,吃到里面的美味,所以隨著時間推移,許多腕足動物變得越來越容易被吃掉。
其次,兩者的運動能力也是天壤之別。
雙殼動物擁有肌肉發(fā)達(dá)的足,可以幫助它們在海底移動和挖掘,甚至有一些雙殼動物進化出了自由游泳的能力——就是扇貝(這是唯一進化出自由游泳的雙殼動物群體),它們通過快速開合自己的殼噴射水流來游動。
而腕足動物呢?
它們擁有早期動物的特征,運動能力很弱,要么用肉莖將自己固定在海底,要么用有殼刺固定在堅硬表面上,就這樣一動不動的過著濾食生活。
很明顯,捕食者更喜歡那些不會動的腕足動物,而不是喜歡躲躲藏藏,還會逃跑的雙殼動物。
△ 猜猜這個是腕足動物,還是雙殼動物
第三,在進食效率上,腕足動物也遠(yuǎn)低于雙殼動物。
腕足動物是沒有鰓的,它們用自己的腕冠進食和呼吸,濾食效率和水流通過濾食結(jié)構(gòu)的速度有關(guān)系,腕足動物通過擺動腕冠上的纖毛來讓水流通過,這種方式能夠產(chǎn)生的流速是非常有限的。
所以,能被腕足動物吃下的東西并不多,這就是為什么很多腕足動物都是殼很厚,但是肉卻很少的原因。
雙殼類呢?
它們擁有表面積極大的鰓,而且呼吸和進食都是用鰓,它們可以將水吸入鰓,每次吸入都能形成定向強水流,濾食效率和氣體交換效率都遠(yuǎn)高于腕足動物。
所以,雙殼類不僅肉質(zhì)肥美,而且能夠適應(yīng)那些營養(yǎng)稀少的水域。
還有第四點,就是在繁殖方面,腕足動物也不如雙殼類,這主要體現(xiàn)在幼蟲的擴散能力上。
如果把已滅絕的腕足動物都算上,這是一個非常龐大的群體,它們生存策略和生理結(jié)構(gòu)其實存在巨大差異。
腕足動物在過去獲得巨大成功的其中一個原因,是它們的幼蟲能夠隨隨著洋流擴散開來,因此即便局部環(huán)境變化無法生存,它們依然能夠存活下去。
但是這種擴散能力和雙殼動物相比,就遜色太多了。
幼蟲想要在海洋中擴散到更遠(yuǎn)的地方,基本只和一件事有關(guān)系,那就是幼蟲期的時間,幼蟲期越長,意味著它能飄到更遠(yuǎn)的地方。
現(xiàn)存腕足動物的幼蟲期基本都有幾天到幾周的時間,而雙殼動物的幼蟲期數(shù)周,甚至數(shù)月之久。
您可能應(yīng)該會想到,那些已滅絕的腕足動物是否擁有更長的幼蟲期呢?
其實很多都不會有,這個從發(fā)現(xiàn)的化石就可以看出來,很多腕足動物的化石都是一大群窩在一起的,密度極高,這意味著它們的幼蟲并沒有擴散太遠(yuǎn)。
幼蟲無法擴散太遠(yuǎn),不僅容易受到局部滅絕影響,更重要的是種群的內(nèi)部競爭會因此變得異常激烈。
除了我上面提到的四點,還有許多方面都可以體現(xiàn)出雙殼動物的生存、繁殖能力比腕足動物更強,我這里就不細(xì)說了,總之大多情況下,腕足動物都很難競爭得過雙殼動物。
下面這張圖很好的體現(xiàn)了兩者歷史上的多樣性變化:
橙色的代表雙殼動物,而紫色的是腕足動物!
注意到紫色線條(腕足動物)斷崖走低了嗎,那就是二疊紀(jì)末大滅絕(約2.5億年前)導(dǎo)致的,而在此之前,腕足動物的多樣性增長情況和雙殼動物是差不多的,只有大滅絕之后,多樣性才是一方增長,另一方下降。
這里有一個更有趣的問題,既然雙殼動物的優(yōu)勢如此明顯,那為什么在二疊紀(jì)末大滅絕之前的數(shù)億年,雙殼動物多樣性增長的同時,腕足動物的多樣性也增長了,并沒有要取代腕足動物的樣子呢呢?
之所以是這樣,我個人琢磨出來的原因是,生態(tài)位這東西先發(fā)優(yōu)勢太明顯了,基本就是先到先得,而后來者,即便它們更具優(yōu)勢,但想要取代前者也是非常困難的。
腕足動物雖然低配,但是人家先獲得這樣的生態(tài)位,而雙殼動物是后來者。
但是,當(dāng)大滅絕發(fā)生之后,大家被強制站在了同一起跑線上,所以各方面裝備更精良的類群自然跑的更快了。
想起那句話:只有當(dāng)潮水褪去,誰在裸泳,才會一目了然!