Аммоноидеи Ранний | |
---|---|
Образец Pleuroceras solare из нижней юры Баварии, Германия. | |
Научная классификация | |
Домен: | Эукариоты |
Королевство: | Анималия |
Тип: | Моллюски |
Сорт: | Головоногие |
Клад : | Неоцефалоподы |
Подкласс: | † Аммоноидея Циттель , 1884 |
Заказы | |
Аммоноидеи — вымершие (обычно) головоногие моллюски со спиральной раковиной, входящие в подкласс Ammonoidea . Они более тесно связаны с ныне живущими осьминогами , кальмарами и каракатицами (которые составляют клад Coleoidea ), чем с наутилусами (семейство Nautilidae). [1] Самые ранние аммоноидеи появились в эмсском ярусе раннего девона , а последний вид исчез во время или вскоре после мел-палеогенового вымирания . Их часто называют аммонитами , что чаще всего используется для членов отряда Ammonitida , единственной оставшейся группы аммоноидей от юрского периода до их вымирания. [2]
Аммоноидеи продемонстрировали значительное разнообразие на протяжении своей эволюционной истории, было описано более 10 000 видов. [3] Аммоноидеи являются прекрасными индексными окаменелостями , и они часто использовались для связи слоев горных пород, в которых обнаружен определенный вид или род, с определенными геологическими периодами времени . Их ископаемые раковины обычно имеют форму планиспиралей , хотя были обнаружены некоторые спирально-спиральные и неспиральные формы (известные как гетероморфы ), в основном в меловой период.
Название «аммонит», от которого произошел этот научный термин, произошло от спиральной формы их окаменелых раковин, которые чем-то напоминают туго скрученные бараньи рога. Плиний Старший ( ум. 79 г. н. э. близ Помпей) называл окаменелости этих животных ammonis cornua (« рога Аммона »), поскольку египетский бог Аммон ( Амун ) обычно изображался с бараньими рогами. [4] Часто название рода аммонитов заканчивается на -ceras , что происходит от κέρας ( kéras ), что означает «рог».
Семейство аммоноидей можно разделить на шесть отрядов, перечисленных ниже, начиная с самых примитивных и заканчивая более продвинутыми:
В некоторых классификациях они оставлены как подотряды, включённые только в три отряда: Goniatitida , Ceratitida и Ammonitida . Классификация аммоноидей частично основана на орнаментации и структуре перегородок, составляющих газовые камеры их раковин.
Трактат о палеонтологии беспозвоночных (часть L, 1957) делит аммоноидей, рассматриваемых просто как отряд, на восемь подотрядов: Anarcestina, Clymeniina, Goniatitina и Prolecanitina из палеозоя; Ceratitina из триаса; и Ammonitina, Lytoceratina и Phylloceratina из юры и мела. В последующих таксономиях они иногда рассматриваются как отряды внутри подкласса аммоноидей.
Камерная часть раковины аммонита называется фрагмокон . Она содержит ряд постепенно увеличивающихся камер, называемых камерами (ед. ч. камера), которые разделены тонкими стенками, называемыми перегородками (ед. ч. перегородка). Только последняя и самая большая камера, камера тела , была занята живым животным в любой момент времени. По мере роста оно добавляло новые и более крупные камеры к открытому концу спирали. Если внешний оборот раковины аммонита в значительной степени покрывает предыдущие обороты, образец называется инволютивным (например, Anahoplites ). Если он не покрывает предыдущие обороты, образец называется эволютивным (например, Dactylioceras ).
Тонкая живая трубка, называемая сифонкулом, проходила через перегородки, простираясь от тела аммонита в пустые камеры раковины. С помощью гиперосмотического активного процесса транспортировки аммонит выкачивал воду из этих камер раковины. Это позволяло ему контролировать плавучесть раковины и тем самым подниматься или опускаться в толще воды.
Основное различие между аммонитами и наутилоидеями заключается в том, что сифон аммонитов (за исключением Clymeniina ) проходит по вентральной периферии септ и камер (т. е. по внутренней поверхности внешней оси раковины), тогда как сифон наутилоидей проходит более или менее через центр септ и камер.
Аммониты (подкласс Ammonoidea) различаются по перегородкам — разделительным стенкам, разделяющим камеры во фрагмоконе, по характеру швов, в которых перегородки соединяются с внешней стенкой раковины, и в целом по сифонам .
Для аммоноидей характерны выпуклости и углубления, и они в разной степени выпуклые, если смотреть спереди, что отличает их от наутилоидей, которые обычно представляют собой простые вогнутые, чашеобразные структуры. Топология септ, особенно вокруг обода, приводит к различным рисункам швов. [5] Изгиб септ у наутилоидей и аммоноидей также отличается тем, что септы изгибаются к отверстию у наутилоидей и от отверстия у аммоноидей. [6]
В то время как почти все наутилоиды демонстрируют плавно изогнутые швы, линия шва аммоноидей (пересечение перегородки с внешней оболочкой) изменчиво сложена, образуя седла («пики», направленные к устью) и лопасти («долины», направленные от устья). Линия шва имеет четыре основных области.
Внешняя или вентральная область относится к швам вдоль нижнего (внешнего) края раковины, где встречаются левая и правая линии швов. Внешнее (или вентральное) седло, если оно присутствует, лежит непосредственно на нижней средней линии раковины. В результате его часто называют срединным седлом. На схемах швов срединное седло снабжено стрелкой, которая указывает в сторону отверстия. Срединное седло окаймлено довольно небольшими внешними (или вентральными) лопастями. У самых ранних аммоноидей срединное седло отсутствовало, и вместо этого у них была одна срединная вентральная лопасть, которая у более поздних форм разделяется на два или более компонентов.
Боковая область включает первую пару седла и лопасти за пределами внешней области, поскольку линия шва простирается вверх по стороне раковины. Боковое седло и лопасть обычно больше, чем вентральное седло и лопасть. Дополнительные лопасти, развивающиеся по направлению к внутреннему краю оборота, называются умбиликальными лопастями, их число увеличивается в ходе эволюции аммоноидеев, а также по мере развития отдельного аммоноидея. Во многих случаях различие между боковыми и умбиликальными областями неясно; новые умбиликальные черты могут развиваться из подразделений других умбиликальных черт или из подразделений боковых черт. Лопасти и седла, которые находятся так далеко к центру оборота, что они перекрыты последующими оборотами, называются внутренними (или дорсальными) лопастями и седлами.
У аммоноидей обнаружено три основных типа швов:
Сифон у большинства аммоноидей представляет собой узкую трубчатую структуру, которая проходит вдоль внешнего края раковины, известного как вентер, соединяя камеры фрагмокона с телом или жилой камерой. Это отличает их от современных наутилоидей ( Nautilus и Allonautilus ) и типичных Nautilida , у которых сифон проходит через центр каждой камеры. [7] Однако самые ранние наутилоидеи из позднего кембрия и ордовика обычно имели вентральные сифоны, как у аммонитов, хотя часто пропорционально больше и более внутренне структурированные. [8] Слово «сифон» происходит от неолатинского siphunculus , что означает «маленький сифон». [9]
Одной из особенностей, обнаруженных в раковинах современных наутилусов, является изменение формы и размера раковины в зависимости от пола животного, раковина самца немного меньше и шире, чем у самки. Считается, что этот половой диморфизм объясняет изменение размера некоторых раковин аммонитов одного и того же вида, причем более крупная раковина ( макроконх ) принадлежит самке, а меньшая раковина ( микроконх ) — самцу. Считается, что это происходит потому, что самке требуется больший размер тела для производства яиц. Хороший пример такого полового изменения можно найти у Bifericeras из ранней части юрского периода Европы .
Только недавно были обнаружены половые различия в раковинах аммонитов. Макроконх и микроконх одного вида ранее часто принимались за два близкородственных, но разных вида, встречающихся в одних и тех же породах. Однако, поскольку диморфные размеры так последовательно встречаются вместе, они, скорее всего, являются примером полового диморфизма в пределах одного вида.
Ширина завитка в камере тела многих групп аммонитов, выраженная соотношением ширины к диаметру, является еще одним признаком диморфизма. Этот признак использовался для разделения «самцов» (раковина Largiventer «L») от «самок» (раковина Leviventer «l»). [10]
Большинство видов аммонитов имеют планиспиральные раковины, плотно скрученные в плоскую плоскость. Наиболее фундаментальное различие в спиральной форме заключается в том, насколько сильно последующие завитки расширяются и перекрывают своих предшественников. Это можно определить по размеру пупка, утопленной внутренней части спирали, обнажающей более старые и более мелкие завитки. Раковины с эволюцией имеют очень малое перекрытие, большой пупок и много открытых завитков. Раковины с инволюцией имеют сильное перекрытие, небольшой пупок, и только самые большие и самые последние завитки открыты. Структуру раковины можно дополнительно разбить по ширине раковины, что имеет значение для гидродинамической эффективности.
Основные формы раковин включают в себя:
Аммониты сильно различаются по орнаментации (рельефу поверхности) своих раковин. Некоторые из них могут быть гладкими и относительно невыразительными, за исключением линий роста, напоминающих таковые у современных наутилусов . У других представлены различные узоры спиральных гребней, ребер, узлов или шипов. Этот тип сложной орнаментации раковины особенно очевиден у поздних аммонитов мелового периода.
Аммоноидеи с формой раковины, отличающейся от типичной планиспиральной формы, известны как гетероморфы , вместо этого образующие раковину с отделенными завитками (открытая спиральная спираль) или непланиспиральная спиральная спираль. Эти типы раковин эволюционировали у аммоноидей четыре раза, причем первые формы появились уже в девонский период. [15] В поздненорийском веке в триасе первые гетероморфные ископаемые аммоноидеи относятся к роду Rhabdoceras. Три других гетероморфных рода были Hannaoceras, Cochloceras и Choristoceras. Все они вымерли в конце триаса. [16] В юрском периоде у Spiroceratoidea была обнаружена не закрученная раковина, [17] но к концу мелового периода единственные оставшиеся гетероморфные аммониты принадлежали к подотряду Ancyloceratina. [18] Одним из примеров является Baculites , который имеет почти прямую раковину, сходящуюся с более древними ортокониевыми наутилоидеями. Раковины других видов закручены спирально (в двух измерениях), внешне похожие на раковины некоторых брюхоногих моллюсков (например, Turrilites и Bostrychoceras ). Раковины некоторых видов изначально даже развернуты, затем частично закручены и, наконец, выпрямлены в зрелом возрасте (как у Australiceras ).
Возможно, наиболее экстремальным и странно выглядящим примером гетероморфа является Nipponites , который, по-видимому, представляет собой спутанный клубок нерегулярных завитков без какой-либо очевидной симметричной спирали. Однако при более близком рассмотрении раковина оказывается трехмерной сетью связанных "U"-образных форм. Nipponites встречается в породах верхней части мелового периода в Японии и Соединенных Штатах.
Некоторые аммониты были найдены в ассоциации с одной роговой пластиной или парой кальцитовых пластин. В прошлом предполагалось, что эти пластины служат для закрытия отверстия раковины во многом таким же образом, как и operculum , но в последнее время постулируется, что они были челюстным аппаратом. [19] [20] [21] [22]
Пластины в совокупности называются аптихами или аптихами в случае пары пластин и анаптихами в случае одной пластины. Парные аптихи были симметричны друг другу и одинаковы по размеру и внешнему виду.
Анаптихи относительно редки как ископаемые останки. Они представляют собой аммонитов от девонского периода до мелового периода.
Кальцинированные аптихи встречаются только у аммонитов мезозойской эры . Они почти всегда находятся отдельно от раковины и очень редко сохраняются на месте. Тем не менее, было обнаружено достаточное количество, закрывающих отверстия в раковинах ископаемых аммонитов, чтобы не оставлять сомнений относительно их принадлежности к анатомии аммонита.
Большое количество оторванных аптихов встречается в определенных слоях горных пород (например, в слоях мезозоя в Альпах ). Эти породы обычно накапливаются на большой глубине. У современного наутилуса отсутствует какая-либо кальцитовая пластина для закрытия раковины, и только один вымерший род наутилоидей, как известно, имел что-то подобное. Однако у наутилуса есть кожистый головной щит (капюшон), который он использует, чтобы прикрывать отверстие, когда он отступает внутрь.
Существует множество форм аптихов, различающихся по форме и скульптуре внутренних и внешних поверхностей, но поскольку они так редко встречаются в положении внутри раковины аммонита, часто неясно, к какому виду аммонита принадлежит тот или иной вид аптихов. Некоторым аптихам были даны собственные родовые и даже видовые названия, независимые от рода и вида их неизвестных владельцев, в ожидании будущих открытий подтвержденных случаев внутри раковин аммонита.
Поскольку аммониты и их близкие родственники вымерли, мало что известно об их образе жизни. Их мягкие части тела очень редко сохраняются в деталях. Тем не менее, многое было разработано путем изучения раковин аммоноидей и использования моделей этих раковин в водных резервуарах.
Хотя аммониты встречаются в исключительных лагерштеттенах , таких как известняк Зольнхофен , их мягкие части на удивление скудны. Помимо предполагаемого чернильного мешка и возможных пищеварительных органов, до 2021 года не было известно никаких мягких частей. [23] [24] В этом году был описан изолированный образец, показывающий часть внутренней мягкой анатомии, включая органы. [24] Когда нейтронная визуализация была использована для ископаемого, найденного в 1998 году, часть мускулатуры стала видимой и показала, что они могли втягиваться в раковину для защиты, и что ретракторные мышцы и гипоном, которые работают вместе, обеспечивая реактивное движение у наутилуса, работали независимо у аммонитов. [25] [26] Мягкое тело существа занимало самые большие сегменты раковины на конце спирали. Более мелкие ранние сегменты были отгорожены, и животное могло поддерживать свою плавучесть, заполняя их газом. Таким образом, более мелкие секции спирали плавали над более крупными секциями. [27] Репродуктивные органы показывают возможные следы сперматофоров, что подтверждает гипотезу о том, что микроконхи были самцами. [28] У них, вероятно, была радула и клюв , а также краевой сифон. [29] Они действовали путем прямого развития с половым размножением, были плотоядными и имели зоб для хранения пищи. Они вряд ли обитали в пресной или солоноватой воде. [29] Многие аммониты, вероятно, были фильтраторами , поэтому адаптации, связанные с этим образом жизни, такие как сита, вероятно, имели место. [ 30 ]
Исследование 2021 года сообщило об образцах скафитидных аммонитов родов Rhaeboceras и Hoploscaphites с минерализованными крючками, которые, вероятно, присутствовали на концах пары увеличенных щупалец. Однако эти минерализованные крючки, по-видимому, присутствуют только у скафитид и не были типичны для аммонитов в целом. [31] Количество рук было предметом значительных спекуляций, при этом разные художники либо выбирали реставрацию, похожую на наутилуса, с большим количеством рук, либо более похожую на кальмара реставрацию с гораздо меньшим количеством рук, при этом исследование 1996 года предполагало, что у них, вероятно, было 10 рук, как у современных кальмаров, каракатиц и осьминогов, но ничего нельзя было сказать наверняка. [32] Палеонтолог Марк Уиттон заявил, что «Основные детали внешнего вида аммонитов далеки от ясности... Хотя мы можем быть уверены, что в последней камере их раковин жил организм, похожий на кальмара... мало что еще можно сказать с уверенностью об их внешнем виде. ... Несмотря на то, что эти существа так часто встречаются в виде окаменелостей, что кажется, что мы должны знать о них все, аммониты являются существами, полными неопределенности как для художников, так и для палеонтологов. Пока не появятся новые данные, все реконструкции жизни аммонитов следует воспринимать как крайне предположительные, почти спекулятивные интерпретации их реального внешнего вида». [32]
Многие аммоноидеи, вероятно, жили в открытой воде древних морей, а не на дне моря, потому что их окаменелости часто находят в породах, отложившихся в условиях, где не обнаружено никакой донных форм жизни. В целом, они, по-видимому, обитали в верхних 250 метрах (820 футов) водной толщи. [33] Многие из них (например, Oxynoticeras ), как полагают, были хорошими пловцами, с уплощенными, дискообразными, обтекаемыми раковинами, хотя некоторые аммоноидеи были менее эффективными пловцами и, вероятно, были медленно плавающими донными обитателями. Синхротронный анализ аммонита аптихофор выявил останки изопод и личинок моллюсков в его ротовой полости, что указывает на то, что по крайней мере этот вид аммонита питался планктоном . [30] Они могли избегать хищников, выпрыскивая чернила , во многом как современные головоногие; Чернила иногда сохраняются в ископаемых образцах. [34]
На многих раковинах аммонитов были обнаружены круглые отверстия, которые когда-то интерпретировались как результат прикрепления к раковинам моллюсков. Однако треугольное образование отверстий, их размер и форма, а также их присутствие по обе стороны раковин, соответствующие верхней и нижней челюстям, скорее всего, свидетельствуют об укусе мозазавра среднего размера, охотившегося на аммонитов.
Некоторые аммониты, по-видимому, жили в холодных просачиваниях и даже размножались там. [35]
Самым маленьким аммоноидеем был Maximites из верхнего карбона . Диаметр раковины взрослых особей достигал всего 10 мм (0,39 дюйма). [36] Немногие аммониты, встречающиеся в нижней и средней части юрского периода, достигали размера, превышающего 23 см (9,1 дюйма) в диаметре. Гораздо более крупные формы встречаются в более поздних породах верхней части юрского периода и нижней части мелового периода, например, Titanites из Портлендского камня юрского периода южной Англии, который часто имеет диаметр 53 см (1,74 фута), и Parapuzosia seppenradensis из мелового периода Германии, который является одним из крупнейших известных аммонитов, иногда достигая 2 м (6,6 фута) в диаметре. Самым крупным задокументированным североамериканским аммонитом является Parapuzosia bradyi из мелового периода, диаметр образцов составляет 137 см (4,5 фута).
Широко распространено мнение, что аммоноидеи произошли от прямораковинных ( ортоконных ) «наутилоидей», принадлежащих к Bactritida в раннем девоне ( эмсе ), с переходными окаменелостями, показывающими переход от прямой раковины к изогнутой (циртоконовой) раковине, к расслабленной (гироконовой) спирали и, наконец, к плотной спирали. [37] Событие Келлвассера в конце франского века привело к резкому снижению разнообразия аммоноидей, и только несколько линий принадлежат к Tornoceratina (подгруппа Goniatites ), выжившим и ставшим предковыми для всех более поздних аммоноидей. Аммоноидеи вновь диверсифицировались в течение следующего фаменского века , который также ознаменовался радикальным сдвигом сифона из нижнего (вентрального) в верхнее (дорсальное) положение. Аммониты были почти полностью истреблены событием Хангенберга в конце девона, и выжило лишь несколько линий, одна из выживших линий гониатитов стала предковой для всех пост-раннекаменноугольных и более поздних аммоноидей. Аммоноидеи снова редиверсифицировались в течение раннего карбона. В течение карбона аммоноидеи претерпели чередующиеся периоды диверсификации и упадка, а в течение позднего карбона разнообразие аммоноидей стало концентрироваться в нескольких географических регионах. [38]
В пермский период массовое вымирание Capitanian значительно сократило разнообразие Goniatitida и Prolecanitida , [38] в то время как Ceratitida , которые произошли в средней перми, вероятно, от Daraelitidae , [39] в значительной степени не пострадали [38] и распространились в поздней перми, [39] став доминирующей группой аммоноидей в этот период, представленной двумя группами, араксоцератидами и ксенодискидами . Массовое вымирание в конце перми снова поставило аммоноидей на грань вымирания, хотя обе основные линии цератитид выжили, хотя ксенодискиды были более успешными и предковыми для всех более поздних аммоноидей. [38]
Аммониты были опустошены вымиранием конца триаса , и только несколько родов, принадлежащих к семейству Psiloceratidae подотряда Phylloceratina, выжили и стали предками всех поздних юрских и меловых аммонитов. Аммониты взрывообразно диверсифицировались в течение ранней юры, с отрядами Psiloceratina, Ammonitina, Lytoceratina, Haploceratina, Perisphinctina и Ancyloceratina, которые появились во время юры. [40]
Гетероморфные аммониты (аммониты с открытой или неспиральной спиралью) отряда Ancyloceratina стали обычным явлением в меловой период. [41]
По крайней мере 57 видов аммонитов, которые были широко распространены и принадлежали к шести надсемействам, существовали в течение последних 500 000 лет мелового периода, что указывает на то, что аммониты оставались весьма разнообразными до самого конца своего существования. Все аммониты были уничтожены во время или вскоре после события вымирания K-Pg , вызванного ударом Чиксулуб . Было высказано предположение, что закисление океана , вызванное ударом, сыграло ключевую роль в их вымирании, поскольку личинки аммонитов, вероятно, были маленькими и планктонными , и должны были сильно пострадать. [42] Наутилоидеи , примером которых являются современные наутилусы , наоборот, как полагают, имели репродуктивную стратегию, при которой яйца откладывались небольшими партиями много раз в течение жизни и на морском дне вдали от любых прямых последствий такого удара болида , и, таким образом, выживали. [43] Многие виды аммонитов были фильтраторами, поэтому они могли быть особенно восприимчивы к смене морской фауны и изменению климата. [30] Некоторые отчеты предполагают, что несколько видов аммонитов могли сохраняться до самого раннего датского яруса палеоцена , прежде чем вымерли. [44] [45]
В средневековой Европе считалось, что окаменевшие аммониты — это окаменевшие свернувшиеся змеи , и назывались «змеиными камнями» или, чаще в средневековой Англии, «змеиными камнями». Они считались доказательством действий святых, таких как Хильда из Уитби , миф, упомянутый в « Мармионе » сэра Вальтера Скотта [46] , и Святой Патрик , и считались обладающими целительной или пророческой силой. Торговцы иногда вырезали голову змеи на пустом широком конце окаменелости аммонита, а затем продавали их как окаменевших змей. В других случаях голова змеи просто рисовалась. [47] [48]
Другие считали, что аммониты, которых они называли «салаграна», состояли из окаменелого помета червей и могли использоваться для отпугивания ведьм. [49]
Аммониты из реки Гандаки в Непале известны как Шалиграмы , и индуисты считают их конкретным проявлением Вишну . [50]