菊石最早出现在远古的海洋中,其初始结构为壳包肉的形态。它们的身体外部覆盖着一层厚重的钙质硬壳,这层硬壳在一定程度上为菊石提供了保护,但同时也带来了一些限制。
菊石与现代鱿鱼有着相似的祖先,然而在身体结构上,菊石与鱿鱼却存在着明显的差异。菊石的外壳坚硬,内部是柔软的身体组织,这种结构使得菊石在海洋中的行动灵活性受到了一定的影响。
相比之下,鱿鱼演化出了更为轻盈的几丁质长片,以适应其快速游动的生活方式。随着时间的推移,菊石族群面临了巨大的危机。白垩纪的到来,带来了现代食甲性鱼类和螃蟹等强大的捕食者,菊石的生存受到了严重的威胁。
在这样的困境下,菊石开始尝试各种改革,以寻求在新的环境中生存的机会。这便进入了肉包壳包肉的阶段。
为了应对生存挑战,菊石们采取了多种策略。有的菊石通过增大体型,试图以此来威慑捕食者;有的则将外壳缠绕扭曲,以便在海中进行伪装;还有的尝试模仿鱿鱼,将软体部分翻出壳外。
在俄罗斯的阿普第阶地层中,科学家们发现了褶菊石。褶菊石的化石中包含了三个完整的外壳和大约一百片外壳片。
与其他菊石不同的是,褶菊石的外壳从中间断裂,据推测可能是为了减轻自身重量。令人惊奇的是,尽管它们的输液管在断裂处与海水直接接触,但褶菊石并没有出现体液流失导致死亡的情况。
这表明,化石中未保存的软体部分可能封闭了断口。科学家们进一步观察发现,褶菊石的外壳在断裂后,第二根和第三根竖壳的背壁逐渐加厚,封闭了断口。
这新生长的竖壳不仅包围了断口,还包裹住了断裂时产生的大量碎片,防止其脱落。此外,褶菊石的壳壁上有孔,可能与外界相通。
壳上还留有长而尖锐的大肌肉附着的痕迹,这些痕迹靠近壳口,暗示软体的根部可能附着在壳口附近。这种结构形成了一种肉包壳包肉的形态,最外层的软体保护着壳,壳再保护着内脏器官。
然而,在生存的压力下,保守的策略最终还是占据了上风,菊石进入了壳包肉包壳包肉的阶段。以褶菊石为例,它并没有像鱿鱼那样将外壳内化,而是在壳外的软体上又长出了一层新壳。
这层新壳主要由较轻的珍珠层组成,富含有机物。与普通菊石不同的是,褶菊石的壳棱柱层仅有2到3层珍珠层厚,比完全生长的贝壳珍珠层薄35倍。
这种结构显示出一种相对保守的进化策略,尽管菊石们尝试了多种变化,但最终还是选择了以较为保守的方式来适应环境。褶菊石的额外壳层并未使其壳体退化,反而增加了重量。这种设计的目的是为了适应更深的水域。
额外的壳层和软体覆盖层形成了类似古代复合甲胄的结构,外层坚硬而内层柔软,能够有效抵御深海的巨大水压,防止壳体被压碎。这种独特的壳包肉包壳的结构在现代生物中极为罕见。
如果要寻找相似之处,或许可以联想到螃蟹。当剥开螃蟹的外壳后,会发现虽然能看到一些蟹黄,但更多的肉藏在另一层壳下,需要进一步剥开才能看到。
对于捕食者来说,褶菊石可能也具有类似的防御效果,使其难以被轻易捕食。
尽管科学界对褶菊石是否拥有内壳仍存在争议,但其他菊石如带菊石可能也有类似的内部壳结构。尽管褶菊石尝试通过增加壳层来适应环境,但在捕食者不断增强的咬合力面前,这种策略并未取得成功。
最终,在白垩纪末期的大灭绝事件中,海洋酸化,外壳生物遭受了重创,菊石的浮游幼体尤其脆弱,导致菊石全体灭绝。而鹦鹉螺和壳体退化的鱿鱼则由于具有更强的抵抗能力,得以在这场灾难中幸存下来。
菊石原本有机会与鱿鱼共同在海洋中生存,但由于选择了错误的进化方向,最终未能成功适应环境,消失在了历史的长河中。它们的故事,为我们展示了生物在进化过程中的艰难与挑战,也让我们更加深刻地认识到,在不断变化的环境中,适应和进化是生存的关键。