The serpulid tube worms from the Eocene deposits of Soh and Zefreh in Central Iran and their palaeoecological implication
本研究报告了在伊朗中部始新世沉积物中首次发现的 *Rotularia leptostoma* 和 *Ditrupa strangulata*,为它们的微结构、古生态学以及该时期连接欧洲与北美的海洋环流提供了新的见解。
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在远古海洋的波涛之下,早在人类行走于大地之前,一种不同类型的建筑师就已经在工作了。它们不是石材或木材的建造者,而是分泌出坚硬的、基于钙质的管状物以保护柔软躯体的微小海洋蠕虫。这些被称为丝虫(serpulids)的管栖生物在化石记录中屡见不鲜,常发现附着在岩石或贝壳上。然而,其中一类特殊的蠕虫,包括 Rotularia 属和 Ditrupa 属,开发了一种独特的生存策略。它们并非附着在坚硬的表面,而是自由地生活在海洋底部柔软且不断移动的泥沙中。为了在这种不稳定的环境中生存,它们进化出了沉重且呈螺旋状的管状结构,并带有锋利的棱脊或龙骨,起到类似压舱物的作用,使它们能够保持直立,防止沉入沉积物中。通过研究这些蠕虫的化石遗骸,科学家可以重建它们曾经居住的古代环境,从而了解从水深、温度到洋流强度以及海底稳定性的一切信息。
在最近的一项研究中,研究人员将注意力转向了伊朗中部的始全新世(Eocene)沉积物,特别是索(Soh)和泽弗雷(Zefreh)地区。多年来,该地区伊朗境内已知的唯一一种丝虫是单一物种的 Rotularia。然而,一项新的调查发现了一个更加丰富且多样化的群落。团队从属于中始全新世的石灰岩和泥灰岩层中采集了数百件标本。在发现物中,包括数十件此前仅在欧洲和北美发现过的物种 Rotularia spirulaea,以及在伊朗首次记录到的另外两个物种:Rotularia leptostoma 和 Ditrupa strangulata。这些蠕虫在岩层中的极高丰度表明,它们是当地生态系统的优势部分,与大型单细胞生物(即有孔虫)、各种蜗牛、蛤蜊甚至古代螃蟹共同生活在一起。
为了准确了解这些生物究竟是什么以及它们如何生活,研究人员不仅仅是计数和测量化石。他们仔细观察了管壁的微观结构。利用高倍显微镜,他们检查了构成管壁碳酸钙的微小晶体。他们发现不同的物种具有截然不同的内部结构。例如,Ditrupa strangulata 的管壁由两层组成:外层具有棱柱状的纹理,内层则较为细腻且呈颗粒状。相比之下,Rotularia leptostoma 则拥有更复杂的三层管壁,包括一层薄薄的内层、一层由不规则晶体组成的中间层,以及一层由短而半有序的晶体组成的外层。这些微观细节至关重要,因为它们使科学家能够区分那些肉眼观察下几乎完全相同的物种,从而证实伊朗的化石是特定的、可识别的物种,而非仅仅是通用的蠕虫管。
研究还揭示了这片古老海洋中生命与死亡的斗争证据。在两件 Rotularia leptostoma 的标本上,研究人员发现了钻入壳体的小型圆形孔洞。这些孔洞较浅且不完整,表明一种捕食者(很可能是某种蜗牛)试图钻透管壁以获取其中的蠕虫,但最终失败了。这些被称为“钻孔”的痕迹为当时的捕食互动提供了罕见的视角,表明即使是这些生活在软底部的微小生物,也是复杂食物链的一部分。孔洞未被完全贯穿这一事实表明,该蠕虫要么在攻击中幸存了下来,要么捕食者放弃了攻击,可能是因为管壁太厚或防御太好。
除了蠕虫本身,这些化石还讲述了一个关于该地区地理和气候的故事。这些特定蠕虫的存在,连同发现它们时伴生的贝壳和微观生物,指向了一个温暖、浅层的海洋环境。沉积层在细泥和较粗的砂层之间交替出现,表明海底曾经历过周期性的高能事件,如强劲的洋流或风暴,这些事件会搅动海底。发现于此的蠕虫已经很好地适应了这些条件;它们沉重且带有龙骨的管状结构使它们即使在水流湍急的情况下,也能在柔软且多变的泥沙上保持稳定。这与伊朗其他发现不同类型(附着在硬表面上)蠕虫的化石地点形成了对比,表明索和泽弗雷地区是独特的环境,可能比邻近地区更深,或者更容易发生沉积物移动。
这一发现也有助于绘制大陆间的古地理联系图。在伊朗发现的这些物种,特别是 Rotularia leptostoma,也已知存在于德克萨斯州、奥地利和德国的始全新世岩层中。这种广泛的分布表明,这些蠕虫是优秀的旅行者,能够跨越广阔的海洋距离进行移动。研究人员提出,这些生物很可能通过大西洋在欧洲和北美之间迁徙,追随当时的暖流,而不是穿越太平洋。这些相同的物种出现在位于古特提斯海(Tethys Sea)的伊朗,支持了这样一个观点:存在一个相互连接的海洋世界,生命可以在其中自由传播,而如今这些地方已成为彼此分离的大陆。通过拼凑这些微小管状结构的细节,研究人员不仅为伊朗确定了新物种,还描绘了一幅更加清晰、动态且相互关联的数百万年前海洋世界的图景。
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