问题

如何区别菊石、角石和鹦鹉螺?

回答
要区分菊石(Ammonites)、角石(Nautiloids)和鹦鹉螺(Nautilus),我们需要从它们的外形、化石记录、生长习性以及一些细微的结构特征上入手。虽然它们都属于头足类(Cephalopoda)这个庞大的海洋软体动物家族,但它们各自有着鲜明的特点,仿佛是海洋古生物世界里的三位性格迥异的“大佬”。

1. 外形上的显著差异:曲与直,圆与扁

菊石(Ammonites):

提到菊石,脑海中第一个浮现的词就是“螺旋”。菊石的壳体最引人注目的特征是其高度盘卷的外形,就像一个精致的螺旋楼梯。这种盘卷并非随意,而是沿着一个方向,通常是从壳的中心向外逐渐扩大。

壳体形状: 绝大多数菊石壳体呈扁平的螺旋状,类似一个切开的蜗牛壳,但更扁更规则。当然,也有少数菊石的壳体是侧面卷曲、呈球状,或者甚至是直壳(如直角石,但直角石其实是角石的一支,这点很容易混淆,后面会解释)。
缝合线(Suture Lines): 这是区分菊石、角石和鹦鹉螺的关键内部结构,但我们从外部也能看到一些端倪,或者在化石显露的截面上观察到。菊石的缝合线(即壳体内部隔壁与壳壁连接的痕迹)非常复杂且多褶皱,呈锯齿状、叶状或花边状。这种复杂性是它们演化中一个重要的标志,也是鉴定菊石的重要依据。
外壳装饰: 许多菊石的外壳上装饰有各种肋纹、结节、刺等,形态各异,非常华丽,有些甚至像艺术品。

角石(Nautiloids):

角石是头足类中一个历史更悠久、种类更繁多的类群。它们最显著的特点是壳体形状的多样性,但其中最经典、最广为人知的形态是笔直或微弯的圆锥形。

壳体形状: 角石的壳体可以是笔直的(如著名的直角石,Orthoceras),也可以是轻微弯曲的,或者喇叭状。与菊石高度盘卷的壳体形成鲜明对比。直壳类角石的壳体通常是长条状、锥形,前端开口,后端封闭。
缝合线: 角石的缝合线相对简单,通常是平滑的曲线,与菊石那种复杂多褶皱的缝合线截然不同。
外壳装饰: 相比菊石,角石的外壳装饰通常比较简单,可能有一些细微的纹理,但很少有像菊石那样复杂或夸张的刺、肋等。

鹦鹉螺(Nautilus):

鹦鹉螺(确切地说,现代海洋中生存的“鹦鹉螺”特指鹦鹉螺科 Nautilidae,它们是头足类中仅存的少数有外壳的种类,并且与古代的角石和菊石都有一定的亲缘关系,但属于不同的分支)。鹦鹉螺的壳体外形介于两者之间,又有着自己独特的风格。

壳体形状: 鹦鹉螺的壳体是盘卷的,但不完全卷曲。它们的壳体呈螺旋状,但最外层的一圈通常不与内圈紧密贴合,而是有一个明显的开口。这种“开放”的螺旋是鹦鹉螺最显著的特征之一。
生长腔室: 鹦鹉螺的壳体内部被许多隔壁分隔成许多腔室。鹦鹉螺的身体只占据最外层的最新腔室,而内部的旧腔室则充满气体或液体,用于控制浮力。这些腔室通过一个虹吸管(siphuncle)相互连通,虹吸管是鹦鹉螺控制浮力的关键结构。
缝合线: 鹦鹉螺的缝合线比菊石简单,但比大多数角石复杂一些。它们通常是平滑的波浪状,或者有简单的弧形,没有菊石那种精细的褶皱。
外壳装饰: 鹦鹉螺的外壳通常有条纹或斑点,颜色和图案会因种类而异,但总体上不如一些菊石那么“张扬”。

简单概括:

菊石: 高度盘卷,复杂缝合线,多变装饰。
角石: 直壳或微弯,简单缝合线,相对朴素。
鹦鹉螺: 盘卷但有开口,缝合线相对简单,外壳有条纹。

2. 化石记录的时间跨度:古老的先驱与辉煌的帝国

理解它们的生存年代,有助于我们在看到化石时有个初步的判断。

角石(Nautiloids): 这是最古老的类群,早在寒武纪晚期(约5亿年前)就出现了。它们在古生代(奥陶纪、志留纪、泥盆纪)异常繁盛,占据了海洋中层高层消费者的生态位,种类繁多,形态各异。在石炭纪之后,虽然它们依然存在,但种类和数量逐渐减少,被鱼类取代了部分生态位。到二叠纪末大灭绝时,大部分角石类群灭绝,只有鹦鹉螺这一支得以延续至今(但现代的鹦鹉螺与古生的角石在分类上也有所区分)。
菊石(Ammonites): 菊石是比角石晚出现的。它们出现在泥盆纪中期(约4亿年前),据信是从某些角石类群演化而来。菊石在中生代(三叠纪、侏罗纪、白垩纪)达到了鼎盛时期,种类繁多,形态变化万千,是那个时代海洋中最具代表性的生物之一。它们几乎覆盖了所有的海洋生态位,成为重要的指示化石。但与恐龙一样,菊石也在白垩纪末大灭绝(约6600万年前)中全部灭绝。
鹦鹉螺(Nautilus): 现代意义上的鹦鹉螺,其直接祖先可以追溯到泥盆纪(尽管更广义的鹦鹉螺类(Nautilida)出现更早,与菊石是近亲,但又不是菊石)。鹦鹉螺家族相对“低调”,虽然它们与角石一同出现,但繁盛期不如角石,并且在中生代也与菊石共存。关键在于,它们躲过了白垩纪末的浩劫,成为了一支“漏网之鱼”,是至今依然活跃的头足类外壳类群。

简单概括:

角石: 寒武纪出现,古生代繁盛,至今(鹦鹉螺是其后裔)
菊石: 泥盆纪出现,中生代繁盛,白垩纪末灭绝
鹦鹉螺: 泥盆纪出现(或更早),躲过大灭绝,至今仍存

3. 生长与生活方式:漂浮的艺术家与导航的潜水员

角石: 大多数角石是漂浮或缓慢游动的,可能生活在水体中下层。它们的直壳体可能在一定程度上限制了它们的活动能力,但也有一些弯曲的或特殊的角石,推测它们可能更具活动性。
菊石: 菊石是活跃的游泳者,它们依靠喷射水流在海洋中穿梭。它们生活在不同的水层,从近海到远洋,从浅水到深海都有分布。其复杂的壳体和内部分隔的腔室(通过虹吸管调节气体和液体)是它们精细控制浮力的证据,使其能够精确地调整在水柱中的位置,成为高效的捕食者。
鹦鹉螺: 鹦鹉螺是出色的潜水员,它们依靠壳内腔室中气体和液体的比例来调节自身的密度,从而控制在水中的浮力。它们在夜间活动,捕食鱼类、甲壳类等。与许多现代头足类(如乌贼)不同,鹦鹉螺的虹吸管功能也更像是“抽水机”,而不是像乌贼那样形成一个喷水推进的喷射器。

4. 虹吸管(Siphuncle)和壳体内部结构

虽然这是更微观的特征,但对于研究者来说非常重要。

角石: 虹吸管通常是位于壳体腹侧(或一侧),而且相对简单,通常是一个管道。
菊石: 虹吸管的位置变化较大,但通常比较细,并且位于壳体的腹侧。
鹦鹉螺: 虹吸管非常发达,并且贯穿所有腔室,位于壳体的腹侧中心。它的结构也比较复杂,能主动调节腔室内的液体。

总结一下,如果你在野外捡到一个化石,可以这样做:

1. 看形状:
如果是盘绕得非常紧密、像个螺旋,并且壳体上有复杂的肋纹或装饰,很可能是菊石。
如果是笔直的、长条状或锥形,或者微弯,且看起来比较朴素,那极有可能是角石。
如果是盘绕,但最外层有个明显的开口,那几乎可以确定是鹦鹉螺(虽然鹦鹉螺化石相对较少见,尤其是在陆地化石点)。

2. 看缝合线(如果能看到内部结构):
非常精细、像花边一样褶皱的,是菊石。
平滑的曲线,可能是角石或鹦鹉螺。
若是在前两者基础上,能看出波浪状或简单的弧形,则更偏向鹦鹉螺。

3. 看年代(如果知道出土地点):
在中生代地层(侏罗纪、白垩纪)发现的螺旋状外壳,基本上都是菊石。
在古生代地层(奥陶纪、志留纪、泥盆纪)发现的直壳或简易螺旋状外壳,绝大多数是角石。
如果是在相对年轻的地层,或能辨认出鹦鹉螺独特的开口和虹吸管结构,那可能是鹦鹉螺。

记住这些特点,下次你在博物馆或者野外发现这些古老的海洋居民时,就能更好地辨认它们各自的身份了!它们都是地球生命演化史上的重要篇章,每一个化石都讲述着一个失落的海洋世界的故事。

网友意见

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头足纲分类有些复杂,有的分类方法分为两个亚纲:四鳃亚纲(外壳类)和二鳃亚纲(内壳类);还有的分为四个亚纲:蛸亚纲、鹦鹉螺亚纲、菊石亚纲、箭石亚纲。
要区分头足纲的生物,我们得先看这张图大致了解一下带壳的头足纲的身体构造

头足纲的历史可谓是源远流长,最早可以追溯到寒武纪大爆发时期。目前认为头足纲的祖先是这个东西——澄江生物群的宽叶形虫,长得像个触手少了几对的鱿鱼一般。


过了几千万年,头足纲进化出了外壳,再后来逐渐成为了奥陶纪海洋中的霸主,这就是角石(平壳鹦鹉螺),可以理解为直壳的鹦鹉螺。角石的特点很明显,缝合线都简单,经常还可以见到风化/打磨出的体管。角石的体管很有意思,和卷壳鹦鹉螺不一样,有的在身体中央有的不在。


暴露出体管的奥陶纪角石化石


喇叭角石,幼年期是卷壳的,之后变为直壳。


————————————————————


后来角石中的有些种类进化出了卷壳的鹦鹉螺,鹦鹉螺的缝合线类似于角石一般都很简单平滑,隔板也是平面的,体管在身体中央。

现生鹦鹉螺


去掉原生壳暴露出缝合线的鹦鹉螺化石,可以看到其平滑的缝合线


切开的鹦鹉螺化石,可以看到其体管在身体正中央。



再往后过了一亿多年,在泥盆纪早期,从卷壳鹦鹉螺中演化出了菊石。菊石最大的一个特点就是它复杂的缝合线,而且越后期的菊石缝合线越复杂,菊石隔板也具有复杂的皱褶。大部分菊石的体管在身体的腹侧。

保存原生质层的菊石化石




去掉原生质层后暴露出缝合线的菊石化石,可以看到其复杂的缝合线


身体腹侧的体管




皱褶状的隔板


菊石里还有一些异类——异形菊石类和杆菊石类的。这两类的形状虽然奇形怪状,但是其依旧遵循菊石的特点——复杂的缝合线,腹侧的体管。


直直的杆菊石


杆菊石的缝合线


异形菊石

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