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盾皮鱼类(披盔带甲的鱼类)是早期脊椎动物演化中最为成功的类群之一。它们最早出现于中国的早志留世,从早泥盆世起在全球都有分布。盾皮鱼类生活在所有的水域中(淡水,浅海以及海洋),大小不一(从不足一厘米到十几米以上)。节甲鱼目是盾皮鱼类演化中最为多样的一支,分两个亚目:单系的疹甲鱼亚目(包括疹甲鱼类以及短胸鱼类)和原始的并系类群辐纹鱼亚目。
目前,节甲鱼目的起源与辐纹鱼亚目部分鱼类(如叶鳞鱼类)的起源问题仍未厘清。这主要由于缺乏“过渡期”的化石材料,即已知的原始节甲鱼类与进步节甲鱼类之间仍存在较大的形态学差距。因此,很难解释已知节甲鱼类重要特征的同源演变。
这项工作涉及四个来自中国南方早泥盆世的辐纹鱼类(节甲鱼目,盾皮鱼纲)。其中两个属于节甲鱼目中非常基干的类群(郁江鱼和Yiminaspis);另外两个则属于较进步的辐纹鱼类(斯氏鱼和Gavinaspis)。
Gavinaspis是叶鳞鱼类的一新属新种,发现于云南曲靖的晚洛霍考夫期。其形态学特征介于“传统的”辐纹鱼类与较进步的叶鳞鱼类之间。它的出现,不仅填补了这两个类群在形态学上的差距,而且为叶鳞鱼类中颈片的起源提供了新的假说(颈片丢失,中央片愈合而形成的中颈片)。系统发育分析结果显示Gavinaspis与其余叶鳞鱼类构成姐妹群。
对曲靖晚洛霍考夫期化石材料云南斯氏鱼的重新研究揭示:除正型标本外,其余材料均应归入辐纹鱼亚目的其它类群中。此外,头甲具单一眶前片显示斯氏鱼属于辐纹鱼科。在这之前,辐纹鱼科的化石材料仅在劳亚大陆有发现。系统发育分析结果显示斯氏鱼并非辐纹鱼科的最基干类群,而是位于辐纹鱼属的节点之上。这样的结果可能是由于计算机优化了缺失的性状和斯氏鱼拥有一些在辐纹鱼科中较为进步的性状造成的。
Yiminaspis shenme是乌塔古纳鱼科的一新属种,发现于云南昭通早泥盆世布拉格期。Yiminaspis头甲具两对后点线沟,这个特征广泛存在于瓣甲鱼目中,在节甲鱼类中未有发现。系统发育分析结果显示Yiminaspis与澳大利亚的乌塔古纳鱼互为姐妹群。
采自广西横县布拉格期的六景郁江鱼头甲材料也被重新研究。六景郁江鱼具两对副颈片,这与瓣甲鱼类相似而和节甲鱼类不同。系统发育分析结果显示郁江鱼属于南极鱼科(并系的基干节甲鱼类)的最基干类群。
值得注意的是,上述四种发现于中国南方的节甲鱼类化石材料均为其各自类群中出现最早的。
据此,本文提出了叶鳞鱼类、乌塔古纳鱼类和南极鱼科的中国起源假说:在布拉格与埃姆斯期界线发生过一次扩散事件,同时发生的还有早埃姆斯期生物事件。至于辐纹鱼科的起源问题则仍未完全解决,因为劳亚大陆和中国华南板块相距甚远,分别位于泛大洋相对的两边,并且劳亚大陆的一些辐纹鱼类与中国的斯氏鱼是同时出现的。