“一雷驚蟄始?!贝豪渍?,萬物復蘇。蟄伏冬眠的蝎子,悄然出洞,這一幕,或許自四億年前開始便在陸地上循環(huán)上演。蝎子是地球上第一批從海洋走向陸地的節(jié)肢動物,但因為化石的稀缺,其演化故事鮮為人知。
從海到陸,為啥這種蝎子化石這么少?
被稱為“海蝎子”的遠古生物是板足鱟(hou音同“后”)類(Eurypterida),并不是真正的蝎子,它們在形態(tài)上與蝎子十分相似,但親緣關(guān)系較遠,與早期蝎子的祖先共同生活在海洋中。
目前已知最古老的蝎子化石發(fā)現(xiàn)于距今約4.6億年前的志留紀地層中,這些早期蝎子完全生活于水中,依賴書鰓進行呼吸,與今天的鱟類相似。然而,在加拿大志留紀中期地層中發(fā)現(xiàn)的布魯斯埃拉默蝎(Eramoscorpius brucensis),卻為蝎類登陸的關(guān)鍵過渡環(huán)節(jié)提供了重要線索——它們的步足進化出短跗節(jié),這種結(jié)構(gòu)更適應(yīng)陸地行走,暗示其可能已具備短暫離水活動的能力,被認為是連接水生蝎類與陸生蝎類的過渡類型。
隨著蝎類逐漸適應(yīng)陸地生活,它們的呼吸器官也從書鰓演化為書肺,并發(fā)展出氣孔和腹板等陸地適應(yīng)性特征。石炭紀早期的陸生蝎化石記錄相對豐富,例如美國賓夕法尼亞州發(fā)現(xiàn)的古后棘蝎屬(Palaeopisthacanthus)與秀蝎屬(Compsoscorpius),均展現(xiàn)出典型的陸生形態(tài)結(jié)構(gòu)。然而,進入中生代和新生代后,蝎子的化石記錄卻變得極為稀少。此時期的陸生蝎化石大多以琥珀包裹的微小個體(僅幾毫米至一兩厘米)形式保存,而傳統(tǒng)巖石地層中幾乎難覓其蹤,這可能與它們棲息環(huán)境(如森林地表)的化石形成條件有關(guān)。
布魯斯埃拉默蝎 (左、Waddington et al., 2015)和琥珀中的寇里殺牛蝎(右、Xuan et al., 2025)
但是,登陸后的蝎子,蹤跡就難以捉摸了。迄今為止,中國僅僅發(fā)現(xiàn)了四塊陸生蝎化石。為什么蝎化石如此稀少?因為蝎化石有“三難:——“發(fā)現(xiàn)難、保存難、鑒定難”。
發(fā)現(xiàn)難:從生物特性來看,蝎子的生物量不是很多,咱們平常想要看到蝎子也不是什么容易的事情,而且小型陸生蝎子化石很容易被忽視。
保存難:從埋藏學條件來看,蝎子棲息的環(huán)境多是干燥的地帶或是水體的邊緣,導致它們的尸體容易被風化或侵蝕,恰恰構(gòu)成了化石保存的"死亡陷阱"。只能通過火山灰的快速覆蓋(如意大利“龐貝古城”)、泥巖的快速掩埋等特殊的地質(zhì)事件才能保存其精細的結(jié)構(gòu)。
鑒定難:從研究手段上來看,由于蝎子形態(tài)特征復雜,即便蝎化石保存下來了,化石常因保存不全難以歸類,讓蝎類常被視為研究的“配角”。
中國陸生蝎化石的四塊“拼圖”
以上“三難”造成了蝎化石的稀少,因此,科學家發(fā)現(xiàn)的每一塊蝎化石都彌足珍貴?,F(xiàn)在我們就來看看中國古生物學家們發(fā)現(xiàn)并研究的這四塊蝎化石,看他們是怎么填補中國蝎化石的空白。
體型最大的蝎化石——白堊紀(距今1.25億年)的“龍城熱河蝎”
近日,中國科學家發(fā)現(xiàn)了龍城熱河蝎的化石,這也是迄今體型最大的一塊陸生蝎化石。
2025年,中國科學院南京地質(zhì)古生物研究所博士研究生宣強、研究員黃迪穎、蔡晨陽與中國地質(zhì)大學(武漢)黃元耕副研究員合作報道了一只1.25億年前的蝎子化石。因其發(fā)現(xiàn)于熱河生物群,且被保存于龍城,故被命名為“龍城熱河蝎”。
龍城熱河蝎的標本保存了纖細的須肢、修長的足部、五邊形的胸板,以及標志性的毒刺尾針??蒲腥藛T根據(jù)這些特征將它歸類于殺牛蝎小目(Buthida),但因其缺少毛序和螯肢細節(jié),暫時無法確定它的具體科屬。
龍城熱河蝎化石(現(xiàn)保存于遼寧省朝陽市化石谷博物館)
它特別之處,是其“超標”的體型——接近10厘米的體長,這遠超其他中生代蝎類,甚至接近現(xiàn)代某些熱帶蝎子的尺寸。因此,科學家推測它可能是白堊紀生態(tài)系統(tǒng)的“全能型選手”——既是捕食者,也是獵物。它的菜單可能包括昆蟲、蜘蛛,甚至小型脊椎動物的幼體;而它自己也可能成為早期鳥類、哺乳動物或恐龍的盤中餐。
龍城熱河蝎復原圖
(圖片來源:孫捷繪制)
這種“雙向捕食”的特性,讓它成為生態(tài)網(wǎng)絡(luò)中不可或缺的“中間節(jié)點”,科研人員稱之為“介數(shù)中心性”。這種樞紐地位,說明它或許有助于熱河生物群內(nèi)的整個生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性,如果龍城熱河蝎滅絕,可能會引發(fā)多米諾骨牌般的連鎖反應(yīng)。
熱河生物群被譽為“20世紀全球最重要的古生物發(fā)現(xiàn)之一”,因發(fā)現(xiàn)多種特異埋藏化石而聞名于世,包括帶羽毛的恐龍、早期鳥類、多樣化的哺乳動物、翼龍、節(jié)肢動物、植物化石等。長期以來,熱河生物群的節(jié)肢動物研究以昆蟲和甲殼類為主,蝎子卻始終缺席。龍城熱河蝎的發(fā)現(xiàn),填補了這一空白,這也是中國中生代的第一塊蝎化石。
已經(jīng)適應(yīng)陸地生活的蝎化石——二疊紀(距今約2.98億年前)的“始蝎”
2020年,中國科學院南京地質(zhì)古生物研究所博士研究生雷曉潔、助理研究員周衛(wèi)明、副研究員萬明禮等科研人員在內(nèi)蒙古烏達地區(qū)“植物龐貝城”發(fā)現(xiàn)了一塊二疊紀的蝎化石,并歸為始蝎屬未定種(Eoscorpius sp.)。
始蝎化石:部分前腹部、后腹部及步足
(圖片來源:雷曉潔提供)
該標本保存較為完整,頭胸甲前中部有一隆起的水滴形中眼丘,螯肢大,觸肢長而相對粗壯,掌寬且短,指長;第二對步足保存有脛節(jié)距。后腹部體節(jié)的長和寬均依次減少。尾節(jié)毒囊呈燈泡狀,蟄針粗壯,長且彎曲。身體表面有許多丘狀小顆粒裝飾,表皮上較為精細的結(jié)構(gòu)等都清晰可見,其形態(tài)特征介于板足鱟和現(xiàn)代蝎子之間。因此,科研人員推測,三億年前,蝎子就有毒。
標本保存于凝灰?guī)r層中部表明始蝎生活在早二疊世的沼澤森林,可能是樹棲捕食者,以昆蟲和小型節(jié)肢動物為食,表明在那時此類蝎子可能就已經(jīng)適應(yīng)了陸生生活。
作為生態(tài)系統(tǒng)中的食肉捕食者,該蝎子化石的發(fā)現(xiàn),可證明當時的沼澤森林中已有較為豐富的動物量。是研究蝎子從水生到陸生演化過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。它的發(fā)現(xiàn),為揭示蝎子的起源和早期演化歷史提供了重要證據(jù)。
最早的陸生蝎化石:泥盆紀(約4.19億年前)的“纖跗湖北蝎”
1990年,在湖北省武漢市漢陽區(qū)(曾經(jīng)漢陽縣),來自古生物學家們發(fā)現(xiàn)屬于泥盆紀的蝎化石,被命名為“纖跗湖北蝎”(Hubeiscorpio gracilitarsis)。
纖跗湖北蝎體型較小,體長僅約2厘米,擁有原始的外骨骼結(jié)構(gòu),附肢纖細,形態(tài)特征已經(jīng)與現(xiàn)代蝎子非常接近。
這是迄今為止中國發(fā)現(xiàn)的最早的陸生蝎化石,它的發(fā)現(xiàn)將中國蝎化石的記錄提前了約2億年,為研究蝎子的早期演化提供了珍貴的材料,也為節(jié)肢動物早期陸地適應(yīng)提供了重要證據(jù)。
“纖跗湖北蝎”化石
(圖片來源:Walossek et al., 1990)
最早發(fā)現(xiàn)的蝎化石:中新世(約2300萬年前)的“山東中華蝎”
1983年,在山東山旺化石群,中國古生物學家們發(fā)現(xiàn)了一塊保存完好的中新世蝎化石,被命名為“山東中華蝎”(Sinoscorpius shandongensis)。
這塊蝎化石的蟲體長大于42毫米,寬10.5毫米,與現(xiàn)代蝎子十分相似,說明那時山東山旺可能是一個溫帶森林環(huán)境。
它的發(fā)現(xiàn),填補了中國蝎化石的空白,為了解這一時期蝎子的演化提供了重要線索,也揭示了蝎子形態(tài)的長期穩(wěn)定性。
“山東中華蝎”化石
(圖片來源:Hong, 1983)
結(jié)語
從泥盆紀到二疊紀到白堊紀再到中新世,蝎子見證了滄海變桑田,也目睹了恐龍崛起與滅絕,親歷了五次生物大滅絕。在數(shù)億年的演化歷史中,蝎子的外部形態(tài)一直處于保守狀態(tài),始終以毒針為劍,其類似的身體分節(jié)以及毒腺結(jié)構(gòu)使其有著“活化石”的稱號。
隨著科研水平的提高,技術(shù)手段的進步,古生物學家正在努力的一步步地讓更多“沉睡”于巖層中的蝎化石蘇醒,繪制它的生命之樹,去探索它們從海洋到陸地的生態(tài)轉(zhuǎn)型,去研究地球氣候與生物群落的協(xié)同演化。
參考文獻:
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[4] Wang, H., Braddy, S., Botting, J, et al. The first documentation of an Ordovician eurypterid (Chelicerata) from China. Journal of Paleontology. 2023; 97(3): 606-611.
[5] Xuan, Q., Cai, C., Huang, Y., & Huang, D. First Mesozoic scorpion from China and its ecological implications. Science bulletin. 2025.
作者:盛捷 黃迪穎 宣強
作者單位:中國科學院南京地質(zhì)古生物研究所
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