パレオ・バイオメカニクスから読み解く腕足動物の形態進化と多様性

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オルドビス紀の生物大放散事変で多様化を遂げた腕足動物の進化多様性を濾過摂食能力の点から理解するために，ゾワビエラ類とプラチストロフィア類を用いてそれぞれ形態解析および流体解析を実施した．ゾワビエラ類を用いた形態解析では，フォトグラメトリーによって復元した3Dモデルを用いて，触手冠の付着していたリッジ状構造の成長様式を検討した．また，プラチストロフィア類を用いた流体解析では，CFDシミュレーションによって，殻まわりに発生する流れ場を復元し，形質の機能性を評価した．スウェーデンから産出するシルル紀ゾワビエラ類Eoplectodontaを対象とした3D形態解析の結果，殻の外形から得られる殻長と体積は等成長である一方で，殻長・体積に対する殻幅は劣勢長であることがわかった．これは，本種は縦長の概形となるよう成長していることを意味する．また，背殻の内面に残されたリッジ状構造の長さ，推定される触手冠の長さは，殻長・体積に対して優成長となっており，狭空間にて効率的に多くの触手を配列するよう成長していたことがわかった．これまでの研究によって，プラチストロフィア類の備えたジグザグ縫合線は，殻の内側で発生する受動的な濾過摂食水流を弱化させる機能を持つことがわかっている．そこで本年度は，この弱化メカニズムを探るために，Vinlandostrophiaの3種を用いて，開口部の流体力学的特性を検討した．その結果，正中線上にあるサルカス開口部と側方開口部の大局的な2領域だけでなく，ジグザグをつくる上流側および下流側の頂点間といった微視的な開口部でも異なる流速および圧力分布となることがわかった．ジグザグ縫合線に沿う微視的な流速分布および圧力分布は，種間だけでなく外部流速によっても大きな違いが認められた．先行研究で提示された3種の適応環境の違いは，このような機能性の差異がもたらしていたかもしれない．