Abstract
A reassessment of Glaphyrites material from the Late Carboniferous of Uruguay, famous for being the first ammonite described with the complete buccal mass in situ (also referred to Eoasianites earlier), indicates that the structures recorded as opercula or anaptychi, respectively, by earlier authors in several of the Glaphyrites specimens are rather to be interpreted as (1) dislodged fragments of the calcareous shell, originating from the aperture, and isolated by demineralization as well as fragmentation during taphonomy, and (2) remnants of demineralization, the fine lines suggesting that the rims of the ‘opercula’ are elongated “puckers” produced by shrinking of the inner layer of the calcareous shell during dissolution. An energy dispersive X-ray (EDX) analysis corroborated the impression that these fossils consist uniformly of a matrix of calcium phosphate (apatite), containing a less significant amount of iron and sulphur, among other elements. The Glaphyrites material is re-interpreted as possessing a lower and upper jaw with a general beak-like morphology that is comparable to modern nautilids and coleoids, a complex radula, but evidence for an operculum protecting the soft body is missing. Since the jaw elements are located in the anterior portion of the body chamber, but not directly at the aperture, and are furthermore of smaller size compared to the cross section of the aperture, we assume that a double function of jaws as opercula in Glaphyrites is unlikely.
Kurzfassung
Die erneute Untersuchung des Glaphyrites-Materials aus dem späten Karbon von Uruguay, berühmt als erste Ammonoideen bei denen die gesamte Buccalmasse in situ erhalten ist (früher z.T. auch Eoasianites zugeordnet), zeigt, daß die von früheren Autoren als Opercula bzw. Anaptychi beschriebenen Strukturen, die bei mehreren Exemplaren von Glaphyrites auftreten, eher als (1) dislozierte Fragmente der Kalkschale zu deuten sind, die aus dem Mündungsbereich stammen und während der Taphonomie durch Demineralisation und Fragmentierung isoliert und als (2) Demineralisationsreste vorliegen; die Runzeln, die an Opercula erinnern, sind durch den Schrumpfungsprozess der Innenseite der Kalkschale während deren Auflösung entstanden. EDX-Analysen bestätigen den makroskopischen Befund, dass diese Fossilien einheitlich aus einer Maxtrix von Calciumphosphat (Apatit) erhalten sind, welche Eisen und Schwefel enthält. Das Glaphyrites-Material wird hier dahingehend interpretiert, dass diese Ammonoideen Unter- und Oberkiefer von generell schnabelartiger Form besaßen, die grundsätzlich denen der modernen Nautiliden und Coleoideen ähneln, sowie eine komplexe Radula, aber kein Operculum. Da sich die Kieferelemente im vorderen Bereich der Wohnkammer finden, aber nicht direkt an der Mündung, und zu klein sind um den Windungsquerschnitt im Mündungsbereich abzudecken, halten wir eine Doppelfunktion als Kiefer und Deckel für Glaphyrites für unwahrscheinlich.
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References
Bandel, K. 1988. Operculum and buccal mass of ammonites, In Cephalopods—present and past, eds. Jost Wiedmann, and Jürgen Kullmann, 653–678. Stuttgart: Schweizerbart.
Checa, A.G., and A.P. Jiménez-Jiménez. 1998. Constructional morphology, origin, and evolution of the gastropod operculum. Paleobiology 24(1): 109–132. doi:10.1666/0094-8373-24.1.109.
Clausen, C.-D. 1969. Oberdevonische Cephalopoden aus dem Rheinischen Schiefergebirge II. Gephuroceratidae, Beloceratidae. Palaeontographica 132: 4–6.
Closs, D. 1967a. Goniatiten mit Radula und Kieferapparat in der Itararé Formation von Uruguay. Paläontologische Zeitschrift 41(1/2): 19–37.
Closs, D. 1967b. Upper Carboniferous anaptychi from Uruguay. Ameghiniana (Revista Asociacion paleontologia Argentina) 5(4): 145–148.
Closs, D. 1969. Intercalation of goniatites in the Gondwanic glacial beds of Uruguay, 197–212. Gondwana stratigraphy. IUGS Symposium Buenos Aires, 1–15 October 1967. Paris: Louis-Jean.
Closs, D., and M.J. Gordon. 1966. An upper Paleozoic goniatite radula. Escola de Geologia, Notas e Estudos 1(2): 73–75.
Closs, D., and J. Kullmann. 1975. Late Paleozoic cephalopods from South America. Anais da Academia Brasileira de Ciências 1972(44): 95–98.
De Baets, K., C. Klug, D. Korn, C. Bartels, and M. Poschmann. 2013. Emsian Ammonoidea and the age of the Hunsrück Slate (Rhenish Mountains, Western Germany). Palaeontographica, Abteilung A 299: 1–113.
Doguzhaeva, L.A. 1989. Wrinkle layer of the ammonoid shell [in Russian]. Paleontologicheskii zhurnal 1: 38–48.
Doguzhaeva, L.A., R.H. Mapes, and H. Mutvei. 1997. Beaks and radulae of early Carboniferous goniatites. Lethaia 30(4): 305–313. doi:10.1111/j.1502-3931.1997.tb00473.x.
Engeser, T., and H. Keupp. 2002. Phylogeny of the aptychi-possessing Neoammonoidea (Aptychophora nov., Cephalopoda). Lethaia 34(1): 79–96.
Furnish, W.M., B.F. Glenister, J. Kullmann, and Z. Zhou. 2009. Treatise on invertebrate paleontology, Part L, Revised: Mollusca 4, Vol. 2: Carboniferous and Permian Ammonoidea (Goniatitida and Prolecanitida), 1-XXIX+258. Lawrence: The University of Kansas Paleontological Institute.
Holland, C.H. 1987. The nautiloid cephalopods: a strange success. Journal of the Geological Society 144(1): 1–15. doi:10.1144/gsjgs.144.1.0001.
Hyatt, A. 1884. Genera of fossil cephalopods. Boston Society of Natural History, Proceedings 22: 273–338.
Hyatt, A. 1900. Cephalopoda, ed. Karl Alfred von Zittel, 502–604. Textbook of Palaeontology (1896–1900). London and New York: Macmillan.
Kennedy, W.J., and W.A. Cobban 1976. Aspects of ammonite biology, biogeography, and biostratigraphy, 1–94. London.
Keupp, H. 2000. Ammoniten—Paläobiologische Erfolgsspirale, 1–165. Stuttgart: Thorbecke.
Keupp, H. 2008. Desmoceras (Pseudouhligella) intrapunctatum n. sp. (Ammonoidea) aus dem Unter-Albium von NW-Madagaskar mit Ritzstreifen. Paläontologische Zeitschrift 82(4):437–447.
Keupp, H., and F. Riedel. 2010. Remarks on the possible function of the apophyses of the middle jurassic microconch ammonite Ebrayiceras sulcatum (Zieten, 1830), with a discussion on the palaeobiology of Aptychophora in general. Neues Jahrbuch für Geologie und Paläontologie Abhandlungen 255(3): 301–314. doi:10.1127/0077-7749/2009/0026.
Klug, C. 2001. Functional morphology and taphonomy of nautiloid beaks from the middle Triassic of Southern Germany. Acta Palaeontologica Polonica 46(1): 43–68.
Klug, C., T. Brühwiler, D. Korn, G. Schweigert, A. Brayard, and J. Tilsley. 2007a. Ammonoid shell structure of primary organic composition. Palaeontology 50(6): 1463–1478.
Klug, C., and I. Jerjen. 2012. The buccal apparatus with radula of a ceratitic ammonoid from the German middle Triassic. Géobios 45(1): 57–65. doi:10.1016/j.geobios.2011.12.001.
Klug, C., W. Riegraf, and J. Lehmann. 2012. Soft-part preservation in heteromorph ammonites from the Cenomanian–Turonian Boundary Event (OAE 2) in North–West Germany. Palaeontology 55(6): 1307–1331. doi:10.1111/j.1475-4983.2012.01196.x.
Klug, C., M. Urlichs, M. Montenari, and H. Schulz. 2007b. Soft-tissue attachment of middle Triassic Ceratitida from Germany, eds. Neil H. Landman, Richard Arnold Davis, and Royal H. Mapes, 205–220. Cephalopods present and past: new insights and fresh perspectives. New York: Springer.
Korn, D., and C. Klug. 2002. Ammoneae devonicae. Fossilium Catalogus I: Animalia 138: 1–375.
Korn, D., and C. Klug. 2007. Conch form analysis, variability, morphological disparity, and mode of life of the Frasnian (Late Devonian) ammonoid Manticoceras from Coumiac (Montagne Noire, France), eds. Neil Landman, Richard Arnold Davis, and Royal H. Mapes, 57–85. Cephalopods present and past: new insights and fresh perspectives. Dordrecht: Springer.
Kröger, B., C. Klug, and R.H. Mapes. 2005. Soft-tissue attachment in Orthocerida and Bactritida of Emsian to Eifelian age (Devonian). Acta Palaeontologica Polonica 50 (2): 329–342.
Kruta, I., and N.H. Landman. 2008. Injuries on Nautilus jaws: implications for the function of ammonite aptychi. The Veliger 50(3): 241–247.
Kruta, I., N. Landman, I. Rouget, F. Cecca, and P. Tafforeau. 2011. The role of ammonites in the Mesozoic marine food web revealed by jaw preservation. Science 331(6013): 70–72. doi:10.1126/science.1198793.
Kullmann, J. 1993. Paleozoic ammonoids of Mexico and South America, ed. Comptes Rendus XII ICC-P, 557–562. Buenos Aires.
Lehmann, U. 1970. Lias-Anaptychen als Kieferelemente (Ammonoidea). Paläontologische Zeitschrift 44(1/2): 25–31.
Lehmann, U. 1972. Aptychen als Kieferelemente der Ammoniten. Paläontologische Zeitschrift 46(1/2): 34–48.
Lehmann, U. 1976. Ammoniten. Ihr Leben und ihre Umwelt, 1–71. Stuttgart: F. Enke.
Lehmann, U. 1987. Ammoniten. Ihr Leben und ihre Umwelt, 1–173. Stuttgart: F. Enke.
Lehmann, U. 1990. Ammonoideen—Leben zwischen Skylla und Charybdis, 1-1-257. Stuttgart: Enke.
Lehmann, U., and C. Kulicki. 1990. Double function of aptychi (Ammonoidea) as jaw elements and opercula. Lethaia 23: 325–331.
Maeda, H., and A. Seilacher. 1996. Ammonoid taphonomy. In Topics in geobiology, eds. Neil H. Landman, Kazushige Tanabe, and Richard Arnold Davis, vol. 13, 543–578. Ammonoid paleobiology. New York: Plenum Press.
Meek, F.B., and F.V. Hayden. 1865. Palaeontology of the upper Missouri: a report upon collections made principally by the expeditions under command of Lieut, G. K. Warren, U.S. Top. Engrs., in 1855 and 1856. Invertebrates. Part I, 1-i-ix+135. Washington.
Otto, M. 1994. Zur Frage der “Weichteilerhaltung” im Hunsrückschiefer. Geologica et Palaeontologica 28: 45–63.
Riegraf, W., G. Werner, and F. Lörcher. 1984. Der Posidonienschiefer: Biostratigraphie, Fauna und Fazies des südwestdeutschen Untertoarciums (Lias e), 1–195. Stuttgart: Ferdinand Enke.
Ruzhentsev, V.E. 1933. O nekotorykh nizhnepermskikh ammonoideyakh Aktyubinskogo rayona. Problemy Sovietskoi Geologii 11(2): 164–180.
Ruzhentsev, V.E. 1936. Norye dannye po stratigrafi kamennougol nykh i nizhnepermskikh ortlozkenii Orenkurskoi i Aktiubinskoi oblastei. Problemy Sovietskoi Geologii 6: 470–506.
Ruzhentsev, V.E., and M.F. Bogoslovskaia. 1971. Namiurskii etap v evoliutsii ammonodei. Rannenamiurskie ammonoidei. Trudy Paleontologicheskogo Instituta Akademiya Nauk SSSR 133: 1–382.
Saunders, W.B., C. Spinosa, C. Teichert, and R.C. Banks. 1978. The jaw apparatus of recent Nautilus and its palaeontological implications. Palaeontology 21(1): 129–141.
Schweigert, G. 2009. First three-dimensionally preserved in situ record of an aptychophoran ammonite jaw apparatus in the Jurassic and discussion of the function of aptychi. Berliner Paläobiologische Abhandlungen 10: 321–330.
Seilacher, A. 1993. Ammonite aptychi: how to transform a jaw into an operculum? American Journal of Science 293: 20–32.
Shigeno, S., T. Sasaki, T. Moritaki, T. Kasugai, M. Vecchione, and K. Agata. 2008. Evolution of the cephalopod head complex by assembly of multiple molluscan body parts: evidence from Nautilus embryonic development. Journal of Morphology 269: 1–17. doi:10.1002/jmor.10564.
Shigeno, S., S. Takenori, and S. von Boletzky. 2010. The origins of cephalopod body plans: a geometrical and developmental basis for the evolution of vertebrate-like organ systems, eds. Kazushige Tanabe, Yasunari Shigeta, Takenori Sasaki, and Hiramichi Hirano, 23–34. Cephalopods—present and past. Tokyo: Tokai University Press.
Stridsberg, S. 1984. Aptychopsid plates—jaw elements or protective operculum. Lethaia 17: 93–98.
Stürmer, W. 1968. Einige Beobachtungen an devonischen Fossilien mit Röntgenstrahlen. Natur und Museum 98(10): 413–417.
Stürmer, W. 1969. Pyrit-Erhaltung von Weichteilen bei devonischen Cephalopoden. Paläontologische Zeitschrift 43(1–2): 10–12. doi:10.1007/bf02987922.
Stürmer, W. 1970. Soft parts of cephalopods and trilobites: some surprising results of X-ray examinations of devonian slate. Science 170 (18 December 1970):1300–1302.
Tanabe, K., C. Kulicki, and N.H. Landman. 2005. Precursory siphuncular membranes in the body chamber of Phyllopachyceras and comparisons with other ammonoids. Acta Palaeontologica Polonica 50(1): 9–18.
Tanabe, K., and R.H. Mapes. 1995. Jaws and radula of the Carboniferous ammonoid cravenoceras. Journal of Paleontology 69(4): 703–707. doi:10.2307/1306304.
Trauth, F. 1927. Aptychenstudien. I. Über die Aptychen im Allgemeinen. Annalen des Naturhistorischen Museums in Wien 41: 171–259.
Trauth, F. 1928. Aptychenstudien. II. Die Aptychen der Oberkreide. Annalen des Naturhistorischen Museums in Wien 42: 121–188.
Trauth, F. 1930. Aptychenstudien. III–V. Annalen des Naturhistorischen Museums in Wien 44: 329–406.
Trauth, F. 1931. Aptychenstudien. VI–VII. Annalen des Naturhistorischen Museums in Wien 45: 17–134.
Trauth, F. 1934. Die Anaptychen des Lias. Neues Jahrbuch für Mineralogie, Geologie und Paläontologie, Beilage-Bände 73: 70–99.
Trauth, F. 1935a. Anaptychi und anaptychus-ähnliche Aptychi der Kreide. Neues Jahrbuch für Mineralogie, Geologie und Paläontologie, Beilage-Bände 74: 448–468.
Trauth, F. 1935b. Die Aptychen der Trias. Sitzungsberichte der Akademie der Wissenschaften in Wien, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Klasse, Abteilung I. Mineralogie, Kristallographie, Botanik, Physiologie der Pflanzen, Zoologie, Paläontologie, Geologie, Physische Geographie und Reisen 144(9/10):455–483.
Trauth, F. 1935c. Die Punctaptychi des Oberjura und der Unterkreide. Jahrbuch der Geologischen Bundesanstalt Wien 85(3–4): 309–333.
Trauth, F. 1935d. Die zweivalvigen Aptychen des Lias. I. Teil. Jahreshefte des Vereins für vaterländische Naturkunde in Württemberg 91: 22–55.
Trauth, F. 1936a. Aptychenstudien VIII. Die Laevilamellaptychi des Oberjura und der Unterkreide. Annalen des Naturhistorischen Museums in Wien 47: 127–145.
Trauth, F. 1936b. Die zweivalvigen Aptychen des Lias. II. Teil. Jahreshefte des Vereins für vaterländische Naturkunde in Württemberg 92: 10–43.
Trauth, F. 1936c. Ueber Aptychenfunde auf Cuba. Proceedings Koninklijke Akademie van Wetenschappen te Amsterdam 39(1): 66–76.
Trauth, F. 1937. Die Praestriaptychi und Granulaptychi des Oberjura und der Unterkreide. Paläontologische Zeitschrift 19(1/2): 134–162.
Trauth, F. 1938. Die Lamellaptychi des Oberjura und der Unterkreide. Palaeontographica 88(4–6): 115–229.
Walliser, O.H. 1970. Über die Runzelschicht bei Ammonoidea. Göttinger Arbeiten zur Geologie und Paläontologie 5: 115–126.
Wani, R., T. Kase, Y. Shigeta, and R. De Ocampo. 2005. New look at ammonoid taphonomy, based on field experiments with modern chambered Nautilus. Geology 33(11): 849–852. doi:10.1130/g21712.1.
Ward, P.D. 1987. The natural history of Nautilus, 1-xiii+267. Boston: Allen and Unwin.
Zakharov, Y.D. 1979. Morphology of the jaw apparatus of cephalopods and some evolution problems [in Russian], ed. M. N. Gramm, 60–79. Fossil invertebrates of the far East. Vladivostok: DVNTs ANSSSR.
Zakharov, Y.D., and T.A. Lominadze. 1983. New data on the jaw apparatus of fossil cephalopods. Lethaia 16: 67–78.
Zeiss, A. 1968. Fossile Cephalopoden mit Weichteilen. Natur und Museum 98(10): 418–424.
Zeiss, A. 1969. Weichteile ectocochleater paläozoischer Cephalopoden in Röntgenaufnahmen und ihre paläontologische Bedeutung. Paläontologische Zeitschrift 43(1/2): 13–27.
Acknowledgments
H. Schulz (Tübingen) borrowed the specimens and kindly allowed ammonium chloride coating and sampling for SEM analysis; we also thank P. Havlik for additional information on the Glaphyrites specimens now under his care at the Tübingen collection. Technical support by M. Krogmann (Bremen) with respect to the macrophotographic works, as well as by P. Witte (Bremen) for SEM images, is highly appreciated. JL acknowledges funding by the German Research Foundation (DFG; project LE 1241/2-1). CK thanks the Swiss National Science Foundation for financial support (Project Number 132870). We thank both reviewers, H. Keupp (Berlin) and K. De Baets (Erlangen), for valuable comments that improved our manuscript.
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Lehmann, J., Klug, C. & Wild, F. Did ammonoids possess opercula? Reassessment of phosphatised soft tissues in Glaphyrites from the Carboniferous of Uruguay. Paläontol Z 89, 63–77 (2015). https://doi.org/10.1007/s12542-013-0219-8
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