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第1章 逝去的足印

只有凭借想象,我们才能回到远古之前去感受曾经辉煌的生命。大约在35亿年前,当生命刚刚在地球上萌动的最初时期,悬浮在原始海洋里不起眼的藻类,曾盛极一时的三叶虫和主宰地球上亿年的恐龙,它们都随着时间的流逝而永远地消失了。但它们又留下了生命的痕迹,让今日的我们去追寻那逝去的足印。

据科学家研究,现在生活在地球上的生物约有300万种,但曾在地球出现过而最终灭绝了的生物则远超此数。根据现在对生物化石的研究分析,科学家推测大约每5000~10000种古代生物中只有一种能够幸运地变成生物化石留存下来;根据新种代替老种所需要的时间来估计,自从生命出现以来,地球上生存过的生物很可能在10亿种左右!过去35亿年,生物是经过不断演化、繁衍,才形成今天千姿百态、种属繁多的生物世界。

在地球上生活过的古代生物,一部分在死后被泥沙迅速埋藏,尸体得以在沉积的泥沙中保存下来,经过千百万年的石化作用,生物的遗骸变成了化石。因此,要了解生物的进化过程,最可靠的证据就是从地层出土的古生物化石。

大约25亿年前的元古代早期,地球上就已经有了能够具有光合作用并能独立繁殖的蓝绿藻类,这是生物演化史上的一大发展。在茫茫海域中,除了单细胞的蓝绿藻外,还有漂浮于海面的藻丝,它们堆积在海底并形成馒头状的藻类叠层石;卵形的藻灰质结核也随波在海底滚动,所以,元古代可说是藻类时代。这些藻类的兴旺,产生了大量的氧气,改变了原始大气的成分,为后来需要氧气进行呼吸作用的动物的出现奠定了基础。

到了大约6亿年前的寒武纪,除个别门类外,生活在地球上的生物类别几乎全部出现了,揭开了生物演化史上的宏伟帷幕。当时的大陆可能是荒凉的,因为我们还没有找到任何真实的陆生生物的化石。低级的苔藓和地衣类的植物,可能生活在潮湿的低地,还缺少根与纤维组织,难以蔓生到干燥地区;当时的无脊椎动物也还没有在空气中生活的机能。但在浅海中的无脊椎动物是多种多样的,它们一般隐伏在各类海藻中,生育繁殖,并以微小的有机物作为食料。寒武纪的生物形态奇特,和我们现代地球上能看到的极少有相似之处。

三叶虫化石

三叶虫是寒武纪最繁盛的生物,约占当时全部生物的60%,是古生代早期一类比较高级的无脊椎动物。根据形态概略地讲,早寒武纪的三叶虫,一般是头部巨大,尾部短小;中寒武纪的,头尾大小近相等,尾部经常生长着不同形式的棘刺;晚寒武纪的头尾多半是光滑的圆浑的。

腕足动物约占寒武纪全部生物的30%。原始的具钙质壳的有铰类腕足动物出现在早寒武世。古杯是一种多细胞的底口生物,体形多变,有杯状圆锥形的单体,有树枝状的群体,更有弯围呈链状的,偶而也聚集形成巨大厚实的礁体。

海百合化石

寒武纪其他门类的无脊椎动物较少,仅占全部生物的10%。作为腔肠动物的珊瑚似乎还不能分泌钙质,在寒武纪找到一些可疑的遗骸。棘皮动物在寒武纪只产生了原始、小型的海林檎,寒武纪开始时产生了笔瞄,主要是固着生活的树形笔石的低级群属。这时还没有海百合、海胆等。

距今5.1亿~4.38亿年的奥陶纪,广阔的海域,繁育着大量的各门类无脊椎动物,除寒武纪已产生的种类外,某些类群还得到进一步的发展,如笔石、珊瑚、海百合、苔藓虫和软体动物等。

笔石是奥陶纪奇异而特殊的类群,自早奥陶纪开始,就已兴盛繁育,广泛分布,有的匍匐,有的游移,有的漂浮。自中奥陶纪开始,珊瑚也大量出现。这时的珊瑚形态虽说还较原始,但已能够组成小型的礁体。苔藓虫出现于奥陶纪早期,演化快,属种多。

腕足动物在奥陶纪演化比较迅速,大部分的类群均有代表。钙质壳的有铰类盛极一时,几丁质壳的无铰类则开始衰退。瓣鳃类仍较稀少,晚期逐渐增多。

三叶虫继续兴盛发展。为了适应不同的生活环境,形态演变多种多样。有的头、胸、尾三部分大小相等,壳体缓平,头、尾都缺少明显的装饰,如大头虫;有的头部既宽且大,前缘被一条平阔的围边所环绕,其上还排列着整齐的瘤粒,如隐三瘤虫;有的为了免于受害,在胸、尾装饰着尖长的针刺,如裂肋虫;有的壳体还能够卷曲成为球状,如隐头虫。奥陶纪还出现了另一类节肢动物,即介形类。棘皮动物在奥陶纪也产生了较多的海百合类和各种海林檎。但陆生的植物和动物,在奥陶纪尚未找到可靠的代表。

在距今4.38亿~3.55亿年间,地质史上称志留纪和泥盆纪。这段时期,生物发展史上有两大变革,其一是生物开始离开海洋,向陆地发展。

盾皮鱼

首先登陆大地的是绿藻,后来进化为裸蕨植物,它们摆脱了水域环境的束缚,在变化多端的陆地环境生长,为大地首次添上绿装。其二是无脊椎动物进化为脊椎动物,志留纪时出现的无颌甲胄鱼类,是原始脊椎动物的最早成员,但却不是真正的鱼类:到泥盆纪时出现的盾皮鱼类和棘鱼类才是真正的鱼类,并成为水域中的霸主。

珊瑚类在泥盆纪极度兴盛,占全部生物群的首位。棘皮动物在泥盆纪相当繁盛,以海百合类和海蕾类为多,在浅海组成美观的群落。海林檎类已残存无几。节肢动物的三叶虫,虽说在志留纪已渐趋减少,但在泥盆纪尚有相当数量的属群,而且形态变异十分明显。

在距今3.55亿~2.5亿年的石炭纪和二叠纪时期,陆生生物飞跃发展。石炭纪时裸子植物灭绝了,代之而起的是石松类、楔叶类、真蕨类和种子蕨类等植物,它们生长茂盛,形成壮观的森林。与森林有密切关系的昆虫亦发展迅速,种属激增,估计到二叠纪末期已有几万种昆虫。此外,脊椎动物亦在石炭纪时向陆上发展,但因为不能完全脱离水域生活,只能成为两栖类动物,到二叠纪末期,两栖类逐渐进化为真正的陆生脊椎动物——原始爬行动物。

在距今2.5亿~6500万年,生物史上称为中生代。包括了地质史的三叠纪、侏罗纪和白垩纪。中生代生物界最大的特点就是继续向适应生活演化,裸子植物演化出花粉管,能进行体内受精,完全摆脱对水的依赖,更能适应陆生生活,形成茂密的森林。动物界中爬行动物也迅速发展,种类繁多,占领了海、陆、空三大生态领域。

三叠纪(距今2.5亿~2.05亿年)虽部分继承了古生代的生物成分,但更重要的是新生物类型的出现。

在脊椎动物中,除出现龟鳖类外,更为重要的是槽齿类爬行动物的出现,并从它进化出鳄类、恐龙,以及后来的翼龙、鸟类等,为地球开创了一个崭新的生物局面。

武氏鳄、吐鲁番鳄均为早期槽齿类代表。不过,三叠纪最具进化意义的事件要算哺乳动物的出现,它是从一支基底爬行动物进化来的。当时它虽还弱小,但进步的构造特征预示它日后统治世界的强大生命力。同时三叠纪已出现少数的虾类,昆虫类的蟑螂、甲虫以及石蝇也已经出现。

侏罗纪(距今2.05亿~1.35亿年)是恐龙的鼎盛时期。各类恐龙济济一堂,构成一幅千姿百态的恐龙世界。酋龙、单棘龙、沱江龙只不过是庞杂的恐龙世家中的个别代表。其实,当时除陆上的恐龙、水中的鱼龙外,翼龙和鸟类也相继出现了。脊椎动物首次占据了陆、海、空三大生态领域。侏罗纪的植物群落与现代的植物景观比较,有较大的差别。

主要植物是木贼草、草本和乔木状的羊齿类、苏铁类、松柏类和银杏类。密集的松柏混杂着银杏与乔木羊齿,共同组成茂盛的森林;草本羊齿和其他草类则遍布低处,覆掩地面;在比较干燥的地带,生长着苏铁类和羊齿类植物,形成广阔常绿的原野。恐龙就在这样的原野上生活着。

白垩纪(距今1.35亿~0.65亿年)是中生代最后一个时期,恐龙仍繁盛,并进化出恐龙的最后一支——角龙。但到白垩纪末期,由于环境的突变,所有恐龙,以及鱼龙和翼龙,都统统灭绝了。称雄一时的爬行动物至此一蹶不振,退出历史舞台。闯过此关而且残留至今的只剩鳄类、龟鳖类、蛇和蜥蜴等少数几类。随着地质史进入新生代,新兴的哺乳动物取代了爬行动物的位置,成为世界的主人!

始祖鸟化石

鸟类是脊椎动物向空中发展取得最大成功的一支。

鸟类起源于爬行动物的槽齿类。现在不少人进一步认为鸟类是恐龙的后裔。世界上最早的鸟类是发现于德国的始祖鸟,迄今为止只发现七件骨骼标本。这一鸟类除身披羽毛外,其余特征和一些小型恐龙十分相似。因此,这一距今1.4亿年(晚侏罗纪)的鸟类也是最原始的鸟类。

早白垩纪(距今1.3亿年左右)是鸟类首次蓬勃发展的时期。中国辽宁发现的鸟类化石是这一时期世界上最为丰富、保存最完整、种类最多的。这一时期,鸟类个头较小,飞行能力及树栖能力比始祖鸟有了较大提高。新生代(距今6500万年前至今)才是鸟类取得真正大发展时期。鸟类的生活空间也由空中发展到海陆空的每个领域。

白垩纪的植物景观,显示植物演化史上最大的变革时期。以裸子植物为主的植物群落,在白垩纪早期仍然繁茂,高大的乔木类如松柏、银杏和矮小的苏铁类组成广阔的森林,草本的蕨类、苔藓类则生在地面;同时出现了双子叶与单子叶的被子植物。白垩纪晚期,被子植物迅速兴盛,代替了裸子植物,形成延续到现今的被子植物时代,诸如木兰、柳、枫、白杨、桦、棕榈等,遍布地表。现代类型的松柏,甚至像水杉等,都是在白垩纪晚期产生的。

被子植物的出现和发展,不仅是植物界的一次大变革,同时也给动物界很大的影响。被子植物为某些动物,如昆虫、鸟类、哺乳类,提供了大量的食物,使它们得以繁育滋生;从另一方面看,动物传播花粉与散布种子的作用,同样也助长了被子植物的繁茂和发展。

从6500万年前到今天,生物发展史上称新生代。中生代末期,生物界又一次发生了剧烈的变革,极度繁荣的恐龙突然灭绝。海域里很多无脊椎动物如海蕾、海林檎、菊石、箭石等,亦未能逃脱这次巨变。然而,进入新生代,一些类群如鸟类和哺乳类等却产生了更高级的科属,获得兴盛发展。被子植物因种子在子房内发育,并进行双受精作用,完全摆脱了水域环境的束缚,于是取代了裸子植物,成为植物界的霸主。

哺乳动物至少在2亿年前的中生代初期就已经出现,在中生代虽然不断发展,甚至出现了原始的真兽类,但始终处于不显眼的地位。一进入新生代,哺乳动物爆炸性大发展,成了陆上的霸主。

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