书城童书生命溯源探幽
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第4章 地球生命溯源探幽(3)

虽然关于海猿的假说还没有得到最后证实,并且被认为是“异想天开”,但是,也许有一天,人们将从地层中找到海猿的化石,并在人类进化史上写下:人类起源于大海。

化石———见证生命演变的镜子

概说化石

化石存留在岩石中的动物或植物遗骸。通常如肌肉或表皮等柔软部分在保存前就已腐蚀殆尽,而只留下抵抗性较大的部分,如骨头或外壳。它们接着就被周遭沉积物的矿物质所渗入取代。许多化石也被覆盖其上的岩石重量压平。

化石,经过自然界的作用,保存于地层中的古生物遗体和他们的生活遗迹。

简单地说,化石就是生活在遥远的过去的生物的遗体或遗迹变成的石头。

在漫长的地质年代里,地球上曾经生活过无数的生物,这些生物死亡后的遗体或是生活时遗留下来的痕迹,许多都被当时的泥沙掩埋起来。在随后的岁月中,这些生物遗体中的有机物质分解殆尽,坚硬的部分如外壳、骨骼、枝叶等与包围在周围的沉积物一起经过石化变成了石头,但是它们原来的形态、结构(甚至一些细微的内部构造)依然保留着;同样,那些生物生活时留下的痕迹也可以这样保留下来。我们把这些石化的生物遗体、遗迹就称为化石。从化石中可以看到古代动物、植物的样子,从而可以推断出古代动物、植物的生活情况和生活环境,可以推断出埋藏化石的地层形成的年代和经历的变化,可以看到生物从古到今的变化等。

在有文字记载的人类历史的早期,某些希腊学者曾被在沙漠中及山区有鱼及海生贝壳的存在感到迷惑。公元前450年希罗多德注意到埃及沙漠,并正确地认为地中海曾淹没过那一地区。

公元前400年亚里士多德就证明化石是由有机物形成的,但是化石之被嵌埋在岩石中是由于地球内部的神秘的塑性力作用的结果。他的一个学生狄奥佛拉斯塔(约公元前350年)也提出了化石代表某些生命形式,但是他认为化石是由埋植在岩石中的种子和卵发展而成的。斯特拉波(约公元前63年到公元20年)注意到海生化石在海平面之上的存在,正确地推断出,含有该类化石的岩石曾受到很大的抬升。

在中世纪的黑暗时代,人们对化石有各种各样的解释,人们或者解释为自然界的奇特现象,或者解释为是魔鬼的特别创造和设计以便来迷惑人。这些迷信以及宗教权威们的反对,妨碍了化石研究达数百年。大约在15世纪初,化石的真正起源被普遍接受了。人们懂得了化石是史前生物的残体,但仍然认为是基督教圣经上所记载的大洪水的遗迹。科学家与神学家的争论大约持续了300年。

文艺复兴时期,几个早期自然科学家,著名的达·芬奇论及到化石的问题。他坚决主张,洪水不能对所有化石负责,也无法解释化石出现在高山上。

他们肯定地相信,化石是古代生物无可置疑的证据,并认为海洋曾覆盖过意大利。他认为,古代动物的遗体被深埋在海底,在后来的某个时候,海底隆起高出海面,形成了意大利半岛。

在18世纪末和19世纪初,为化石的研究打下了牢固的基础,并形成一门科学。从那时起,化石对于地质学家越来越重要了。化石主要发现于海相沉积岩中,当海水中沉积物如石灰质软泥、沙、贝壳层被压紧并胶结成岩时,就形成了海相沉积岩。只有极罕见的化石出现在火山岩和变质岩中。火山岩原来是熔融状态,它的里面是没有生命的。变质岩是经历了非常大的变化而形成的,使得原始的岩石中的化石一般都化为乌有。然而,即使在沉积岩中,所保留下来的记录也只是史前动植物的很小一部分。如果考虑到形成化石这一过程所需要的苛刻条件,也就不难理解为什么沉积岩中所保留下来的也只是史前动植物的很小一部分。

形成条件虽然一个生物是否能形成化石取决于许多因素,但是有三个因素是基本的:(1)有机物必须拥有坚硬部分,如壳、骨、牙或木质组织。然而,在非常有利的条件下,即使是非常脆弱的生物,如昆虫或水母也能够变成化石。

(2)生物在死后必须立即避免被毁灭。如果一个生物的身体部分被压碎、腐烂或严重风化,这就可能改变或取消该种生物变成化石的可能性。

(3)生物必须被某种能阻碍分解的物质迅速地埋藏起来。而这种掩埋物质的类型通常取决于生物生存的环境。海生动物的遗体通常都能变成化石,这是因为海生动物死亡后沉在海底,被软泥覆盖。软泥在后来的地质时代中则变成页岩或石灰岩。较细粒的沉积物不易损坏生物的遗体。在德国的侏罗纪的某些细粒沉积岩中,很好地保存了诸如鸟、昆虫、水母这样一些脆弱的生物的化石。

演变过程

人们已知道,由附近火山落下的火山灰曾覆盖过整片森林,在森林化石中有时还可见到依然站立的树,以很好的姿态被保存下来。流沙和焦油沥青通常也能迅速把动物掩埋起来。焦油沥青的行为好像一个捕获野兽的陷阱,又像防腐剂能阻止动物坚硬部分的分解。洛杉矶的兰乔·拉·布雷沥青湖由于在其中发现许多骨化石而闻名了,在其中发现的骨化石包括长着锐利牙齿的野猪、巨大的陆地树懒以及其他已经灭绝的动物。在冰期生存的某些动物的遗体被冻结在冰或冻土之中。显然,被冰冻的动物有的可以保存下来。

虽然地球上曾有众多的人并不知道的生物生存过,而只有少数生物留下了化石。然而,使生物变成化石的条件即使都满足了,仍然还有其他原因使得某些化石从未被人们发现过。例如,很多化石由于地面剥蚀而被破坏掉,或它的坚硬部分被地下水分解了。还有一些化石可能被保存在岩石中,但由于岩石经历了强烈的物理变化,如褶皱、断裂或熔化,这种变化可以使含化石的海相石灰岩变为大理岩,而原先存在于石灰岩中的生物的任何痕迹会完全或几乎完全消失。还有很多化石则存在于无法获得来进行研究的沉积岩层中,也还有很多出露于地表的含化石的岩石分布在世界上的某些地方,却没有进行地质学研究。另外一个很普遍的问题是,可能由于生物的残体变成碎片或保存得很差,而不能充分显示出该生物的情况。

再者,当我们向过去回溯的时间越古老,化石记录缺失的时间间隔越长。

岩石越老,受到破坏性力量的机会就越多,化石也就越加不可辨认。而且由于较古老的生物和今天的生物不同,因而对它们进行分类就很困难,这一情况使问题进一步复杂化了。然而,尽管如此,大量保存下来的生物化石仍为我们认识过去提供很好的记录。

动物和植物变成化石可以通过很多不同途径,但究竟通过哪种途径,通常取决于:

(1)生物的本来构成。

(2)它所生存的地方。

(3)生物死后,影响生物遗体的力。

大多数古生物学家认为生物残体的保存有4种形式,每一种形式取决于生物遗体的构成或者生物遗体所经历的变化。

生物的本来的柔软部分只有当它被埋在能够阻止其柔软部分分解的介质中时,才能得以保存。这种介质有冻土或冰,饱含油的土壤和琥珀。当生物在非常干燥的条件下变成木乃伊,也能保存它的身体上本来的柔软部分。这种情况一般只发生于干旱地区或沙漠地区,并且在遗体不被野兽吃掉的情况下。