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第3章 古生物(3)

放射虫营漂浮生活,喜好大洋环境,在地理上分布十分广泛,几乎遍及世界上的所有海域。大多数的放射虫分布在温暖的海域,赤道附近的放射虫尤其丰富多样,一个普通浴缸可以盛满的海水(大约半立方米)中生活的放射虫可以达到4万个!在南北极附近的海域,放射虫也和硅藻一起非常繁盛。科学家已经把现代海洋中的放射虫按分布类型划分出了极区带、近极带、亚热带、热带的典型表层组合。由于海面下不同水深处的物理化学条件的变化,放射虫在不同水深处也表现出不同的组合。棘刺虫亚目和泡沫虫类通常仅局限于分布在透光带,而罩笼虫类和褐囊虫亚目则生活在海面下超过2000米深的地方。

放射虫死亡后其硅质壳沉入海底后不易溶解,因而大量富集起来,堆积密度惊人到在火柴盒大小(大约2立方厘米)的沉积物中含有的个体数竟然超过12万个。这些堆积在海底的放射虫壳形成了著名的放射虫软泥,这种软泥覆盖了整个地球海底面积的3.4%。

放射虫的生命历史非常悠久,但是由于棘刺虫亚目和褐囊虫亚目的骨骼结合得很弱,很容易损坏,很难保存成化石,因而在地层中常见的放射虫化石多属于多囊虫亚目。它们在寒武纪出现,到了泥盆纪后期和石炭纪达到繁盛。法国、英国、俄国的乌拉尔地区、北美洲和澳大利亚都盛产放射虫化石。古生代时以泡沫虫类的代表为多,例如在我国广东省曲江县的仁化地区二叠纪早期地层中发现的放射虫岩中,化石就多属于泡沫虫类。

到了中生代,多囊虫亚目中的两类都有发现。三叠纪的放射虫化石比较稀少,但是在我国珠穆朗玛峰附近的三叠纪晚期地层的硅质岩中却即发现了泡沫虫类,也发现了罩笼虫类。到了侏罗纪和白垩纪,放射虫发展到了一个新的水平,壳形趋向与复杂化,出现了不少新的类型,分布在特提斯海及还太平洋地区。

新生代是放射虫发展的顶级时期,尤其是在始新世和中新世,放射虫的所有类群都出现了,并在世界各地广泛分布,形成了许多有代表性的化石群。有些科学家对第三纪地层进行的分带就是根据放射虫化石进行的。

有孔虫

有孔虫是一类长有伪足的微小的单细胞原生动物,它们当中的大多数都有矿物质形成的硬壳,壳上多有开口,壳壁上还有许多小孔。有孔虫的身体由一团细胞质构成,细胞质分化为两层,外层又薄又透明,叫做外质;内层颜色较深,叫做内质。外质围绕着壳并且伸出许多根状或丝状的伪足,主要功能是运动、取食、消化食物、清除废物和分泌外壳。内质包在壳里,有一个或几个细胞核,而且还含有食物泡。

现代的有孔虫绝大多数都是海生的,只有少数生活在泻湖、河口等半咸水的环境里,也有极少数广盐性的可以生活在超过正常盐度的咸水里,还有极个别的可以生活在淡水里,如瓶形虫超科中的个别种属。大多数的有孔虫营底栖生活,少数为浮游生物。底栖的有孔虫通常都可以在海底缓慢移动,只有少数固着生长。

有孔虫经历了从寒武纪到现代的漫长岁月,其间不断演化发展,总的趋势是越来越繁盛,但是在不同地质历史时期又表现出一定的特征,使得整个发展过程形成几个高潮,分别出现在古生代的石炭纪到二叠纪、中生代的白垩纪以及新生代的始新世和中新世,现代则又是有孔虫的一个繁盛时期。

由于有孔虫的某些类群演变迅速,在地质历史中存留的时间短,因此常常成为相关时代的重要标准化石。尤其是因为它们体形小、数量多,同时它们的化石在钻井岩心和海底取样中比较容易被大量采集到,因而有孔虫在蕴藏有石油的地区进行井下海相地层对比、划分以及进行海洋地质研究等领域都能够发挥巨大的作用。

二、其他的古原生动物

放射虫、有孔虫都属于原生动物,而且是属于原生动物门中的肉足虫纲。除了肉足虫纲之外,原生动物还有鞭毛虫纲、纤毛虫纲和孢子虫纲。

原生动物是动物界中最低等的动物,它们的身体都只是由一个单独的细胞组成,个体都很微小,大小一般都不到四分之一毫米。但是这个小小的单细胞却是一个能够独立生活的完整的生命个体,具有作为一个动物所应有的主要生活机能,细胞各部分产生分化,形成被称为“类器官”的结构,用来执行各种不同的功能,例如,原生动物经常长有的鞭毛、纤毛或伪足等就是它们的运动器官。

原生动物大多生活在海洋里或是淡水中,有些种类生活在潮湿的土壤里,也有一些营寄生生活。

迄今为止,鞭毛虫纲和孢子虫纲还都没有发现什么化石种类。而纤毛虫纲中的一大类——丁丁虫则有不少化石被发现。

丁丁虫类的身体通常呈圆锥形或是喇叭形,细胞生长在一个相当精致的瓶状硬壳里,细胞前端宽,边缘围有羽毛状的薄膜作为运动器官。丁丁虫营浮游生活,广泛分布在所有海洋里的透光带中,只有少数种类生活在淡水水域。由于对海水温度和盐度很敏感,现代的丁丁虫种群形成了极区、温带、亚热带、热带海域以及河口、湖泊和沼泽等不同的组合。

丁丁虫的外壳称为丁甲,壳壁的成分通常是由细胞分泌的假几丁质或有机质与外来的矿物颗粒和生物硬壳胶结而成。丁甲的外形因种而异,有铃形、球形、锥形、瓶形、钉形或弹头形等多种。

丁丁虫类的化石主要保存在石灰岩里,也有一些出现在泥灰岩、黑硅岩、页岩、海绿石粘土以及泥炭里。化石记录表明,丁丁虫类最早出现在志留纪,在侏罗纪到白垩纪时较多,到了晚白垩纪以后再没有化石出现,而到了现代却极为繁盛,真是神秘莫测。

三、古海绵动物与古杯动物

海绵古今谈

海绵动物是多细胞动物当中结构最简单、形态最原始的一类,早在寒武纪以前就已经出现并一直繁衍到了现代。海绵动物由单细胞动物演化而来,它们的细胞已经分化了,但是还没有形成组织和器官。海绵动物有单体的,也有群体的,外形多种多样,其中单体海绵有高脚杯形、瓶形、球形和圆柱形等形状。海绵动物的体壁有许多孔,孔内有水道贯穿,体内有一个中央腔,其上端开口形成整个个体的出水孔。

多数的海绵动物具有骨骼。骨骼分两类,一类是针状、刺状的钙质或硅质小骨骼,称为骨针;另一类是有机质成分的丝状骨骼,称为骨丝。

骨丝不易被保存成化石,而骨针能够形成化石。有些骨针能够互相穿插形成骨架,这样的骨架形成化石后可以保持海绵体原有的外形。

科学家对海绵动物进行分类的依据主要就是骨骼的性质和成分。一般可以把海绵动物分成4个纲:钙质海绵纲、普通海绵纲、六射海绵纲和异射海绵纲。

科学家记述的化石海绵动物有1000多个属,其中最早的代表有发现于非洲刚果前寒武纪地层中的钙质海绵、俄罗斯卡累利阿和叶尼塞山的元古代中期地层中的硅质海绵的骨针以及我国南方前寒武纪中的零星代表。从寒武纪开始,普通海绵、六射海绵和异射海绵三个纲的许多代表就都已经出现了,其中的异射海绵纲在三叠纪中期以后绝灭。钙质海绵则是在泥盆纪时才开始出现。

海绵动物从远古以来生存的领域非常广泛,因此它们的化石能够保存在石灰岩、砂岩、页状白垩层以及深水粘土岩等各种不同的岩石中。由于古生代和中生代的海绵动物经常与珊瑚和腕足类等典型的浅海动物共生,因此科学家一般认为它们在当时主要生活在浅海。新生代的海绵动物的生活领域与现代类似,而总的趋势是它们的适应范围越来越大。

现代的海绵动物除了普通海绵纲中的单轴滚海绵科生活在淡水水域中外,其他的全都生活在海洋中。钙质海绵的分布可以从滨海水域直到2195米深的深海,但是主要分布区是在水深小于100米的范围内。海生的普通海绵的分布区是滨海至半深海。六射海绵却基本上生活在深度较大的大陆斜坡及其以下的深海底,水深小于90米的海域基本上见不到,在90到200米水深范围内也只能发现少数分子;只有在南极水域的浅海水域生活有少数的六射海绵。

现代的海绵动物可以在地球上各个纬度的海洋里出现。普通海绵主要分布在温暖海洋,高纬度地区较少见。六射海绵在热带和亚热带海域里较为集中,在印度尼西亚、菲律宾海域和中国南海尤其丰富,少数分子也分布于南极附近海域。残存的钙质海绵则分布于温热的海域。

古杯动物

古杯动物出现在寒武纪早期,到侏罗纪就已经绝灭了,现代生物中没有任何一种能够与其进行直接比较。再加上它们的骨骼形态繁多,因而至今科学家也没有对它们全部了解,至于其生活时的软体组织就更是难以得知了。

古杯动物是海洋底栖生物,大多数固着在海底生活,有些类群也可能会移动。古杯动物的化石大多保存在石灰岩里,而且常常与灰质藻、三叶虫、腕足动物、腹足动物以及软舌螺和锥壳类等动物共生在一起,因而证明它们是正常的浅海动物。科学家根据共生的蓝绿藻推测,古杯动物最适宜的生活深度是20~30米,最深不超过50米。

古杯动物很可能只分布在南、北回归线之间的温暖炎热海洋里,而且能够形成古杯丘或古杯层,但是由古杯动物形成的生物礁则较少见。科学家推测,古杯动物的幼虫可以在海水中漂浮,在成长发育过程中随着身体和骨骼的增长变为成虫后而沉入海底,并以各种类型的固着根固着于海底。有些古杯动物的成虫可以呈盘状平卧在海底,而且还可以翻转。

四、珊瑚及其他古腔肠动物

珊瑚——沧海变桑田的高级“魔术师”

在祖国大陆的和海南岛的南面里有一群美丽的岛屿,像一颗颗玉珠一样散布在南海里,它们的名字千百年来就被中国人叫做东沙群岛、西沙群岛、中沙群岛和南沙群岛,它们是祖国不可分割的一部分。但是你知道这些岛屿是怎样形成的吗?有趣的是,它们竟然是许许多多微小、原始的海洋生物在漫长的地质历史年代里日积月累地造成的。地质学家通过考察和研究证明,这些岛屿是由一些特殊成因的礁石构成的,而制造这些礁石的生物就是珊瑚。

珊瑚是一类生活在海洋里的原始无脊椎动物,包括现代的海葵、石珊瑚、红珊瑚以及已经灭绝了的四射珊瑚、横板珊瑚等等。整个珊瑚家族组成了腔肠动物门中的一个纲,称为珊瑚纲,分为横板珊瑚亚纲、四射珊瑚亚纲、六射珊瑚亚纲和八射珊瑚亚纲共4个亚纲。其中,横板珊瑚最为古老,绝大多数都生活在寒武纪晚期到三叠纪,只有其中叫做刺毛类的一个小类群延续到了第三纪才绝灭;四射珊瑚生活的时间比较短,只分布在奥陶纪中期到二叠纪;而六射珊瑚和八射珊瑚则从三叠纪出现开始一直生存到了现代。不过,也有一些科学家报道说,八射珊瑚的出现历史可以远远地追溯到泥盆纪甚至前寒武纪末期。

根据生态特征,珊瑚可以分为造礁珊瑚和非造礁珊瑚两类。它们对生活条件如海底深度、温度、海水含盐度、光照度、海水流通状况以及海底基底物质等都有不同的要求。根据对现代珊瑚的研究,科学家了解到造礁珊瑚一般都生活在50米以内的水深范围内,最多不超过100米深,水温需要摄氏20度左右,光照要强烈,海水流通度和含盐度都要正常。因此,造礁珊瑚只能分布在赤道附近,也就是南纬28度到北纬28度之间的热带、亚热带浅海区域内。

造礁珊瑚死亡以后,其骨骼能够形成坚硬的生物岩体。随后生活的新的造礁珊瑚在这样的岩体上继续生活、死亡,又留下新的生物岩体堆叠在旧的生物岩体之上。久而久之,生物岩体最终堆积成了珊瑚礁。现代的珊瑚礁按照地理位置可以分为岸礁、堡礁和环礁。岸礁是紧靠海岸生长的珊瑚礁;堡礁离海岸则有一定的距离;而环礁通常呈圆形或马蹄形,中央有一个浅浅的泻湖。这三种主要的珊瑚礁类型实际上代表了下沉的火山岛周围珊瑚生长的连续阶段。

古生物学家发现,古生代和中生代的珊瑚礁也相当发达,而通过对这些古代珊瑚礁分布规律的研究发现,地球的赤道在漫长的地质年代里在不断地发生着变化,其位置随着时代的推移在有规律地向南转移。

非造礁珊瑚适应的范围较广,一般多生活在温度为摄氏4.5度到10度的海水中,个别种类甚至在摄氏零下1.1度的海水中也能生活。它们在浅海、深海里都有分布,有些甚至可以生活在6000米深的海底。

一些科学家认为,珊瑚外壁表面的生长线的生长规律与季节性的温度变化和营养物质供应情况的周期性变化有关,因而把这种生长线与时间概念联系了起来。现代珊瑚的生长线是每昼夜生长一圈,每28圈生长线构成一个生长带,也就是相当于一个阴历月(28天)的周期。通过对各个地质时期的四射珊瑚化石生长线的观察和计算,古生物学家推算出了与天文方法的计算基本相符的时间数字。泥盆纪的四射珊瑚每年有400圈左右的生长线,石炭纪则为385圈至390圈,这表明地质时期从古到今一年中的天数在逐渐减少,而一天的时数却在逐渐增加。这样的结果证明了地球自转的速度在有规律地变慢。小小的珊瑚,竟然还能作为记录地质历史过程中的时间的钟呢!

其他的古腔肠动物

除了珊瑚之外,腔肠动物还包括水螅和水母。

腔肠动物和海绵动物都属于二胚层动物,但是它们比海绵动物高级,因为它们已经有了神经细胞和原始肌肉细胞的分工。腔肠动物还具有消化食物的中央腔,这个腔也称为消化腔或肠腔,正是这个腔的存在使它们有了“腔肠动物”的名称。这个腔还有一个有趣的特点,就是它不像高等动物那样有两个口——一个食物的进口和一个排泄物的出口,它只有一个口,既是食物的进口,也是排泄物的出口。

腔肠动物早在前寒武纪就已经出现在地球上的海洋里了。澳大利亚前寒武纪埃迪卡拉动物群中发现的化石中76%都是腔肠动物,其中主要的都是原始的水母类。可见,前寒武纪的地球海洋真可谓是一个水母的世界。寒武纪以来,腔肠动物的其他各个门类相继兴起,直到今天它们仍然非常繁盛,目前已知的腔肠动物共有9千到1万种左右。

根据身体的结构,科学家首先把腔肠动物分成了两个亚门:刺胞亚门和无刺胞亚门。刺胞亚门包括水螅纲、原始水母纲、钵水母纲和珊瑚纲共四个纲。而无刺胞亚门只有栉水母纲这一个纲,而且它们都是现代动物,没有发现化石代表。