书城自然科学走进动物王国
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第3章 生命的起源与进化历程(3)

在遥远的古代,我们的地球上就存在着大量的动物,有些动物可能比人类还早来到这个地球。但是由于自然环境的变化和优胜劣汰的自然选择,像三叶虫、恐龙这样的动物便灭绝了。现在,考古学家发现了大量化石,带领人们逐渐走进远古动物的世界。

一、低等的古老动物

(一)最早的节肢动物——三叶虫

三叶虫属节肢动物门三叶虫纲。三叶虫的身体分为头部、胸部和尾部三个部分。其背面的甲壳坚硬,正中突起,两肋低平,形成纵列的三个部分,三叶虫的名字正是源自于此。最长的三叶虫有10厘米大小,最小的则只有米粒大小。有些三叶虫的硬壳上还长有刺,遇到时危险便会缩成一团,靠身上的硬刺来躲避来犯之敌。

三叶虫生活在远古的海洋中,主要出现在寒武纪,延续到二叠纪末期时才灭绝。三叶虫既会游泳,又善于爬行,所以从海底到海面,到处都是它的势力范围。三叶虫的食谱很广,从藻类植物到原生动物、海绵动物、腔肠动物等,都会成为它的食物。

(贴士)

很多三叶虫化石都有被啮咬过的伤痕印迹,且75%都集中在右侧。科学家推测,三叶虫和它的捕食者都喜欢使用右侧。

(二)最古老的原始脊椎动物——无颌鱼

无颌鱼是迄今发现最古老的生活在距今五亿多年到四亿年间的古生代脊椎动物。它在寒武纪时就已经出现,到泥盆纪时达到了繁盛时期。

无颌鱼生活在海洋底部,身体扁平,常常平躺在海床上,或沿着海床缓慢游动。无颌鱼没有上下颌骨,作为取食器官的口不能有效地张合,只能靠吮吸进食,甚至仅靠水的自然流动将食物送进嘴里食用。此外,它的鳍并不成对,中轴骨骼还只是软骨质而不是真正的骨质。其身体前部的体表有骨板或鳞甲,因此又被称为甲胄鱼类。

二、古老的统治者——恐龙家族

恐龙属于爬行动物一类。最早出现于2亿年前的三叠纪中期,是一个拥有数百个属种的庞大家族,曾称霸地球达1.6亿年之久,直到6500万年前的白垩纪末期,自然界的剧变才导致了它在地球上的灭绝。

科学家们对恐龙的灭绝原因提出的解释有十种之多,目前比较有影响力的主要有以下三种:

美国的贝克教授认为,6500万年前,宇宙中一颗直径约10000米,重量为12.7亿吨的小行星坠落到地球上,产生了最大氢弹爆炸的大爆炸力,密集的尘云遮住了天空长达3个月,白天变成了黑夜,大量动植物因此而死亡,而食物的中断则造成了庞然大物——恐龙的大规模灭绝。

美国的弗格逊博士与同伴用500只鳄鱼卵进行实验发现,鳄鱼的性别是由受精卵温度高低而决定的。在26~30℃的温度下孵化出来的小鳄鱼都是雌性的;而在34~36℃的温度下孵化出来的小鳄鱼则是雄性的。据此,他们认为与鳄鱼有亲缘关系的恐龙的灭绝也是由于雌雄比例失调造成的。

也有科学家认为,恐龙是一种恒温动物,由于地球在白垩纪末期发生了全球性的温度巨变,没有羽毛的恐龙无法适应急剧变冷的气温,因此它们大批死亡,直至灭绝。

现在,我们仅能从恐龙蛋化石中观察幼龙或恐龙卵的结构。如果用切片机把恐龙蛋切开,便能清楚地看到里面绝大多数被方解石填充,恐龙蛋已完全石化了。通过对恐龙蛋的研究,生物学家把不同类型的恐龙蛋进行了分类,他们通过对恐龙蛋的研究来确定恐龙生存的地质时代,从而弄清地层的时代,进一步帮助寻找地下宝藏。此外,还可以研究恐龙的生殖和生长。恐龙身体庞大,可生下的蛋却相当小,这主要是因为如果恐龙蛋很大,蛋内流体产生的压力就会把蛋壳挤碎;如果蛋壳太厚,小恐龙就无法破壳而出。所以,大多数的恐龙都下相当小的蛋,这样有利于蛋的保存和恐龙的种族繁衍。恐龙的生长速度非常迅速。1米长的恐龙幼体,如果用现在爬行动物的生长速度来计算,恐龙要经过200年才能长大。而实际上,根据恐龙骨骼的年轮推断,一般恐龙在120岁左右死亡。这就证明恐龙幼年时生长的速度极快。最近,我国的一位科学家发现,恐龙蛋与鸟蛋的壳都比较厚,具有乳突层和层状棱柱层,且均由片状的方解石微晶组成。这说明恐龙生殖系统功能的分化和在繁殖期间的钙质代谢过程接近于鸟类。

翼龙是恐龙的近亲,属于另一个族群的爬行动物,翼龙会飞,它在天空上称霸的时间与恐龙在陆地上称霸的时间相同。翼龙最突出的特征是有一对硕大无比的“翅膀”,双翼长度可达7米,因此,人们把这种会飞的爬行动物叫做“翼龙”。

合川马门溪龙(发现于中国四川省合川县)生活在1.4亿年前侏罗纪晚期,是巨大的蜥脚类恐龙中的一种,身高约3米,身长约22米,脖子长3米左右,是脖子最长的恐龙。

剑龙是一种行动缓慢的食草动物。它的身体长得很奇怪,后肢比前肢长得多,背部于是不得不弓起来,就像一座小山峰。剑龙的背上长有许多竖立的骨板,像一把把尖刀,倒插在身上。剑龙在侏罗纪晚期盛极一时,于白垩纪早期灭绝。

腕龙是目前发现的体重最大的恐龙,体重可达70~80吨。腕龙生活在侏罗纪后期的美洲,身体大,头小,脖子和尾巴都很长,前肢比后肢长。

三角龙是有角恐龙的一种,其名字的由来就是因为它们头上长有三个角。三角龙生活在大约7000万年前,是角龙科的巨人,体重甚至可达10吨。人们误认为三角龙极其凶猛,可实际上,三角龙的性情却很温和。

霸王龙以肉食为主,是恐龙世界的霸主。它们的后腿强健有力,但由于身体过于笨重,不能长时间连续奔跑。在白垩纪晚期,几乎没有可与之抗衡的敌人。鸭嘴龙、甲龙等食草动物都成了它们的食物。因此,霸王龙成了恐龙时代凶暴的象征。

(贴士)

人类发现恐龙化石的历史由来已久。早在发现禽龙之前,欧洲人早就知道地下埋藏有许多奇形怪状的巨大骨骼化石。直到发现了禽龙并与鬣蜥进行了对比,科学界才初步确定了这是一种类似于蜥蜴的早已灭绝的爬行动物。

三、史前动物

(一)鸟类的祖先——始祖鸟

始祖鸟,生活在侏罗纪晚期,栖息于热带沙漠岛屿地区。它的大小如乌鸦,翅膀极为广阔且延伸至末端。此外,它的尾巴比体型稍长。从整体来说,始祖鸟可以长至0.5米。其羽毛结构与现代鸟类羽毛的结构极其相似。不过,其身上有很多兽脚亚目恐龙的特征,比如长有细小的牙齿,用来捕猎昆虫及一些细小的无脊椎生物。此外,它的脚长有三趾长爪,与恐龙非常相似。

始祖鸟兼有鸟类与恐龙的特征,因此被认为是它们之间的过渡类型,也可能是第一种由陆地生物向鸟类转变的生物。20世纪70年代,约翰·奥斯特伦姆指出,鸟类是由兽脚亚目恐龙进化来的,始祖鸟就是其中最重要的证据之一。

(贴士)

18世纪60年代,德国的考古学家在巴伐利亚索伦霍芬附近的印板石石灰岩中发现了世界上第一件始祖鸟的化石标本。

(二)长毛巨兽——猛犸象

猛犸是一种古脊椎哺乳动物,长鼻目,真象科。学名为真猛犸象,也被称为长毛猛犸象。它曾是世界上最大的象。

通常情况下,一头成熟的猛犸,身长约5米,体高约3米,非常接近于亚洲象,它虽然不够高大,但身体健壮,皮厚,有极其肥厚的脂肪层,厚度可达9厘米,体重达到6~8吨,长着一身黑色的细密长毛,如此看来,猛犸的身体结构具有极强的御寒能力。它的牙齿是由一系列的骨板组成,并且是从颚的后部长出,长出的牙齿随着磨损度的增加慢慢地向前推进,最后取代了旧牙齿,门齿长约为1.5米。

与现代的大象比起来,它们的生活地并非是热带或亚热带,而是北方寒冷地区。大小与现代的象差不多,它的头骨比现代的象短、高。在俄罗斯西伯利亚北部以及北美的阿拉斯加半岛的冻土层中,曾发现带有皮肉的完好个体,在其胃中还存有当地生长的冻土带的植物。在我国的东北、山东长岛、内蒙古、宁夏等地区,也曾发现过猛犸的化石。

(三)长着剑齿的猛虎——剑齿虎

剑齿虎与现在的老虎体形差不多,出现在距今3500万年前的渐新世,是活跃于欧亚大陆上的一种长牙老虎,在100万年前的更新世就已经灭绝了。剑齿虎的上犬齿比现代虎大得多,甚至比野猪的獠牙还要大,如同两柄倒插的短剑。科学家们正是根据它这一最明显的特征给它取名为“剑齿虎”。它的嘴能张得很大,专门吃象和犀牛之类的厚皮动物,四肢趾部前端生有利爪,不能长距离奔跑。

美洲剑齿虎出现于上新世晚期,是当年巨剑齿虎进入美洲之后演化出的新类型,它们长着非常尖锐的“匕首牙”,体形巨大,灭绝时间晚,出土化石多。由于美洲剑齿虎主要出现在古生物学最发达的美国,因而尽管它们在300万年间从来没有走出过新大陆一步,但常常被看做是最“正宗”和最“标准”的剑齿猫科动物。

随着更新世时期各种大型厚皮草食性动物的相继灭绝,不善于快速奔跑的剑齿虎,竞争不过那些身体灵活并能全面发展的一般肉食性动物,最终也就走向了灭绝。取代剑齿虎的就是后来出现的现代虎以及其他大型肉食性动物。

(四)马类的祖先——始祖马

始祖马,又名始马,最早出现于距今5000万年前的始新世早期,生存于北美洲及欧洲的始新世。始祖马是古代哺乳动物的一个属,大小与现在的狐狸差不多,体高约30厘米,脊背能弯曲,背部稍向上拱曲,尾巴较短,颊齿的齿冠低,四肢又细又长,前脚长有四趾,后脚却只有三趾。虽然吃草,但不能像现代马那样大口咀嚼。身体灵活,能够在草丛和灌木中穿行。

始祖马在北美和欧洲最为常见,在我国广东南雄盆地也曾发现它们的化石。随着始新世早期的结束,始祖马在东半球大陆上灭绝了。从那时起,马的进化便只限于北美洲大陆。随后在其他大陆上发现的马类,都是从北美洲迁移过去的。