元古代的生物

    前面的章节中，介绍了地球上最原始的生命，下面正式探讨动物进化史。

    动物进化史是一门深奥的学问，为了使这门学问更加清晰明了，首先需要介绍一下地球的地

    质年代的划分。地球的地质年代最大的一级称之为“宙”。就目前的地球历史而言，可分为隐生宙和显生宙，地球上一切生物所处的“宙”都是显生宙。

    显生宙又可分为五个“代”，分别是太古代、远古代、古生代、中生代和新生代。

    晦一个“代”还可划分为若干‘‘纪”，“纪”又可划分为若干“世”。举例来说，    “冰川时代”的准确发生时间应该是“显生宙——新生代——第四纪——更新世——冰河期”。

    下面就依据地球的地质年代，由远而近地探讨动物进化史。

    地球上最古老的地质年代是隐生宙太古代。由于太古代和远古代没有明确的划分界限，因此通常将两者统称为“前古生代”。

    太古代和元古代是由美国人洛冈于1863年命名的，分别是指生物界太古老和生物界次古老。

    太古代之初，地球尚不稳定。地球上的陆地支离破碎，时不时就会发生强烈地震和火山喷发。这一时期的地球，四处岩浆横流，环境如现在的金星一样恶劣。此外，受到地震和火山灾害的影响，地球的空气中烟雾弥漫，多是含氧量几乎为零的硫磺气体。

    众所周知，氧气是大多数生物维持生命所必备的物质条件。试想，在含氧量几乎为零的环境中，怎么可能产生生物呢？

    好在，地球距离太阳较远，且自转周期合理，随着地球表面的不断冷却和水气的增加，大地上出现了大量的水资源，这就为生命的形成奠定了基础。

    随着时间的推移，大约39亿年前，地球上出现了生命之源——海洋。那时的海洋，几乎全部是淡水。大量有机物被雨水卷入了海洋中，在太阳和地球的物理作用影响下，一些有机物转化成原始蛋白质。

    在随后的几亿年中，海洋中的原始蛋白质进一步转化，变得越来越复杂，终于在34亿年前形成了原始生命。

    在太古代中期，被海洋占据的地球已经裸露出部分陆地，如我国的华北大部、东北部分地区和新疆西部的部分地区，劳亚古陆（包括现在的北美、东欧和西伯利亚）、冈瓦纳古陆（包括现在的非洲、印度、澳洲、南美和南极洲）等原始大陆初步形成。不过，这些原始大陆就像现在的许多大陆一样被汪洋大海所分隔，彼此并不相连。

    当时间的脚步从太古代前行到元古代，地球的陆地上并没有发生多大的变化，一样是地震频繁、火山四溢，一样是广袤贫瘠、寸草不生。

    然而，在深邃碧蓝的海洋中，却发生了翻天覆地的变化。此时的海洋，正进行着一场大爆炸式的生物进化，一些原始生命已经演化为蓝藻等单细胞生物。

    蓝藻的出现，使得地球上空气中的含氧量逐渐增加，为更加高等的生物的诞生创造了条件。

    远古代末期的震旦纪时期，始于约19亿年前，止于约61亿年，称之为藻类时代。这一时期的藻类生物，如同蹲在起跑线上准备冲刺的运动员，去迎来生命的辉煌！

    由于远古代距离人类异常遥远，所以我们无法重现当时地球上的具体状况，但经过考证，大致可以勾勒出这样一幅景象：在茫茫无际的海面上，漂浮着一团团的蓝绿藻丝，在海风的吹拂下，准备展开新的生命进化。

    现如今，在深不可测的海底中，仍然保留着远古代时期的馒头状藻类叠层石和卵形的藻灰质结核。

    元古代时期的地层在我国分布较广，因此我国很多地区富含藻类化石积累而成的岩层。

    在今天，这种岩层可以加工成建筑材料，如北京人民大会堂光彩夺目的石柱、南京长江大桥头堡照耀如镜的墙壁，都是用产自8亿年前的藻类化石岩层做成的。

    元古代早期，海洋中最常见的生物是蓝绿藻。蓝绿澡多以群体方式生活，因此在漫长的岁月更迭中，很多蓝绿藻化石形成了巨大的锥状叠层石和简单、连续分枝的直柱叠层石。

    元古代中期，海洋生物依然以蓝绿藻为主，但这时的藻类更为多样化，藻丝的结构也更为复杂，有的呈单列，有的呈多列。

    元古代中期的藻类化石一样会形成各种形状的叠层石，如光滑的石柱状叠层石、分枝块柱状叠层石。

    元古代末期是藻类大繁盛时期，出现了前管孔藻、多管藻、红藻、放射线藻等多种藻类，其中红藻的数量是最为庞大的。这一时期的藻类化石出现了明显的钙化现象，化石表面由致密放射状排列的线体组成，这对追溯红藻的起源具有重大意义。元古代末期的蓝绿藻仍然比较繁盛，它们一般呈球形，两三个群体被同一层衣鞘包裹着。

    元古代结束后，隐生宙随之结束，下面开始进入显生宙时代。

    显生宙是地球历史上第二个“宙”，当海洋中的低等植物演变成有壳的无脊椎动物时，地球便从隐生宙过渡到了显生宙。

    显生宙始于距今约6亿年前，从字面上可以看出，显生宙是各类生物空前活跃的时代。显生宙开始后，生物依旧遵循着从低级演化为高级的规律，无脊椎动物演化为脊椎动物，脊椎动物又演化出更高级的种群，从鱼类、两栖类、爬行类、哺乳类到人类，此衰彼兴，依次扮演着地球止的主角。

    由于显生宙与现在的相距年代没有隐生宙那么久远，加之大量的生物化石得以保存至今，所以人类对显生宙的认识要比隐生宙多得多。

    生命爆发时代

    下面开始介绍显生宙古生代的第一个时期，生命的爆发——寒武纪。

    寒武纪的名称是这样来的。1936年，考古学家赛德维克在英国西部的威尔士山一带进行研究，由于威尔士山曾被称为寒武山，因此赛德维克便将威尔士山所处的地质时期称为寒武纪。

    寒武纪时期的地球陆地上一片荒凉，基本找不到任何高等陆生生物的遗迹。只有在潮湿的低地，生活着低级的苔藓和地衣类植物，但它们没有根部和纤维组织，很难蔓生到干燥地区。

    不过，海洋中却出现了多种多样的无脊椎动物。这些动物隐伏在各类海藻中，以微小的有机物为食，共同生育繁殖。由于这个时期尚未出现能够伤害这些动物的天敌，所以它们在和平的海洋中自由自在地生活着。

    海洋中最早出现的动物是什么呢？1946年，在距今6亿多年前的岩石中，一位科学家发现了一些奇怪的浅碟形古生物化石。从那以后，各类奇形怪状的古生物化石相继在世界各地被发现，科学家将这类生物命名为“文德动物”，这就是最早的动物。

    三叶虫崛起

    大，尾部短小，如小遇仙寺虫。寒武纪中期的三叶虫，一般头尾大小相等’尾部生长着棘刺，如德氏虫、叉尾虫。

    寒武纪末期的三叶虫，一般头尾多是光滑圆浑的。

    三叶虫的身体分为头、胸、尾三部分，虫体的背甲正中突起，被两条纵沟分成左、中、右三叶，它的名字就是这么来的。

    由于三叶虫拥有坚硬的背甲，所以容易在漫长的岁月中保存为化石。这种动物早已灭绝，我们对它们的了解全是从化石中得来的。

    300多年前的明朝崇祯年间，在山东泰安大汶口石头里，一个名叫张华东的人发现了一种“怪物”。这种怪物的外形很像展开翅膀的蝙蝠，于是张华东就将这种石头称作“蝙蝠石”。

    时光延续到20世纪20年代，我国的古生物学家对“蝙蝠石”进行了科学研究，发现“蝙蝠石”原来是某种三叶虫的尾部化石。

    我国出土的三叶虫化石不但数量多，而且种类全，仅在寒武纪的早期地质岩层中就出土了200多个三叶虫化石。比如，山东泰安盛产的“燕子石”，就是大量三叶虫死后堆积形成的化石。这些化石很像纷纷欲飞的燕子，实际上那是一种长着尾刺的三叶虫。

    在国外，也早就有人发现过三叶虫化石。1698年，一个名叫鲁德的人发现了一种头部长着三个圆瘤的三叶虫化石，并将之命名为“三瘤虫”。

    目前世界各地所发现的三叶虫化石，主要有三种类型的保存状态：

    1．化石基本上头、胸、尾肢解分离，但是不同的部分    三叶虫复原图基本上保存于同一层面，相互之间的距离不远。

    2．化石同样头、胸、尾肢解分离，但是不像上述的密集于层面的状态，却分散保存于泥岩层内。

    3．三叶虫化石完整保存于泥岩层内。

    三叶虫的头部覆盖着坚硬的甲壳，称为头甲，这是鉴定三叶虫分类和种属的重要依据。头甲上中央有一介突起的安置脑的处所，称为头鞍。

    三叶虫头鞍的形状和大小在历史演化中逐渐发生着相应地变化。寒武纪早期的原始三叶虫，其头鞍一般呈长圆锥形，突起并不明显。寒武纪中期以后的三叶虫，其头鞍开始缩短，头鞍两侧的颊部逐渐趋向平行，头鞍一般呈圆柱形，个别的三叶虫头鞍甚至变成了球形。寒武纪末期及以后的三叶虫，其头鞍已经不再明显突起，与头甲融为了一体。

    有的三叶虫头鞍十分圆润光滑，有的三叶虫头鞍上长着瘤斑，还有的三叶虫头鞍上长着具横沟，称为“头鞍沟”。

    三叶虫头鞍前部是头盖，上面生长着眼脊、眼叶和眼睛，三叶虫的眼睛在历史演化中也在发生着变化。早期三叶虫的眼睛是新月形的，后来逐渐变小，最后消失。还有一类生长着复眼的三叶虫，眼睛则由小变大，最后生长出眼柄，志留纪时期的许多三叶虫就属于这一类。

    三叶虫眼睛的前后有一条沟，称为面线。三叶虫随着身体的生长逐渐变大，面线是三叶虫用来脱壳钻出去的地方。三叶虫的面线也在发生着变化，早期三叶虫的面线后支终点常与头部的后边缘或两颊角相交，而奥陶纪以后的三叶虫，其面线后支终点则与头部两旁的侧缘相交。

    三叶虫头部两侧具有活动颊，颊上生长着尖锐的刺。

    头部腹面的前端生长着触须，感觉器官。触须的后面是三叶虫的唇瓣，也就是用来摄食的口。口两侧生长着为数众多的分节附肢，附肢上生长着细密的纤毛，可以起到行动和呼吸的作用。

    三叶虫的胸部由许多形状相似的胸节构成，胸节多者达十几节，少者只有两节。各个胸节之间以覆瓦状衔接起来，与绝大多数节肢动物的体节一样，具有自由弯曲或伸展的活动功能。

    三叶虫的尾部和胸部一样，是由若干体节融合而成的。三叶虫的尾一般都是半圆形，尾部边缘有的带刺，有的不带刺。如寒武纪和奥陶纪的三叶虫一般都没有尾刺而志留纪及其以后三叶虫一般都长着长长的尾刺，这些刺可以自由伸展、放射，让三叶虫变得很美丽。

    三叶虫的背部一般是坚硬而光滑的，但有些种类的三叶虫，其背部生长着许多小瘤，这些小瘤与颊刺、尾刺连在一起，成为一套防护“盔甲”。可见，在当时的海洋中即使有比三叶虫强悍的动物，也不敢轻易冒犯它们。

    说完三叶虫的身体结构，再来说一下三叶虫的生长发育过程。古生物学家认为，三叶虫具有复杂的发育阶段。

    三叶虫属于卵生、雌雄异体动物。它们从诞生开始，要经过多次的蜕壳才能成熟，地球上现存的许多节肢动物都继承了三叶虫的发育方式。

    三叶虫要经历幼年期、分节期和成虫期三个月阶段。

    幼年期的三叶虫身体特别小，直径约为0．24毫米～1．3毫米，一般呈圆球状，身体上的突起部位很明显，头部与尾部尚不分明，也没有胸节。

    分节期的三叶虫头部和尾部已经分开，胸节开始发育。随着三叶虫不断生长和蜕壳，身体上的胸节、刺、瘤和尾甲的分节数就会增加，当胸节全部长成后就进入了成年期。

    成熟后的三叶虫，就完全可以在海洋中自由自在地生活了。

    迄今为止，科学家尚未在陆地层中发现三叶虫化石，这说明三叶虫只生活在海洋中，这种动物确实只生存在海洋里。

    寒武纪的海洋霸主

    为什么三叶虫会在寒武纪时期繁盛发展呢？科学家们通过对古生态学的研究，得出了以下结论。

    寒武纪初期，当时的海洋条件适合很多物种生存，一些小壳动物群已经出现，如软舌螺、腹足类、单板类、喙壳类和一批低等软体动物，此外，珊瑚、腕足动物、头足动物也出现了。这些动物给三叶虫带来了丰富的食源，因此三叶虫得以迅速繁殖。

    虽然三叶虫没有主动攻击的能力，没有良好的游泳器官，也没有得以迅速移动的流线形体形，但是它们坚固的背甲具有良好的防御功能，一旦有凶猛的动物向它们发动攻击，它们就可以像穿山甲一样把身体蜷起来，悄悄沉入海底，化险为夷。

    三叶虫还具有很好的适应环境的生存方式，它们有的在水面上漂浮，有的在海底爬行，有的钻入泥沙中。这利多样的生活模式，使得三叶虫占据了不同的生态空间，因此它们迅速繁衍，横行霸道，寒武纪的海洋成了它们的世界。

    寒武纪时期的三叶虫及其同时代生物，一起揭开了地球走进生物多样化的序幕。从此，一个欣欣向荣的生物世界打破了地球原有的寂静与荒凉。

    寒武纪以后的地质时代，三叶虫与其他无脊椎动物又共同生存了很长时间，直至两叠纪时才灭绝。

    在此期间，三叶虫为了适应不同的环境，又进化出了许多不同的类型。比如志留纪中期的三叶虫，其整个身体都被浓密的长刺所包裹，这些长刺既是帮助三叶虫快速游泳的强力推进器，又是保护三叶虫抵御天敌的有效武器。奥陶纪时期的某些三叶虫还具有了卷曲的能力，它们的头部和尾部可以衔接在一起，仅将背部的硬壳裸露在外面，这样一方面便于御敌，另一方面可以以伸曲的方式推动身体移动。

    三叶虫的进化完全是环境所迫，因为很多高等的海洋生物，如鹦鹉螺类、板足鲎类和鱼类迅速崛起，它们都是三叶虫的劲敌，如果三叶虫不及时进化，是很难在那种竞争激烈的环境中生存下去的。

    然而，曾经在海洋中称霸一时的三叶虫，未能得到上天的眷顾，它们受到了迅速崛起的新生物的严重威胁，最终在两叠纪时退出了历史舞台。

    寒武纪的常见生物

    前面提到过，寒武纪是一个生命大爆发的时代，下面就来看一看除三叶虫之外的其他生物。

    距今约5．3亿年前的海洋中，奇虾是最凶猛的捕食者。

    它的头部生长着一对带柄的巨眼，头前有一对分节的巨型前肢，用来快速捕捉食物，尾部长着美丽的大尾扇和一对长长的尾叉。它的口直径达25厘米，口中长着环状排列的外齿，对海洋中的其他动物构成了巨大威胁。奇虾不善于行走，但它能快速游泳，它的个体最大可达2米，而当时其他动物的平均长度只有几厘米或几毫米。由此可见，奇虾确实是一种攻击能力很强的动物。

    距今5．7亿～5。15亿年前，古杯是一种很常见的低等多细胞海生动物。古杯在形态上类似珊瑚，但具有精致、规则的多孔系统，很容易与珊瑚区分。在生活方式上，古杯分为单体和群体两种。单体的古杯多呈杯状、锥状、圆柱状和盘状等；群体的古杯多呈树丛状和链状等。古杯演化快，分布广，除南美洲外遍及全球各大洲，在古生态、沉积环境和寒武系与前寒武系界线地层研究中发挥着重要作用。

    除奇虾和古杯外，寒武纪海洋中常见的生物还有以下几种：

    埃谢栉蚕，其化石产地为加拿大西部，生活于距今5．36亿～5．1亿年前，体长2厘米～2．5厘米，是一种多刺动物，生长着毛一样的腿，通常以海绵生物为食。

    哈氏虫，其化石产地为格陵兰，生活于距今5．7亿～5．36亿年前，体长约6．25厘米，是一种像蛞蝓一样的动物，体表覆盖着许多鳞状物。

    小软舌螺，其化石产地为欧洲，生活于距今5．8亿～5．18亿年前，体长约0．25厘米，是软体动物的早期成员。

    科氏惊异虫，其化石产地为捷克共和国，生活于距今5．7亿～5．36亿年前，体长约15厘米，是迄今所发现的节肢动物中最古老的成员。

    地衣壳形虫，其化石产地为欧洲、北非和美国，生活于距今5．36亿～5．18亿年前，体长5厘米，是一类已经灭绝的类似海百合的原始动物。

    微网虫，其化石产地为加拿大和中国，生活于距今5．36亿～5．18亿年前，体长约7．5厘米，是一种有足的蠕虫状动物。

    皮卡虫，其化石产地为加拿大西部，生活于距今约5．3亿年前，体长约5厘米，是一种背上生长着类似脊椎物质的动物，它可能是包括人类在内的所有脊椎动物的祖先。

    多须虫，其化石产地为加拿大西部，生活于距今5．36亿～5．16亿年前，体长约10厘米，是一种头扁、体宽、有桨状鳃的动物，可能是鲎、蜘蛛和螨的祖先。

    关于寒武纪时期的动物进化史就说到这里。寒武纪作为地球历史上影响重大的地质时期，拉开了生命大量繁衍的序幕，打开了藻类和无脊椎生物的世界。

聚合中文网 阅读好时光 www.juhezwn.com