錢邁平

史前海洋生物奇觀（上）

錢邁平

1

地球表面大約百分之七十一被海洋覆蓋。然而,地球并不是一開始就有海洋的。

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大約46億年前地球形成初期,它灼熱的表面還沒完全冷卻,那時既無藍天,也無碧海,此起彼伏的火山噴發(fā)遮天蔽日,排放出大量二氧化硫、二氧化碳和水蒸氣等氣體。從天而降的大小隕石狂轟濫炸,強烈的宇宙輻射肆虐無忌。

3

38-39億年前,隨著地球表面溫度降到沸點以下,大氣中的水蒸氣凝結(jié)成液態(tài)水降到地面,那可是連續(xù)許多許多年的傾盆大雨啊!原始的海洋就這樣誕生了。

那時形成的巖石中不存在氧化沉積礦物,說明大氣是缺氧的。因為沒有臭氧層保護,地球表面仍暴露在強烈的宇宙輻射之下?；鹕交顒訌V泛而強烈,隕石撞擊頻繁,地表溫度比今天的地球要高得多,海水是熱的,甚至可能是沸騰的。

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地球最初的生命就誕生在原始的海洋里。

34-35億年前,地球海洋里已經(jīng)出現(xiàn)能進行光合作用的藍細(xì)菌(也叫藍藻),并在淺灘和潮坪形成最初的疊層石生物礁。

那是一個什么樣的世界啊!一座座孤島一樣的陸地被深淺不一的海洋包圍著?；鹕絿姲l(fā),地震頻繁,煙霧彌漫?？諝庵薪跤诹愕暮趿亢蜐饬业牧蚧俏短嵝盐覀?除了細(xì)菌、藍細(xì)菌這樣的簡單微生物,不會再有任何其他形式的生命存在。

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隨著藍細(xì)菌在海洋里的大繁盛,它們形成的疊層石生物礁遍布全球,它們光合作用產(chǎn)生的大量氧氣,不但增加了大氣的氧氣含量,而且在高空形成了抵御宇宙輻射的臭氧層,這時的地球才真正成為擁有藍天碧海的美麗星球,為需氧呼吸的復(fù)雜生物的誕生提供了必不可少的條件。

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距今約23億年和7億年左右,地球經(jīng)歷了多次大冰期,甚至赤道海洋都凍結(jié)了2千米以上的冰層,地球的平均氣溫下降到約零下50攝氏度,要知道今天地球的平均氣溫是約15攝氏度,可想而知,那時的地球是多么寒冷!這被科學(xué)家們稱為“雪球事件”,意思是整個地球成了一個冰雪包裹的星球。此時,地球海洋里的各個生物群被分割在很局限的可生存小環(huán)境,如海底火山熱泉附近,各自獨立演化。

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隨著火山活動排放的二氧化硫、二氧化碳等氣體的聚集,強大的溫室效應(yīng)不但融化了冰層,而且把地球的平均氣溫提升到約50攝氏度(要知道,今天的地球平均氣溫還不到17攝氏度)!海洋迅速解凍,各自獨立演化的生物群也隨著生存環(huán)境的擴展,相互融合交流,產(chǎn)生大批新的物種。嚴(yán)寒、酷熱的環(huán)境如此交替劇變,加速了生物的進化和多樣化。于是,海洋里不再只有微生物了,大型的藻類植物和原始的動物也出現(xiàn)了。

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6-7億年前,地球海洋里繁盛著各種各樣柔軟的奇異動物。因為這些動物的化石最初是在澳大利亞南部的埃迪卡拉山發(fā)現(xiàn)的,所以科學(xué)家把它們稱為“埃迪卡拉動物群”。它們沒有尖牙利齒,也無需鎧甲護身,難道那時海洋世界真的是“和平的樂園”?

到距今約5億4千萬年時,曾遍布世界許多地方的“埃迪卡拉動物群”突然消失了,它們絕滅的原因目前還不清楚,但肯定與不能適應(yīng)地球環(huán)境的新變化,以及無法應(yīng)對新出現(xiàn)的競爭對手有關(guān)。

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約5億4千萬年前,隨著地球上氧氣的增加,新的動物類型誕生了,它們有的開始長出甲殼,以及原始的骨骼和牙齒,科學(xué)家把這個時期作為古生代的開始。

在中國云南省的澄江縣?？阪?zhèn)帽天山約5.3億年的巖石里,以及加拿大的大不列顛哥倫比亞省布爾吉斯約5.01億年前的巖石里,都發(fā)現(xiàn)了一批連肌肉、內(nèi)臟等構(gòu)造都保存精美的動物化石,它們被稱為“澄江動物群”或“布爾吉斯動物群”。這些化石告訴我們,無論現(xiàn)在生存的還是已經(jīng)絕滅的各種動物類型,幾乎都是突然一下子在那個時候涌現(xiàn)出來,科學(xué)家們稱之為“生命大爆發(fā)”。下面就介紹其中一些代表性的動物：

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那時的海洋里生活著許許多多奇特動物,比如,面前這只擬油櫛蟲(Olenoides)是一種三葉蟲,身長7至8厘米,前后都長著一對觸須,腹下有許多腳。后面那只威瓦克西亞蟲(Wiwaxia),背上覆蓋甲片并長著兩排長刺,它們正利用茂密的海藻和高大的海綿動物體的遮蔽,躲避一只游過的奇蝦(Anomalocaris)。

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奇蝦(Anomalocaris)是地球上最早出現(xiàn)的兇猛捕食動物之一,體長1至2米,頭頂兩側(cè)有一對帶柄的大眼睛,嘴前兩只大爪子具有尖利的短刺,用來抓捕獵物,圓形的大嘴長有一圈32個尖利的齒板,可輕松切開其他動物的身體,咬下肉來吃。強健的尾巴有寬大的尾鰭,善于快速游泳。瞧,它正在追捕一只古蟲(Vetulicola)。

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拉甘蝦(Laggania)是一種奇蝦類動物,眼睛不太大,位于頭的兩側(cè)靠后處,嘴前伸出兩只大爪子,每個爪子上有一排纖弱的長刺,也許是用來濾食微小浮游生物的,尾巴上沒有尾鰭,游泳速度不是很快,所以很可能不是兇狠的捕食動物。但個頭巨大,看上去還是挺可怕的。瞧,它正一躍而起,周圍的三只馬爾三葉形蟲(Marella)、下面的兩只怪誕蟲(Hallucigenia),還有上面的一條皮卡蟲(Pikaia)都嚇得四散逃避。

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灰姑娘蟲(Cindarella)(圖上),身體由頭和軀干兩部分組成,包著薄而有彈性的背甲。頭甲半圓形,腹前邊緣有一對帶柄的大眼睛,口蓋前側(cè)邊緣長著一對細(xì)長的觸須。迷蟲(Saperion)(圖下),身體長橢圓形,觸須粗短,背甲不分節(jié),嘴在前端的腹面,有一個正方形口板。腹下有26雙腿。它們呼吸用的腮葉,都是長在腿上。

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納羅蟲(Naraoia)也是那時常見的動物之一,身體呈長橢圓形,甲殼薄而有彈性。前端側(cè)邊緣長著一對觸須,背甲分頭和軀干兩部分,腮葉長在腿上。

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撫仙湖蟲(Fuxianhuia)身長10厘米以上,分為頭、軀干、尾三部分,甲殼薄而有彈性。頭甲前部有一對帶柄的眼睛和觸須,胸節(jié)17個,腹節(jié)14個,尾粗而長,像現(xiàn)代蝎子那樣有一個尾刺。

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瓦普塔蝦(Waptia)(圖右),身長7至15毫米,甲殼分左右兩瓣,有1對帶柄的復(fù)眼和觸須,從甲殼的前邊緣向前伸出;后面有一條帶節(jié)的尾巴用來游泳。古蟲(Vetulicola)(圖下),身長7厘米,前面有上下扣合的甲殼,兩側(cè)接縫縱向排列裂孔,濾食水里的微小浮游生物,后面也有一條帶節(jié)的尾巴。

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阿米斯克蟲(Amiskwia)(圖上)身體柔軟,頭部有兩條肉質(zhì)觸須,體側(cè)有短短的側(cè)鰭,尾巴扁平,它們可能是一種原始的毛顎類蠕蟲。圣誕老人蟲(Sanctacaris)(圖下)是一種具有甲殼的原始節(jié)肢動物,身長約10厘米,頭扁平,體寬,頭周圍有5對小爪子,一對大爪子,每個都有一個短觸角,身體分11節(jié),每節(jié)有一對帶槳狀鰓的腿,它可能是現(xiàn)代鱟、蜘蛛和螨蟲的祖先。

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歐巴賓海蝎(Opabinia)長4至7厘米,頭上長著5只突起的眼睛,四面八方都看得到。頭下方有一條大象鼻子似的長吻,吻前端有帶刺的抓握器,用來捕捉獵物,也許能伸進海底洞穴和泥沙里搜索、抓捕。長吻抓到獵物也會像大象的長鼻子那樣往后折,送到嘴里吃。看,它正抓住一條阿米斯克毛顎蟲(Amiskwia)準(zhǔn)備就餐。它身體兩側(cè)長著約14雙腿,用來游泳時劃水,或在海底行走,腿上有呼吸用的鰓。尾巴有3對小片片,可在游泳時控制方向。

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埃爾登水母(Eldonia)直徑約8厘米,呈圓盤形,4條分枝的觸手,消化腔分隔成44個小腔,體腔內(nèi)環(huán)肌發(fā)育,腹表面有輻射狀排列的瘤刺。

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海 口 蟲 (Haikouichthys)雖然只有人的手指甲大小,但卻已在脊背里長出一條原始的脊索,是地球上第一種魚,也是包括我們?nèi)祟愒趦?nèi)的所有脊椎動物的最早祖先!因化石首先發(fā)現(xiàn)于中國云南省澄江縣?？阪?zhèn)附近,所以命名?？谙x。

21

云南蟲(Yunnanozoon)也是原始的脊索動物,但脊索靠近腹部,而不是在脊背。體形側(cè)扁,身長3至4厘米,鰓腔有7對鰓弓,軀體有23個肌節(jié)。

22

皮卡蟲(Pikaia)也是脊椎動物的祖先,身長5厘米,脊背里長著脊索,身體兩側(cè)有發(fā)達的肌肉節(jié)。因化石發(fā)現(xiàn)于加拿大阿伯塔省的皮卡峰而命名皮卡蟲。

23

在距今約4.88億年到4.43億年期間,海洋里生活著許多海林檎,它們是最原始的棘皮動物,形態(tài)像林檎果,由骨板拼合而成,附著在海底,口四周伸出幾條鰓肢,濾食海水里的微小浮游生物。

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約4.88億年到4.16億年前,角石動物興起。它們屬于軟體動物的頭足類,外殼像羊角,眼睛又圓又大,視力很好,頭前端是口,口周圍有多條觸手,是捕食和運動器官。殼體內(nèi)有一串由孔道相通的空腔,可像現(xiàn)代潛艇那樣通過注入海水或排出海水調(diào)節(jié)浮力,以口部噴水推進的方式倒著運動,三葉蟲是它們的主要獵物。此時,海林檎開始減少,而海百合和珊瑚動物多了起來。

25

房角石 (Cameroceras)是約4.5億年前海洋里的巨無霸,體長達10米,它的殼體簡直就像房子,是地球歷史上最大的無脊椎動物,大型的三葉蟲也許是它們理想的獵物,例如體長近1米的等稱蟲(Isotelus)。

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翼肢鱟(Pterygotus)是約4.38億年至3.9億年前活動于海洋和河口灣的巨型節(jié)肢動物,體長可達2至3米,是有史以來最大的節(jié)肢動物。頭甲前部兩側(cè)有一對巨大的復(fù)眼,頭的中央還有一對小眼睛。頭甲前伸出一對大鉗子,是捕獵和搏斗的武器,后面四對行走的腳,最后一對是游泳的槳。身體分節(jié),尾巴寬扁,上面有一列尖刺。獵食魚類、軟體動物及其他節(jié)肢動物等。

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在距今4億多年到5億年間,嘴巴沒有上下頜的魚非常興盛,其中一類叫甲胄魚。它們身披花樣繁多的鎧甲,嘴巴是一個簡單的橫裂口。蝙蝠魚(Drepanaspis)(左下)是甲胄魚類中個頭最大的,長度可超過35厘米,身體寬扁,眼睛在頭甲前面,分得很開,闊嘴,背面中央有一塊很大的骨板,尾較小。通常貼著海底活動,能攪起泥沙覆蓋在身上隱蔽起來。沙鱗魚(Psammolepis)(左上)和蝙蝠魚很接近,也是扁身體的海底活動魚類,但體形較窄些。鰭甲魚(Pteraspis)(右)頭尖,身體細(xì)長,嘴在腹面,適于挖泥進食。

28

孔甲魚(Poraspis)是約4億年前存在的一種甲胄魚,尖頭,嘴在腹面,頭側(cè)面的背甲和腹甲之間有鰓片及鰓孔,鱗片厚而大,沒有鰭,倒歪尾。甲片發(fā)育有感覺管網(wǎng)絡(luò),有成列的小孔通向外面,現(xiàn)代魚類的感覺管、側(cè)線系統(tǒng)就是由此演化來的。

29

溝鱗魚 (Bothriolepis)是3.8億年到3.6億年前沿海和河口常見的盾皮魚類。頭和胸套著蟹殼那樣的外殼,外殼是由許多小骨板拼合成的,上面有彎曲的細(xì)溝。溝鱗魚沒有真正的鰭,僅在胸部長有一對套著硬殼的前肢,身體扁平,尾細(xì)長,能游泳,常在水底活動。

30

裂口鯊(Cladoselache)是軟骨魚類的最原始代表之一,也是嘴巴開始具有上下頜的動物,生活在3.7億年前的海洋里,它的大嘴長在頭部的正前方,而不像現(xiàn)代鯊魚那樣是在頭部的下面。身體修長而呈流線形,長1米多,尾巴寬大,可見它是游泳能手。它的顎骨關(guān)節(jié)比現(xiàn)代鯊魚脆弱,但有更為強壯的顎骨肌肉,牙齒有很多尖峰,邊緣光滑,適合咬開獵物,而不是撕開。

31

鄧氏魚(Dunkleosteus)是距今3.7億至3.6億年之間,海洋里最大、最強悍的獵食者。身體流線形,前面包有厚甲,后面粗厚的皮膚長滿小疙瘩或鱗片。身長達10米,重達4噸。有強壯有力的上下頜,沒有真正的牙齒,而是各有一列嶙峋鋒利的骨板,咬合力超過每平方厘米5噸,足以切斷鯊魚的身體,咬穿甲胄魚的鎧甲,壓碎軟體動物的甲殼等。瞧,它正撲向一條裂口鯊!

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胸脊鯊(Stethacanthus)是生存在距今3.7億至3.45億年前的古老鯊魚,身長通常70厘米至2米,和現(xiàn)代鯊魚差不多大小,可快速游泳。雄性的背鰭長成一個不可思議的燙衣板的形狀,頂端覆蓋著粗糙的齒狀鱗,口鼻部的皮膚也有一片覆蓋這樣的齒狀鱗,其功能究竟是用來吸引雌性的注意,還是為了在頭頂模仿一個張開的大嘴恐嚇天敵,科學(xué)家們無法確定。胸脊鯊一般在近岸淺水區(qū)游弋捕食小魚和軟體動物。有證據(jù)表明胸脊鯊可能有遷徙的習(xí)性,回到某個特定地點進行交配和繁殖。

33

含肺魚(Hyneria)是總鰭魚類的一種,生活在3.6億年前的北美海洋中,體長達5米,重達2噸,是當(dāng)時海洋里兇悍的獵手?？?胸脊鯊(Stethacanthus)對于它不過是小菜一碟。含肺魚的鰭相當(dāng)發(fā)達,有強健的肌肉,可爬上岸捕食陸地生物與兩棲動物。它們的鰾已具有陸地上呼吸的功能,也許開始向肺演化。

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旋齒鯊(Helicoprion)是2.8億至2.5億年前海洋里的霸主,小的身長3-5米,大的可達10米以上。流線形的身體和強健的尾鰭,說明它們是快速游泳者。它們的牙齒在上、下頜左、右兩塊頜骨接合處,向下、向內(nèi)卷曲成環(huán)狀齒列,每個牙齒邊緣都帶有鋒利的琺瑯質(zhì)鋸齒,適合切割獵物肉體。兩旁還長著碾壓用的側(cè)齒,很適合壓碎軟體動物的硬殼。下頜齒列用來切斷較大的食物。

35

約2.5億年前,地球歷史上經(jīng)歷了一次最大的生物絕滅事件,90%以上的物種絕滅了,受影響最大的是海洋生物,96%的海洋物種絕滅。至此,從約5億4千萬年前持續(xù)到2億5千萬年前,歷時約3億1千萬年的古生代結(jié)束了。

科學(xué)家一直在探討這次大絕滅的成因,目前大多認(rèn)為可能是全球大規(guī)模的火山噴發(fā)所致：噴出大量二氧化碳、二氧化硫和甲烷等氣體,煙塵進入高空遮擋住陽光,引起全球氣候劇烈變化,進而造成海平面的急劇波動和海洋中鹽度的大幅度變化等,導(dǎo)致了生物的大滅絕。

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