錢(qián)邁平

史前海洋生物奇觀（上）

錢(qián)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(kāi)始就有海洋的。

2

大約46億年前地球形成初期,它灼熱的表面還沒(méi)完全冷卻,那時(shí)既無(wú)藍(lán)天,也無(wú)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(qiáng)烈的宇宙輻射肆虐無(wú)忌。

3

38-39億年前,隨著地球表面溫度降到沸點(diǎn)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(shí)形成的巖石中不存在氧化沉積礦物,說(shuō)明大氣是缺氧的。因?yàn)闆](méi)有臭氧層保護(hù),地球表面仍暴露在強(qiáng)烈的宇宙輻射之下?；鹕交顒?dòng)廣泛而強(qiáng)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。

4

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(jìn)行光合作用的藍(lán)細(xì)菌(也叫藍(lán)藻),并在淺灘和潮坪形成最初的疊層石生物礁。

那是一個(gè)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。空氣中近乎于零的含氧量和濃烈的硫磺味提醒我們,除了細(xì)菌、藍(lán)細(xì)菌這樣的簡(jiǎn)單微生物,不會(huì)再有任何其他形式的生命存在。

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隨著藍(lán)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(shí)的地球才真正成為擁有藍(lán)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。

6

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(shí)的地球是多么寒冷!這被科學(xué)家們稱(chēng)為“雪球事件”,意思是整個(gè)地球成了一個(gè)冰雪包裹的星球。此時(shí),地球海洋里的各個(gè)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(dú)立演化。

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隨著火山活動(dòng)排放的二氧化硫、二氧化碳等氣體的聚集,強(qiáng)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(dú)立演化的生物群也隨著生存環(huán)境的擴(kuò)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(jìn)化和多樣化。于是,海洋里不再只有微生物了,大型的藻類(lèi)植物和原始的動(dòng)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(dòng)物。因?yàn)檫@些動(dòng)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(chēng)為“埃迪卡拉動(dòng)物群”。它們沒(méi)有尖牙利齒,也無(wú)需鎧甲護(hù)身,難道那時(shí)海洋世界真的是“和平的樂(lè)園”?

到距今約5億4千萬(wàn)年時(shí),曾遍布世界許多地方的“埃迪卡拉動(dòng)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(wú)法應(yīng)對(duì)新出現(xiàn)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手有關(guān)。

9

約5億4千萬(wàn)年前,隨著地球上氧氣的增加,新的動(dòng)物類(lèi)型誕生了,它們有的開(kāi)始長(zhǎng)出甲殼,以及原始的骨骼和牙齒,科學(xué)家把這個(gè)時(shí)期作為古生代的開(kāi)始。

在中國(guó)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(dòng)物化石,它們被稱(chēng)為“澄江動(dòng)物群”或“布爾吉斯動(dòng)物群”。這些化石告訴我們,無(wú)論現(xiàn)在生存的還是已經(jīng)絕滅的各種動(dòng)物類(lèi)型,幾乎都是突然一下子在那個(gè)時(shí)候涌現(xiàn)出來(lái),科學(xué)家們稱(chēng)之為“生命大爆發(fā)”。下面就介紹其中一些代表性的動(dòng)物：

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

11

奇蝦(Anomalocaris)是地球上最早出現(xiàn)的兇猛捕食動(dòng)物之一,體長(zhǎng)1至2米,頭頂兩側(cè)有一對(duì)帶柄的大眼睛,嘴前兩只大爪子具有尖利的短刺,用來(lái)抓捕獵物,圓形的大嘴長(zhǎng)有一圈32個(gè)尖利的齒板,可輕松切開(kāi)其他動(dòng)物的身體,咬下肉來(lái)吃。強(qiáng)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(chóng)(Vetulicola)。

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拉甘蝦(Laggania)是一種奇蝦類(lèi)動(dòng)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(gè)爪子上有一排纖弱的長(zhǎng)刺,也許是用來(lái)濾食微小浮游生物的,尾巴上沒(méi)有尾鰭,游泳速度不是很快,所以很可能不是兇狠的捕食動(dòng)物。但個(gè)頭巨大,看上去還是挺可怕的。瞧,它正一躍而起,周?chē)娜获R爾三葉形蟲(chóng)(Marella)、下面的兩只怪誕蟲(chóng)(Hallucigenia),還有上面的一條皮卡蟲(chóng)(Pikaia)都嚇得四散逃避。

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灰姑娘蟲(chóng)(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(duì)帶柄的大眼睛,口蓋前側(cè)邊緣長(zhǎng)著一對(duì)細(xì)長(zhǎng)的觸須。迷蟲(chóng)(Saperion)(圖下),身體長(zhǎng)橢圓形,觸須粗短,背甲不分節(jié),嘴在前端的腹面,有一個(gè)正方形口板。腹下有26雙腿。它們呼吸用的腮葉,都是長(zhǎng)在腿上。

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納羅蟲(chóng)(Naraoia)也是那時(shí)常見(jiàn)的動(dòng)物之一,身體呈長(zhǎng)橢圓形,甲殼薄而有彈性。前端側(cè)邊緣長(zhǎng)著一對(duì)觸須,背甲分頭和軀干兩部分,腮葉長(zhǎng)在腿上。

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撫仙湖蟲(chóng)(Fuxianhuia)身長(zhǎng)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(duì)帶柄的眼睛和觸須,胸節(jié)17個(gè),腹節(jié)14個(gè),尾粗而長(zhǎng),像現(xiàn)代蝎子那樣有一個(gè)尾刺。

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瓦普塔蝦(Waptia)(圖右),身長(zhǎng)7至15毫米,甲殼分左右兩瓣,有1對(duì)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(lái)游泳。古蟲(chóng)(Vetulicola)(圖下),身長(zhǎng)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(chóng)(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(lèi)蠕蟲(chóng)。圣誕老人蟲(chóng)(Sanctacaris)(圖下)是一種具有甲殼的原始節(jié)肢動(dòng)物,身長(zhǎng)約10厘米,頭扁平,體寬,頭周?chē)?對(duì)小爪子,一對(duì)大爪子,每個(gè)都有一個(gè)短觸角,身體分11節(jié),每節(jié)有一對(duì)帶槳狀鰓的腿,它可能是現(xiàn)代鱟、蜘蛛和螨蟲(chóng)的祖先。

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歐巴賓海蝎(Opabinia)長(zhǎng)4至7厘米,頭上長(zhǎng)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(zhǎng)吻,吻前端有帶刺的抓握器,用來(lái)捕捉獵物,也許能伸進(jìn)海底洞穴和泥沙里搜索、抓捕。長(zhǎng)吻抓到獵物也會(huì)像大象的長(zhǎng)鼻子那樣往后折,送到嘴里吃?？?它正抓住一條阿米斯克毛顎蟲(chóng)(Amiskwia)準(zhǔn)備就餐。它身體兩側(cè)長(zhǎng)著約14雙腿,用來(lái)游泳時(shí)劃水,或在海底行走,腿上有呼吸用的鰓。尾巴有3對(duì)小片片,可在游泳時(shí)控制方向。

19

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

20

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

21

云南蟲(chóng)(Yunnanozoon)也是原始的脊索動(dòng)物,但脊索靠近腹部,而不是在脊背。體形側(cè)扁,身長(zhǎng)3至4厘米,鰓腔有7對(duì)鰓弓,軀體有23個(gè)肌節(jié)。

22

皮卡蟲(chóng)(Pikaia)也是脊椎動(dòng)物的祖先,身長(zhǎng)5厘米,脊背里長(zhǎng)著脊索,身體兩側(cè)有發(fā)達(dá)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(chóng)。

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(dòng)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。

24

約4.88億年到4.16億年前,角石動(dòng)物興起。它們屬于軟體動(dòng)物的頭足類(lèi),外殼像羊角,眼睛又圓又大,視力很好,頭前端是口,口周?chē)卸鄺l觸手,是捕食和運(yùn)動(dòng)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(guò)注入海水或排出海水調(diào)節(jié)浮力,以口部噴水推進(jìn)的方式倒著運(yùn)動(dòng),三葉蟲(chóng)是它們的主要獵物。此時(shí),海林檎開(kāi)始減少,而海百合和珊瑚動(dòng)物多了起來(lái)。

25

房角石 (Cameroceras)是約4.5億年前海洋里的巨無(wú)霸,體長(zhǎng)達(dá)10米,它的殼體簡(jiǎn)直就像房子,是地球歷史上最大的無(wú)脊椎動(dòng)物,大型的三葉蟲(chóng)也許是它們理想的獵物,例如體長(zhǎng)近1米的等稱(chēng)蟲(chóng)(Isotelus)。

26

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

27

在距今4億多年到5億年間,嘴巴沒(méi)有上下頜的魚(yú)非常興盛,其中一類(lèi)叫甲胄魚(yú)。它們身披花樣繁多的鎧甲,嘴巴是一個(gè)簡(jiǎn)單的橫裂口。蝙蝠魚(yú)(Drepanaspis)(左下)是甲胄魚(yú)類(lèi)中個(gè)頭最大的,長(zhǎng)度可超過(guò)35厘米,身體寬扁,眼睛在頭甲前面,分得很開(kāi),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(dòng),能攪起泥沙覆蓋在身上隱蔽起來(lái)。沙鱗魚(yú)(Psammolepis)(左上)和蝙蝠魚(yú)很接近,也是扁身體的海底活動(dòng)魚(yú)類(lèi),但體形較窄些。鰭甲魚(yú)(Pteraspis)(右)頭尖,身體細(xì)長(zhǎng),嘴在腹面,適于挖泥進(jìn)食。

28

孔甲魚(yú)(Poraspis)是約4億年前存在的一種甲胄魚(yú),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(méi)有鰭,倒歪尾。甲片發(fā)育有感覺(jué)管網(wǎng)絡(luò),有成列的小孔通向外面,現(xiàn)代魚(yú)類(lèi)的感覺(jué)管、側(cè)線系統(tǒng)就是由此演化來(lái)的。

29

溝鱗魚(yú) (Bothriolepis)是3.8億年到3.6億年前沿海和河口常見(jiàn)的盾皮魚(yú)類(lèi)。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(yú)沒(méi)有真正的鰭,僅在胸部長(zhǎng)有一對(duì)套著硬殼的前肢,身體扁平,尾細(xì)長(zhǎng),能游泳,常在水底活動(dòng)。

30

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

31

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

32

胸脊鯊(Stethacanthus)是生存在距今3.7億至3.45億年前的古老鯊魚(yú),身長(zhǎng)通常70厘米至2米,和現(xiàn)代鯊魚(yú)差不多大小,可快速游泳。雄性的背鰭長(zhǎng)成一個(gè)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(lái)吸引雌性的注意,還是為了在頭頂模仿一個(gè)張開(kāi)的大嘴恐嚇天敵,科學(xué)家們無(wú)法確定。胸脊鯊一般在近岸淺水區(qū)游弋捕食小魚(yú)和軟體動(dòng)物。有證據(jù)表明胸脊鯊可能有遷徙的習(xí)性,回到某個(gè)特定地點(diǎn)進(jìn)行交配和繁殖。

33

含肺魚(yú)(Hyneria)是總鰭魚(yú)類(lèi)的一種,生活在3.6億年前的北美海洋中,體長(zhǎng)達(dá)5米,重達(dá)2噸,是當(dāng)時(shí)海洋里兇悍的獵手?？?胸脊鯊(Stethacanthus)對(duì)于它不過(guò)是小菜一碟。含肺魚(yú)的鰭相當(dāng)發(fā)達(dá),有強(qiáng)健的肌肉,可爬上岸捕食陸地生物與兩棲動(dòng)物。它們的鰾已具有陸地上呼吸的功能,也許開(kāi)始向肺演化。

34

旋齒鯊(Helicoprion)是2.8億至2.5億年前海洋里的霸主,小的身長(zhǎng)3-5米,大的可達(dá)10米以上。流線形的身體和強(qiáng)健的尾鰭,說(shuō)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(gè)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(zhǎng)著碾壓用的側(cè)齒,很適合壓碎軟體動(dòng)物的硬殼。下頜齒列用來(lái)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(wàn)年前持續(xù)到2億5千萬(wàn)年前,歷時(shí)約3億1千萬(wàn)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(jìn)入高空遮擋住陽(yáng)光,引起全球氣候劇烈變化,進(jìn)而造成海平面的急劇波動(dòng)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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