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第10章 人類對動物的發現(1)

從生物學的角度來講,動物是多細胞真核生命體中的一大類群,它們不能將無機物合成有機物,只能以有機物——植物、動物或微生物為食物;它們有神經,有感覺,有細胞核,會動,沒有細胞壁,沒有基質,沒有光合作用元素,因此具有與植物不同的形態結構和生理功能,以攝食、消化、吸收、呼吸、循環、排泄、感覺、運動和繁殖生命進行活動。

動物是人類的朋友,像家養的貓、狗等寵物更是許多人心靈上的伙伴;動物有著各種各樣的神奇本領,人類對之模仿,進行發明創造,從而形成了一門造福無窮的仿生學;許多動物的肉是食用價值很高的食品,可烹調成美味佳肴,維系人體的生命活動與健康。因此,了解一下人類對動物的認知與發現,對于我們人類與動物和諧的相處或更好地利用動物為我們造福,顯然是有幫助的。

無脊椎動物的發展演化

無脊椎動物是背側沒有脊柱的動物,它們是動物的原始形式。無脊椎動物的出現至少早于脊椎動物1億年。無脊椎動物其種類數占動物總種類數的95%。分布于世界各地,現存約100余萬種。包括棘皮動物、軟體動物、腔腸動物、節肢動物、海綿動物、線形動物等。科學家們通過考察與研究認為,無脊椎動物的發展演化經歷了前寒武紀、早古生代時期、晚古生代時期、中生代時期和新生代時期五個階段。

前寒武紀

前寒武紀(距今約5.7億年前):前寒武紀生物處于開始發生階段,比較原始的無脊椎動物已在繁衍,特別是前寒武紀后期地層中,已常見的有水母、蠕蟲、軟舌螺等后生動物化石。但總的說來,這個時期無脊椎動物化石發現零星,保存不多。

早古生代時期

早古生代時期(約5.7億-4.09億年前):是無脊椎動物發展的初期階段,無脊椎動物的許多較原始的類型開始出現。如節肢動物門的三葉蟲;奧陶紀至志留紀的筆石;頭足類的鸚鵡螺超目;腕足動物無鉸綱的似海豆芽和有鉸綱的正形貝、五房貝類等;珊瑚類則從奧陶紀出現至志留紀開始大量發展,以床板珊瑚為主。除上述一些在地層學上有重要作用的類別以外,其他如海綿動物、軟體動物中的瓣鰓綱、腹足綱,棘皮動物中的有莖類海百合,海林檎等在這個時期均已出現。

晚古生代時期

晚古生代時期(約4.1億-2.45億年前):是無脊椎動物進一步發展的時期。許多早古生代時期的古老類群已經衰退,如筆石、三葉蟲、鸚鵡螺類、腕足類的無鉸綱等,除個別種屬延續下來以外,已無地層學上的意義。代之而起的是以長身貝和石燕類為代表的腕足類的興起;以頭足類菊石超目中棱菊石及菊面石為代表的興起,以及有孔蟲目蜓科在石炭、二疊紀的出現、發展到衰退;珊瑚類除繼續存在的床板珊瑚外,四射珊瑚中的三帶型大量出現,構成了晚古生代無脊椎動物的另一繁榮景象。至晚古生代末期,上述類別的大多數相繼絕滅。

中生代時期

中生代時期(約2.5億-6500萬年前):這時期的主要特點是古生代常見的一些類別已衰退或絕滅。如珊瑚類的四射珊瑚和床板珊瑚就被六射珊瑚和八射珊瑚取代,節肢動物開始了一個新的、有意義的發展方向,這就是節肢動物昆蟲類、甲殼綱中介形類和葉肢介類大量出現;軟體動物如雙殼綱、腹足綱自古生代出現以后,到中生代也進一步發展,更加繁榮,特別是它們在征服大陸淡水環境中,是無脊椎動物的優勝者;軟體動物頭足綱中的菊面石類初期仍存在,中后期為菊石類所代替;與此同時內殼亞綱中的箭石也是海洋生物界的主要類群。

新生代時期

新生代時期(約6500萬年前開始延續至今):中生代發育的一些無脊椎動物,如菊石類、箭石類已絕滅。而瓣鰓類、腹足類、昆蟲類則在水陸空中分布。海生無脊椎動物則以孔蟲的大量繁盛為特點,整個無脊椎動物的總體特征已與現代接近。寒武紀生命大爆發

寒武紀是地質年代劃分中屬顯生宙古生代的第一個紀,距今約5.7億至5.1億年,寒武紀常被稱為“三葉蟲的時代”,這是因為寒武紀巖石中保存有比其他類群豐富的礦化的三葉蟲硬殼。這一時期絕大多數無脊椎動物門在幾百萬年的很短時間內出現了。這種幾乎是“同時”地、“突然”地出現在寒武紀地層中門類眾多的無脊椎動物化石(節肢動物、軟體動物、腕足動物和環節動物等),而在寒武紀之前更為古老的地層中長期以來卻幾乎找不到動物化石的現象,被古生物學家稱作“寒武紀生命大爆發”。這種“激進”式的發展是對達爾文進化論的極大挑戰,至今仍被國際學術界列為“十大科學難題”之一。

脊椎動物的發展演化

脊椎動物是脊索動物的一個亞門。這一類動物一般體形左右對稱,全身分為頭、軀干、尾三個部分,有比較完善的感覺器官、運動器官和高度分化的神經系統。包括魚類、兩棲動物、爬行動物、鳥類和哺乳動物等五大類科學家們通過考察與研究認為,脊椎動物的發展演化經歷了4個階段。

奧陶紀-志留紀時期

奧陶紀-志留紀時期(約5億-4億年前):脊椎動物最原始的類型——無顎綱出現,其結構簡單,無顎,無真正偶鰭,體內也沒有硬骨,因此不是真正的魚,僅具魚的外形。志留紀末由無顎綱演化為盾皮魚綱,盾皮魚已是真正的魚,但無內骨骼,僅具盾皮而得名。

泥盆紀-二疊紀時期

泥盆紀-二疊紀時期(約4億-2.5億年前):盾皮魚綱達到極盛,特別從泥盆紀至石炭、二疊紀盾皮魚類已大大衰退,軟骨魚綱和硬骨魚綱代之而起。在脊椎動物的演化中,泥盆紀末期,由硬骨魚類的一種總鰭魚演化出了兩棲綱,是脊椎動物演化中極重要的一個進程。它標志著脊椎動物由水生過渡到陸生,征服陸地的開始。兩棲綱在石炭一二疊紀達到了它自己歷史中的繁盛時代。二疊紀爬行綱就由其演化而來,是中生代爬行動物演化的前奏。

三疊紀-白堊紀時期

三疊紀-白堊紀時期(約2.5億-6500萬年前):魚類中,軟骨魚退居次要地位,硬骨魚繼續發展。兩棲綱興旺時間并不長,在完成了它的歷史使命后,三疊紀開始大量減退。中生代是爬行動物的時代,有名的恐龍即為其代表。爬行動物在向環境作斗爭中,還產生了輻射適應,向空中發展,出現了飛龍,重新返回水中生活又出現了魚龍,可能是哺乳動物鯨類的祖先。中生代的爬行動物,在白堊紀晚期很快衰退和滅亡。在爬行動物大發展的同時,由它演化出了兩個新的類型鳥綱和哺乳綱,但其數量很少,化石也很少,在僅有的化石研究中,已知其當時為極原始的類型,體小,尖齒和臼齒尚未分化出來。

二疊紀末期生物大滅絕

二疊紀(約2.95億-2.5億年前)末期發生了有史以來最嚴重的大滅絕事件,估計地球上有96%的物種滅絕,其中95%的海洋生物和75%的陸地脊椎動物滅絕。三葉蟲、海蝎以及重要珊瑚類群全部消失。陸棲的單弓類群動物和許多爬行類群也滅絕了。這次大滅絕使得占領海洋近3億年的主要生物從此衰敗并消失,讓位于新生物種類,生態系統也獲得了一次最徹底的更新,為恐龍類等爬行類動物的進化鋪平了道路。科學界普遍認為,這一大滅絕是地球歷史從古生代向中生代轉折的里程碑。滅絕原因一直在爭論,有人認為是海平面下降和大陸漂移弓引起的,有人認為是氣候突變、沙漠范圍擴大、火山爆發等一系列原因造成,有人認為是隕石撞擊引起的,但大多數生物科學家認為這場滅絕是由地球上的自然變化引起的。

新生代時期

新生代時期(約6500萬年前開始延續至今):從新生代開始動物界已發展進入高級階段。除硬骨魚類繼續發育外,其他如兩棲綱,爬行綱都極大的衰退了,只遺留了少數后裔,而鳥類開始大發展。最有意義的是哺乳動物的演化發展,由于其高度的適應性,精細的器官分化等在與環境的斗爭中,終于成了優勝者。哺乳綱中人類出現是劃時代質的飛躍。從此,利用自然規律改造自然,在改造自然環境中也不斷改造自己的最高代表——人類的時代開始了。

恐龍滅絕之謎

恐龍,一種巨大的爬行動物,在地球上興旺發達、統治地球達1.6億年之久。然而在距今6500萬年時,不可一世的恐龍王朝卻突然滅亡了,自19世紀20年代發現恐龍化石以來,對于恐龍滅絕的原因,一直是人們探討的熱點。

統治地球1.6億年

從2.45億年前到6500萬年前的中生代,爬行類成了地球生態的支配者,因此中生代又被稱為爬行類時代。大型爬行類恐龍即出現于中生代早期。爬行類在地球上繁榮了約1.8億年左右。這個時代的動物中,最為大家所熟知的就是恐龍。

恐龍是生活在距今大約2.35億年至6500萬年前的、能以后肢支撐身體直立行走的一類動物,支配全球陸地生態系統超過1.6億年之久。大部分恐龍已經滅絕,但是恐龍的后代——鳥類存活下來,并繁衍至今。

人們一說起恐龍,眼前就會浮現出一只巨大而兇暴的動物,其實恐龍中亦有小巧且溫馴的種類。目前已知最長的肉食性恐龍棘龍,身長16~19米,重量16~26.5噸。最大的植食性恐龍易碎雙腔龍,身長可達58米,重150~180噸。最小的恐龍體型相當于鴿子。目前已知最小型的成年恐龍標本屬于近鳥龍,體重估計為110克左右。而且已知最小型的草食性恐龍則是微角龍與皖南龍,身長約60厘米。

生活于地球上的恐龍很可能在1000種以上,但是恐龍時代和我們相距如此遙遠,我們只能通過已發現的化石去了解它們。被發現的恐龍有上百種。隨著恐龍研究工作的不斷進展,我們所知的恐龍種類還會不斷增加。

恐龍在地球上生存了1.6億年的時間,在這么長的時間里,地球的環境也發生了許多變化。原本連成一整片的盤古大陸逐漸漂移,分裂成為我們熟知的形態。這些地球板塊漂移到全球各處后,由于光照不再均勻,熱量的傳導也被海洋阻斷,氣候環境也跟著發生了改變。在恐龍時代早期,蕨類植物構成的矮灌叢是地球上主要的植被。板塊漂移,再加上氣候變化,使得地球上的植物種類產生了巨大的變化。不過,由于這些變遷是在非常漫長的時間內逐漸發生的,因此生長其中的動物依然能夠很好地適應。但是由于恐龍時代中期,地殼運動加劇,使得地質活動頻繁,造成了陸地氣候變化。到了恐龍時代晚期,由于氣候變得干燥寒冷,地球上出現了沙漠。由于地球板塊的漂移,造成高山隆起,深谷下沉,板塊攜帶大陸向不同的方向運動,使得環境發生了一系列翻天覆地的變化。

恐龍統治地球1億多年,可是在白堊紀末期,它們卻突然在世界各地銷聲匿跡了。恐龍的滅絕是地球生命史上的一大懸案,自20世紀70年代以來,各種有關恐龍滅絕的理論、假說紛紛出臺,展開了一場規模空前的大爭論。

滅絕原因探討

物種斗爭說:7000萬年前,比恐龍更高等的哺乳動物已大量存在,哺乳動物對外界環境的適應能力以及生活能力都比恐龍強,尤其是哺乳動物常以恐龍蛋為食,這樣在二者的生存競爭中,哺乳動物占了上風,恐龍逐漸走向衰亡。

氣候變遷說:中生代,四季常春,氣候溫暖,適宜恐龍生息繁衍;而到了白堊紀晚期,整個地球發生了廣泛的寒冷,恐龍皮膚裸露,缺乏調節體溫的機制和保溫的羽毛,同時因為腦量太少,行動遲鈍,不能像其他小型爬行動物那樣挖洞穴居,冬眠度寒,而最終走向了滅絕。

大陸漂移說:在恐龍生存的時代,地球的大陸只有一塊,被稱為泛古陸,氣候溫和,植物常青。但到了侏羅紀,從三迭紀末期即已開始緩慢割裂的兩塊古陸,發生了漂移,而大陸漂移導致造山運動、地殼變化以及環境和氣候的變化,裸子植物逐漸消亡,為春天開花結果、秋冬落葉的被子植物所取代。食物的短缺以及氣候的寒冷加快了恐龍走向滅亡的腳步。

地磁變化說:實驗生物學證明某些生物的死亡與磁性有關,如細菌在低磁場下72小時,其再生繁殖能力降低15倍;鳥類在低磁場下影響飛行能力;老鼠在低磁場下體內酶的活動能力發生強烈變化,從而影響其新陳代謝作用,使其壽命縮短。對磁場敏感的生物,在磁場發生變化時都可能導致滅絕。由此推論,恐龍的滅絕可能與地磁的變化有關,因為在地質歷史時期的古地磁曾發生過多次變化。

碰撞說:在6500萬年前,曾有一顆直徑7~10千米的小行星墜落地球,引起大爆炸,把大量的塵埃拋入大氣層,形成了遮天蔽日的塵霧,使植物因光合作用停止而普遍枯萎,地球上的生態系統為之崩潰,導致了恐龍滅絕。這一理論的依據是,在地中海、丹麥、意大利、西班牙、中國、新西蘭、美國以及太平洋和大西洋的若干處沉積巖中發現銥的含量相當高,而銥在地球上的巖石中不多見,含銥量較高的是隕星和宇宙塵埃,通過對化石絕對年齡的測定,發現該銥層沉積的年代恰巧與恐龍滅絕的年代吻合。

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