二、動物界的第一次大發展

地球發展到了寒武紀時期（距今約5億—6億年），就出現了大量、門類眾多的和較高級的動物。寒武紀以前的生命的星火，到這時已成燎原之勢。這是地球上動物界的第一次大發展，具有劃時代的意義。

從化石來看，在寒武紀初期出現的動物，除脊椎動物外，幾乎所有的主要門類都有了。其中最多的是節肢動物中的三葉蟲，約占化石保存總數的60％，其次為腕足類動物，約占30％，其他節肢動物、軟體動物、蠕蟲及古杯海綿等共占10％。

腕足動物是具有一對外殼的海生動物。軟體動物中有頭足類及腹足類。古杯海綿是固著在海底的一種古老生物，具有多孔的內壁及外壁等較為復雜的結構。蠕蟲化石由于不易保存，比較少見。節肢動物除三葉蟲外，比較常見的則為甲殼類的古介形蟲。

寒武紀動物群中最為突出的是三葉蟲。它是世界各地常見的化石。我國為產三葉蟲化石最多的國家之一，從新疆到蘇、浙，從東北到西南，自寒武紀到二疊紀的地層，都有三葉蟲化石發現。目前已正式鑒定和描述過的共計有376個屬，1233個種，還將繼續有所增加，其中以寒武紀的為最多。

三葉蟲的種類繁多，形體大小不一，最大的可長達70厘米，最小的不足1厘米。絕大部分的生活情況是游移于海底，以原生動物、海綿、腔腸動物或這些動物的尸體以及海水中細小植物為食料。三葉蟲是比較高級的節肢動物，如在我國寒武紀初期的頁巖中經常可以找到的“萊得利基蟲”，其軀體各部分結構已經分化得很好，有頭部、胸部及尾部。頭部結構復雜，有一對眼睛；胸部有十幾個胸節；尾部由若干體節互相融合而成。頭、胸、尾部都生有多節的附肢。其他如寒武紀中期的“德氏蟲”及晚期的“蝙蝠蟲”等，結構也都比較復雜。由于演化迅速，在不同的時期出現不同的種，故三葉蟲成為對下部古生代地層特別是對寒武紀各期地層進行劃分與對比的標準化石。

寒武紀早期的軟舌螺化石，產于我國西南各省寒武紀底部的磷礦層中，故這種化石可作為在西南各省尋找磷礦的標志。

正因為是動物界的第一次大發展，所以寒武紀的動物群一方面含有大量的較高級的動物三葉蟲，另一方面也還在某些動物方面保留著一定的原始性。例如，這個時代的腕足類動物是以比較原始的具有幾丁質外殼的無鉸綱為主，軟體動物也是細小的、比較原始的類型如上述的“軟舌螺”及“似海螺”等。這也說明了在同一時期不同門類的生物發展的速度不等，顯示著發展的不平衡性。

生物演化的歷程包括許多次飛躍，而每次飛躍就有更高級的生物出現并形成一次大發展，給當時整個的生物群帶來嶄新的、繁榮的面貌。在寒武紀以后，動物界還繼續經歷多次大發展，而在寒武紀的大發展，則不過是“春雷第一聲”。例如，在奧陶紀突然繁殖的筆石群及大型的頭足類直角石和珠角石等，在志留紀大量繁殖的珊瑚及腕足類，泥盆紀大量繁殖的水生脊椎動物魚類，上部古生代繁盛的、具有紡錘形復雜外殼的原生動物類，中生代的恐龍之類的大型爬行動物以及新生代的哺乳動物，如此等等。所有這些盛極一時的動物，都是經過質變的飛躍而產生并大量繁殖的。它們的出現，使不同時代的動物群具有不同的時代特征。

三、植物界的第一次大發展

地球上的植物，是以最原始的形態先出現在海水（或其他水盆地）中。有漫長的時期陸地上基本上沒有植物，幾乎到處是重山和荒漠。大地換上綠裝，是開始于泥盆紀（距今4億—3.5億年前）。

在泥盆紀以前，主要是生長在海水中的原始的水生植物，一類是單細胞、單細胞群體并沒有葉綠體的細菌和藍藻；另一類是單細胞、單細胞群體或多細胞而具有葉綠體的其他藻類。在北京人民大會堂鋪地的大理石磨光的面上，有很多一環套一環的美麗花紋，很像是寒武紀以前的鈣藻化石的各式各樣的剖面。

我們知道比較確切的第一個相當繁盛的陸地植物群，就是泥盆紀植物群。也就是說，地殼發展到了泥盆紀，植物才大量從水中“登陸”，實現了從“水生”到“陸生”的飛躍，而隨著這個水陸環境的變革，一些新的陸生植物迅速繁殖，并有原始的裸子植物出現。這是植物界的第一次大發展。

在泥盆紀早期和中期達到繁盛頂峰的植物群，是以裸蕨為代表，稱為裸蕨植物群。裸蕨是最原始的陸生植物，這種植物的莖的分化還很不完全，沒有葉子，只有枝的分叉，細弱的莖和枝都裸露，故得名。

具有葉子的植物（雖然是微弱的孢子葉），如鱗木植物中的原始鱗木，在泥盆紀中期已經大量出現了。值得我們注意的是在泥盆紀晚期，也開始發展了高達數米的小型喬木或灌木，像種子蕨一類的植物。種子蕨一類的植物化石，是已發現的最古老的裸子植物化石。

到泥盆紀晚期，裸蕨完全滅絕，代之而起的是大型的原始裸子植物，叫做古羊齒。這時很多植物已經是大型喬木，葉子發達，莖干粗壯，如鱗木類的圓痕木就是這時喬木的一種。這時叢林高樹，呈現空前的繁榮景象。

對于泥盆紀陸生植物的迅速繁盛，人們往往感到是很突然的，因為在比泥盆紀更古老的地層中，迄今沒有找到可以作為泥盆紀植物發展前一階段的所謂過渡型的化石植物群。根據現有的資料，不僅太古代和元古代只有原始海生菌、藻為比較可靠的植物化石，而下部古生代，從寒武紀一直到志留紀中期的植物化石，也仍然是以海生菌、藻類群為主。

從泥盆紀前的原始海生菌藻植物占統治地位轉到泥盆紀陸生植物占統治地位，這種轉化，是植物界發展中的一次大飛躍。因而，使植物界的演化在泥盆紀以前的時代與泥盆紀之間，形成一個明顯的不連續（間斷）。植物界在泥盆紀以前的漫長時期的演化，為某些類型的植物的飛躍發展準備了條件。志留紀與泥盆紀之間的地殼運動，使大陸普遍上升，海水撤退，海面縮小，因而原來為海，特別是為淺海的地區，變為低濕的平原或具有洼地的丘陵地帶。這是促使那些本身具有一定條件。能適應這種環境變革的植物從水生轉為陸生的外界因素。

泥盆紀陸生植物的迅猛發展，只是植物界的第一次大發展，此后還有多次大發展。而每次大發展包括若干門類中某些植物的質變的飛躍，因而在每次大發展中就有更高級的植物出現。例如，在石炭紀、二疊紀構成茂密森林的鱗木、封印木、蘆木、科達樹、大羽羊齒等，在中生代特別是在侏羅紀最為繁盛的裸子植物，在第三紀最為繁盛的被子植物等等，都是植物界各次大發展中的產物。它們的繁殖給不同時代的植物群帶來不同的特征，因而我們能夠利用這些植物化石來鑒別含化石地層的時代。由于這些古植物在一定的地質時代是“成煤植物”。我們可以把這些植物化石當作標志，來尋找各個產煤的地質時代的煤層。

四、古生物工作中涉及進化論的一些主要論點

生物工作者，很清楚不能撇開古生物的調查研究工作，他們借助于古生物學的資料，有力地促進了進化論的形成和發展。

生物界在過去曾受許多和地球本身的歷史有關的改變，這種思想首先表現在法國科學工作者標峰（1707—1788）的著作中。按照標峰的意見，在地球上有了生物的時候，生活條件（包括地理和氣候條件）的改變必然反映在有機體的結構上，使有機體發生變異。這種見解可以說是進化論的開端。

與標峰同時的瑞典植物學工作者林奈（1707—1778）所倡導的“特創說”，認為萬物既經創成，永久不變。林奈在當時聲名很大，所謂“特創說”風靡全歐。當時教權仍極強盛，由于受到宗教監察的迫害，標峰在他出版較晚的著作中不得不刪掉或修改與宗教相矛盾的部分。

標峰關于物種演變及從簡單發展到復雜的見解，為法國著名的自然科學工作者拉馬克（1744—1829）所廣泛宣傳。拉馬克是無脊椎動物學的創始人。他在1815年的著作中，將他的生物進化學說總結為4條。

（1）生命以其固有的力，趨向于不斷地增大每個生物體的體積，并擴大生物體的各部分，直到它所達到的限度；

（2）動物機體的新器官的產生，是由于增加了使動物不斷地感覺到一種新的需要的結果；

（3）器官的發展及其活動的力量，是經常與其運用成正比例；

（4）生物體的組織在個體生活過程中已經獲得的。廢棄的以及改變的一切性能，是被保存下來并遺傳給遭受過這些變化的個體的后代新個體中。

上述4條是互相聯系，不可割裂的。第2條曾被稱為動物器官根據“欲望”而演變的假說，這顯然是把這一條和其他各條割裂而加以歪曲，因為拉馬克并沒有說動物的欲望直接影響它的形體，而是說變更了的需要引起生活習性的變更，從而導致新器官的形成或原有器官的改變。這可以同第3條即著名的“用進廢退”定律聯系起來看。按照拉馬克的意見，動物的新的“需要”是由外界環境的變化所引起的。環境的變化導致動物活動的新方式，從而引起器官形體的增大或產生其他方式的器官能。反之，動物體其他部分的廢而不用，就導致這部分的退化。只有這些有結果的實質的變異才被遺傳，這就是上列第4條，即獲得性的遺傳。拉馬克舉出了一些實際例證。例如，非洲長頸鹿的祖先，原來是頸子并不長的普通鹿，后來因氣候變化，地上的草變少了，不得不經常伸長頸子和前腿來吃樹上的嫩葉，這樣經過多少世代，頸子和前腿愈來愈長，終于形成長頸鹿。

拉馬克雖然受了18世紀形而上學的思想教育，卻敢于和當時占絕對統治地位的形而上學觀點展開斗爭。他反對林奈的“特創說”和居維葉（1769—1832）的“災變論”，打擊了物種不變的觀念。

與拉馬克同時，以研究動物體內部結構為主的圣希雷爾（1772—1844），他有些見解具有生物進化論的思想因素。例如他認為在同一門范圍內動物體結構上的變異，是由于外界環境的直接影響所起的作用。在這一觀點上，圣希雷爾是達爾文主義的先驅者之一。但是，他所提出的關于全部動物界具有一個“原來的、統一的結構圖案”的說法，卻又違反了生物發展觀點。

值得提出的是1830年7月圣希雷爾和居維葉這兩個法國人之間展開的著名的論戰。論戰的主題是關于軟體動物與脊椎動物的機體結構是否像圣希雷爾所說的為一個“統一的結構圖案”問題。統一結構圖案的說法，恰恰是圣希雷爾的錯誤的一面，論戰的結果是形而上學者居維葉等人勝利了。但實際上適得其反。由于在論戰中一些科學工作者和哲學工作者展開了一般原則性的爭論，使進化觀念的擁護者澄清了某些錯誤，找著了更正確的途徑來證明他們的觀點。因此，這次論戰反而有助于以后進化理論的發展。這是居維葉所意料不到的。

在18世紀，瑞典人林奈對生物分類學做了大量工作。但他認為一切生物都是由神所創，各有天賦特征，固定不變。這就是上面已提到的“特創說”。居維葉在研究化石方面頗有建樹。由古代生物的遺體或遺跡所形成的化石，本是生物演化的一種有力的實證，而居維葉則終身反對生物進化的理論。但和他的意愿相反，他自己在分類學、比較解剖學和古生物學方面的大量工作成果，卻為19世紀后半期唯物主義生物進化學說的確立，提供了有力的根據。

在19世紀中葉，達爾文（1809—1882）一方面承繼了標峰。拉馬克等前人生物發展學說中的正確論點，并集其大成；一方面通過他自己長期調查研究的創造性的實踐，把生物發展的理論提高到更完備的、更成熟的階段，確立了進化論。

達爾文學說的主要內容可概括為4部分。

（1）變異性與遺傳性。肯定了變異性是生物的共同特性；變異的主要原因是生活條件的變化。引起變異的生活條件如果保持下來，這種變異就會遺傳給后代，而且會一代一代地加強。這就是“變異累積定律”。

（2）人工選擇，獲得新品種。人類對那些產生符合人類需要的變異的家畜和作物，連續進行選種，使變異愈來愈顯著，因而獲得具有顯著差別的家畜和作物品種。

（3）自然選擇，適者生存。自然界中影響生物進化的要素是和人工選擇相類似。在自然條件下，由于生物彼此之間及生物與周圍環境條件之間的復雜關系，在較長的時間過程中，那些較不完善的，即對環境的適應性較差的類型，就會逐漸被淘汰；那些較能適應周圍條件的類型就會保存并發展。

（4）新種的形成。在自然選擇過程中，逐漸發生性狀差異的加強和累積，于是在一個種之內形成了各種不同的變種，變種之間的差異進一步加深，就成為各種不同的新種。

達爾文與拉馬克的學說，在生物的發展觀這個大方向上是一致的，在個別具體論點上還有不盡相同之處。例如，對于變異與遺傳的解釋，拉馬克側重在生物器官“用進廢退”這方面，達爾文則較全面地闡明了自然選擇的作用。

值得提出的是，德國動物學工作者赫克爾（1854—1914）所建立的

“重演說”，認為生物個體發育的各個階段，是將這個生物所屬的種族從遠古祖先歷代演化的一系列狀態（歷代變化，又稱系統發生），在一定程度上重新表演出來。赫克爾指出，個體發展的歷史，是種或種族的發展歷史的簡短重復。各種多細胞動物的個體發育，特別是在幼蟲時期，都經歷大體相似的階段，這表明了動物起源的共同性。赫克爾的演說，有力地支持了達爾文的進化論。