第三章 生物和環(huán)境

第一節(jié) 水生植物

海岸線能夠延伸到哪里，哪里就會(huì)出現(xiàn)生物。生物生活在水中，需要依靠水生存，水是它的家，更是它生存的必需品。

最初，類似膠質(zhì)的生命離開水就會(huì)死亡，如同現(xiàn)在海灘上干涸而死的海蜇一樣。那段時(shí)期，干涸對(duì)生物會(huì)產(chǎn)生致命影響，這是無法克服的。然而，在沼澤、淺海、潮汐的時(shí)代，只要是讓生物離開水生存幾個(gè)小時(shí)的變異，全部會(huì)受到鼓勵(lì)。擱淺的危險(xiǎn)肯定存在。此外，淺水中的生物不能遠(yuǎn)離巖邊和海灘，因?yàn)樗鼈兊纳嫘枰諝猓ㄈ芙庠谒械目諝猓┖完?yáng)光。

生物離開水就無法呼吸，無法消化食物。我們說的呼吸空氣，其實(shí)是呼吸溶解在水中的氧氣。我們呼吸的空氣會(huì)溶解在肺臟的水中，而食物在被身體吸收之前會(huì)先變成液體。水生生物一直生活在水中，但鰓可以暴露在外面，用它在水中呼吸，吸收溶解在水中的氧氣。然而，一個(gè)生物無論在水外暴露多長(zhǎng)時(shí)間，一定要保證它的身體和呼吸器官不會(huì)干涸。當(dāng)海藻在古生代海里向著海岸的潮汐線蔓延之前，一定要形成一層比較堅(jiān)韌的外皮，避免水分的流失。海蝎在離開水之前，一定要長(zhǎng)出甲殼，這樣才能生存下去。三葉蟲擁有堅(jiān)硬的外殼，而且能夠蜷縮成一團(tuán)，這能夠很好地防御敵人、預(yù)防干涸。在古生代巖石中可以見到魚類化石，這是最早出現(xiàn)的脊椎動(dòng)物。顯然，許多魚類生長(zhǎng)著鰓甲，用來保護(hù)它們的鰓；還生長(zhǎng)著原始的肺鰾，用來應(yīng)付擱淺時(shí)的危險(xiǎn)。

這時(shí)候，那些能夠生活在潮汐線間的雜草和植物逐漸向著陽(yáng)光充足的地方蔓延，陽(yáng)光對(duì)于所有的植物都是非常寶貴的資源。只要是堅(jiān)實(shí)挺拔、便于向陽(yáng)的變化，在退潮時(shí)依然能夠生存下去，都是很有利的。因此，這些植物逐漸形成了纖維和支柱，預(yù)示著木質(zhì)纖維的來臨。早期植物的生殖方式是軟體孢子或者半動(dòng)物性的配子，這些孢子落在水中，通過水進(jìn)行傳播，只能在水中發(fā)芽生長(zhǎng)。早期的植物和現(xiàn)代的許多低等植物，它們都與水有著緊密的聯(lián)系。然而，孢子的抗旱能力需要增強(qiáng)，從而使得生殖不必在水中進(jìn)行。如果一個(gè)物種能夠發(fā)展到這種程度，就可以離開水生長(zhǎng)、繁殖、擴(kuò)展，生活在陽(yáng)光下，無須再承受水浪的困擾。較高級(jí)植物由于產(chǎn)生了木質(zhì)支柱、形成了抗旱的生殖方式，從而擺脫了水的束縛。較低級(jí)的植物依然生活在水中。苔蘚一定要生長(zhǎng)在陰暗、潮濕的地方，羊齒孢子發(fā)育到一定程度依然要求較高的濕度。最高級(jí)的植物能夠離開水生長(zhǎng)、繁殖，只要下面是潮濕的土即可。它們徹底解決了離開水生活的問題。

在元生代和古生代早期的漫長(zhǎng)歲月中，自然選擇已經(jīng)解決了這個(gè)問題。于是，越來越多的新植物從海里向著地面低洼處蔓延，在蔓延的過程中依然依附著池沼、潟湖、水道。

當(dāng)時(shí)，可能還沒有區(qū)分淡水植物和海水植物，而那時(shí)海水的含鹽量要比現(xiàn)在低一些。

第二節(jié) 最早的陸生植物

首先出現(xiàn)的是植物，然后才出現(xiàn)了動(dòng)物。

陸生動(dòng)物與陸生植物相似，最初生活在海中，屬于水棲生物，經(jīng)過變更和分化逐漸適應(yīng)了沒有水的生活。經(jīng)過各種各樣的方法才有了這種適應(yīng)。例如，陸蝎來源于海蝎，海蝎的鰓縮入體內(nèi)，這樣能夠避免肺葉的快速蒸發(fā)。甲殼動(dòng)物，如常常暴露在空氣中的螃蟹，從背殼中生長(zhǎng)出來的鰓甲保護(hù)著它的鰓。昆蟲的祖先逐漸形成了氣胞和氣管，也就是呼吸管，將尚未溶解的空氣輸送到全身各處。最初，陸生脊椎動(dòng)物用喉嚨里生長(zhǎng)的袋狀原始肺囊輔助從魚類祖先那里得來的鰓進(jìn)行呼吸，后來逐漸用肺鰾代替了鰓。

現(xiàn)在，某種泥魚能夠幫助我們推測(cè)出陸生脊椎動(dòng)物是如何一步步脫離水中生活的。這些動(dòng)物（如非洲肺魚）生活在熱帶地區(qū)，這里分為雨季和旱季，旱季時(shí)的河流干涸、開裂。雨季時(shí)期，肺魚生活在水中，用腮呼吸；旱季時(shí)期，肺魚將自己埋在泥土中，鰓喪失作用，它依靠吞咽肺鰾中的空氣生存，一直到旱季結(jié)束。當(dāng)河水干涸時(shí)，澳洲肺魚被困在水池中，水中的空氣消失之后，它就升到水面上吞咽空氣。水蜥也是如此。這些動(dòng)物是過渡階段的物種，較高級(jí)的脊椎動(dòng)物在那時(shí)已經(jīng)擺脫了水的限制。

在兩棲動(dòng)物（如蛙、水蜥、梭尾螺等）的生命史中，完全展示了從水中到陸地的各個(gè)階段。這些動(dòng)物需要在水中生殖；它們的卵一定要產(chǎn)在有陽(yáng)光的水中，在水中成長(zhǎng)。蝌蚪幼體長(zhǎng)著枝狀外鰓，在水中搖搖擺擺，然后長(zhǎng)出鰓甲將其覆蓋住，形成鰓房；接著長(zhǎng)出腿，尾巴消失。這時(shí)，蝌蚪開始用肺呼吸，它的鰓逐漸縮小，一直到徹底消失。蝌蚪可以繼續(xù)生活在水中，而長(zhǎng)成的蛙能夠永遠(yuǎn)生活在空氣中，但在水中待得時(shí)間太長(zhǎng)會(huì)被淹死。

不過，當(dāng)我們觀察更高一級(jí)的爬行動(dòng)物時(shí)發(fā)現(xiàn)，它們的卵的外面是一層堅(jiān)硬的外殼，防止蒸發(fā)。這種卵孵化出來的幼體，一直在用肺呼吸。爬行動(dòng)物匍匐前進(jìn)，在它生命中的任何階段，都沒有在水中生活的必要。不過，如果它在水中待得時(shí)間太長(zhǎng)，也會(huì)被淹死。

北半球古生代后期的巖石向我們展示了生物在陸地上的發(fā)展變化。從地理角度來說，這個(gè)時(shí)期形成的潟湖和淺海，有利于生物的發(fā)展。當(dāng)時(shí)，可能還沒有像如今的海洋一樣深的海。新生植物已經(jīng)能夠在空氣中生存，所以生長(zhǎng)得很茂盛，而且多種多樣。

那時(shí)候，還未出現(xiàn)能夠開花的植物，沒有草，也沒有在冬季落葉的樹木。最初，植物群的組成是木本羊齒、巨型木賊、蘇鐵羊齒及同屬植物。在這些植物中，許多植物擁有粗壯的樹干，大部分樹干形成了化石，一直保留到今天。這些樹木中有些高達(dá)百英尺，所屬的綱目早已滅絕。它們的軀干生長(zhǎng)在水中，水面上覆蓋著一層苔蘚和綠色黏液，還有許多菌類，但遺留下來的是很少的痕跡。這些最初的沼澤森林所形成的大量礦漿構(gòu)成了如今的主要煤系。

原始森林中生活著爬行、滑翔、飛行等最初的昆蟲，它們都長(zhǎng)著硬翅、四翅，體型很大，有些翅長(zhǎng)達(dá)一尺。蜻蜓分為許多種類，在比利時(shí)的煤系中發(fā)現(xiàn)了一種蜻蜓，翅的長(zhǎng)度大約是29英寸。還有多種飛行蟑螂，蝎子的種類也很多，以及早期的蜘蛛。這些蜘蛛大多數(shù)沒有絲囊，只有一少部分有簡(jiǎn)單的絲囊，所以無法結(jié)網(wǎng)。陸生蝸牛也出現(xiàn)了。兩棲動(dòng)物也剛剛開始發(fā)展。在更高一層的古生代后期的記錄中，許多兩棲動(dòng)物之間出現(xiàn)了真正的爬行動(dòng)物，它們能夠完全適應(yīng)陸地的生活。

古生代早期，陸地上是一片青青郁郁的沼澤森林，沒有鳥語花香，也沒有昆蟲的鳴聲。如果有人能夠看見翠綠的潟湖，一定會(huì)被周圍的寧?kù)o嚇到。除了流水聲和風(fēng)吹動(dòng)樹葉的聲音，偶爾還能聽到樹木倒塌的巨響，除此之外就一無所聞。所有的一切好像都在等待著、期盼著。許多樹木像是放大許多倍的苔蘚，與現(xiàn)在的樹木截然不同。這里沒有巨型的陸地獸類，最高級(jí)的生物是翻滾的兩棲動(dòng)物和原始的爬行動(dòng)物，它們都沒有巨大的體型。在離水比較遠(yuǎn)或者比較高的地方，到處是荒蕪一片，毫無生命跡象。隨著時(shí)間的流逝，一代代的生物慢慢從淺海處爬出來，逐漸向外擴(kuò)展。一些生物逐漸從水里爬出來，適應(yīng)沒有水的生活，到陸地上或者天空中生活。

第三節(jié) 生命不斷變動(dòng)的原因

巖石的記載像是一部雜亂的書籍，每一頁(yè)都撕毀、磨損、涂抹過，而且還有許多頁(yè)丟失了。我們所論述的內(nèi)容是經(jīng)過研究慢慢地拼湊出來的，這項(xiàng)研究一直在進(jìn)行，至今還沒有結(jié)束。石炭紀(jì)的巖石（煤系）告訴我們潮濕的洼地上最早生命的發(fā)展?fàn)顩r。在二疊紀(jì)巖石（古生代后期）的殘頁(yè)上，關(guān)于這個(gè)時(shí)期的記錄非常少。經(jīng)過了很長(zhǎng)的間隔時(shí)期，歷史又變得豐富起來。

二疊紀(jì)巖石記錄著歷史上的荒涼時(shí)代，這是一個(gè)過渡時(shí)期，古生代的魚類和兩棲動(dòng)物逐漸轉(zhuǎn)化成中生代的爬行動(dòng)物。

我們一定要明白，氣候的巨大變化一直沒有停止，有時(shí)候促進(jìn)生命的發(fā)展，有時(shí)候阻礙生命的進(jìn)程。所有生物都會(huì)越來越適應(yīng)環(huán)境，但環(huán)境一直在變動(dòng)。適應(yīng)沒有終點(diǎn)，所以變動(dòng)成為了必然。

不過，我們發(fā)現(xiàn)某些低級(jí)生物能夠適應(yīng)廣泛的簡(jiǎn)單環(huán)境，所以它們一直沒有出現(xiàn)巨大的變更，更沒有滅絕或者被其他種類所替代。例如，有一種蛤蜊叫做舌貝，適宜生活在溫暖的海水里的陰暗處。在地質(zhì)記錄中，這個(gè)綱目沒有發(fā)生過顯著變化。

此外，地質(zhì)學(xué)家搜集到許多化石標(biāo)本，從中可以看出，在幾千年中，生物隨著氣候、食物、敵人的變化而產(chǎn)生的變更。

大陸漂移一定會(huì)對(duì)陸地生物的生存環(huán)境產(chǎn)生重要影響。大陸不僅會(huì)從溫帶移動(dòng)到寒帶或者從寒帶移動(dòng)到溫帶，而且在中生代的相互分離也會(huì)導(dǎo)致氣候發(fā)生巨大變化。大陸的腹地遠(yuǎn)離海洋的氣候調(diào)節(jié)，對(duì)于那些正在沿著陸地?cái)U(kuò)展的動(dòng)植物來說是一個(gè)禁區(qū)——一望無際的沙漠、炙熱的白天、寒冷的夜晚。

此外，世界的氣候一直在發(fā)生變化，每一個(gè)時(shí)代都會(huì)有所不同，而且變化沒有一定的規(guī)律，而是在寒冷和炎熱之間毫無規(guī)則地波動(dòng)。我們還不清楚波動(dòng)的原因，可能與其他神秘事件有著緊密聯(lián)系，例如，地球磁場(chǎng)和地球旋轉(zhuǎn)速度的不規(guī)則變化。在潮汐阻力的影響下，地球的自轉(zhuǎn)速度逐漸變慢，一天的長(zhǎng)度平均每十萬年延長(zhǎng)兩秒鐘。然而，下降的速率不均勻。在幾十年中，日子不會(huì)縮短，但接著可能會(huì)急劇降速，然后再恢復(fù)。

在無生代或者太古代，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在寒冷時(shí)期會(huì)出現(xiàn)冰蝕巖石的現(xiàn)象。此后，又出現(xiàn)過許多次冰期，還出現(xiàn)過極為潮濕時(shí)期和極為干旱時(shí)期。

同時(shí)，我們還在巖石的記載中發(fā)現(xiàn)了擴(kuò)展時(shí)期和繁殖時(shí)期，這時(shí)候的生物生長(zhǎng)茂盛、種類多樣；在嚴(yán)酷時(shí)期，無數(shù)的種、屬、綱被淘汰，還有許多滅絕了，只要是存活下來的都經(jīng)歷了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。

溫暖時(shí)期可能要比嚴(yán)寒時(shí)期長(zhǎng)一些。現(xiàn)在，世界似乎正在從嚴(yán)寒中掙脫出來，五十萬年之后可能就沒有冬天了，那時(shí)的南北極圈都會(huì)草木叢生。如果真是這樣的話，我們能夠生活的地方就會(huì)大大減少。在冰期，廣大冰蓋促使海平面降低了三百多英尺，現(xiàn)在許多被淹沒的地方在海平面之上。如果冰蓋融化了，海平面將會(huì)上升一百多英尺，許多低洼地區(qū)（如倫敦、紐約、所有海口、低地城市）會(huì)被淹沒。不過，我們可能生活在間冰期，不久之后就會(huì)出現(xiàn)冰期。現(xiàn)在，我們無法斷定哪種說法是正確的，但隨著知識(shí)的積累，我們或許能夠預(yù)測(cè)出千萬年后的變化，及時(shí)做好準(zhǔn)備工作。