中国海岸线——进化的故事
地球上最早的生命诞生在大海里, 从简单到复杂,从海洋到陆地, 经历了一个漫长的进化过程。自从人类接受了生命是在进化中发展的概念后,就一直在不断地寻找和完善这条进化链。时至今日,我们只能从断断续续的线索中, 寻觅那些古老的足迹:
生命最初的摇篮——海洋
原始地球大气层的二氧化碳含量很高,由于没有臭氧层的保护,强烈的太阳紫外线直接接触到地表,生命都躲在能够减弱阳光杀伤力的海水里,陆地一片荒凉。海水中简单的生命物质经过几十亿年的漫长岁月,演化成复杂的海洋生物,然后再经过相对于整个生物进化过程较短的岁月走上陆地。
目前生活在地球上的生物,大部分都参与氧气与二氧化碳的转换,地球上的早期生命也不例外。当时大气层中氧气的含量很低,而海洋植物制造的氧气给生活在海洋里依靠氧气生存的海洋动物创造了必不可少的生存环境(图1)。随着植物爬上海岸,植物的造氧机能最终改变了地球水圈以外的世界。
中国的海岸最初的样子与现在大相径庭,像如今的西藏、云南、陕西、山东、河北、辽宁等省的部分地区,以前都是大海或者沿海地区。现在的中国大陆,是在地壳经历了几十亿年沧海桑田的变化与不断升降碰撞中被打造出的。这就解释了为什么远古海洋和海岸的遗迹往往会出现在今天我国的内陆地区而不是海岸。
地壳是由陆地下面的陆壳和海洋下面的洋壳组成,沉积在陆壳和洋壳上的物质的结构相异。大陆板块从洋中脊获得新生,又在海沟终结,由此可以推断现在海底的年龄不超过2.1亿年。
为了追寻生命进化的脚步,让我们把目光锁定在那些曾经浸泡在海水中的土地上。
我国的西藏和云南,在印度板块没有碰撞亚洲板块形成喜马拉雅山脉之前都属于沿海地区。5.4亿年前的寒武纪时代,地球被分割成三块大陆——劳伦古陆、冈瓦纳古陆和由许多小岛组成的欧亚大陆(图2)。现在云南的一部分土地就淹没在当时劳伦古陆和欧亚大陆的浅海里。桂林的石山就是由远古时代深海里的叠层石沉积后产生的石灰岩质形成的。海洋里的原始藻类经过几亿年的繁殖,在光合作用下,在海洋里把二氧化碳转换成了支持生命的氧气,而叠层石就是这一代代藻类生物的“遗骨”。
在如今云南省澄江的抚仙湖旁边,有一座非常不起眼的小山——帽天山,它是世界闻名的澄江寒武纪化石群的标志。古生物学家在方圆上百公里的澄江地区,找到了很多珍贵的寒武纪时代古生物化石。今天地球上的1千万种动物分别属于大约33个动物门类,而这30多个动物门类中有90%以上,都是在5.4亿年前的寒武纪海洋里诞生的。那么,我们能不能在这里找到生物进化链上各阶段的标志呢?
从无脊椎动物到两栖动物,生命跨过海岸
寒武纪时代的化石大多数都是软体动物的化石,过去在山东一些地区发现的寒武纪古生物化石大多是 “三叶虫”这种无脊椎动物的化石(图3)。
最早的脊椎动物也生活在水里,如同鱼的样子,但是没有上下颌。人类目前发现的最古老的脊椎动物——昆明鱼(图4)就生活在当时劳伦古陆和欧亚大陆的浅海里。它们清晰的“之”字形肌节,原始偶鳍和围心腔,都是脊椎动物的基本特征。
在距今3.5亿年前,出现了一种叫作“总鳍鱼”的古鱼。它们有像肺一样的气囊可以直接呼吸空气,脊柱比较结实,内有五趾型的骨骼。总鳍鱼的头骨、体骨完全是硬骨质的,上下颌的骨骼结构和早期的陆生脊椎动物几乎一样,牙齿在上下颌的边缘上发育得很好。
由于造山运动的影响,地球上的水陆分布发生巨大变化,大片的陆地露出水面,海洋的面积减小了。水陆的变化导致了气候、水量的不稳定和旱涝的不均匀,于是,海洋中的一部分动物和植物摸索着爬到了岸上。总鳍鱼便是这些开拓者中的先锋。
总鳍鱼爬上陆地后就变成了最早的两栖动物。两栖动物的肺和四肢,是人类的肺和四肢的最初原型。它们的四肢各有三段骨骼。前肢由肱骨、尺骨、桡骨和手骨组成,后肢由股骨、胫骨、腓骨和脚骨组成,手脚分成五指。这种格式的骨骼构成一直延续到了今天的人。
动物走上了陆地,它们身体中直线状的脊椎开始向上拱起成弧状,第一个脊椎节变成颈椎,两栖类开始有了一个脖子。两栖类动物在水中产卵和孵化,幼体用鳃呼吸,在水中生活,经过变态才变成在水边生活、用肺呼吸的成年动物。它们既离不开陆地,也离不开海,始终在海岸上徘徊。两栖动物命中注定要充当生物进化链中的一环。
从爬行到哺乳,生命的重大飞跃
到大约距今3亿年前,两栖动物中的一支进化成了爬行类。它们终于离开了海岸,向内陆发展(图5)。它们的卵属于羊膜卵,也就是说它们的卵有层防止胚胎干燥的羊膜,羊膜腔中充满羊水,为胎儿的发育提供了水的环境,这使得它们能够在陆地上孵化出后代。由这种卵孵化出来的幼体可以在陆地生活。这时爬行动物的脊椎已分化为明显的颈、胸、腰、骶、尾五部分,这是有利于陆地生活的重要标志。爬行动物的代表是身体庞大笨重的恐龙,它们是生命跨过海岸这个门坎以后的地球统治者。
爬行动物大约于2亿年前分化出了哺乳动物,也分化出了鸟类。哺乳动物不像其它脊椎动物那样把卵产出体外孵化,而一般是有子宫或胎盘,由母亲直接产生幼体。哺乳动物的脑很发达,善于对外界环境作出反应。身上的毛,可以使体温在正常条件下保持恒定。这种由变温进化到恒温,对动物来讲是一个重要的飞跃。
从猿到人,人类进化之谜
在距今7000万年前,哺乳动物代替爬行动物成为陆地上占优势的脊椎动物。少数哺乳动物还发生了另一些变化,比如蝙蝠飞上了天空,鲸通过海岸返回了它最初的家园——海洋。在这个时期,哺乳动物中又分化出一种叫作“灵长类”的动物,它们后来进化出猴和更高级的猿。在距今1000多万年前,从古猿中进化出了类人猿,到300万年前,能够制造工具的人类终于出现了(图6)。
但是,在人类进化史上,至今悬着一个谜:类人猿在向人进化的过程中,是如何脱掉那一身毛的?在现存的192种猴子和猩猩中,都无一例外地毛发披身,而只有作为它们近亲的人类却是地地道道的“裸猿”。
目前的化石还不能帮助人们弄清这个问题,于是众说纷纭,各种猜想和假说争论不休,直到1960年英国人类学家爱利斯特·哈戴教授提出了一个轰动古人类学界的新颖理论——“海猿说”。
哈戴教授认为,走出森林的地面猿,在成为狩猎猿之前,重回了海岸边。在那里,它们发现了比平原地带更丰富、更诱人的食物资源。起初,它们在水坑和浅水中摸索,但渐渐游往深处,开始潜水找食。就是在那个时候,它们与鲸、海豚等其它回到海中的哺乳动物一样,褪掉了一身的毛发(图7)。这种海岸生活直到它们的工具变得具有足够威力的时候才结束。于是它们再一次离开海岸,进入了广阔的原野,成为没有毛的狩猎猿。
哈戴指出,地球上所有灵长类动物的体表都长满浓密的毛发,皮下没有脂肪结构,而人却和水兽一样,不但皮肤裸露,而且有着厚厚的皮下脂肪。另外,人类胎儿的胎毛生长位置、眼泪和汗腺排出盐分等生理现象,也明显不同于其它灵长类动物,倒跟海兽十分相似(图8)。随着研究工作的不断深入,“海猿说”被越来越多的人接受。科学家们将人类和海豚、猿猴的某些行为作了对比,认为人类与猿猴之间的不同点很多,而且大部分跟水有关。
猿猴厌恶水,而人类的婴儿几乎一出生就能游泳。
猿猴不会流泪,而海豚和其它海洋哺乳动物都有眼泪。人,可以说是惟一会流眼泪的灵长类动物,这说明人类可能曾经有过在水中的经历。
猿猴的脊柱是不能向后伸的,而人的脊柱可以弯曲,这样能适应水中运动。
……
人类与海洋,千丝万缕剪不断
前不久,澳大利亚生物学家彼立克·丹通教授,在对人类和其它哺乳动物体内盐分平衡的生理机制进行研究时发现,在这方面,人和陆生哺乳动物不同。当生命的胚胎在海洋里孕育成长的时候,海洋的养分、海洋的灵秀,也植入了生命之中,并且一直遗传到了今天。人也不例外。海水和人血中化学元素的含量比例非常接近,这就是海洋在人身上留下的印记。
当你不小心咬破舌头的时候,就会尝到人血所带有的咸味儿。人血的含盐度为10,现在一般海水的含盐度是30~35,显然人血的含盐度要低一些。但由此可以推知,原始生命在海洋里刚刚诞生的时候,原始海洋中海水的含盐度比今天海洋中海水的平均含盐度要低得多。
海岸是海洋与陆地之间的一道门坎,它是大自然对所有爬上陆地的生命的一个考验。如果“海猿说”成立的话,那么海岸就成为大自然对所有爬上陆地的生命的一个考验——敢于开拓新世界,走过这道门坎的,就会进步。也许正是因为我们两度飞跃这个龙门,人类才成了“万物之灵”、世界的主宰。
现在生存在海岸线上的人们,其实正面临着大自然给他们创造的又一次机遇,无论是走向海洋,还是带动内陆的发展,海岸地区的每一个变化都影响着一个民族、一个国家。现在摆在中国“龙”面前的,依旧是开拓,是发展。
本文转自:lifebaidu - 和讯博客
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