假如回到3亿年前,你就像爱丽丝喝了变小药水

作者: 王亚萍

来源: 科学世界

发布日期: 2023-04-07 18:30:59

本文通过描述地球历史上的重大事件和生物进化过程,探讨了地球环境变化对生物发展的影响,特别是氧气含量的变化对昆虫和恐龙等生物的影响。同时,文章也提到了人类的进化历程和环境的重要性。

在漫长的时间里,地球上发生过各种各样的宏大事件,如陨石撞击、大陆分裂、全球冰封、岩浆肆虐等,这些天崩地裂、沧海桑田的事件,很大程度上影响着生物的进化。而光合生物通过光合作用释放氧气后,也显著地改变了地球环境。让我们“穿越”回遥远的过去,一起追寻激动人心的地球和生命的进化历程吧。

时光回溯到3亿年前,在温暖的湿地生长着大片茂盛的森林,有些植物高达40多米,相当于10层楼那么高,有些植物的茎干上镂刻着奇异的花纹。其实,它们是巨型蕨类植物。森林中,巨型蜻蜓在翩翩起舞,个头是现在中国最大的蜻蜓——巨圆臀大蜓的4~5倍;巨型蜈蚣四处爬来爬去,比成人的身高还要长。现代人要是生活其间,就像是爱丽丝梦游仙境中误喝了变小药水。

这一时代的昆虫是最早飞上蓝天的生物。

研究认为,大气中的氧气含量增多是导致巨型昆虫“横空出世”的原因。当时,氧气含量达到了史无前例的35%(现在为21%)。由于当时凋枯的植物不少被埋在了湿地中,微生物无法将其分解,因此,大气中的氧气没有被消耗掉,而是越来越多。被掩埋的植物历经3亿年的时间转化为煤,最后被人类从地下挖掘出来。由于地层中埋藏着大量的煤,因此,这一时代被称为“石炭纪”(约3.6亿~3亿年前)。

动物与植物共同构建了丰富的陆地生态体系,它们究竟是怎样从大海中来到陆地,又是如何变得如此繁盛呢?大约3.6亿年前,陆地上只有植物和昆虫,远古的脊椎动物还生活在水中。昆虫的登陆时间比脊椎动物早了7000万年,即在大约4.3亿年前,昆虫已从水中爬上了陆地。研究认为,由于昆虫不需要像脊椎动物那样进行全身的改造,因而才得以更早登陆。

节肢动物的外骨骼相当于包裹身体的外壳,这层外壳轻巧而坚固,完全可以承受陆地上的重力。此外,昆虫具有特殊的呼吸系统(气管系统),能够将体液的蒸发降到最小。

其实,昆虫还不是最早的登陆者,在它之前,植物早已捷足先登了。在植物到来之前,陆地是一片荒凉的不毛之地,只有地衣等低等生物。

较早爬上陆地的动物之一包括鱼石螈,生活在距今约3.6亿年前,全长约1米,两栖类,在格陵兰岛东部发现其化石,它的学名来源于希腊语“鱼的铠甲”。登陆后的脊椎动物不仅需要用四肢来支撑身体和运动,还需要对全身结构进行大改造。首先,它们学会了用肺呼吸,而不再用腮呼吸。其次,它们拥有了强健的骨骼以承受陆地上的重力,并演化出了头、肩和腰的分化。

在恐龙统治地球的时代,大气中的氧气含量只有12%~15%,处于贫氧时期。这相当于现今地球上海拔4000米高处的氧气量(氧气分压),接近于人类能够定居高度的极限。对当时的生物来说,氧气匮乏的地球是一个恶劣的生存环境。不过,与两栖动物和哺乳动物相比,恐龙更好地适应了缺氧的环境,并迅速繁盛,成为地球的统治者。

恐龙最为鼎盛的年代(约2亿~1亿年前)也称为“恐龙时代”。

当时的气候比较温暖,海平面上升,把大部分地球浸没在了水中。同时,浅海扩张,能从海岸向内一直延续数百千米。此外,南北极冰雪消融,甚至连深海的水温也高达15~20℃。在如此得天独厚的环境中,恐龙变得越来越大,成为陆地上的统治者。异特龙是食肉恐龙,是最具代表性的兽脚类恐龙之一,体长最大可达10米以上。剑龙类及鸟脚类恐龙是食草恐龙,也是食肉恐龙的猎物,有些种类体长也可达10米以上。

与此同时,最终进化为人类的哺乳动物及其近亲则体型小巧,形似现在的老鼠和松鼠,过着昼伏夜出的生活。人类的“祖先”曾是生活在树上的“小矮人”。研究认为,在恐鸟称霸的时代,一些阔鼻猴(新大陆猴)的祖先已经“飘洋过海”来到了南美大陆。小型猴类能够搭乘由树枝等堆积成的“浮岛”,从非洲大陆的西南部顺着洋流,漂流大约一周后,就横渡了大西洋。树上的“小不点儿”就是远古时期的猴子。

已经灭绝的巴塔哥尼亚倭猴,在发现之初,科学家认为它是人类的近亲,因此用传说中炼金术创造出的烧瓶中的小人“何蒙库鲁兹”(homunculus)作为它的名字。

在距今大约2500万年前时,猴子(灵长类)已分为阔鼻猴与狭鼻猴两大类。阔鼻猴仅仅分布在今天的南美大陆,而人类的祖先则属于狭鼻猴。在亚洲和非洲,狭鼻猴也曾生活在树上以躲避食肉动物的袭击。人类繁衍至今,成功“占领”地球,可以说是一项奇迹。人类文明的发展与地球环境的变迁是相辅相成的,未来也是休戚相关的,珍视环境才能为人类发展提供机遇!

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