藍(lán)藻、恐龍到人:生命演化小史

埃迪卡拉生物群

生命從哪里來?生命又是如何演化的?在人類出現(xiàn)之前,這片大地上誰主沉???

自古以來,生命的起源及演化就是人類孜孜以求的奧秘,隨著人類科技的發(fā)展,這一萬古之謎正在一點(diǎn)點(diǎn)解開。

為什么生命唯獨(dú)青睞地球?

據(jù)科學(xué)家觀測,銀河系里有兩千億顆恒星,而宇宙中又有千億個(gè)星系,按理說在整個(gè)宇宙中應(yīng)該遍布我們的“兄弟姐妹”,但令人驚異的是,似乎只有太陽系里存在生命——或者說,生命很吝嗇地選擇了地球。

在最初的生命誕生時(shí),地球剛剛從一個(gè)炙熱的火球冷卻下來,當(dāng)時(shí)的地球大概只有8億歲,地球的表面已然形成了巖石圈、水圈和大氣圈。

地球的形成
地球的形成

巧合的是,地球的衛(wèi)星——月亮,幾乎與地球同時(shí)誕生,由于月球的存在,地球產(chǎn)生了潮差,有了四季和晝夜的區(qū)別。月球在給予地球能量的同時(shí),也控制著地球旋轉(zhuǎn)的變緩,使地球逐漸產(chǎn)生了適合生命生長的環(huán)境。

原始生命的演化

生命的誕生過程可以這樣概略地描述:從無機(jī)物生成有機(jī)物小分子,再形成有機(jī)物大分子,再到多分子體系,直到產(chǎn)生具有原始新陳代謝功能的原始生命——原核單細(xì)胞。

如果說,從非細(xì)胞形態(tài)的化學(xué)分子發(fā)展到細(xì)胞形態(tài)的生命是生命演變過程中的第一個(gè)突破,那么從厭氧的原核生命到喜氧的真核生命則是第二個(gè)突破,它開啟了通向人類的演化之路。

從單細(xì)胞到多細(xì)胞

原核生命的藍(lán)藻在海洋中大量繁殖以后,生命的多樣性曾長期在低水平徘徊。但藍(lán)藻通過葉綠素的光合作用,不斷釋放氧氣,在距今約20億年前,形成了地球第一個(gè)大氧化時(shí)代,從此,真核生命登上了歷史舞臺(tái)。

有氧環(huán)境下生物代謝功能的增強(qiáng),有性繁殖出現(xiàn)后遺傳變異的加速等因素,使得生命的多樣性得到了迅速發(fā)展,真核生命由單細(xì)胞向多細(xì)胞演化。

然而,那時(shí)的地球生命仍局限在海洋中。由于劇烈的板塊運(yùn)動(dòng),大量的有機(jī)質(zhì)運(yùn)移到地球表面,極大地消耗了大氣中的氧氣;歷時(shí)久遠(yuǎn)的大冰期環(huán)境,也使得生命演化萎靡了很長時(shí)期。

隨著冰期的結(jié)束,板塊的分離和海面的上升,地球進(jìn)入了有利于生命繁盛的時(shí)代,多細(xì)胞生物獲得了大發(fā)展。

當(dāng)時(shí)的生命仍是比較原始的,主要是一群固著的,身體扁平,呈輻射狀排列,軟軀體的生物,這就是著名的埃迪卡拉生物群??上鼈冏罱K滅絕了,成了生命長河中的一群匆匆過客。

埃迪卡拉生物群
埃迪卡拉生物群

史無前例——寒武紀(jì)生命大爆發(fā)

到了距今5.2億年前,地球迎來了一次史無前例的寒武紀(jì)生命大爆發(fā),在很短的時(shí)間內(nèi),從低等的海綿動(dòng)物到高等的脊椎動(dòng)物,現(xiàn)代海洋生物門類的祖先幾乎全部涌現(xiàn)了出來。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn),那時(shí)大氣氧含量達(dá)到了足以使生物機(jī)能很好發(fā)育的水平。因此,生物進(jìn)化出了骨骼,眼睛、脊索、口器和觸手等,而且以身體兩側(cè)對(duì)稱為主。它們開始向海洋不同的水層擴(kuò)散,建立起了現(xiàn)代海洋生態(tài)系統(tǒng)的雛形。由于大型捕食動(dòng)物奇蝦的出現(xiàn),復(fù)雜的食物鏈也開始建立了起來,從而引發(fā)了之后五億年來高潮迭起的生命演化。

澄江動(dòng)物群
澄江動(dòng)物群

古生代生物的起與落

魚類崛起

在早古生代,海洋生物開始進(jìn)入繁盛時(shí)代,各種各樣的無脊椎動(dòng)物閃亮登場,各領(lǐng)風(fēng)騷,比如寒武紀(jì)的三葉蟲,奧陶紀(jì)的角石和志留紀(jì)的筆石等。

在海洋中,魚類崛起并迅速成為了海洋生物界的主力,使得海洋生物的競爭空前激烈。

登陸運(yùn)動(dòng)

到了中古生代,地球板塊的碰撞加劇,造山運(yùn)動(dòng)不斷,滄海桑田,造陸運(yùn)動(dòng)使大陸面積擴(kuò)大。生物界掀起了延續(xù)千萬年的登陸運(yùn)動(dòng),植物和各種無脊椎動(dòng)物先后登上了陸地。

到了泥盆紀(jì)晚期,脊椎動(dòng)物開始登上陸地。維管植物的出現(xiàn)使得綠滿大地,也誘導(dǎo)動(dòng)物尾隨而來,開創(chuàng)了陸地動(dòng)物世界的新天地。

隨著動(dòng)物的成功登陸,生物的足跡開始遍及全球各地,古昆蟲開始了飛向天空的嘗試,兩棲類動(dòng)物一度繁盛于陸生淡水環(huán)境,成為晚古生代最為耀眼的動(dòng)物明星。

生物大滅絕

到了晚古生代,森林密布,沼澤遍地(現(xiàn)代煤炭有一半形成于石炭紀(jì)時(shí)代)。由于羊膜卵的出現(xiàn),爬行動(dòng)物徹底告別了對(duì)水體的依賴,開始向大陸深處進(jìn)軍。而二疊紀(jì)末發(fā)生的地球生命史上最為慘烈和廣泛的生物大滅絕事件,徹底顛覆了古生代生物圈的格局,為新一代爬行動(dòng)物的出現(xiàn)和繁榮騰出了生態(tài)空間。

中生代的霸主——爬行動(dòng)物

進(jìn)入中生代,統(tǒng)一的大陸板塊開始分裂,大西洋由此形成。在太平洋海底和大西洋開裂過程中涌出的大規(guī)模海底巖漿,對(duì)中生代的氣候產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響,以至于幾乎整個(gè)中生代的平均氣溫比當(dāng)今地球高十多度!

經(jīng)過長時(shí)間的演化,恐龍成為陸地上真正的霸主,魚龍、蛇頸龍等各種各樣的海生爬行動(dòng)物稱霸海洋,而翼龍則向空中發(fā)展,從而進(jìn)入海陸空全面發(fā)展的爬行動(dòng)物演化時(shí)代。

然而,就是這樣一個(gè)繁榮的爬行動(dòng)物群體,最終還是沒有逃脫滅絕的命運(yùn)。

恐龍真的全部滅絕了嗎?

恐龍已經(jīng)完全滅絕了嗎?其實(shí)不然。

科學(xué)家們?cè)跓岷由锶褐?,發(fā)現(xiàn)了大量帶羽毛的恐龍,這表明,小型獸腳類恐龍中有一支身披多彩羽毛的恐龍,經(jīng)過四翼恐龍的演化階段,逐漸演化成了兩個(gè)翅膀的鳥類。這一發(fā)現(xiàn),揭開了恐龍演化成鳥類的奧秘。

因此,嚴(yán)格地說:雖然大部分恐龍已經(jīng)滅絕,但是恐龍的后代——鳥類存活了下來,并繁衍至今,翱翔在萬里藍(lán)天。

四翼恐龍-赫氏近鳥龍
四翼恐龍-赫氏近鳥龍

新生代的新成員——哺乳動(dòng)物

中生代結(jié)束后,地球演化歷史進(jìn)入新生代。

板塊繼續(xù)演繹著分離與聚合,不斷改變著海陸格局,促使了生物界多樣性的發(fā)展。

距今約四千萬年前,南極洲成為獨(dú)立的大陸,開始了形成大冰蓋的過程,全球氣候開始變冷;印度次大陸撞擊歐亞大陸,形成了綿延千里的青藏高原,造成了有史以來最大的陸表高差。哺乳動(dòng)物以其生理和機(jī)能上的優(yōu)勢很好地適應(yīng)了新環(huán)境,從而取代爬行動(dòng)物成為地球新的霸主。

這個(gè)時(shí)期,陸地上既有食草的馬、鹿、牛、羊,又有兇悍的食肉動(dòng)物劍齒虎、鬣狗等;既有六七米高的巨型犀牛,又有冰河時(shí)代的長毛猛犸象。海洋中出現(xiàn)了巨型的鯨類,其龐大的體型沒有任何脊椎動(dòng)物能與其比肩。此外,哺乳動(dòng)物甚至演化出自己的“空軍”——蝙蝠,與鳥類同享天空。

人類誕生——進(jìn)化的終點(diǎn)?

漫長的地球生命史為智慧人類的出現(xiàn)鋪就了道路,而這一進(jìn)程的最后沖刺大約開始于六七百萬年前。

這期間,許多介乎人和其他靈長類哺乳動(dòng)物之間的過渡物種都滅絕了,包括南方古猿、能人、直立人等等。而我們的祖先——智人,在長期的演化中,學(xué)會(huì)了使用工具,并在勞動(dòng)與交流中產(chǎn)生了語言,成為了最終的成功者。

人類的誕生,是地球上最重要的一件事,可能也是宇宙中非常重要的一件事。那么,人類就是進(jìn)化的終點(diǎn)了嗎?我們是否可以笑到最后?

地球生命演化史,就像一曲交響樂,跌宕起伏,有高潮也有低潮,穿越了將近三十八億年的漫長時(shí)光隧道,歷經(jīng)與自然和諧共處,創(chuàng)造生物大輻射的輝煌時(shí)期,也有過遭受地內(nèi)外災(zāi)難性打擊的大滅絕時(shí)代。

無論處在怎樣的環(huán)境中,我們和其他生物的祖先們靠著創(chuàng)新生命體制,不斷拓展生存空間,努力適應(yīng)不斷變化了的自然環(huán)境,頑強(qiáng)地演化至今。因此,當(dāng)今地球環(huán)境和生命多樣性是多么的來之不易!

人類是生物界的一員,應(yīng)該與地球上的其它生物和諧共處,共同維護(hù)所有生物的地球家園。了解生命,珍愛生命,保護(hù)地球環(huán)境,維護(hù)生物多樣性,才能使我們的地球家園充滿歡樂。

 

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