蜈蚣

地球演义第一百二十三回泥盆纪北冥


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  随着志留纪的结束,地球历史进入了古生代的后半程。就像奥陶纪延续了寒武纪一样,泥盆纪(Devonian)也承接了志留纪的兴旺,生物的种类和数量都达到了空前的规模,无论动物还是植物的,都成长出前所未有的巨大体型。

  和寒武纪演化动物群在奥陶纪让位给古生代演化动物群一样(参见第六十四回奥陶纪-大辐射-交接),泥盆纪也发生了一次动物界的大交接:装备了双颚的脊椎动物终于走到聚光灯下,成为最耀眼的明星。节肢动物和软体动物称霸地球已经成为昨日黄花。自泥盆纪之后的4亿年里,脊椎动物都稳稳占据着地球上最庞大,最强壮,最凶猛的动物宝座。

陆地和淡水生态系统在泥盆纪迅速发展,高大的维管植物森林出现。脊椎动物取代节肢动物,成为海洋和淡水的霸主。图片来源见水印。

  泥盆纪又被称为“鱼类时代”,在这个时代的海洋河湖中,游荡着不计其数的鱼形动物:无颌类的骨甲鱼类,盔甲鱼类,花鳞鱼类,异甲鱼类(它们被统称为“甲胄鱼类”)和有颌类鱼的四大分支:盾皮鱼类,棘鱼类,软骨鱼类和硬骨鱼类竞争着食物和空间,乱哄哄你方唱罢我登场。其中无颌类在泥盆纪早期最为兴盛,它们凭借着坚固的装甲,在板足鲎横行的水域中占得一席之地,繁衍生息。然而好景不长,当凶猛强壮的有颌鱼类崛起后,有力的下颚和锋利的牙齿不但彻底粉碎了板足鲎的统治,也把那些温和笨重的无颌近亲捕杀殆尽。只有极少数特化的无颌类残存下来,成为现代圆口纲动物的祖先。

鱼形脊椎动物也在泥盆纪完成了一次交接:古老的无颌类(左峰从上到下:异甲鱼类,花鳞鱼类,盔甲鱼类,骨甲鱼类)在泥盆纪早期达到鼎盛,随后迅速衰落。而有颌鱼类(右峰)在泥盆纪中后期强势崛起,直到现在依然是水生脊椎动物的优势类群。图片来源自[1]。

  有颌鱼类的四大分支在泥盆纪中后期迅速发展。原始的鲨鱼和肉鳍鱼开始在海洋和淡水中巡游狩猎,数量庞大的棘鱼群是它们的美餐。而盾皮鱼由于涌现出邓氏鱼(Dunkleosteus)这样的超级巨星而大放异彩,成为鱼类时代的代表。

邓氏鱼化石。它的头颈部分覆盖着坚硬的骨板,“牙齿”就是由骨板的延伸而成,连眼球也包覆着骨片。图片来源自网络。

沟鳞鱼(Bothriolepis)是一类遍布全球的小型盾皮鱼。它因为独特的胸鳍结构而闻名。图片来源自网络。

  在泥盆纪晚期,一些肉鳍鱼类开始向陆地发起冲锋,它们凭借发达的偶鳍肌肉支持身体,用特化的鱼鳔呼吸空气,艰难地从干涸的泥坑匍匐爬行到附近的水塘。它们中的某个幸运儿演化出最早的两栖类,成为所有四足动物的祖先,拉开了巨兽时代的序幕。

提塔利克鱼(Tiktaalik)——有脚的鱼类,是鱼类和两栖类之间的迷失环节(missinglink)。图片来源自网络。

  原始两栖动物登上的是一个苍翠茂密的新世界。在泥盆纪中期,平行演化的石松植物(Lycophyta),节蕨植物(Arthrophyta)和真蕨植物(Pteridophyta)终于战胜了地球引力的禁锢,它们摆脱了低矮的草本姿态,地球上第一次出现了挺拔的“树木”。在河湖沼泽和平原地区,高大的乔木密集生长,形成大片丛林,陆地生态系统从平面延伸成立体的网络,生物的密度和丰度大幅度提高。广袤的森林通过光合作用,又一次改变了地球大气的组成。在之后的数千万年间,氧气浓度不断攀升,催生了巨大的陆生节肢动物。而低靡的二氧化碳水平抑制了温室效应,成为全球气候剧变和大灭绝的诱因。

泥盆纪的古蕨森林,既是无数生命的绝佳栖息地,又是气候灾变和大灭绝的元凶之一。图片来源自网络。

  早期两栖动物由于运动和生殖受水束缚,无力插足植被层。于是森林成为地球上最后一块由节肢动物统治的生态系统。蛛形类和多足类在树干上攀缘,在倒木间穿梭。它们清理枯萎的植物和真菌,各种食肉虫互相捕食,俨然是前脊椎动物时代的陆地版本。

泥盆纪的陆生节肢动物群,主要是蛛形类和多足类,甲壳类也演化出两栖生活的类群。图片来源自[2]。

泥盆纪的陆生节肢动物微化石:蛛形类的外壳和螯肢,螨虫,以及蜈蚣的毒爪。图片来源自[3]。

  在泥盆纪的森林中,一类全新的节肢动物——昆虫,诞生了。虽然体型微小,常被忽视,但昆虫出现的意义丝毫不亚于两栖脊椎动物。在未来,昆虫将演化出动物界最丰富种类,最庞大数量,最复杂的结构和最奇妙的行为,成为地球上最引人入胜的生命奇观。它们将和四足脊椎动物一道,塑造整个陆地生态系统。

一块晚泥盆纪的(疑似)昆虫化石,触角,复眼和大颚十分明显。图片来源自[4]。

  轰轰烈烈的泥盆纪彻底改变了地球的面貌,生物的足迹拓展到除天空外的每一个角落。似乎是要为这个高歌猛进的时代强行划上休止符,泥盆纪末期,地球生命遭遇了显生宙的第二次大灭绝事件。这次大灭绝持续了超过万年,时间之长创下了历史之最。它带走了70%以上的物种,留下又一个萧索空旷的世界,让生命去填补。

恐怖的邓氏鱼已经成为泥盆纪的图腾。它的出现就像一场加冕典礼,正式宣告脊椎动物成为了地球的霸主。图片来源见水印。

地球名片:

地质时期:显生宙-古生代-泥盆纪

起止时间:4.2亿年前–3.6亿年前

持续时间:6千万年

发生事件:鱼类繁盛,两栖类出现,石松类和节蕨类繁盛,昆虫出现,晚泥盆纪大灭绝

代表生物:甲胄鱼类,有颌鱼类,石松类,节蕨类

代表化石:甲胄鱼类,盾皮鱼类,肉鳍鱼类,早期蕨类植物

参考文献:

[1]SansomRS,RandleE,DonoghuePCJ.,Discriminatingsignalfromnoiseinthefossilrecordofearlyvertebratesrevealscrypticevolutionaryhistory.Proc.R.Soc.B:.


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