中创房地产是有分量的

解读自然科学历史:脊椎动物的来“龙”去脉

2017-07-19 16:38栏目:商业

    【环球科技】

 

    我们为什么关注脊椎动物?因为人类自己就是。

 

    人类会思考,思考在大脑里进行,因此大脑的重要性不言而喻。大脑的起源和演化正是伴随着脊椎动物的起源和演化而进行的。古脊椎动物学的奇妙之处在于,不仅描述了包括我们人类在内的脊椎动物的自然历史,还彰显了演化的曲折、生命的顽强和大自然的奇妙。

 

    日前,由国际知名古脊椎动物学家迈克尔·本顿(Michael J. Benton)所撰写的《古脊椎动物学》首次被科学出版社译介至国内,成为第一本古脊椎动物学的中文教科书。该书译者董为在本文中梳理了相关学术成果。

 

1、骨骼与化石

 

很多人是年幼时在电影里、彩色图书或在博物馆看到恐龙后走进古代脊椎动物学的。脊椎动物,又称为头颅动物,是具备头颅和脊椎骨的动物,如鱼类、两栖类、爬行类、鸟类、哺乳类和人类。头颅的最主要功能是容纳并保护脑组织,而脊椎骨的最主要功能是容纳并保护脊髓。脑和脊髓组成中枢神经系统。在这个系统内大量神经细胞聚集在一起,有机地构成网络,传递、储存和加工身体的感官所感知到的信息,支配与控制动物的全部行为。中枢神经系统演化的顶级代表是可以进行创造性思维的人脑。因此可以说,脊椎动物演化的核心是中枢神经系统的演化。由于中枢神经系统被包裹在骨骼内,要进行深度解剖才能看到;而头骨和脊椎骨仅被皮肤和薄层肌肉覆盖,经过浅层解剖便能看到,所以在对动物的鉴定和分类中更为直观。此外,脊椎骨在动物的整个身体中的分布范围比头骨大得多,因而更显著,所以这类动物更多地被称为脊椎动物。

 

由于脊椎动物身体上的骨骼很坚硬,所以保存为化石的可能较大。其他成分则较软,保存为化石的可能性很小。因此对脊椎动物演化的解读主要通过发现于不同时期的地层中的化石来进行:根据各种化石的形态特征追索不同时代的化石之间的祖裔关系,根据化石牙齿与颌的特征所指示的动物食性来判断食物链关系,根据化石肢骨指示的运动方式来推测动物的行为习惯和活动范围等。

 

2、演化中的重要“飞跃”

 

脊椎动物的起源:脊椎动物支系出现在5.41亿~4.85亿年前的寒武纪早期,作为“寒武纪大爆发”的一部分。最早的鱼化石发现于寒武纪早期的地层中,以云南澄江动物群中的昆明鱼、海口鱼和钟健鱼为代表。在化石标本上可以看到海口鱼的头部有眼睛及一个被软骨状组织保护的最早的大脑、一个脊索及一些推断的脊椎骨。这类最早的脊椎动物没有颌,统称为无颌类,只能通过过滤海水中悬浮的食物的方式或通过吮吸的方式摄食,简单而生硬。

 

有颌类的起源:在4.25亿年前的晚志留世和4.1亿年前的早泥盆世期间,出现了可以活动的下颌,它可以与上颌组成钳状结构,更有效地摄取食物。颌的出现大大地增强了动物的摄食能力并扩大了摄食范围,并使这类动物获得更大的形态和大小上的多样性。

 

四足类的起源:脊椎动物起源于大海,并在海洋中进化。当一些鱼类的身上出现肉鳍的时候,脊椎动物可以在浅滩上依赖胸鳍和腹鳍上的肉鳍移动的条件便具备了,这便是前、后肢的雏形。在4.1亿年前的早泥盆世出现了四足动物,以中国的东生鱼等材料最著名。

 

羊膜类的起源:脊椎动物在从海洋向陆地拓展的时候,最初是处于两栖的状态,即幼体出生并生活在水里,而成体有时来到岸上活动。而一种具有半透性的壳,内部充满足够的液体和养料保障胚胎发育成熟孵化成幼仔的卵——羊膜卵的出现,使得脊椎动物能够完全脱离水体在陆地上生活了。最古老的羊膜动物是加拿大新斯科舍省3.2亿年前的石炭纪中期地层中产出的林蜥和古窗龙。

 

鸟类的起源:陆生四足类的活动范围被它们的体重局限在地表。当一些小巧的四足类开始在树间依赖肢体上的羽毛进行滑翔时,标志着陆生脊椎动物开始向天空拓展活动范围。最早的鸟,即德国1.6亿年前的晚侏罗世始祖鸟,有好几件保存完好的标本,在前肢和尾巴上有很多羽毛。而产于中国东北地区热河群地层中的大量的鸟类和带羽毛恐龙的新材料极大地增加了我们对晚侏罗世至白垩纪的鸟类进化早期历史的知识。