生物从海到陆的进军

刘善伟

大约在3亿多年前，即泥盆纪时期，是整个生物进化历史中一个重大转折时期。水生植物第一次从海洋走上陆地，从而给不毛的大地披上了绿色新装。在这个时代的后期，动物界也开始向大陆进发。所有这些都打破了将近30亿年来生物界只限于水中的局面，从而揭开了一个陆生生物大繁荣的新时代。

4亿年前的志留纪，在我国境内，除了少数几块陆地和耸立在海中的岛屿以外，大部分地区都被海水掩盖着。大陆上群山重迭，怪石嶙岣，看不到任何动植物的踪迹。然而在碧波荡漾的海洋里，却是另外一番景象：美丽的珊瑚和展翅欲飞的石燕，在海底安居乐业，而漂浮在海上的笔石则随波逐流，到处为家；五颜六色的藻类，把海下世界装扮得更加绚丽多彩；此外，也有一些较低级的鱼类在各种水域中生活。

随着一次大规模造陆运动的开始，志留纪随之结束，另一个地质时期——泥盆纪开始了。这次造陆运动几乎波及到当时所有的大陆，其结果，造成海洋面积的缩小，不少水域变成了陆地，有的海底隆起，形成高山。这样，就把许多水生生物送到浅滩，或者被隔郭在内陆的湖泊里。由水域到陆地的变迁，对生物界产生了巨大影响，某些生物为了适应新环境，继续生存下去，其本身必然发生巨大的变化。

在泥盆纪以前，虽然水中的植物在长期的地质史中也在不断发展变化，看起来也是千姿百态、枝叶茂盛，但从植物进化的角度看，它们多是比较低等的。在温暖的海水怀抱中，它们用不着复杂的根、茎、叶的分工，有的较高级的藻类，样子像有根、有茎、有叶，其实它们内部都没有输水的维管束，所以也只能叫做假根、假茎、假叶而已。可见，温暖的海洋既是孕育生物的母亲，也是限制它们向更高阶段进化的牢笼。

陆地环境与水下环境截然不同。水不像海里那样多了，太阳的热随时都可以把植物体内的水分带走；空气的激烈流动可以造成风暴：空气的温度变化比起海水温度要大得多。总之，这对长期在水中生活的植物来说是一种全新的、严酷的生活环境。为了在这种新的环境中生存下来，原先在水中生活的植物曾经历过长期前仆后继的斗争。它们在向陆地进军的途中大部分死去了，只有极少数的“英雄们”在多次尝试之后才完成了这一光荣使命，在陆地上最后站住了脚跟。

最早出现的陆生植物是裸蕨。它的结构十分原始简单，一般都很低矮，在匍匐的地下茎上长有二分叉的直立茎。茎上没有叶子，只有很少的刺，看上去好像是枝枯萎的树枝。这种具有简单的类似根与茎的分化现象，对于适应环境是很有利的。它可以在泥土中吸收水分和养分，又能在空气中制造有机质。

当然，它终究不是真正的根与茎，气候一旦变干，就要枯死。但是，它却为以后所有的高等植物的根、茎、叶分化打下了基础。我国云南发现的早泥盆纪的工蕨就属于这一类。

随着陆地面积的进一步扩大和气候变干，裸蕨开始衰落了，而另外一类比较复杂的植物——原始鳞木出现了。这种植物已经有了真正的叶子，长得也比较粗大，比如石松类的植物，叶子为针状或线状，树干直径可达2m，高40m，外面还包着很厚的树皮。

由于没有真正的根，因此在后来气候进步恶化时，它们大部分就绝灭了。取而代之的是更高等的裸子植物。裸子植物具有真正的根、茎、叶，长得更为高大，在陆地上分布也更为宽广。直至今天，世界上仍有许多裸子植物。

这些植物大多数都生长在离水很近的地方，聚丛而生，构成当时的原始森林。它们后来被埋在地下，变成了煤。

植物由水到陆的变迁具有深远的影响。它不仅用它绿色的枝叶点缀起地球的外貌，同时深刻地改变着地球的地理环境。陆生植物大量繁殖，可以保持水土，同时在脱落的枝叶等作用下，在地表上第一次形成真正的土壤，反过来又促进植物本身的生长。大片的森林还起到调节气候的作用。特别是，由于陆地上有了绿色植物，才给陆生动物的登陆和大量繁殖提供了丰富的食物和活动场所。

我们知道，在志留纪就有了较为繁盛的鱼类。到了泥盆纪以后，鱼类又进一步发展。在当时，无论是在广阔的海洋，还是在内陆的江河湖泊，都可以看到各种各样的鱼，其数量之大、种类之多，都是前所未有的。所以古生物学家也把泥盆纪叫做“鱼类的时代”。但“鱼儿离不开水”，这几乎成了我们最简单的常识。其中也有一个例外，那就是有名的总鳍鱼。正是这种长相十分奇特的动物，成了陆生脊椎动物的先驱。

鱼离开水到陆地上来生活，确实是一件令人难以想象的事。可是，在漫长的地质历史中，经过世世代代的演变，居然成了现实，这真是一件了不起的事情。

鱼在水中生活，靠鳃呼吸，靠水的浮力克服地球重力对它的影响。那么，总鳍鱼为什么能在陆地上生活呢

通过研究知道，总鳍鱼的内部结构与其他鱼类有很大的不同。在总鳍鱼的口盖上，有一对内鼻孔，它是由外鼻孔通到口腔的开口，它的出现，说明鼻孔已经与口腔相通了。

陆生脊椎动物的口盖上都有内鼻孔，空气由外鼻孔经过嗅囊，通过内鼻孔进入口腔，然后再由气管进入到肺里。内鼻孔的：存在说明总鳍鱼已经有了能够直接呼吸陆上空气的肺。尽管这种内鼻孔很小，结构也很简单，但是，它却为陆生脊椎动物内鼻孔的进一步发展和完善打下了基础。

总鳍鱼偶鳍内部的骨骼，在排列组合上，也与陆生脊椎动物的四肢骨基本相似，这种排列组合，不仅有利于把沉重的身体支撑起来，而且对于在干燥坚硬的土地上爬行也有利。

总鳍鱼牙齿的结构和头骨的排列方式，也与原始陆生脊椎动物相同。此外，在总鳍鱼头骨中间有一条缝，并且一直伸到脑颅，把脑颅分成两半，其间有较大的空隙，并能相对活动，这样，就能使头的前部抬起来。这种构造，在早期的两栖类动物的同样部位也发现过。因此，有充分理由认为，总鳍鱼是两栖类的直接祖先，也是人类和其他高等脊椎动物的遥远直系祖先。

总鳍鱼出现在泥盆纪，当时，由于陆地不断扩大，气候变干，植物大批死亡、腐烂，严重地污染内陆水域，消耗了水中的大量氧气，许多河流、湖泊也干涸了。在这种环境下，许多鱼类由于不能适应新环境，慢慢地死掉了，而只有总鳍鱼成了新环境的幸存者。

随着总鳍鱼的上陆，在泥盆纪末期，一种从来没有见过的小动物出现了。它的身体不算大，样子像一条刚刚从水里跳到岸边的鱼，其实，它不是鱼，而是原始两栖类中的鱼石螈。这种动物比总鳍鱼更为先进，它有坚实的头颅，体内的构造也更适于陆地生活。从此以后，脊椎动物大踏步地走上了广阔的陆地，为动物发展揭开了新的序幕。