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五亿年前的无声革命

 柳树沟图书馆 2016-12-10


翻开地质年代表,距今大概五亿四千二百万年。这是一个被“界限”充斥着的年份。它是隐生宙与显生宙、新元古代与古生代的分界线,这道线刺穿了地质年代表里所有的分类单位,把前后的历史完全分开,这就是埃迪卡拉纪与寒武纪的界限。当生命走过33亿年的漫长征途,当时间碾过这无形的时间线,我们看到,寒武纪到来了。


刺穿一切的寒武纪底界(图中红线

寒武纪之所以意义非凡,当然要拜这一时期发生的喜闻乐见的生命大爆发所赐了。提到大爆发,这个生物史上史诗级的篇章最广为人知的应该就是以三叶虫为代表的各类我们知道和不知道的动物爆发般在地球上出现,正如下图:


这种上帝造物式的大爆发虽然听起来很刺激,但是却太过理想了,各式各样的生物怎么能是炸出来的呢?上文我们提到,前寒武的现代动物祖先化石特别稀少,你说不是炸出来的,那这个准备的时间在哪里呐?其实,生物并不是寒武纪一开始就发生了大繁荣大爆发,他们在寒武纪初期经历了近两千万年的精心准备。

 

三次革命

序章

近代人类经历过了工业革命,使得人类社会取得爆发性发展,拥有了对自然更多的洞察力、适应性和支配权。类似的事件也发生在寒武纪前期,这个蠢蠢欲动的时间段。把寒武纪大爆发比作工业革命,那么在寒武早期进行的三次生物革命则为这场革命提供了场地、技术、社会基础。

如果一个生物更适应这个星球,必然的结果就起拥有更多的族群和更契合的形体。但如果我问,除了数量上和体型上,大爆发对生物界几个最大的改变是什么呢?是拥有了更高级智慧,还是产生了更锋利的爪牙?答案是什么那?就让我们从这很可能是生物史上最伟大的三次革命中寻找答案吧。

 

维度的跃迁——基底革命

每个地质年代的界限都会由一种重要的化石加以定义,寒武纪的开始也不例外。这种化石会是什么呢?也许你会说是某种最早的三叶虫。但答案却是一种叫Treptichnus pedum的遗迹化石,为啥这玩意还有这么重大的生物意义呢?


寒武纪开始的标志:遗迹化石Treptichnus pedum其人

“遗迹化石”顾名思义是由生物在海底的淤泥中留下的活动痕迹保存而成的。正如我们人类改造地貌一样,现代的海洋动物改造海底、制造遗迹的能力很强大,蠕虫觅食打洞,节肢动物海底爬行,都能留下丰富的痕迹,这些遗迹也反映了海洋基底的生命状态。但在漫长的前寒武纪33亿年的光阴里,生物基本没有留下什么遗迹,没有打洞的蠕虫,更没有爬行的早期节肢动物,没有生物开发泥沙之下的世界,就连盛极一时的埃迪卡拉生物群,也只是生活在海底表面,也就是说,前寒武的海底生活特别单调,单调到上帝审视这个世界,俨然发现还只是一个二维平面。

现在我们来看一下刚才那个看起来很抽象的遗迹化石是如何形成的:


一个蠕虫一样的动物,多次从泥沙下探出头来形成的孔洞。这个再简单不过的探知世界的动作,却打开了海底生态系统发展的先河。这表明这种生物不但已经开拓了海底表面之下的世界,将海底生态系统从单一平面扩展到立体结构。而且这或许是第一个在沉积物中取食的生物,他建造了“大鱼吃小鱼,小鱼吃虾,虾吃泥巴”的食物链的最底端基石。以此为基点,我们的海底生物群落才从单一平面变成了错落有致、成分齐全的海底生态系统。


前寒武的海洋生态与基底革命后的海洋维度

这种生物打开了基底坐标轴的第三根轴,我们却完全不知道他是谁。他只留下了他生存的痕迹与我们相见,但在它的脊背上,撑起了数亿年后现代的海洋生态。这种先驱一样的生物所留下的遗迹,给寒武纪写下了生命爆发前的序章。

奇形怪状的生物并不是寒武纪,丰富多变的生态也不是寒武纪。不断地来到未知的领域,不断被打开新的世界。这,才是寒武纪。

 

征服这个星球——骨骼矿化

作为寒武纪大爆发的硬壳动物代表,三叶虫直到寒武纪开始两千万年后才出现,中间这两千万年时间,是一种普遍毫米级大小的叫小壳动物的生物群带我们进行了第二项革命:矿化骨骼。

我们先来欣赏一下小壳生物真人




小壳生物,顾名思义就是带有硬壳的小动物。现代生物中,矿化骨骼是生物的一项基本技能,贝壳有硬壳,珊瑚有硬壳,节肢动物有硬壳,我们有矿化的骨骼。生物建造硬壳的现象十分普遍,说明这项技能非常的重要,有了硬壳,生物才获得保护,获得更强的运动能力,获得更大的发展机会(可以对比一下现代没有硬骨骼生物的生命状态)。但这并不是生物与生俱来的技能,在漫长的前寒武纪,生物一直停留在没有硬壳的软体状态,仅在前寒武纪的最末期,出现了低矿化的高家山生物群。而在五亿四千两百万年前的一个时间节点,就在先驱动物打洞的同一时期,多种动物同时掌握了让自己长出硬壳的技能。先驱动物扩展了世界的范围,而只有更强大的带硬壳生物才能占领这个空白的领域,打洞的开路,后面的小壳动物占领了新地盘。对比前文提到的,基底革命就像地理大发现让生物发现了新大陆,骨骼矿化就像拥有了精尖的工业机器,而要促成工业革命,还需要激烈的生物碰撞。

 

生命如繁花之盛开——门的爆发

生物在分类上由大到小大概分为界门纲目科属种数个级别,不同门之间的生物其差别往往非常巨大。小壳生物的形态相比较寒武爆发的主幕而言,无疑是非常微小而不引人注意的。但是令人惊奇的是,相比较前寒武现代生物祖先极度匮乏的情况,我们现代生物的故事在小壳动物时代一下子变得明朗了。最古老的软体动物,腕足动物,棘皮动物,节肢动物,环节动物(便于理解版本:上述动物代表是贝壳、蜗牛、海豆芽、海星、海胆、一切昆虫、蚯蚓)纷纷出现,加上之前已出现的海绵动物和腔肠动物,基本现代所有动物的祖先都已经到齐了。上述动物的分类差异都在门的级别,也就是说:前寒武33亿年动物演化出了两个门(不包括原生动物),而一跨入寒武,“门”就爆发性增长了。刚才图里那些乱七八糟的小壳,同时包括了蜗牛的祖先与我们的祖先。


现代生物的祖先在寒武纪诞生

更令人惊奇的是,这些小壳动物里不但有我们的祖先,而且还有很多戴面具的,身份不明的人物登场了,软舌螺、织金钉、原牙形、开腔骨、托莫特壳类,这些名字我们都念不顺溜的动物因为软躯体保存的缺乏而很难确定其分类位置,可见,在寒武纪最早期,随着小壳生物的出现,虽然这时的生物还十分渺小,生物之间已经大不相同,不同的生物一同抢占空白的地球(至于地球生态为什么是空白的——埃迪卡拉动物:“别问我,我什么都不会吃……”),弱肉强食,适者生存是在所难免。所以在这种竞争的刺激下,生物迅速进化发展,抢占不同的生态领域和地位,前寒武纪老死不相往来的伊甸园生活完全消失,物竞天择从此成为生物们的信条。

 

至此,在寒武纪大爆发正式来临前的两千万年中,生物的复杂性高度增加,三次革命全面完成。每次革命都是一场史诗,伴随着毁灭和新生,历史就这样无情地走过,从不在乎路边野花的朝荣夕悴。至此,生物圈已经成长为现代的生物圈,只是尚还年轻。只是这几场革命不像人类,诗人歌颂着拿破仑征战一生的丰功伟绩,苏联人在冰冷的钢铁上刻下他们的革命誓言,一场从来无人知晓的革命却已经爆发在那个同样无人知晓的年代里,宁静而又伟大。虽然它们还背上长着几毫米的螺丝钉般的小壳,还不足以在历史的纪念碑上刻下自己的名字,但是在下一场物种大爆发的核弹上,已经不可避免地钉满了这样的“螺丝钉”。

五亿两千万年前,随着一种之前没有复杂外壳的生物掌握了核心技术“三叶虫壳”而成功化身三叶虫后,竞争出现白热化,动物世界的黎明:大爆发到来了!


 

 

说在最后:不过,矿化的生物容易保存为化石,这是众所周知的事实。所以有一类说法认为:各类生物的祖先都在小壳生物时期出现,并不代表祖先们都在这一时期诞生。化石记录也存在极大的幸存者效应,前寒武的祖先生物没有记录,可能是仅仅因为他们没有矿化的外壳,没有保存为化石而已。现代的分子谱系证据支持这一观点:或许门的革命,持续了更多的时间。


最后的最后:笔者是在校学生,平时也困于乱七八糟的各种事情。可能推送文章的速度确实令人着急,笔者希望用质量来弥补数量的不足,希望每一篇文章都做成精品,能让大家看得开心,学到点知识。感谢大家的体谅与厚爱,希望继续支持我们,么么哒~

(本文编辑润色:张道元)



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