【地球往事】一场5亿年前的军备竞赛 2024-08-03 12:47:33 38亿年前,地球诞生了最早的生命。但是在随后的三十多亿年里,生命进化的步伐缓慢,停滞不前。大约在5.6亿年前,地球生命进化的步伐突然加快,诞生出今天几乎所有动物门类的祖先,这就是著名的寒武纪生命大爆发。在几千万年的时间里,海洋从寂寂无声变得熙熙攘攘,开始上演你死我活的厮杀,使海洋的生命世界热闹非凡,寒武纪的动物朝着千奇百怪的方向演化。虽然寒武纪生命大爆发的原因至今尚不清楚,但是寒武纪的动物普遍出现一个代表特征,那就是三叶虫、海绵动物、腕足动物、软体动物们都演化出矿质硬骨骼,他们披上磷、刺、管和甲等硬部件,这些部件不仅支持动物能够到更浅的水层生活,保护生命免受紫外线伤害,而且有了硬骨胳的支撑,动物体积可以相应增大,为肌肉提供了附着点,使动物运动器官的工作效率提高,更重要的是坚硬骨骼甲壳可以防御敌害。随着各种器官和功能的出现,掠食动物的崛起和捕食活动的强化,对生活在海底表面的藻食性动物构成了威胁,动物原有的几丁质外骨骼已经不再坚不可破。在这种环境压力下,动物的造骨能力得到释放,掠食者和被捕食者展开了一场轰轰烈烈的军备竞赛,最终导致了一场以骨骼化为特征的生物大辐射。 五亿四千万年前,顶级掠食者的幽灵已经日臻热闹的海洋中徘徊。任何动物想要规避敌害,保证种群延续,就必须演化出防御掠夺者吞噬的构造。同时,掠食者要使自己不至于饿死绝迹,它也必须不断强化其攻掠性。例如捕食器官的形成常是通过对某一类已有构造进行形态的改变来实现,节肢动物动物的螯肢状捕食器就是由触须演变而来。这种攻掠与防御的矛盾冲撞,始终是推动生物不断进化的重要因素,因此,科学家认为动物硬骨胳的形成是攻掠者与防御者间军备竞赛的结果。毫无疑问,寒武纪的奇虾和莱德利基虫是地球早期最成功的攻掠者与防御者。 ——霸主奇虾—— 当埃迪卡拉纪晚期的软体动物还在海底巡游时,地球的初代霸主奇虾悄悄登上了顶级掠食者的王座。奇虾不按常理的弯道超车, 直接从厘米级的生物变成1米长的巨兽,最长可达2米,让它从众多只有几毫米到几厘米长的动物群中脱颖而出。奇虾身体呈流线型,背腹扁平,身体分节但没有背甲,两侧有一双适合游泳的桨状附肢,还有一条随着附肢作波浪状运动的大尾扇,简直就像一个皮皮虾的放大版。当寒武纪的其他生物连眼睛、游泳能力都没有的时候,奇虾就已进化出有一对带柄的巨眼,这些身体结构让它们得以在海洋中快速穿梭,快速寻找猎物。作为射口目的代表,奇虾的口部结构非常独特。处于头正下方的大型口器呈圆形,直径最大可达25厘米,其外缘为环形排列的外齿所环绕,口咽部具有8排按同样方式排列的内齿,形似菠萝切片,具有强大的肢解能力,可掠食当时的任何大型生物。除此之外,奇虾的另一件法宝就是头部前端,一对用于快速捕捉猎物的巨型分节钳状前肢,由多达14个肢节所组成,上面布满一排排倒钩似的尖刺,用于抓捕和撕裂猎物。奇虾快速地在海中巡游,靠近猎物,在猎物还未来得及做出反应时,奇虾便会一跃而上,以巨钳般的附肢将猎物紧紧抓住并肢解,塞入圆形大口。在吞食时,外齿的自由端逐渐远离口部,使口部开启,当猎物进入口内时,自由端返回原位使口部逐渐紧闭,同时用锯齿状自由端将猎物紧紧卡住并送到口内。位于口咽部的环形内齿也以同样方式,用锯齿状自由端卡住猎物并向口咽部深处传送。内齿由外环向内环逐渐变小。将猎物由口向咽部深处逐渐传送的过程中,外齿和内齿分别对猎物进行由粗到细的肢解。奇虾超乎常理的构造,使得1892年生物学家沃尔科特在加拿大伯吉斯页岩发掘出奇虾第一块化石时,因为标本的不完整便将奇虾前肢误认为是某种虾状节肢动物的身体,甚至后来的研究者将奇虾的口器化石当作水母来研究。直到我国生物学家在云南澄江帽天山发现清晰完整的奇虾化石,奇虾这个巨无霸才坐稳了寒武纪初代霸主的地位。奇虾的利爪巨嘴,敏捷地突袭方式成为寒武纪动物挥之不去的阴影,要想从死亡的阴影中逃脱,动物们只能竞相强化各自的防御军备,最为成功的代表就是三叶虫。 ——王者三叶虫—— 三叶虫最早出现于寒武纪,直至二亿五千万年前的二叠纪晚期才逐渐灭绝,其精致的身形在海洋中游历了3亿4千多万年,是地球上最成功的物种,这与三叶虫在军备竞赛中演化出的登峰造极的防御装备不无关系。三叶虫家族大约有一万五千多个物种,它们全身明显分节,两条带沟将身体分为头、胸、尾三部分。三叶虫的背甲被两条背沟纵向分成大致相等的三片,一个中轴叶和两个肋叶,这个横向的三叶结构就是三叶虫名字的来源。除此之外,三叶虫头部的两侧有一对复眼,虽然三叶虫是第一批进化出真正的眼睛的动物,但是它们的眼睛只能分辨白天和黑夜。在寒武纪的海洋里,大多数三叶虫都是比较简单的、小的海生动物,平时以其扁平的身体配合成对附肢贴伏海底向前爬行,通过过滤泥沙来吸取营养,因为三叶虫不善于游泳,所以掠食者可以将其轻易捕获。但是三叶虫的背部的盔甲是由甲壳素为主的蛋白质联合碳酸钙、磷酸钙等矿物质进一步硬化构成,坚硬异常。甚至到寒武纪接近尾声时,三叶虫为了生存,像犰狳一样学会将自己的身体卷成一个球,保护自己免受伤害。虽然三叶虫全副武装,但三叶虫化石背甲上的咬痕,以及奇虾粪便化石中包含的三叶虫碎片表明:仅以硬壳对付肢解力极强的奇虾远远不够,奇虾强壮的嘴部结构可以穿透贝类的外壳。为了生存,三叶虫必须进化出其他的防御装备,其中莱德利基虫的装备最为成功。莱德利基虫是三叶虫纲中的重要类目,与大多数三叶虫一样,莱德利基虫也是营底栖生活,但是莱德利基虫的背甲长有许多长刺。莱德利基虫从头部就开始装备长刺,首先是一对从头盖起延伸,向身体两侧呈弧形弯曲的颊刺,其次是胸部两侧各肋节末端都依次排列着的肋刺,肋刺的多少与莱德利基虫的胸节数相等,甚至不同种属的莱德利基虫还有一些尾刺。这些坚硬的骨刺和盔甲构成立体式的防御体系,面对像豪猪一样浑身是长刺硬甲的莱德利基虫,相信即使奇虾如同饿狼一般,它们也无可奈何,不愿吞咽这浑身是刺的怪物。 ——尾声—— 掠食者和防御者之间存在的这种攻掠与防御的协同进化关系,使两者相互适应,共同演化,毫无疑问地成为生命欣欣向荣的催化剂,让生物界呈现前所未有的辉煌,真正开启了通向现代生物多样性的征程。但是在地球生命进化的史诗中,没有永远的强者,地球见证一个又一个优势种群的崛起,也见证惨不忍睹的绝灭,所幸的是生命的种子已长成参天大树,生生不息。end精彩回顾【地球往事】生命起源,地球不是唯一 【地球往事】休伦冰期,跨越三亿年的极寒凛冬,地球如何破局? 【地球往事】雪球地球,生命黎明前的寒夜 【地球往事】埃迪卡拉纪,破晓奇兵!地球生命历史上伟大的试错寒武纪来客Cambrian-traveler宇宙.星辰 地球.生物 哲学.人间分享.点赞.在看三连击,分享给更多小伙伴 赞 (0) 相关推荐 破晓时分,黎明的曙光——寒武纪 对于过去 人类总有一种天生的好奇和敬畏 对于生命 人类尚且还有很多未知等待探索 经历了超过40亿年前寒武纪的漫漫长夜,地球迎来了崭新的时代--寒武纪.地球生物界发生了翻天覆地的变化,在寒武纪发生的&q ... 云南这个地方,藏着人类起源的秘密...... 生命的起源是什么 是盘古开天辟地 把水天一线的世界一劈为二 是女娲捏土 枯藤沾泥挥洒造人 还是耶稣的七日创世界 2020年6月3日,<自然-通讯>最新发表一篇古生物学研究论文称,中外学者在 ... 地球演化史之寒武纪的地理环境怎么样?为什么会出现生物大爆发? 地球从诞生到如今的46亿年漫长历史中,共分为冥古宙.太古宙.元古宙.显生宙四大部分,其中前三部分40亿年左右的地球演化进程,由于遗留下来的化石不多维达在上期地球探秘做了简析,从本期开始时间的列车来到了 ... 五亿年前的军备竞赛,寒武纪动物们的攻掠与防守,谁才是赢家? 5.6亿年前,地球生命进化的步伐突然加快,诞生出今天几乎所有动物门类的祖先,这就是著名的寒武纪生命大爆发.在几千万年的时间里,海洋从寂寂无声变得熙熙攘攘,开始上演你死我活的厮杀,使海洋的生命世界热闹非 ... 2.33亿年前,地球下了一场持续200万年的雨,带来远古霸主 提到人类之前,地球上最强大的史前生物,很多朋友第一时间都会想到恐龙,从2亿多年前的三叠纪晚期开始,一直到6600万年前的白垩纪末期,恐龙称霸地球上亿年的时间,甚至到了今天,还有人怀疑,恐龙并没有消失. ... 2.3亿年前,一场暴雨下了200万年,形成原因或将再次出现 风雨雷电是地球上很常见的自然现象,但如果说一场暴雨持续200万年那应该就很夸张了,但地球历史上的确发生过,我们来看一下具体是怎么回事! 上个世纪90年代来自英国的两名地质学家率先发现这个隐藏的秘密,因 ... 深圳仙湖植物园的化石森林,和上亿年前的树木来一场邂逅吧 在深圳的仙湖植物园内,有一个景区叫:化石森林,这里保存着上亿年前的树木,凡来仙湖植物园旅游的人,大多数会来这里一观,和上亿年前的树木来一场邂逅. 图为化石森林景区,处在一片高地上,到这里来,需要走很长 ... 2.3亿年前,地球下了一场200万年的雨,把恐龙送上王之宝座 2.3亿年前,地球下了一场雨,让刚刚出现的恐龙瞬间跃升为地球霸主,把前统治者兽族按在脚底摩擦.这场持续了200万年的大雨是地球环境与霸主更迭的重要转折点史称"卡尼期洪积事件". 地 ... 2.32亿年前,一场雨下了200万年,让恐龙在最强王者之路上躺赢 有些时候,努力了反而适得其反,蒙对了方向,即使浑浑噩噩也有可能成功.恐龙的崛起很好地诠释了"选对方向大于努力". 盘古大陆上的群雄争霸 2.5亿年前,三叠纪初期,火山活动频繁,三天 ... 2.33亿年前,地球下了一场200万年的大雨,恐龙因此成为霸主 在地球的历史上,生物大灭绝爆发过很多次,伴随着研究的深入,科学家们也经常发现新的生物大灭绝事件.在近期的<科学进展>杂志上,来自中国和英国的联合科学家团队,就通过地质勘测和古生物学证据研究 ... 2.3亿年前一场暴雨持续下了200万年,科学家预测或将再次出现 人类的发展会对我们的地球产生很大的影响,人类的活动也无时无刻不影响着地球. 地球气候的改变对人类的影响 目前存在很大的问题就是我们地球上的气候,这是如今人们都在关注的问题,人们也在尝试着不断地去解决. ... 2亿年前一场暴雨下了百万年,一半物种因此灭绝,刘慈欣:要警惕 很多天灾人祸真的就是一瞬间的事情,就好像是洪水真的一直是人类面临的最大生存威胁之一,每年都会发生,而发生的一瞬间就会有无数人失去生命,可见它有多么可怕! 根据科学家的研究,在大约两亿年前,地球上就出现 ...