為了生存，我們的祖先有多拼？

2020-10-21 礦庫網

現代社會裡的每一個人都在為了生活不斷努力著！

而在幾億年前，陸地生物的祖先更是為了生存，幹出了一件驚天動地的大事情！

化石

化石

化石
01

3.85億年前，地球陸地上只有一些稀疏的植物和真菌，以及一些開創性的節肢動物。然而海洋生物卻在蓬勃發展，如魷魚、硬骨魚和海蠍子等。

隨著時間的推移，其中一些有進取心的魚將完成生命歷史上最重要的旅程之一——離開海洋，成為第一批生活在乾燥地面上的脊椎動物。

硬骨魚化石

約在4億年前的泥盆紀，魚類開始向陸地過渡。在很長一段時間裡，專家們能夠研究的為數不多的化石之一是一種名為真掌鰭魚(Eusthenopteron)的生物。

真掌鰭魚
真掌鰭魚化石最初於19世紀80年代在魁北克發現。大約3.8億年前，它生活在淺水的河口水域。和著名的腔棘魚(Coelacanth)一樣，也是一種肉鰭魚(Lobe-finned fish)。

腔棘魚

與現代金魚相比，真掌鰭魚的鰭更短更強壯，可以幫助其在淺灘捕食其他魚類時移動，但仍不足以讓它在陸地上行走。

真掌鰭魚化石

另一項重大發現發生在20世紀30年代，科學家們在格陵蘭島的巖石中發現了魚石螈 (Ichthyostega)，一種一米長的生物，可追溯到3.64億年前。

魚石螈大小

魚石螈的身體更像蠑螈，包括發育完全的骨盆，強壯的四肢，甚至還有手指。但魚石螈可能仍然用前腿拖著自己四處遊動，有點像今天的彈塗魚。

魚石螈

它還有一條用於遊泳的厚實的槳狀尾巴，這意味著它很可能在水裡待了很長時間。

魚石螈
然而，這兩種化石也許都不如2006年在加拿大埃爾斯米爾島發現的，有3.75億年歷史的動物——提塔利克魚（Tiktaalik）那樣成為這個登陸故事的關鍵。

提塔利克魚發現提塔利克魚有魚一樣的身體，卻有一個蠑螈一樣的頭，和堅硬如腿的鰭，可以在水外支撐它的重量。

蠑螈
最重要的是，它還有更大的原始臀部，可以固定它的後肢，這是成為一個完全四足動物的重要一步。


提塔利克魚
然而，提塔利克魚在陸地上的旅行可能還停留在前腿驅動上。雖然它的腿和臀部比真掌鰭魚要大，但它們不夠強壯，承受不了在陸地上長期行走的壓力。

提塔利克魚

提塔利克魚的特徵似乎介於魚類和四足動物之間，是這個時代過渡化石的典型例子。

提塔利克魚化石

除了強壯的四肢之外，登上陸地的另一大挑戰就是呼吸。那麼，這些已經適應了幾千年水下生活的動物是如何開始呼吸陸地空氣的呢?

02

在很長一段時間裡，魚在水中呼吸和在陸地空氣中呼吸之間的巨大飛躍對我們來說很難研究和理解。

部分原因是，負責呼吸的器官——鰓或肺——不能很好地石化。因此並沒有足夠多的完整化石可供參考。

上面提到的三種生物：真掌鰭魚，提塔利克魚和魚石螈都有鰓。儘管鰓本身不能很好地石化，支撐鰓的骨弓卻可以。這些動物都有鰓弓，但並不意味著它們不能呼吸陸地空氣。


事實證明，魚類開始呼吸陸地空氣的最重要線索並不是沒有鰓。而是頭骨上一個小洞的形狀和位置。這個特別的洞今天還能在許多魚身上發現。

這個小洞可把水引到鰓，使魚在吃東西的時候依舊可以呼吸。大多數現代魚的小洞出現在臉的兩側，靠近頭骨的前部，幾乎正好在鰓的頂部。

但現代一些可以呼吸陸地空氣的特殊魚類，如來自非洲的多鰭魚——它的洞更大，位於頭骨頂部更靠後的地方，有點像一個氣孔。

多鰭魚

更重要的是，小洞不是垂直的上下，而存在角度。這為空氣進入多鰭魚的「肺部」創造了一個更直接的路徑。

同樣，在遠古的魚石螈和提塔利克魚身上，這個洞也大得多，更靠近頭骨的後部，並且有一定的角度。這意味著這些遠古動物體內的呼吸道正好指向原始肺部的位置。

魚石螈頭骨復原這些跡象均表明提塔利克魚和魚石螈都可能擁有某種原始肺。至於這些肺從何而來，專家們認為它們來自一個器官，許多現代魚類至今仍保留著這個器官：魚鰾。

魚鰾裡通常充滿了空氣，魚吞下空氣以保持浮力。科學家們認為一些薄鰭魚的魚鰾逐漸變大，含有更多的血管，因此它能更好地向血液中輸送氧氣。

肺魚解刨

但是，為什麼在水中生活的魚類，會逐漸爬上陸地呢?

在泥盆紀，各種複雜的氣候環境變化導致了海洋中氧氣含量的持續下降。到了泥盆紀晚期，空氣中氧氣含量估計為13%，而水中氧氣濃度則更低。

為了能夠呼吸氧氣，更好的捕食並生存下去，提塔利克魚等生物開始向陸地過渡。

這些第一批呼吸空氣的動物最終進化成了真正的四足動物——第一批完全在陸地上生活的脊椎動物。

四足動物化石


隨著時間發展，它們逐漸失去了鰓。當泥盆紀結束石炭紀開始的時候，它們也徹底開始使用一種完全不同的頭骨孔來呼吸，被稱為鼻孔。

03

在經歷了千辛萬苦的演化後，這些海洋生物終於完成了登陸，並演化成為了最早的四足動物。讓我們從化石來欣賞它們的真貌吧！


提塔利克魚化石

提塔利克魚化石

真掌鰭魚化石

真掌鰭魚化石

真掌鰭魚化石

魚石螈化石

魚石螈化石

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