重写远古历史考古发现 化石并非都是石化的

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科学家们在试图重建远古生命时,面临着诸多挑战。不断涌现的新发现,使我们对地球上的第一代生命形式的了解一步步清晰起来,迫使我们重写远古历史。

  10. 生命是和地球一起进化的

  我们大多数人认为地球最先形成,然后生命在海洋中进化产生。这种观点基本上正确,但没有人确切地知道生命是如何进化而成的。生命一旦出现,立即就会影响星球表面。举个例子来说,如果不是植物把岩石分解成沉积物,就没有板块形成大陆的地质材料。如果没有植物,地球可能最终变成一个水的世界

  不管你是否相信,日益复杂的生命体甚至会改变全球冰期的模式,使他们不再与“监管反馈”的结果高度一致。这种全球范围内断断续续的冻融模式可以追溯到数十亿以前,那时,地球还没有形成当今如此复杂的生命网。当时,冰川从两极一直延伸到赤道,扰乱了整个地球。

  从那时候开始,随着越来越多的生命充斥在地球表面和海洋中,冰河时期的地球在两极形成了巨大的冰川,它们向着低纬度地区延伸开来,却从未接近过赤道。

  9. 5.42亿年前地球上发生的神秘事件

  5.42亿年前,地球化石记录的数量和种类突然丰富起来,专家称这段时期为“寒武纪生命大爆发”。这令查尔斯·达尔文(Charles Darwin)困惑不解。为什么所有现代动物的祖先会在一夜之间出现?这从地质学角度来讲合理吗?

  一位专家解释称,在寒武纪之前已有生命存在,但是并没有出现硬壳生物。研究人员分析了澳大利亚的前寒武纪软体化石,它们中的一些和加拿大的年轻的寒武纪软体化石一样,与当代一切生命形式都没有进化关系。他们发现,至少在寒武纪生命大爆发的5000万年以前就已经有高级多细胞生物存在。他们不知道硬壳生物来自哪里,也许是基因突变引起的连锁反应导致了骨骼和硬壳的突发进化。

  并不是每个人都同意这种理论。科学家们还没弄明白5.42亿年以前地球上究竟发生了什么。

 

  8. 第一代陆地植物可能引发过一场大灭绝

  在寒武纪后一亿五千万年的泥盆纪时期,鱼类繁盛,这是因为鱼处于食物链的顶端。除去一些危险的动植物,所有生物都生活在海洋中。之后的数千万年间,这些海洋生物开始向遍布着高大蕨类植物、苔藓以及真菌的陆地拓展领地。

  之后,海洋生物开始消亡。其中,至少有70%的脊椎动物最终都灭绝了。这次的泥盆纪大灭绝是地球历史上十大最具规模的灭绝事件之一。

  许多专家认为陆地植物是罪魁祸首。他们解释说,最初的大片森林促成了土壤的形成,并将岩石粉碎成矿物质,它们被冲入海洋,导致了藻类的大量繁殖。这些藻类消耗了所有的氧气,使海洋生物窒息而亡。更糟糕的是,随后藻类在微生物的作用下分解产生了硫化氢,这使海水变为酸性。植物也没能逃脱肇事者的身份。植物吸收了空气中大量的二氧化碳,削减了大气层的保温作用,造就了冰川时代,而他们中很多也毁灭于此。

  然而,即使是在如此恶劣的海洋和陆地环境中,一些物种还是存活了下来。

  7. 远古生命的超强适应能力

  从来就没有完全的灭绝,即使巨大的小行星撞击到了地球也是如此。比如,在地球历史的早期,一些新型蓝藻产生的氧气对大部分的生命形式都能构成致命的危害。虽然一些厌氧生物消失了,但另一些为了适应新环境,将身体结构进化得更为复杂,从而存活了下来。灭绝的现象不时发生,但正如Ian Malcolm在《侏罗纪公园》中所说,生命总是会寻求生存下去的方式。

  据化石记录显示,生命的存活与灭绝和人口统计学相一致,如果有一个物种多得全世界都是,那就会有相应的一两个物种遭受灭绝的厄运。此外,决定物种脆弱还是适应性强的环境和遗传基因,也是影响物种存活或灭绝的因素之一。

  马蹄蟹具备了生存的条件——他们在经历了四次大灭绝或无数小灾难后,背负着幸存者的愧疚感也就不足为怪了。

  6. 火星化石的研究重新定义了地球化石的含义

  化石到底是什么呢?以前,从地底下挖出来的任何东西都可以被称作化石,但当我们试图了解古生物时,这个定义显然会让我们走入误区。化石的辨认其实并不容易。有时候,我们难以分辨一块前寒武纪岩石上的气泡是细菌化石还是普通的石头。这些生物究竟是什么呢?我们又该如何判别它们的化石呢?说来也奇怪,答案也许会在我们探索太空的过程中浮出水面。现在的火星出现了化石扎堆的问题,因为除了地球之外,火星的环境和气候是最适宜生命生存的。那儿曾经出现过海洋与河流,如果在远古的海洋和河流里存在过生命,那么也许水中还遗留着一些它们的化石。随之而来的一个显而易见的问题就是,如果5.42亿万年前的生物我们都无法辨别,又如何辨别四十亿年前火星遗留下来的残骸呢?

  5.化石偏爱的形成条件

  你所看到的大多数化石可能都是在水中形成的。水中的环境非常有利于化石的形成。相比之下陆地上的则逊色些。举个例子,海岸边的浅水滩,河流和溪流中的蛤蜊和其他海洋生物会被径流中的沉淀物迅速地吞没,并被保存下来。一片热带雨林可能是一个物种丰富多样的浅大陆架,但它不会形成太多的化石。由于雨林中的湿度高,动植物死去后,它们的尸体会迅速腐烂。猎食者们会迅速分食地面上的尸体,即便尸体有部分的残留,也会在风吹雨打里被慢慢地腐蚀掉。低洼处的积水就如沼泽和环礁湖一般,很少有腐蚀微生物能在其中生存下去,因为它缺少生物赖以生存的氧气。除了地理因素之外,硬体生物和体型大、寿命长、分布广的动植物的尸体更容易变成化石。另外,时间也是影响因素之一。造山运动和板块俯冲等地质作用,常常会抹去化石存在的痕迹,因此远古的化石是十分稀有的。

  4.化石与远古生物大不同

  动植物死后的物理变化是一个十分复杂的过程。整个埋藏学的科学领域已经开始着手研究这个变化过程。这个研究很有用,但并不能完整地还原远古生物的面貌。虽然我们可以利用完整的化石还原古生物的面貌,例如被困在琥珀中的昆虫或是肉食类植物,但它们都是相当年轻的生物形态。多数生物都有一小部分的组织被保存下来,形成了化石。我们都知道,只有植物或动物坚硬的部分才有可能形成石化,所以专家必须通过生物坚硬的牙齿,或是幸运一点通过一些石化的骨头,来重建还原古生物。

  古艺术家用化石数据来重建还原古生物,但是他们会根据这些动植物后代的样子来填补一些细节。很多时候,一些新发现会重新还原古生物的样子。例如有时候,著名的有羽毛恐龙的早期重建图就是错误的。尽管不想让这一还原毁坏你心中的侏罗纪世界,但专家们仍在为此做出极大的努力。不过正如生物学家约翰·哈金森博士(Dr. John Hutchinson)在《英国卫报》(The Guardian)中说的那样:“如果单纯为了娱乐,你完全可以不管什么科不科学,直接用想象补齐远古画面就OK。”

  3.化石并非都是石化的

  科学家对于字很是较真。一个古生物学家声称在2000万年前,变成石头的木头,叫做矿化(permineralized)或者是置换物(replaced),而非石化(petrified)。

  高度石化之所以发生,是因为木头之间是空的。设想一棵树倒在了湖中,而这个湖里面有很多来自附近火山的可溶矿物质,即撒到水里的火山灰。而这些矿物质,尤其是硅酸盐,会进入木头里,填满木头的小孔或者是一些其他的空隙,这样的话木头就被石头填满,并被保存固定下来。

  木头还可以被置换。这是一个更长的过程。设想树没有倒入河中,而是被土掩埋了。那么在很长的地质时间内,地下水向内渗透,矿物渐渐代替了整棵树木,木头的部份都被这些矿物一点点的置换掉了。所有“石化”的木头都是很酷炫的,但是比起那些高度石化的木头,古生物学家从那些经历过分子置换的木头中得到了更多信息。

  2.不同物种的同一生物特性已经过多次进化

  我们之前说过,剑齿虎并不是唯一长寿的古老生物。剑齿只是趋同进化的一个例子,即毫无血缘关系的物种独立进化了同一有用的特征。当捕食者在捕食比自己还大的猎物时,剑齿就派上用处了。

  其他有关趋同进化的例子还有很多呢。例如,现代的长颈鹿跟恐龙毫无关系,但它们却有着腕龙和雷龙一样的长脖子;濑形狸尾兽是一种早已灭绝的哺乳动物,长相和行为都和现代的海狸非常像,尽管这两种生物并不相关。

  在众多最奇怪的趋同进化中,其中一个就与我们有关。尽管考拉是袋类哺乳动物(它们有育儿袋),而我们人类是胎生动物(我们是通过胎盘运输养分来喂养未出世的小孩),但它们有着跟我们相类似的指纹。我想你们找不出比这更不相关的事了!科学家们认为考拉可能已经进化了手指上的小螺纹,以便更好地爬树,就像我们的远亲——类人猿在很久以前所做的一样。

  1.远古的生物至今人丁兴旺

  人们认为一些长相奇怪的动植物早已灭亡,但今时今日,事实却表明它们仍好好地生存着。我们把它们当做残存者,却没意识到我们身边满是大量古老的有机生命体,它们存在于地球上这个事实从未改变过。

  正如上文所见,马蹄蟹已从很多大灭绝中存活下来,但它们并不是唯一的幸存者。在数百万年前,很多蓝藻细菌就因地球上产生的氧气而失去生命。昆虫是另一种古生物的成功存在形式。例如,今日的甲虫便可追溯到三叠纪(2000多万年前)。在今日,甲虫家族可能是世界上最大的活生命体家庭。他们的祖先也许早已邂逅过三叠纪水蝽,它就像在今日的池塘水面上向周围扫视的水蝽一样。

  在众多生物中,最令人感到惊讶的是几种厌氧硫化细菌,他们是地球上第一个活生物体,在今日仍时时刻刻与我们相伴相随,寄居在我们的消化道里。幸运的是,地球大气层在上亿万年的时间里得到了长足的改善……好吧,不管怎么说,大部分时间是这样的。

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