030908古生代的海洋霸主-朱敏-第1章

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　　朱敏：1980年考入南京大学地质系，1987年进入中国科学院古脊椎动物与古人类研究所，师从我国著名古脊椎动物学家周明镇院士和张弥曼院士。是国内第一位古脊椎动物学博士。主要从事早期脊椎动物起源与演化及生物地层学研究。1999年获中国科学院青年科学家奖二等奖；2000年被授予“中央国家机关杰出青年”　称号。

　　内容简介

　　今天非常高兴给大家介绍生物演化的过程。我今天讲的题目是《古生代的海洋霸主》。首先给大家解释一下题目，古生代是我们生活在这个地球地质历史的一个阶段。我们把以前的地质历史分成古生代、中生代、新生代。古生代就是地质历史时期从五亿九千万年到大约两亿五千万年的一个阶段。在这些鱼类还没有登陆之前，地球上最高等的动物，就是海洋中各种各样的鱼类。今天我要给大家介绍的整个时段，是从脊椎动物的起源，一直到四足动物的起源，从寒武纪一直到泥盆纪的末期，这里头涉及到脊椎动物演化的很多重要的事件。

　　我首先给大家介绍一下什么是脊椎动物？脊椎动物有两个最主要的特征，第一个特征就是脊椎动物具有发达的神经系统，它分化出了具有复杂结构的脑，头部开始出现了感觉器官，感觉器官再加上保护它们的头骨，就构成了明显的头部。所以脊椎动物又称有头类。　那么脊椎动物的另外一个特征，就是它们都有一根脊柱，所以脊椎动物这个名字就是由此而来。脊椎动物有两大类，一类就叫软骨鱼类，另外一个大类叫硬骨鱼类，硬骨鱼类里头又分成了两大支，一支就是辐鳍鱼类，还有一支就是肉鳍鱼类。现生的肉鳍鱼类非常重要，因为正是从肉鳍鱼类开始，才演化出来了四足动物。

　　正是有了这些最早期的四足动物，有了这些动物对于陆地生态系统的开拓，现代这个生态系统的一些雏形才开始形成，我们才可能有以后的庞然大物恐龙，我们才可能有地球上的这些飞禽走兽，我们才可能有我们人类。所以这是一个非常有趣的演化阶段。

　　　《古生代的海洋霸主》　（全文）

　　今天非常高兴给大家介绍这个生物演化的一些过程吧。我今天的题目是《古生代海洋的霸主》。那么首先给大家稍微解释一下这个题目。那么古生代呢，就是我们生活的这个地球的地质历史的一个阶段，我们把以前的地质历史分成古生代、中生代、新生代。那么古生代呢，就是地质历史时期从五亿九千万年到大约两亿五千万年这么一个阶段。在这个水中的这些鱼类还没有登陆之前，大概在三亿七千万年到三亿六千万年之前，那么地球上最高等的动物，实际上就是在我们海洋中的这些各种各样的鱼类。那么我今天就是给大家来介绍一下这些各种各样的早期的鱼类。那么我用的副标题就是脊椎动物的早期演化与四足动物的起源，实际上最后讲到鱼类的登陆。

　　那么还是给大家介绍一下这个什么是脊椎动物？什么是四足动物？大家在中学里头可能很多已经接触到这个概念。这个是现生的这种脊椎动物演化的一个谱系图。那么脊椎动物有两个最主要的特征，第一个特征就是脊椎动物已经具有了发达的神经系统，它分化出了具有复杂结构的脑，那么头部呢，就是开始出现了这些感觉器官。感觉器官再加上保护它们的头骨，就构成了明显的这些头部。你看所有的脊椎动物都有一个头，所以脊椎动物又称为叫有头类，这个是包括从最早的这种鱼到后面的这种两栖类、爬行类、包括我们人都是有头的。那么与有头的相对比呢，我们就是叫做无头类。那么这个就是看起来像鱼，实际上叫文昌鱼，但是它没有真正的头部，所以它还不算脊椎动物。它进入脊索动物的这个范畴里头，叫做无头类。

　　那么脊椎动物还有另外一个特征，就是顾名思义了。实际上我们的脊椎动物它都有一根脊柱，就是实际上一个个脊椎骨所组成的这个脊柱就代替了一个脊索，所以就构成了我们这个支持人的身体的一根中轴骨。所以脊椎动物这个名字就是由此而来，这是脊椎动物的一个概念。那么给大家稍微看一下就是现生脊椎动物的一些图片。那么这个是一种应该是最低等的脊椎动物叫盲鳗，那么这个脊椎动物表面是非常光滑的，它也可以长得很大，那么比它稍微再高等一点就叫七鳃鳗，这个七鳃鳗老百姓有时候也称它叫八目鳗，它有七个鳃孔，再加上它前头这个眼睛，所以称八个眼睛。那么盲鳗跟七鳃鳗它都具有一个特征，就是说它还没有出现真正的颌骨，就是上下颌，所以它的嘴巴是一个圆盘，所以我们把盲鳗跟七鳃鳗都叫做无颌类，没有上下颌的脊椎动物，那么这叫无颌类。那么这个在现生生活世界里头的话，这个盲鳗、七鳃鳗主要都是以过一种寄生的生活，它在渔业生产里头其实非常有害，它就叮在这个鱼身上，然后就把这个鱼给它吸空了，这个实际上是一种寄生生活。那么从无颌类就演化到了有颌类，就是出现上下颌。有颌类的只有两大类，一类就叫软骨鱼类，实际上我们现在看到的鲨鱼这些庞然大物，都是属于软骨鱼类。那么我们这个平时吃的，就是说餐馆里我们吃的这个鱼翅　鱼翅，实际上就是它的鳍，因为它的鳍条骨全是软骨，所以都是白白的软骨，所以这些都是软骨鱼类。

　　那么另外一个大类呢就叫硬骨鱼类，硬骨鱼类里头呢分成了两大支：一支就是辐鳍鱼类，就是各种各样的辐鳍鱼类。那么这个是现生脊椎动物里头生物多样性最丰富的这个种类。现在脊椎动物大概有五万个种吧，那么辐鳍鱼类呢大概有两万五千种，我们平时吃的这些鱼，大多数都是属于辐鳍鱼类；那么还有一支就是肉鳍鱼类。肉鳍鱼类在现生的肉鳍鱼类里头已经不是很多了，现生的肉鳍鱼类只有五个种，但是现生的肉鳍鱼类非常重要。因为正是从肉鳍鱼类开始，才演化出来了我们四足动物，就是具有四肢的这些四足动物。包括我们以后的像恐龙呀，飞禽走兽呀，我们人类自己呀，我们都有四肢，前肢　后肢，手脚都有。那么实际上我们刚才看的那张图，就是我们现在的这些脊椎动物，实际上仅仅是我们地球上生活的这些脊椎动物里头很小的一部分。其实大多数的这些脊椎动物已经消亡在这个远古时代，所以我们都要到野外到地层里去寻找，把它们找出来，然后把使演化的这个谱系图变得更加完整，那么这就是我们研究的一个内容。那么通过这些研究呢，然后我们才能找出这个生物进化的一些到底是一种什么格局。那么其实在古生代海洋里头的话，它跟现代的我们的海洋一样，里头也是充满生机的一个世界，那么当然海洋中的很多无脊椎动物，现在已经没有了，都已经灭绝掉了。那么包括你看这儿有三叶虫呀，这种角石呀，还有一些像现在这种鹦鹉螺的东西非常多，整个海洋世界是充满了生机，那么当然这里头的霸主是什么？里头最高等的动物是什么？在这个海洋里头那就是鱼，那么这都是一些古代海洋里头的一些鱼类，这些很多鱼类都已经灭绝掉了，后面还会给大家介绍。

　　实际上就是说在这个我们要给大家介绍的这个整个时段呢，一直就是从脊椎动物的起源，一直到四足动物的起源，从这个寒武纪一直到泥盆纪的末期。那么这里头实际上涉及到脊椎动物演化的很多重要的事件，那么我们实际上在三亿多年前，那么当时地球上最高等的就是这些鱼类，那么在我们现在到野外去找到这个时段的地层里头的化石，就是各种各样的鱼类化石，那么里头当然首先给大家介绍一下就是我们从脊椎动物的开端，那么大家可能知道，有一个就是我们叫寒武纪大爆发，那么在寒武纪的时候呢，无脊椎动物的很多门类就突然地都出现了，那么其中就是也出现了我们最早的脊椎动物，那么这个时候大概是五亿三千万年前，那么这是当时这个五亿三千万年前的海洋的一些场景。这个是我们在云南的昆明海口发现有两种鱼，一种叫海口鱼，一种叫昆明鱼的研究，我们认为它已经是脊椎动物了，那么这个发现实际上把这个脊椎动物的化石记录整个就提前了两千万年。这个是在1999年公布的一个成果，这也是当年中国当时十大科技进展之一吧，就是发现了最早的脊椎动物，这是在我们中国的云南。那么这些最早的脊椎动物的话呢，这个跟我们现在的这些盲鳗，跟现在的七鳃鳗都非常相像，它实际上表面是非常光滑的，没有一些外骨骼，就是非常光滑。那么这是我们七鳃鳗，这是盲鳗，没有外骨骼，那么其次我们在地层里头发现最早的这些脊椎动物，最早的这些无颌类都是一些披盔戴甲的鱼类。那么这是各种各样的无颌类，门类很多，分布在全球各个大洲几乎都有，当然就是我们中国这一块儿的无颌类，跟在欧洲或者在澳大利亚，或者在美洲的发现的种类是完全不一样的。所以这个对于研究就是当时古地理到底是一个什么样，地球到底是什么样，相互之间是什么关系，还是能够提出很多重要的证据。那么这个是中国所发现的特有的无颌类，我们叫做盔甲鱼类，这就是各种各样的盔甲鱼类，大家看到这种长长的这个实际上这都是它的一些鼻孔，它有一个头甲，这两边是它的眼孔，身上有很多这种感觉管，有的标本可以保存的非常精美。那么大家看看这个标本，它保存了它的脑部的结构，它的血管神经非常细微的一些结构，通过对这些脑的研究，实际上我们就可以研究我们脊椎动物的这个脑是怎么一步一步演化过来的，那么实际上对研究生物进化，这些标本，这些化石材料，还是具有非常重要的价值。

　　那么从这个无颌类就是进化到了有颌类，那么有颌类实际上总共有四个大类，其中有两个大类已经完全灭绝掉了，另外两个大类，就是我前面给大家介绍的软骨鱼纲跟硬骨鱼纲。我们现在地球上还有。那么现在呢，我还是先给大家介绍一下，就是已经灭绝掉的这些，可能大家现在只能到博物馆里才能看到的一些鱼。那么这些鱼在野外或者在博物馆里，大家一看根本不像鱼，那么这个看起来还是有点像鱼这个叫棘鱼纲，这个大概在两亿六千万年前已经灭绝掉了。那么这个鱼的话，它的最主要的特征，就是它身上长了很多很多的棘刺，然后身上披的鳞是非常细小的鳞，所以说这种化石保存的话，就是有完整的这条鱼有时很难保存，因为如果不是原地保存很难保存。所以我们经常在地层里头发现的是一些比如说棘刺或者一些鳞片，然后我们就来恢复这个鱼。但这个看起来还是跟我们现在的，平时见到的鱼还是挺像的。另外一类呢就叫做盾皮鱼纲，这个实际上在三亿六千万年前就已经完全灭绝，那么这个鱼的一个最主要的特征，就是说它的头跟它的躯干的前部都披了非常重的甲片，就像一个盒子把它包起来，所以我们现在找到的这些化石，就是这样各种各样的这些甲片，然后把它复原出来，那么它实际上整个鱼是这么一个样子，但是化石里头经常找到这么一个东西，那么实际上我刚才给大家放的这个复原图里头，这些都是一些叫做盾皮鱼类的东西，有的它长的那个鳍里头也披了这种甲片。这些鱼可能有的非常大，整个头跟躯干的前部这一部分就有这么长，很大的鱼，所以这个叫恐鱼。这是它的头部，这是它的躯干的前部。但是也可以会非常小，这是我们在中国发现的另外一条鱼化石，我们叫小头鱼，这个头你大家看看就这么大，这个比例尺是五个毫米，所以这个头也就是两个毫米多一点，然后再加上它的身子，鱼就非常小。所以可能会很大，也可能会很小，那么这就是盾皮鱼跟棘鱼。

　　那么再下面我重点给大家介绍这个就是硬骨鱼类。硬骨鱼类的话呢，我刚才也说了，包括这个最主要的一支就是辐鳍鱼类，它的鳍呀就是腹鳍跟胸鳍，它的鳍条都是辐射状的。这里给大家重点介绍一个叫多鳍鱼，这个多鳍鱼的发现是非常有意思的一个事情。在法国大革命的时候，就是大概一七九几年的时候，法兰西科学院重组，当时它的博物馆里头就是招聘一些教授，大概当时博物馆有12个教授，那么当时这个圣西兰，就是被聘任为法兰西博物院的比较解剖学的教授，大概二十几岁当教授，他是出生于1772年嘛，1793年当教授，二十一　二岁。然后在这个1798年到1801年的时候，拿破仑就是远征埃及，远征埃及呢，当时拿破仑就随军带了一批科学家就到这个埃及去了，当时就带去了圣西兰。圣西兰就在这个尼罗河里头，当时就发现了这么一个非常怪的鱼，就是这个多鳍鱼，它上面很多很多这种鳍条。这个鱼在干旱的时候，它把自己包起来，很少的水它都能活，所以这个多鳍鱼的发现，其实当时是挺轰动的一件事情。这个圣西兰也是建立埃及科学院的一个很重要的人物。那么他回到了巴黎以后，圣西兰就是通过对多鳍鱼的研究，因为它的鳍条只有一根中轴骨，跟我们后面的这个肉鳍鱼类其实挺像的。所以他建立了就是从这个鱼一直到这个哺乳动物一个比较解剖的序列，他就认为这些鱼跟两栖类，跟爬行类，跟哺乳动物从动物结构上来说是一致的，所以他就提出了叫动物结构一致性原理，就是最早把这个鱼跟这个四足动物联系在一起。那么跟四足动物起源关系更密切的，实际上是叫做肉鳍鱼类。也就是最早发现的现生的肉鳍鱼类是1836年，在美洲发现的，所以叫美洲肺鱼，那么1837年也发现了非洲肺鱼，1870年发现了澳洲肺鱼。所以肺鱼实际上也就是这三个属种，都分布在我们现在的南半球上，就只有三种肺鱼。

　　那么最早这个美洲肺鱼给发现的时候呢，把这个肺鱼放到这个进化树上的是谁呢？是海克尔。这是德国的一个生物学家。那么还有一些化石，这里头给大家讲一讲空棘鱼。空棘鱼最早这个属的命名也是1836年，也就是美洲肺鱼被发现的时候，它的一个特征，顾名思义，就是它的脊椎骨都是一些软骨，所以它这个地方是空的，所以叫做空棘鱼，这大概是六千五百万年，大概恐龙灭绝的那个时代的话，在这之后就再也找不到空棘鱼这个化石，那么就认为这也是一个已经消亡、已经灭绝的一个鱼类。在这个大概也是二十世纪三十年代末的时候，这个鱼又在这个科摩罗群岛，最早是在这个南非的一个东伦敦港的一个小渔船上，当时过圣诞节的那个时候，在这个小渔船上被发现了。

　　那是在1938年12月22日，在南非小镇东伦敦海港的一条海船上，一位在当地博物馆工作的年轻女孩拉蒂迈，在渔船上挑选海洋生物标本时，发现一条全身闪耀着逼人蓝光的怪鱼，这条鱼长1。5米，其肉质肢体状的鱼鳍，很容易让人联想到陆生脊椎动物的四肢。由于拉蒂迈刚到博物馆经验不足，不认识这条鱼为何物，于是她就抱着这条大鱼回博物馆请人鉴定，博物馆的鱼类学家史密斯博士又恰巧外出度假。当时南非的天气非常炎热，鱼身上美丽的蓝色开始褪色，如何保存这条怪鱼成为一个棘手的问题。这时镇上只有太平间和食物冷冻库才具有容纳大鱼的冷藏设备，于是拉蒂迈就抱着这条鱼赶往太平间，在请求帮助都遭到婉言拒绝后，拉蒂迈就把这条鱼绘制成草图发给史密斯，然