说万物者,莫说乎泽;润万物者,莫润乎水。
——《易经·说卦传》公元前1066年前后,中国的《易经》就言道:“润万物者,莫润乎水。”公元前600年前后,希腊最早的哲学学派——米利都派的创始人、古希腊第一个自然科学家和哲学家泰勒斯提出"Water is arche",即“水乃万物的始基”。
现在我们知道,地球表面71%被水覆盖着,相当于陆地面积的2.34倍。水在地球上的总储量约为136亿亿立方米,这些水分别以固态、液态、气态形式分布在地球表面和大气圈、岩石圈、生物圈中,其中97.4%为咸水(海水),而与我们平常生活关系最为密切的淡水(即每升水中氯元素含量少于1克的水)仅占2.6%,约3.5亿亿立方米。而淡水中又有78%为冰川淡水,目前还很难利用。因此,人类和动物界所能利用的淡水仅为水总储量的0.7%左右,但就是这“小小”的水,却哺育了如此丰富多彩的生命世界。
各种生物体内都含有大量的水,人体里含水占体重的2/3,鱼体里含水达3/4,某些蔬菜含水高达9/10。可见水是维持生命的要素,哪里有水哪里就有生命。就算是经过加氯处理的自来水,其中还是有很多微生物。
最早的生命也是在海洋里诞生的,温泉就像地球的热泪,孕育着最初的生命。35亿年前的地球,随处可见温泉冒出的缕缕白烟,空气里夹杂着硫磺味,泥浆在温泉中翻腾,为底部的生命阻挡着致命的紫外线,嗜热菌、嗜硫菌等一些细菌就生存在这滚烫的热泥浆中。而海底的火山则制造了热泉(热液),热泉喷口附近的温度、酸碱值和化学成分的梯度变化形成了复杂多样的环境条件,非常有利于生命的起源和演化。太古代,由于火山活动普遍,构造运动强烈,海底热泉活动的强度至少是现代的5倍,洋中脊的总长度大约是现代的3~5倍,因此,嗜热菌有着广泛的生存空间。
当原始生命诞生之后,水成为新陈代谢的媒介,没有水,就没有一系列生理和生化反应的进行,就没有生命。刚诞生的原始生命还不能自养,只能靠海洋中溶解的丰富物质来维持生活。这个不完整的生命细胞,游荡在海洋中,慢慢地,周围就形成了一层界膜,内部结构也渐复杂分化,成为了原始的较完整的活细胞。最初它还是厌氧异养,后来随着环境的变化,其中的一支发展成为自养生物,进化为单细胞藻——蓝藻,能够制造有机物质,并放出氧气,而另一支就发展成为靠自养生物来生活的异养的生物——从此出现了自养和异养,合成与分解的对立与统一。经过十几亿年的进化发展后,从低等到高等,由简单到复杂,随着环境气候的变迁,一部分海洋变成了陆地,迫使水生动、植物去适应新的环境,从海洋过渡到了陆地。
可是,生物对新环境的探索方向不是绝对的,在开拓陆地的同时,它们仍然没有忘记广大的水域,尤其是海洋这片广袤的伊甸园。
陆生脊椎动物占领淡水流域的过程一直比较顺利,两栖类自出现于3.6亿年前的晚泥盆纪之后,几乎就一直居住在河流湖泊的环境中,过了6000万年,石炭纪行将结束时,爬行动物又开始穿梭于覆盖整个地球的庞大雨林中。现在所能找到最早的记录是林蜥。
林蜥是目前已知无孔亚纲的杯龙类最早的成员,也是最古老的爬行动物之一,1852年发现于加拿大新斯科舍省一个蕨树桩化石里。你可能会觉得林蜥外观与现代蜥蜴相似,但系统分类上前者属于无孔亚纲,后者则是进步的双孔亚纲。
上文所提到的“孔”是不是有点不好理解?
其实这个孔指的就是颞孔。我们先来看看杯龙类的头骨,它的顶盖为一个坚实的结构,其上只有鼻孔、眼眶和松果孔(具感光作用)。后来,随着爬行动物的进化发展,眼眶后面的颅顶通常有附加的孔出现,这就是颞孔。颞孔的作用是容纳强大的颌肌,颞孔的有无、数目和位置决定了该动物的噬咬方式,也就间接地影响到动物的许多行为和生理特征。所以,古生物学家以颞孔的发育与变化情况作为爬行动物内部分类的重要依据,再依据其他特征,爬绗动物就可以被更细地进行分类了。
不过,海洋爬行动物或是海龙并不是一个严格的生物定义,有史以来出现过的海洋爬行动物除海龟属于无孔亚纲外,其余的均分属双孔亚纲的各个不同目,长期以来人们一直以为它们是属于独立的调孔亚纲。现在通过大量的分析,不少古生物学家已经知道将这支爬行动物认为是双孔亚纲所派生的进化支系,其中鱼龙是一类独立进化的品种;楯齿龙类、幻龙类、蛇颈龙类、上龙类属于鳞龙次亚纲中的鳍龙类,与现代蜥蜴同属一个次亚纲。
比林蜥稍晚些,最初的双孔亚纲和下孔亚纲也进化出来,它们是油页岩蜥和蛇齿龙,这两类的出现在生物进化史上具有重要的意义,前者是后来统治地球的主干爬行动物以及鸟类的祖先,后者是在爬行动物之后统治地球的哺乳动物的祖先。
几乎是在同一时间,它们也开始了重返水域的尝试。其中,中龙类的中龙可算是进化史上的一个谜团。中龙是2.9亿年前一种小型的古老爬行动物,身体纤细,上下颌极度延长,生有锋利、细长的牙齿;肩带和腰带者瞰小,肢体细小,脚变大成为宽阔的桡足,身体后部是一条与躯干长度相当的大尾巴。它那长满利齿的嘴巴显然适合于埔捉鱼类,而灵活的尾部和桡足则是游泳的器具,种种特征都说明中龙无疑是水生爬行动物。而从保存这类爬行动物的岩石沉积物来看,它们就生活在淡水溪流与池塘中。
有趣的是,中龙类这种水生爬行动物在南非和巴西都有发现,它们以中龙和全胸龙为代表,几乎和最古老的爬行动物一起出现,但却已经是高度特化了的水生品种。
爬行动物分类法对比中龙究竟属于哪一类爬行动物?至今未有定论,它们的髓弓(椎体背侧方两块小骨所形成的弓状构造)比较膨大,这与杯龙类相似,但更多证据似乎印证它们是一类古老的、独立进化的支系。
中龙的神秘出场,使得古生物学家推测爬行动物的入水应当比我们想象的年代久远得多。
时间到了晚二叠纪,爬行动物已经成功抵达海洋边缘。2.55亿年前的闭蜥和霍瓦蜥分布位在非洲的海岸线上,它们的出现与中龙同样突然,但拜其数量足够多、且保存精美的化石所赐,古生物学家可以较好地了解它们的生活状况。闭蜥发现于现今非洲的马达加斯加岛,体长约60厘米,属于海生爬行动物,是一种形似蜥蜴的原始双孔亚纲动物,闭蜥最显著的特征便是异常小的头部。
闭蜥可能很像现代海鬣蜥,需要长时间在海岸的礁石上休息,在捕猎前提升身体的温度来增强活动力。当闭蜥在石缝间寻找食物时,它可以把腿收起来贴紧身体,保持一种更流线米,有一条两倍于躯干长度的尾巴;这条尾巴又宽又平,显然可以在左右摆动时成为一根有力的桨。
闭蜥与霍瓦蜥是古生物学家所能确认的最早的海生爬行动物,标志是都长有很长的尾巴和流线型身体。自它们开始,未来的爬行动物将逐步深入富饶的大海。