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第13章 匍匐前进—爬行动物

1.中生代的“老大”

众所周知,当两栖动物一部分更进一步进化,一部分慢慢灭绝后,爬行动物就登上了地球历史大舞台。我们大家从中央台的《动物世界》上也看到过不少爬行动物,据科学研究,爬行类是从石炭纪末期的古代两栖类,也即坚头类,进化而来的。在石炭纪的时期,气候比较稳定,温暖而潮湿。但到了石炭纪末期,地球上发生了造山运动,地壳有了很大的变动,陆地上出现了大片的沙漠,在很多地区,原来的温暖而潮湿的气候转变为干燥的冬季寒冷而夏季炎热的大陆性气候,关于这一点我们从该时期树干的年轮可以看出四季的变化,而植物界也随着气候的变化而“时变景变”,适应干旱的裸子植物逐渐代替了沼泽生的蕨类植物。在这种条件下,很多古代两栖类灭绝了,代之而起的是具有适应陆生的体制结构和有比较发达的脑的爬行动物。新兴的爬行动物,在生存竞争中不断发展壮大,到中生代初期,便将两栖类排挤到次要地位而当上了“老大”。

在爬行动物的发展过程中,早期的最有名的就是恐龙了,它是出现于2亿4500万年前,并繁荣于6500万年前结束的中生代爬行动物。“恐龙”这个名词也为恐龙和与它同一时代的蛇颈龙、翼龙等的模糊总称。它们是中生代的多样化优势脊椎动物,支配全球陆地生态系超过1亿6千万年之久。恐龙最早出现在2亿4500万年前的三叠纪,灭亡于约6500万年前的白垩纪晚期所发生的白垩纪末灭绝事件。恐龙种类多,体形和习性相差也大。其中个子大的,可以有几十头大象加起来那么大;小的,却跟一只鸡差不多,令人匪夷所思。就食性来说,有温顺的草食者和凶暴的肉食者,还有荤素都吃的杂食性恐龙。

2.“集体玩失踪”的恐龙

恐龙最终灭绝于6300万年前。恐龙在6300万年前白垩纪结束的时候突然全部消失,成为地球生物进化史上的一个谜。地球过去的生物,均被记录在化石之中。中生代的地层中,即曾发现许多恐龙的化石,其中可以见到大量或呈现各式各样形状的骨骼。但是,在紧接着的新生代地层中,却完全看不到恐龙的化石。由此推知恐龙在中生代时“集体失踪”了。这真是一场绝无仅有的大绝灭、大灾难。大绝灭的结果使得在距今约6500万年这个时间的前后,地球上生物世界的面貌发生了翻天覆地的变化。关于恐龙为什么绝种?自古以来即众说纷纭,没有一个定论。科学家们经过不懈的努力,分析研究了到目前为止可以发现的所有线索,提出了解释这一大绝灭现象的各种理论。但是至今,关于这场大绝灭的原因仍然没有找到一个百分之百令人信服的答案。

也许,这样的答案等待着你来寻找呢。

下面我们列举一些关于恐龙“集体玩失踪”的观点:

一、陨石碰撞说:距今6500万年前,一颗巨大的陨石曾撞击地球,使得统治地球长达一亿数千万年的恐龙绝种。

二、彗星碰撞说:恐龙灭绝是由于太阳的伴星复仇女神星的引力,周期性地把彗星推向地球的缘故。

三、造山运动说:在白垩纪末期发生的造山运动使得沼泽干涸,许多以沼泽为家的恐龙就无法再生活下去。因为气候变化,植物也改变了,食草性的恐龙不能适应新的食物,而相继灭绝。草食性恐龙灭绝,肉食性恐龙也“连锁反应”,结果也灭绝了。

四、气候变动说:由于板块移动的结果,海流产生改变,更引起气候巨幅的改变。严寒的气候使植物死亡,恐龙缺乏食物而导致了灭亡。

五、火山爆发说:因为火山的爆发,二氧化碳大量喷出,造成地球急激的温室效应,使得食物死亡。而且,火山喷火使得盐素大量释出,臭氧层破裂,有害的紫外线照射地球表面,造成生物灭亡。

3.爬行动物家族

现在我们知道了,爬行动物是第一批真正摆脱对水的依赖而征服陆地的脊椎动物,也是统治陆地时间最长的动物,地球上没有任何一类其他生物有过如此辉煌的历史。现在虽然已经不再是“爬行动物时代”,大多数爬行动物的类群已经灭绝,只有少数幸存下来,但是就种类来说,爬行动物仍然不减当年优势,其种类仅次于鸟类而排在陆地脊椎动物的第二位。爬行动物现在到底有多少种很难说清,因为新的种类还在不断被鉴定出来,大体来说,爬行动物现在应该有接近8000种。

由于摆脱了对水的依赖,爬行动物的分布受温度影响较大而受湿度影响较少,现存的爬行动物大多数分布于热带、亚热带地区,在温带和寒带地区则很少,只有少数种类可到达北极圈附近或分布于高山上,它们是一些“另类”,而在热带地区,无论湿润地区还是较干燥地区,种类都很丰富。

在传统上,我们可以根据爬行动物头骨上颞颥孔的数目和位置,分成4大类,这种分类不一定百分百正确,但是使用起来比较方便。虽然现在新的划分方案很多,但这种传统的分类现在仍被引用。我们把头骨上没有颞颥孔的划分成无孔亚纲,代表爬行动物的原始类型;把头骨每侧有一个下位的颞颥孔的划分为下孔亚纲,是向着哺乳动物演化的爬行动物;把头骨每侧有一个上位的颞颥孔的划分为调孔亚纲,是海洋爬行动物;而把头骨每侧有两个颞颥孔的划分为双孔亚纲,是主干爬行动物,并演化出了鸟类。

现存的爬行动物中龟鳖类划分成龟鳖目,鳄类划分成鳄目,而鳞龙下纲的分目有两种意见,一种意见是分成喙头目和有鳞目,有鳞目进一步划分成蜥蜴、蚓蜥和蛇三个亚目,而蜥蜴亚目和蛇亚目再各自划分成几个下目或超科;另一种意见是蜥蜴、蚓蜥和蛇各升级为一个独立的目,三者再合成一个有鳞总目,其中蜥蜴和蛇下属的下目或超科则升级为亚目。总之目前有些问题还众说纷纭,莫衷一是。

4.怎样识别爬行动物

爬行动物有什么特征呢?爬行动物是由两栖类中的迷齿类进化而来的,由两栖类过渡到爬行类,这一变化发生在石炭纪,所跨过的关口肯定是以羊膜卵的产生为标志。除了产生羊膜卵这一最为重要的特征,以及与之相关的爬行动物发育过程不需要变态之外,爬行动物在骨骼结构上也表现出诸多与两栖动物不同的特征,也即是说更高级。

首先,爬行类头骨比较高,不同于迷齿两栖类那种通常的扁平形;顶骨以后的骨片有的变小,有的由头骨的顶盖部位移到了枕部,有的甚至完全消失。大多数爬行动物只有一个枕髁。爬行动物的脊椎骨由一个大的椎侧体和一个缩小成小楔状的椎间体组成;比较进步的类型椎间体消失。原始的爬行类有两块荐椎骨,不同于两栖类的一块;而在许多进步的爬行动物当中,荐骨由好几块荐椎骨组成,有的类型增加到8块之多。肠骨也随着荐骨的扩大而扩大。原始的爬行类肋骨从头部到骨盆之间是连续的,而且大致相似;但是进步的爬行动物肋骨通常有颈肋、胸肋和腹肋之分。

其次,爬行动物属变温动物,也就是我们常说的冷血动物。爬行动物依靠环境来吸收或散发内部的热量,例如在向阳处或阴暗处之间移动,或借由循环系统将温暖血液流动至身体内部,将较冷血液流动至身体表层。大部分生存于天然栖息地的爬行动物,可将身体内部的体温维持在相当狭窄的变化范围内。不像两栖类,爬行动物的表皮厚,因此不需要栖息在水边,吸取水分。由于体温调节方面的关系,爬行动物可以较少的食物维生。它们通常以较快速度移动,比如攻击性蜥蜴、蛇或鳄鱼的移动速度都较快。

还有大部分的爬行动物是卵生动物,它们的胚胎由羊膜所包覆。然而,也有许多有鳞目能够直接生下后代,这就是胎生。大部分的胎生爬行动物都有不同形式的胎盘为胎儿提供养分,类似哺乳类的方式。它们通常提供刚出生幼体适当的初步照顾。

5.爬行动物的身体构造

现在我们来具体讲讲爬行动物的呼吸系统、排泄系统、神经系统和生殖系统。

①呼吸系统

所有的爬行动物都用肺脏呼吸。水生乌龟发展出具渗透性的皮肤,某些爬行动物可用泄殖腔来增加气体交换的面积,但它们仍需要肺脏来完成呼吸作用。在各个主要的爬行动物种类之间,完成肺部换气的方式各具特色。有鳞目爬行类的肺部几乎只借由轴肌换气,而这个肌肉也同时用于运动,可谓“一箭双雕”。因为这个限制,大部分的有鳞目爬行类必须在激烈的移动中停止呼吸。但是,有些爬行类动物找到了解决方法。巨蜥以及一些其他的蜥蜴物种使用喉咙肌肉来补足原本的“轴呼吸”。这使得这些动物可以在激烈运动中为肺部完全充气,所以可以持续进行有氧呼吸很长一段时间。据了解双领蜥具有的原生横隔膜可将胸腔和腹腔分开来。即使此膜不能动,它还是能借着将内脏的重量和肺分开而增加肺的吸气量。鳄鱼其实拥有和哺乳类动物相似的有肌肉横隔膜。迄今为止,只有少数物种已经被深入研究,比如了解乌龟如何呼吸。其结果表明,海龟及陆龟分别找到了不同的方法来解决这个问题,它们各有各招。比如北美的箱龟,运动期间还可继续呼吸,而且其换气的周期并不与肢体动作相关。它们可能是利用其腹部肌肉在运动中呼吸。当然大部分的爬行动物缺乏这种“特异功能”,所以当它们进食或移动时,无法同时呼吸。

②排泄系统

爬行动物的排泄系统主要借由两颗肾脏。双孔动物所排泄的主要含氮废物是尿酸;而乌龟主要排泄尿素,类似哺乳类。不像哺乳类与鸟类的肾脏,爬行动物的肾脏不能够制造尿液,尿液可以储藏更多的身体废物。这是因为它们缺乏鸟类与哺乳类所拥有的肾元,因此许多爬行动物使用它们的结肠与排泄腔来再度吸收水分。有些爬行动物甚至可利用膀胱来取得水分。有些爬行动物的鼻部与舌部具有盐腺,可以储存额外的盐分,这些都是它们进化的结果。

③神经系统

爬行动物与两栖类的脑部相比较的话,具有相同的基本部分,但它们的大脑与小脑稍大。爬行动物的感觉器官多发育良好,除了少部分物种,例如蛇缺乏外耳,但仍具有中耳与内耳。爬行动物具有12对脑神经。

④生殖系统

除了陆龟与海龟以外,大部分的雄性爬行动物具有成对的管状性器官,我们把这称为半阴茎。陆龟与海龟则具有单一阴茎。所有的龟鳖目皆为卵生动物,而某些蜥蜴与蛇是卵胎生或胎生动物。爬行动物借由泄殖腔来交配、繁衍;泄殖腔位于尾巴基部,可用来排泄与繁殖。对于某些有鳞目物种而言,雌性个体若达到一定的数量,它们便能自行复制出单性染色体。这种无性繁殖方式称为孤雌生殖。目前我们知道的已有数种壁虎、美洲蜥蜴科以及蜥蜴科、被封闭的科莫多龙具有孤雌生殖能力。当然除了以上物种以外,变色龙、飞蜥科、夜蜥蜴科以及嵴尾蜥科,也被推测具有这种“特异功能”。

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