目前到底是植物先进入陆地,还是动物先进入陆地依然存在一些争议。
如果是植物先登陆的话,那么动物有一万个理由离开海洋进入陆地。
植物率先在陆地生活,那就意味着它们会创造一个良好的生存环境,其中最重要的就是植物登陆大力推动了臭氧层水平,给生命创造一个辐射指标相对安全的环境,以及提供食物资源。
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对于动物来说,这样的陆地就是一个蓝海市场,没什么竞争对手,食物资源丰富,是你也会想方设法去闯荡一番。
下面我主要说说很少有人关注的部分——动物先进入陆地会是什么样的情况?
(注意,我们这里只讨论动物和植物!实际更早进入陆地的复杂多细胞生命既不会是动物,也不会是植物,真菌更有可能——地衣等能够光合作用的真菌-藻类共生体很早就在陆地上潮湿的地方“扎根”了。 )
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△ 这是火星表面的样子,早期的地球陆地和这个差不多!
许多科普读物上,描绘地球生命登陆的情景时,通常会下意识地认为植物更早进入陆地,但其实动物比植物更有动力,也更有能力更早进入陆地生活。
已知地球臭氧层水平是伴随植物登陆,并覆盖陆地之后,才逐渐变成今天这样的,在植物进入陆地之前,地球的臭氧层水平对复杂生命来说是巨大挑战,动物、植物都难以在这种环境中生存。
但是,相比于植物,动物对恶劣环境的适应能力明显更强。
举一个简单的例子,动物可以通过白天躲在石头下,晚上活动,从而避免太阳辐射的危害,但是植物无法这么做,它们必须在白天进行光合作用,也无法移动到辐射较弱的地区躲避,所以植物只能等到臭氧水平提升到一定程度才能在陆地展开活动。
到了寒武纪时期(距今5.41亿至4.85亿年前),海洋的竞争变得越来越激烈,生命必须想方设法装备自己,不然就会被淘汰,这导致了地球史上最显著的物种大爆发,今天地球上生活的主要生物门类都是在寒武纪时期出现的。
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当海洋竞争变得激烈的时候,意味着海洋是危机四伏的环境,那些生活在海洋潮间带的动物,在潮水褪去的时候,它们就会想方设法停留在陆地上,以确保自己或者后代的人身安全。
安全的生存繁殖场所,这可能是推动动物进入陆地主要原因之一!即便陆地上没有植物,同时充满太阳辐射,动物也可能为了自身安全而勇敢地离开海洋。
只是那些最早能够在陆地活动的生物,或许不能称之为陆生动物。
陆生动物,意味着它们能够呼吸空气,而不是在水中获取氧气,早期在陆地活动的动物应该做不到这点。
已确定的最古老的适应陆地生活的动物化石之一是Kampecaris obanensis,它是生活在大约4.25亿年前晚志留纪时期的节肢动物[1]。
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需要指出的是,它确实比已知最古老的植物化石要晚一点生活在陆地,甚至可能就是以腐烂植物为食的。
不过,那些掠食性的节肢动物可能会更早在陆地活动,它们的生活完全不依赖植物。
节肢动物是地球上最具多样性的生物类群,但是它被分为两大类,一类是以蝎子、蜘蛛、鲎等动物为代表的螯肢类,另一类是以蜈蚣(多足类)、虾蟹(甲壳类)、昆虫(六足类)为代表的有颚类。
两者的呼吸器官也是不一样的,螯肢类使用的是书鳃或书肺,而有颚类使用鳃或者气管呼吸!
现在陆生的螯肢类采用的是书肺呼吸空气,而书肺是由书鳃进化而来的,像鲎这种依然生活在水中的螯肢类便是采用书鳃进行呼吸。
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△ 这张图片标出了先生鲎的书鳃,这种结构一页页的和书本真的很像
书鳃在5亿年前的寒武纪时期可能就已经出现了,而书鳃这种呼吸结构只要稍加改进,让它保持保持潮湿,动物就能获取相应的氧气。
或者说,早期一些拥有书鳃的动物,即便它们无法直接呼吸空气,只要它们不要离开水体太远,时时确保书鳃潮湿,它们在陆地上活动一阵子是完全没问题的。
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上面这个化石是Parioscorpio venator,或者称为“始祖猎蝎”。
它的腿部结构暗示了它可以在陆地上爬行,而不是只能在水中活动,而2020年,一篇发表在《科学报告》杂志文章甚至证实,它的书鳃是可以呼吸空气的[2]。
这种动物的生活方式可能有点像现在的两栖类,它们无法离开水体太远,但肯定可以在陆地上活动。
它生活在大约4.37亿年前的,比已知最古老的维管植物化石——库克逊蕨(Cooksonia barrandei )要早1000万年左右。
我们前面提到过,早期动物可以通过白天躲避阳光、晚上活动的方式,来适应陆地辐射超标的环境,始祖猎蝎可能就是夜间活动的动物,另外,今天的蝎子也依然保留了它们祖先的活动方式——夜行性。
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不仅是蝎子,那些最早进入陆地的掠食者基本都是夜行动物,例如与蛛形纲几乎同时进入陆地的多足纲代表——蜈蚣,也是至今保留夜行性。
这些掠食性节肢动物的登陆可以说和植物是否在陆地生长是毫无关系的,它们也完全不需要等到植物登陆之后再向陆地扩张。
它们是否在陆地活动只和一些关键特征的进化有关系,所以动物比植物更早在陆地活动,完全是有可能的。
参考:
- [1].https://www.nature.com/articles/d41586-020-01646-5
- [2].https://www.theguardian.com/science/2020/jan/16/ancient-fossil-may-prove-scorpion-was-first-land-dwelling-animal#img-1
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