我们都是一条鱼?是的,且看祖先如何长出“手指”( 二 )


1)颌的出现
首先是颌的出现 。 在5.4亿年前的寒武纪生命大爆发中, 以海口鱼、昆明鱼为代表的早期鱼形动物没有颌, 只能被动吸入(和过滤)海水中的悬浮物、或海底泥沙中的食物碎片作为食物 。
在大约距今4.2亿年前的志留纪晚期, 一批鱼类的鳃弓(原为呼吸器官)向前移动, 形成了上下颌 。 这使得它们可以主动出击捕食 。
此后鱼类迅速发展, 在1000多万年内体型就从几十厘米增大到几米 。 其中邓氏鱼(一种盾皮鱼类)的体长更是达到6米, 体重超过10吨, 颌部输出的咬合力超过霸王龙!
凭借一身“先进”装备, 鱼类将无脊椎动物赶下宝座, 成为海洋新霸主 。
邓氏鱼复原图, 体长可达6米 。 颌的出现, 让鱼类获得巨大生存优势 | 来自网络
2)从软骨变硬骨
第二个是软骨变硬骨 。 鱼类在海洋中称霸之后, 即开始了更加激烈的内部竞争 。 盾皮鱼类逐渐演化成两大类群, 软骨鱼和硬骨鱼 。
前者骨骼中碳酸钙含量较低, 是现生鲨鱼、鳐鱼等水生动物的祖先 。 而硬骨鱼的骨骼中碳酸钙含量高, 全身骨头变硬, 使其能够支撑起体重, 为以后登陆提供了基础 。
3)四肢的出现
第三个是四肢的出现 。 硬骨鱼中的一个支系——肉鳍鱼类, 开始了更大胆的“尝试” 。
它们的鱼鳍不再是简单的鳍条, 而是生长着骨骼, 并在外面包裹着一层肌肉, 能够为其在水底移动提供动力 。
为了摆脱竞争日益激烈的海洋, 一些肉鳍鱼开始向内陆的淡水环境迁徙 。
现生肉鳍鱼——拉蒂迈鱼, 它们的鱼鳍中长着骨头, 并包裹肌肉 | 中国古动物馆
与海洋相比, 淡水河湖的水量受季节影响, 变化很大 。 在雨季里, 低洼的蕨类森林底层被水浸没, 植物的根系和倒沉的枝干使水底形貌更复杂, 这时, 肉鳍鱼强壮的身体和肉鳍就能大显身手, 在淤堵的水下为自己开路, 四处游走 。 当枯水季来临, 水塘萎缩干涸, 它们又可以蹒跚地爬过浅滩, 进入更深的水体, 避免被晒成鱼干 。
在这个过程中, 它们的肉鳍越来越强壮和复杂, 最终演化成了四肢, 可以支持它们在陆地上移动 。
4)呼吸系统的升级
鱼类从水中到陆地上, 还需要解决如何从空气中吸氧的问题 。 这全仰赖内鼻孔和肺组成的“陆生呼吸系统”的形成 。
其实早期的鱼类就可以使用体表的皮肤、咽喉和肠壁的粘膜等来辅助呼吸, 之后, 有些鱼类将消化道的一部分扩充变大, 用来储存空气, 这就是原始的鱼鳔 。
肉鳍鱼在频繁使用鱼鳔辅助呼吸的过程中, 不断强化它的功能, 最终形成了肺部 。
而要想将空气送入肺部, 还需要形成相关通道 。 肉鳍鱼类口腔的一些骨骼组成了鼻腔和口腔之间的通道, 这就是内鼻孔 。 从此之后当它们嘴巴闭合或进食的时候, 内鼻孔就成为呼吸的唯一通道 。
在陆地上繁荣昌盛
关于鱼类为什么要登上陆地, 科学家们推测, 环境压力是驱使鱼从水里迁移到岸上的主要原因 。
泥盆纪末期的海洋, 是一个竞争异常激烈的环境, 反观陆地上却是一片生机盎然的乐土:郁郁葱葱的植物铺满大地, 其间生活着大量节肢动物 。 竞争压力和食物的吸引, 使得鱼类涉足陆地, 演化成布满粘液、笨拙地拖曳着沉重身体在浅沼泥污中艰难爬行的两栖动物 。
然而仅仅登陆并不能满足这些四足动物的野心 。 要想深入探索这片广袤的大地, 还要解决一个难题:由于缺乏外部的保水措施, 两栖动物的卵无法脱离水或者潮湿的环境孵化繁殖 。

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