地球生命至少在35億年前就已經出現,但是早期生命經歷了漫長的海洋生活,而且是無趣的單細胞狀態。
直到寒武紀(距今5.41億至4.85億年前),生物間的競爭變得越來顯著,生命開始紛紛想方設法“裝備”自己,讓自己適應環境,以及在競爭中勝出。
這個時期生物特征像雨后春筍一樣不停演化出來,人們把這一盛況稱為寒武紀物種大爆發,我們今天所見的主要動物門類都在那時出現了,包括這篇的主角——節肢動物。
然而,寒武紀生命的舞臺是在海洋中,那時的陸地環境對于生命來說不亞于月球,是完全不符合生命生存繁衍的。
生命想要從海洋進入陸地,它必須做好幾個準備:
第一,能夠支撐它們往返的運動系統,就像登月需要返回艙一樣,單程票沒有意義;第二,能夠承受陸地環境壓力的保護系統,就像宇航員需要宇航服一樣;第三,它們還要有特殊的生命維持系統,支持它們在充滿輻射、溫差極大、甚至沒有它們熟悉的氧氣的地方生活。
最后,即便生物已經做好準備,它們還需要一個理由,它們適應海洋,海洋對它們來說是舒適的,它們需要一個奮不顧身進入致命環境的理由。
很多人可能好奇什么動物最早進入陸地?這其實是生物界沒有爭議的部分,節肢動物是最早登陸的動物群體,因為最早做好了登陸準備。
它們很早就擁有適合往返的運動系統,它們的身體結構簡單,包括一個稍微復雜的頭部,以及許多節段,每一節段上都有一對附肢,這些附肢讓它們能夠在海底的巖石和泥土中爬行、挖掘,當然也適合陸地海洋的往返。
在寒武紀時期,它們就獲得了一套防護裝備——外骨骼,這種結構保護它們免受上層游動的捕食者的襲擊,但也讓它們獲得通往陸地的“宇航服”。
地球有一顆不成比例的天然衛星——月球,在它的引力影響下,海洋經歷周期性潮起潮落,這在地球生命進化中發揮著重要作用。
那些生活在海岸邊、淺水旁的節肢動物,在潮水退去的時候,它們被迫獲得了上岸的機會。
現在,它們只差一個向陸地深處前進的理由,而如今普遍認為,這個理由就是躲避捕食者,為了不被吃掉,它們必須勇敢地向陸地邁出腳步。
但是,現在它們還缺少最后一個準備,就是一套能夠用于陸地呼吸的系統,就有可能邁向新世界了。
已知最早的陸生動物化石之一,是來自晚志留紀(約4.2億年前)的蛛形綱節肢動物——蝎子,不過它們并不能完全稱為“陸生動物”,因為它們缺乏能夠在陸地呼吸空氣中氧氣的呼吸系統。
它們擁有被稱為“書鰓”的呼吸器官,這種呼吸器官擁有許多扁平的呼吸板,這些呼吸板像書頁一樣層疊,因此得名。
既然它是以“鰓”命名,這已經暗示了,它是從水中獲取氧氣的器官,不過這些蝎子明顯可以在海岸線沿岸的水外活動和覓食,因為它們的步足末端跗節較短,同時變得粗壯,陸地沒有海水提供浮力,需要完全由腿來支撐身體,這種步足意味著它們相比于同類更適合在陸地上爬行。
至于書鰓如何支撐它們離開水體?
或許這種結構只需要保持濕潤就能夠很好的獲取氧氣,所以只要這些蝎子不要走太遠就沒問題。
直到泥盆紀時期(距今4.17億至3.58億年前),蛛形綱動物才從書鰓演化出“書肺”,并完全適應陸生活動。
與蛛形綱幾乎同時邁向陸地還有一個節肢動物分支,就是多足綱,包括現在的千足蟲和蜈蚣,它們幾乎和蝎子同時登陸。
但是它們的“裝備路線”和蛛形綱不同,它們沒有書肺,而是獲得了氣管呼吸系統,直接將氧氣通過氣孔輸送到器官。
相比于蛛形綱,目前對多足綱的登陸演化知之甚少,但它們的祖先在不久將來還演化出一種陸生動物,它們堪稱地球有史以來最成功的群體,就是昆蟲。
最后
許多科普讀物上,描繪地球生命登陸的情景時,通常會下意識地認為植物更早進入陸地,但從現有的化石證據來看,節肢動物可能更比植物早進入陸地。
最早走向陸地的節肢動物,它們就沒有植食性的,都是掠食者,比如所有蝎子、蜈蚣直到今天也全部都是掠食者,它們最初生活在沒有植物的陸地上。
有一個重要原因讓植物無法早已動物登陸,就是動物可以在更惡劣的環境下生存,而植物不行。
比如臭氧層,它是伴隨著植物登陸才逐漸變成今天這樣的,而在植物登陸之前,臭氧層濃度水平更低,這意味著它吸收太陽紫外線輻射較少,這對生命非常不友好,動植物都難以在臭氧層濃度水平較低的情況下暴露在陽光下。
但是,動物可以改變生活方式來適應這種情況,比如白天躲避,晚上活動,而植物不行,它們必須要陽光才能生存。
很明顯,蝎子、蜈蚣就是這么做的,它們直到今天都是夜行動物,而植物只能等待臭氧層水平足夠時才能登陸。
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