北派小说网

第三节 的科学论断（第1页）

第三节动物起源的科学论断

生物学中的重要定律

生物学领域中，一些为人所熟知的重要定律如重演律、进化不可逆性、器官相关律及威廉斯登法则等在古脊椎动物学的研究中起着重要的作用。重演律和器官相关律将分别在《短中见长——生命的演变过程》和《居维叶》中提到，这里着重将谈一谈进化不可逆性和威廉斯登法则。

生物进化的不可逆性生命的历史是一部物种新陈代谢的历史，地球上现在的物种都是地质历史上生存过的物种后代。过去的物种被现在的物种所代替，现在的物种又被将来的物种代替，新的不断兴起，旧的逐渐灭亡，已经演变的物种不可能回复祖型，已经灭亡的种类不可能重新出现，这就是进化的不可逆性。以我们人类历史为例，它经过了原始社会、奴隶社会、封建社会、资本主义社会与社会主义社会，如果有人想让历史退回到奴隶社会或封建社会去，行得通吗?恐怕谁也做不到。即便做到了，人民也会推翻他的。中国近代史上有个“张勋复辟”的事件，他把已下台的清朝皇帝溥仪又扶上了台，可仅上台11天就在人民的讨伐声中又下台了。当然，人是有思维的，不允许历史开倒车，生物界中尽管没有人类的特性，可它的进化一样也不走回头路的。从对化石的研究发现，生物某种器官一经演变就不可能在其后代身上恢复原状；一经退化消失也再不会在其后代身上重现。以马为例，始新世的马前肢四趾、后足三趾，渐新世和中新世的马前肢三趾，上新世和现代马仅剩一趾，其已经退化的足足Ir决不会恢复原状。类似的例子还很多，如古生代的三叶虫、笔石，中生代的恐龙，它们既然已绝灭了就绝不会再出现了，地球上每次大灾难之后，残余的生物都是在原有基础上发展起来的，而决不会通到生命的初期重新开始的程度。专家们正是总结了生物进化中的这些实际例子，归纳出了这条定律。

威廉斯登法则脊椎动物在进化发展中，也是由低等向高等、身体器官从简单至复杂、神经系统日趋完善演变的，但唯有骨的数量是从多至少、从复杂到简单的。这种现象不但表现在从低等门类到高等门类，就是在同一门类中比较原始与进步种类之间也是普遍存在的，在脊椎动物头骨骨片数目的变化上尤为显著。如原始硬骨鱼类的头骨骨片有180多块，较进步的硬骨鱼约为100多片，古两栖类及古爬行类动物头骨骨片数量在50一95块之间，哺乳动物头骨骨片已减少为35块，人类的头骨骨片数量最少，只有28块，其中还包括中耳内的6块很小的听骨。

脊椎动物越进化，其骨骼数量就越少，这一规律就是威廉斯登法则。为什么动物身上会出现这种现象呢?脊椎动物进化初期身体各器官的功能很差，需要有硬体的支撑，哪里需要就在哪里长出一块骨片来，甚至在皮肤表面也长出骨板或骨质鳞片，这种多的骨片显出了消极的一面：身体行动迟缓，还妨碍了其它系统的发展，随着不断地进化，动物各器官功能趋于完善，有些不需要骨骼支撑，有些游离骨片向脊椎骨靠拢固定。途中连接了其它骨头，数量从几根减少到一根，头部过去有很多的骨片但保护作用相似，逐渐就减少为几大块，还愈合成颅腔（在哺乳动物的头颅上能看到几条锯齿状的接触线，这就是骨片的愈合线），增加了牢固性和稳定性。这样一来减少了骨头的体积，肌肉附着在为数不多的骨头上，定向收缩力增强，神经网络也清晰了；颅腔扩大、脑量增加（动物进化关键的一点就是神经系统的进化，从鱼类开始出现头后，头与身体的比例在进化中就逐渐加大），反应快速，行动敏捷，更有利于生存。会不会因骨骼减少而对身体的保护性降低?以恐龙和牛为例，同样都以植物为食，甲龙、剑龙等的自卫武器是全身披鳞挂甲，这身盔甲使它们行动不便，只起消极防御的作用，但仍抵挡不住霸王龙的袭击；而牛的自卫武器是牛角，比盔甲轻得多，行动自然灵活，遇见敌人常采取主动进攻，历史上就有不少农家牛勇斗虎豹保护主人的故事。

因此骨骼的减少只会给动物带来进步，这也是被实践证明了的。

什么是化石

青少年朋友们去自然博物馆参观，讲解员总是告诉大家，在人类还未诞生之前，地球上还存在过什么动、植物，它们是如何生活的，它们的形状是什么样子，是生活在什么环境中的……这些死去的生物被他们讲得活灵活现，就仿佛是他们亲眼看到似的。他们是怎么知道地球上曾存在过这一天的呢?是根据化石。那么化石是什么呢?

简单地说，化石是动、植物死亡后被埋藏于地下，经过地质作用所变成的石头。但这—些石头保留了动、植物的形状特征，古生物学家们便是根据这些特征，确定出它们是何种动植物的。若是动物，则还要运用解剖学的原理，勾画出它们的骨骼，补充上它们的肌肉和皮肤，便画出了它们的体形图或雕塑成模型了。

在地球历史中存在过的生物之所以能够保存成为化石，要有生物本身和地质环境双方面的条件。首先生物本身必须具有一定的硬体，如无脊椎动物中各种贝壳、脊椎动物的骨骼等，它们是由无机物组成的磕体，与皮肉、内脏等软组织相比，不易遭受氧化或腐烂而消失，因此成为化石的可能性较大。而那些软组织易遭氧化和腐烂，成为化石的可能性就小得多，这就是为什么大多数化石都是骨骼和贝壳的原因。第二个条件是生物死后要有它们被迅速埋葬起来的地质环境。如海洋和湖泊中泥沙沉积迅速的地方，生物保存为化石的机会就多，否则即使生物有硬体，如果死后长期暴露在地表或泡于水中即使不被泥沙所掩埋，也会被风化作用破坏或被其它动物吞食，不能形成化石。另外，还需要指出的是，一些无机物的形态类似生物形状（如海底锰结核、树枝状痕迹等），但它们并不是化石，因为它们不是生物；而现代才被泥沙埋藏的生物遗体，如动物，即便皮肉烂掉，仅有白色的骨头，也不能称为化石，必须经过沉积物形成岩石的过程，使骨头也变得坚硬如石，这才能叫化石，而这一过程至少需要2500年的时间。

从以上可以看出化石保存需要种种条件，各时代的古生物只能有一小部分由于条件适宜而成为化石，再考虑到成为化石期间遭受的种种破坏作用及现在还没有发现到的化石，已收集到的化石仅占当时古生物数量的很少一部分，它们对古生物的记录必须是很不连贯、很不完整的，致使有些生物绝灭之谜直到现在我们还是不清楚的。

化石有不同类型，这是由于埋藏环境不同而形成的，大致可以分为四种：实体化石、模铸化石、遗迹化石和化学化石。

实体化石遗体本身全部或部分保存下来，在特殊的环境中避免了氧化和腐烂，如西伯利亚冻土层的猛犸象、波兰斯大卢尼沥青湖里的披毛犀、我国抚顺煤田中包含完整昆虫的琥珀等。但这类实体化石并不多见，绝大多数生物仅能保存硬体部分，而这一部分也要经过石化才能形成化石，石化作用有：

矿物质充填，无脊椎动物硬体结构中多少都留有空隙，当硬体掩埋日久，空隙往往被地下水中的矿物质（主要是碳酸钙）填充，变成致密坚实的实体化石；脊椎动物骨骼，其髓质消失留下的中空部分同样易受矿物质填充而增加了重量，这也是中药店收购龙骨时，鉴别是龙骨还是骨头的一种方法。、交替作用，在石化过程中原来硬体的物质成分被地下水溶解带走，而水中的矿物质沉淀在被溶解的孔洞中。若是沉淀与溶解速度相等，就能保存原来硬体的微细结构。如硅化石，大家都能在硅化石上看到年轮和细胞的轮廓。

升溜作用，生物被埋藏后，体内不稳定的成分经分解，挥发消失了，仅留‘下了稳定的成分，形成薄膜保存下来。如树叶，主要成分是碳水化合物，经过升溜作用，氢、氧全都跑了，仅剩下碳，形成了碳质薄膜。

模铸化石生物遗体在围岩中留下的印模和复铸物。生物往往遭受破坏，但这种印迹却反映出了该生物体的主要特征，最常见的是植物叶子的印痕。有时带硬壳的动物死后壳体张开，泥沙充填进去，在固结成岩后地下水又把壳体溶解，在围岩与壳外表面的接触面上留下外模，在泥沙与壳内表面的接触面上留下了内模；如果壳体张开不大，基本保持原状，那么充填进的泥沙成岩后就称为内核，若是动物死后壳体不张开，当贝壳溶解后就留下一个与壳同形等大的空洞，此空洞如再经充填，所形成的核则称为外核。

遗迹化石是生物活动时留下的痕迹和遗物。遗迹化石中最重要的是足迹，从足迹的大小、深浅及排列情况，可以推测该动物身体的轻重，行走时是慢步、疾驰还是跳跃，足迹是爪型还是蹄型，由此可以推知该动物是食肉型还是食植物型。例如：发现地上有两排足迹化石，一排小有蹄，一排大有爪，行距由远而近，步幅由小变大，经过一段混乱后脚印又出现了，但只有一排大而有爪的足迹。这串系列脚印所表现出的含意，是大家都会看明白的。

属于遗物方面的化石，是指动物的蛋化石和便化石。我国河南省西峡县发现的恐龙蛋化石称得上是世界奇迹。成窝迭垒的恐龙蛋分布在20平方公里范围内，颜色不同，大小不等，形状也不一样，对研究恐龙当时的生活形态有着重要的意义。粪便化石中鱼类化石比较常见，可以根据形状、大小来分析，如螺旋状的粪便化石就可能是具有螺旋瓣肠道的鱼类排泄的。

化学化石有些生物的遗体虽然不能保存下来，但有机体分解后形成的各种有机质如氨基酸、脂肪酸等仍可保留在地层中。它所具有的化学分子结构足以证明此类生物过去存在过。．国外的专家们曾对三亿年前的鱼类、1亿多年前的恐龙化石做过化学分析，得到了7种氨基酸。我国在1994年从河南省西峡县恐龙蛋化石群中，从在一个软蛋化石中也提取出了动物的RNA和DNA（核糖核酸及脱氧核糖核酸），因此通过对化学化石研究，对探明地球上生命起源和阐明生物的发展史有着重要的作用。

青少年朋友们，现在你们开始明白自然博物馆中那些复原图及雕塑是怎么来的了吧。对，都是通过化石复制出来的。是化石使我们看到了史前—个个鲜活的身影。