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海中霸王

2009-12-07许汉奎

科学大众(中学) 2009年10期
关键词:兴义海生距今

许汉奎

鱼龙、恐龙和翼龙虽都属于爬行类,而且分别为中生代(距今2.45亿年至6500万年)海中、陆地和空中的霸王,但它们属于不同的大类,鱼龙、蛇颈龙等属于爬行纲中的调孔(或阔弓)亚纲,而恐龙和翼龙属于双孔(或双弓)亚纲。由于鱼龙大多生活于较深的海域,因此,形成化石很少,人们对它不甚了解,报道的也罕见。但近年来,在贵州西南的兴义县、关岭布依族自治县等一带,在距今2.3亿年的三叠纪中、晚期薄层、中厚层的泥灰岩、灰岩中,发现了大量鱼龙、安顺龙、贵州龙、楣齿龙等海生爬行类,以及极为丰富的无脊椎动物,如菊石、双壳类、腕足类、牙形类、海百合、海参……及植物化石等,引起人们的极大兴趣。小小的偏远山区陡然热闹起来了,中国人、外国人纷至沓来。这一地区也迅速成为我国继云南澄江(寒武纪生物大爆发的澄江生物群就产于此)和辽宁义县(长毛、长羽毛的恐龙及大量古鸟类的热河生物群的所在地)之后的第三个世界级的化石宝库,通过这一宝库,人们终于能了解鱼龙及其他海生爬行类的更多真面目。

海中霸王

鱼龙一般分布于东特提斯海域的挪威、德国和阿尔卑斯山地区,西特提斯海域的印度、泰国、日本及我国的西藏、四川、贵州、湖北、广西、安徽等地和西太平洋的加拿大、美国。

鱼龙外形像鱼,却与爬行类相差甚大,它是如何进化而来?的确令人感兴趣。地球上最早出现爬行类是在距今3.1亿年的晚石炭纪早期,由于它比起两栖类具有很多优势,如皮肤具有鳞片和角质板,可防止体内水分蒸发:它产下的羊膜卵,卵内有充满羊水的羊膜囊,卵外又有蛋壳保护,所以卵可以在陆地孵化而不会脱水;而且孵化出的幼体可立即用肺呼吸等等,所以爬行类很快战胜了两栖类而统治了陆地。但令人不解的是,到了距今2.45亿年的早三叠纪晚期,它们有些成员又返回了海洋,这成了古生物学家难以破解之谜。返回海洋的爬行类中许多外形变化不大,但它们却迅速地适应了水中生存环境。而有的却变化很大,鱼龙就是其中突出者。从鱼龙的进化中,仍可追寻其变化的轨迹。

世界上最早的鱼龙出现在我国安徽巢湖地区,即巢湖鱼龙,距今约2.45亿年。它不足1m长,外形与蜥蜴差不多,只是四肢全变了,成了鳍脚状,桡骨、尺骨变短,腕骨和趾骨增多以便于划水。到了距今2.35亿年的三叠纪中期,它的身体已变成鱼形,尾椎骨向下弯曲,形成星月状强大尾鳍,更便于游泳了,嘴也变长,体长也增至4~5m,眼睛也更大了,便于在深水捕捉猎物。到了距今2.25亿~1.5亿年的三叠纪晚期到侏罗纪,它发展到了顶峰:身体像海豚、尾巴像鲨鱼,只是尾鳍向下(而鲨鱼是向上),背上肉鳍也长出来了;相反,后鳍脚却退化、变小了,所以游得更快了;嘴更长、更尖,眼睛更大,眼外有骨化巩膜保护:体型更大了。如西藏和贵州关岭地区发现的喜马拉雅鱼龙,最大的竟达15m;而在加拿大大不列颠哥伦比亚北部,在距今2.1亿年的侏罗纪最晚期的岩层中,发现一鱼龙竟长达23m,成为水中的巨无霸,而最大蛇颈龙也不过13m,远不是它的对手;在贵州关岭地区当时最大的安顺龙也只4m,而贵州龙就更小了,仅20~30厘米:至于水中的各种硬骨鱼和软骨鱼类都不大。所以鱼龙是当之无愧的海中霸王,就是现在的大白鲨和虎鲸恐怕也不是它的对手。

鱼龙的天生

鱼龙一般生活于较深的海域,所以形成化石很少,即便找到其化石。也大都很不完整。为何在兴义、关岭地区能发现如此多的鱼龙和水生爬行动物化石,而且大多保存很完整?这确实令人感兴趣。

经研究,兴义、关岭一带,在距今2.3亿年前后的三叠纪中晚期,可能是一个巨大的海湾,海湾四周植物繁茂、郁郁葱葱,湾内风平浪静,水体不深,各种营养物质极为丰富,浮游生物众多,所以各种无脊椎动物极为繁盛。如腕足类、菊石类、双壳类、牙形类、海参、海胆、海百合……真是琳琅满目,而且化石都保存很好,尤其是海百合更是一绝。海百合是常见的海洋动物化石,但由于它身体骨片很多,连接不紧,所以很难形成完整的化石,一般地层中见到最多的是它的茎部,而且也都分成一节一节的,很少能见到完整的茎部,更不要说它的萼部了。而在兴义、关岭地区,不仅能见到一个个保存非常完整的海百合个体,而且它们生长在一起,常形成海百合林,看起来栩栩如生。这在我国还是首次见到,已成为兴义、关岭地区一景。而在国外也是极为罕见的。更有趣的是有些海百合竟然附着在漂浮的木头下,头朝下生长,这在世界上恐怕绝无仅有。如此生态环境充分表明,这里海水是多么地平静,因而成了海生生物的天堂,所以也引来大量食肉的海生爬行动物,如安顺龙、贵州龙、楯齿龙等,这些较小型的爬行动物极适合这样的浅水环境。

鱼龙是较大型的爬行类,多生活于较深水的环境,为何它们对此地也情有独钟々原来在繁殖季节,它们都要跑到这里来生儿育女。鱼龙多为卵胎生,在关岭地区就发现小鱼龙未完全脱离母体的珍贵化石。这些新生的小鱼龙在这里不仅能找到大量食物,而且也能避开大型食肉动物猎食,所以这里也成了鱼龙的天堂。

需要指出的是,距今2.5亿年的二叠纪末期,发生了一次全球最大的生物灭绝事件,50%以上的海生无脊椎动物的科、80%以上的属和95%以上的种都消失了,爬行动物的杯龙目、盘龙目和兽孔目的成员,大多也灭绝了。到了距今2.45亿年三叠纪中期,海生无脊椎动物开始复苏,出现了大量新物种。但爬行类似乎复苏较晚,所以在贵州西南兴义、关岭地区能发现距今2.3亿年三叠纪中晚期如此大量的海生爬行类,这对研究这一时期海生爬行类的复苏和新的辐射,无疑是弥足珍贵的。

尽管黔西南地区发现了大量海生爬行类,但有关它们进化中的一些问题仍有待进一步研究。

鱼龙进化之谜

在距今约3.8亿年的泥盆纪晚期,随着植物在陆地上进一步大量扩展。也促使海生动物向陆地进军,其中鱼类(总鳍鱼、肺鱼)经历千辛万苦。才逐渐进化为具有四肢、能在陆地行走的两栖类。为了摆脱对水的依赖,它们向内陆进展,又经历种种磨难才进化为完全可在陆地生存的爬行类。但到了距今2.45亿年的早三叠纪晚期,这些陆生的爬行动物为何又义无反顾地返回了海洋?这很可能与当时陆地环境变得非常恶劣有关。自二叠纪末生物大灭绝之后,三叠纪早期全球气候仍很干旱,这也是二叠纪末生物大灭绝原因之一。陆上植被很少,许多地方都沉积了红色岩层和膏盐地层。到了距今2.5亿年早三叠纪晚期,陆上气候并无多大改观,但海里生物却开始复苏了。因海洋受气候影响较小,所以各种各样的海生物逐渐多起来,这才迫使以陆地为生的爬行动物只好返回海里求生了。

许多海生爬行类虽然返回海洋,但它们外形变化不是很大。如贵州龙、楣齿龙等,只是四肢的脚多了蹼,以便于在水中划水。它们虽然游得不快,但捕捉螺丝、蚌壳等还绰绰有余。而有些爬行类,如鱼龙是以捕食鱼类为生的,光靠四肢划水显然太慢,所以它们的四肢逐渐向鳍脚状进化。早期鱼类的四肢还有桡骨、尺骨、腕骨、跗骨、趾骨,到了晚期只剩下腕骨、跗骨、趾骨等,划水更灵活了。体形和尾巴也逐渐变了,最终使它成为海中游泳的高手。这充分说明生物的适应性是多么强啊!

鱼龙灭绝之谜

有学者认为,生物灭绝的法则在陆地和海洋是不同的。在陆地灭绝是从食物链的顶端开始,如大型的恐龙等先灭绝,而底端的龟、蛇、蜥蜴等在后。这是因后者食量小,更易于适应环境的变化。而海中则以底端的生物先灭绝,而后才是顶端大型捕食类,如鱼龙、上龙等。这是因为海里环境变化没陆地快,鱼龙等可以靠捕食底端生物如小的鱼、虾等等为生。这一法则割以有理,但奇怪的是海中霸王鱼龙在距今约9000万年的晚白垩纪之前就灭绝了,它比恐龙和翼龙的灭绝早了2500万年。是什么原因导致鱼龙灭绝呢?迄今尚不清楚。因为生物灭绝往往与环境剧变有关,而当时的各种生态环境变化并不大。

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