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生命之美

2017-10-30闻丞

森林与人类 2017年6期
关键词:羽毛恐龙鸟类

闻丞

24亿年前:生命色彩

开始渲染地球表面

如果有人能穿越到46亿年前在太空中俯瞰地球,将会看到一颗在黑暗中闪烁着点点火光的星球。那时地球表面还岩浆四溢,生命渺无踪迹。

约5亿年之后,地表慢慢冷却,来自宇宙和大地的水汽慢慢凝結,此时再看地球,可见浓云密布、电闪雷鸣,大地表面的降雨持续千百年,大洋由此诞生。

从此往后的漫长岁月,再看地球,蓝的是海,白的是云,玄黄色的则是大地。自此,正所谓“天地玄黄,宇宙洪荒。日月盈昃,辰宿列张”。这就是地球上的第一道壮美景象——此时,地球上的生命尚未成为浩瀚宇宙中的一道风景。

距今约38亿年前,大洋中出现了第一批原始生命,但这些生命还未能让地球从太空中看起来与先前有何不同。

直至24亿年前开始,一类通过光合作用制造碳水化合物、同时释放氧气的生物大量繁衍,地球大气层从无氧状态变成有氧状态,生命色彩自此开始大量渲染地球的表面。

首先是出现了绿色,那是能从事光合作用的叶绿体的颜色。最初出现在浅海,然后渐渐渲染近海的陆地。

其次是红色。开始时大量红色在海面漂浮,那是氧元素与铁等元素形成的化合物的颜色,同时也是一些微小生命体的颜色。之后红色也变成了更晚时期的动物血液的颜色。

从这个阶段开始,地球诞生20多亿年后,地球生命迸发出的色彩,以巨大的规模,首次将这个星球装点为在宇宙中独一无二的美丽星球。

5.4亿年前:地球生命

形式呈现多样之美

从单细胞生命到多细胞生命,地球上的生命又经历了一段漫长的演化过程。在这期间,单个生命都是渺小卑微的,而留到今天的直接遗迹也是极端稀少以致在显微成像技术发展成熟并被应用于古生物学之前根本不能为人所知。

但生命大分子的结构,在生命出现之初就已经呈现出了一种精致繁复、充满了数理逻辑之美,并且一直延续到今天的一切生命形态之中。分子结构的精致之美中最为著名的例子就是脱氧核糖核酸分子(DNA)的双螺旋结构。DNA也是最为普遍的承载基因信息的生物大分子。循环往复、循环上升、循环前进……双螺旋结构不正是进化过程在微观尺度的最形象物化吗?

虽然迄今为止发现的最古老的多细胞生物可以追溯到20多亿年前,但直至约5.4亿年前,地球上的生命形态才经历“寒武纪大爆炸”的快速辐射演化过程。现今生活在地球上的各大多细胞动物门类在短短数百万年时间就迅速出现了。自此,生命形式呈现了一种多样之美,并以肉眼可见的形式,在地球上数个地点留下了可供今人查考的遗迹,如加拿大的布尔吉斯生物群、中国的澄江生物群等。球对称、辐射对称和轴对称的生物纷纷出现,更出现了具有分形、分节结构的生物。

生命色彩由基因控制

最美的野生鱼类自带信号色

数亿年前的地球生命色彩如何,现在已经难以考证。但现生生物身上的色彩,则是从古代祖先那里一脉相承演化而来。

生物身上的色彩,多是有机分子的颜色,分为化学色和物理色两类。

化学色指分子成分本身的颜色,如血红蛋白呈红色,叶绿素呈绿色,类胡萝卜素呈黄色,花青素呈蓝色,色彩因其化学成分和浓度而改变。

物理色则多来自蛋白质、多糖等大分子,因其形成的物理结构对光的衍射而

呈色。

色彩不仅因其化学成分而异,更因分子排列而成的物理结构和外界光照条件而变。而呈色的蛋白质大分子本身可能是无色或者黑色的,却能焕发出宇宙中可能有的一切色彩。

无论是合成色素有机分子,还是形成蛋白质的特殊排列结构,这些过程都是由基因控制的,基因有着复制自身的无限潜能。基因产生了多样的色彩和形态,那这些对基因又有什么好处呢?

色彩和形态都是与光相关的信号。

随着动物性选择和视觉功能的演化,以及种间关系的发展,光信号作为传输速度最高的信号,在物种生存的作用中发挥的作用日益巨大,尤其是在地球表面可见光可以达到的地带,如陆地和浅水。

在浅水区域,最为绚丽的生命形态无疑出现在珊瑚礁海域。阳光下在珊瑚礁间出没的每种鱼都有特殊的色彩搭配和斑纹,这是给同类的信号,有时又是给别的鱼的警戒色。每一座生态系统完整的珊瑚礁都是一座亿万年前就已建成的超级城市,每个居民都在此自带交通信号旗。另外,由于各波段的光线在水中都会强衰减,仅有480±30nm波长的蓝绿光在水中衰减较弱,因此水体背景多呈现为蓝绿色。因此,很多鱼类以背部的蓝绿色为隐蔽色,而以与蓝绿色对比强烈的红、黄色及金属亮白色为信号色。

淡水中的情况类似,很多溪流鱼类都在体侧带有粉红色或者红蓝相间的条纹,如宽鳍鱲、唐鱼,这些条纹普遍存在于世界上最美的野生鱼类身上。

有花植物出现

访花昆虫快速协同进化

自最初的陆生植物在5亿年前开始生长,生命进入了一个全新的发展时代。

由于光在空气中的传播要比在水中传播经历的衰减作用更小,色彩和形态在陆生动物生活中的作用更为重要,甚至也影响到了植物的形态。

最早取得统治地位的陆生动物是节肢动物,而节肢动物中最为繁盛的类群是昆虫。节肢动物有几丁质的外壳。几丁质排列也能呈现出丰富的结构色。

在约1.45亿年前,最早的有花植物出现,而一些昆虫演化出吸食花蜜或以花粉为食的习性,与此同时还可以为花传授花粉。这种互惠关系导致了有花植物和访花昆虫的快速协同进化。

在植物方面,很多植物产生更大、更为醒目的花朵,吸引更多的访花昆虫;或者产生形状更为特异的花朵,吸引特殊的昆虫种类。

而在这些访花昆虫中,演化出了最早的鳞翅目昆虫蛾类。从蛾类中,又演化出了蝴蝶。蝴蝶又被称为“飞翔的花朵”,可以视为昆虫中最为美丽的类群。蝴蝶的斑纹,也是一种复杂的信号endprint

系统。

自然选择塑造生命美丽形态

鸟类之美源于自然选择

植物和昆虫主宰地球表面的生态系统一段不长的时间之后,一類古老的鱼鳍为桨叶状的鱼类也登上了陆地,自此开启了陆生脊椎动物的绮丽演化历史。而陆生脊椎动物繁盛时间最久的类群则是恐龙,从恐龙中又演化出来鸟类,至今鸟类依然是种类最为丰富的陆生脊椎动物,遍布世界七大洲。

自然选择在塑造生命美丽形态上的作用,在鸟类身上表现得淋漓尽致。

鸟类外形的美,首先得益于羽毛。而羽毛在鸟类出现之前就已经普遍存在于恐龙身上了。近年发掘的一些化石发现,决定鸟类羽毛色彩的几种蛋白质也跟羽毛一样早已出现在恐龙身上。无论是在早期鸟类还是在现代鸟类身上,决定羽色的蛋白质主要种类已经出现。几种简单的色素蛋白如呈现黑、灰色的真黑色素和呈现褐色、米色的棕黑色素,以及呈现红色的羽红素等构成了鸟类羽毛化学色的基本来源,而其他有机分子如呈黄红色的类胡萝卜素等也是不同颜色的渲染和点缀。色素分子和角质蛋白构成的细微结构能够吸收、反射或散射不同波长的光线,由此产生了各种物理色,尤其是金属感的蓝紫色和绿色。

颜色之外,鸟类羽毛的形态也千姿百态,尤其是一些与第二性征相关的所谓“饰羽”。而这些羽毛结构的起源也可以追溯到恐龙时代。近年在亚洲发掘的一些与鸟亲缘关系接近的恐龙化石的头部、尾部等生长有形态特异且大的羽毛结构,据推测就是最早的装饰性羽毛。而很早期的鸟类就出现了雌雄鸟羽毛形态的差异,如在中国辽西发现的孔子鸟。

饰羽在鸟类(乃至一些恐龙)的性选择中扮演的重要的角色。万亿年来,很多雌性鸟类通过饰羽的形状和颜色来判断雄性的健康状况和生存能力,在这种驱动力下,一些种类的雄性生长出令人匪夷所思的羽毛形态。如中国各种雉鸡雄性鲜艳的色彩和延长的尾羽,新几内亚岛各种极乐鸟雄性在不同部位生长出来的奇特羽毛结构。而利用这些结构,各种美丽的雄性更发展出了妙曼的炫耀舞姿,所有这些都构成了地球生命进化史诗中最为美丽的音符。

自两亿年前开始,“鳞潜羽翔”就成为地球海陆生态系统的亮丽风景。

哺乳动物美丽雄伟

“万物之灵”发现生命之美

我们人类属于哺乳动物。在漫长的进化岁月中,哺乳动物一直是一类小而相貌普通的物种。甚至到了今天,近三分之二以上的哺乳动物种类依然是鼩鼱、老鼠、蝙蝠一类其貌不扬的物种。但是恐龙灭绝后的6500万年中,哺乳动物迅速辐射进化,同样演化出了一些极其美丽乃至雄伟的

物种。

有西方诗人曾在雄鹿遒劲的双角间看到了神奇的幻境。海豚在波涛中不时闪现的流线型身姿曾经勾起多少远洋旅人的奇思妙想。奔腾的骏马、嚎叫的独狼,无论在何种人类语境下都是一道苍茫壮丽的

风景。

而人类,更是创造出了文化、艺术这些超脱了物质形式的别样美丽符号,使得我们成为有别于其他物种的“万物之灵”。当数万年前的古老人类将冰河时代的动物描绘在岩壁上,用贝壳、琥珀等做成最早的饰品时,人类就有了发现普遍存在的生命之美的眼睛和思维。然而,有着如此超凡能力的物种,却在过去的4万年里灭绝了世界上不胜枚举的大型哺乳动物和其他物种,这是一个我们不能不给予反思的

事实。

生命的美丽,不仅需要我们去发现和欣赏,如今更到了亟须我们保护的地步。但愿千百年后的人类,还能看到一个充满了美丽生命的星球。维护这个星球业已存在了数十亿年的美丽状态,也是我们最崇高以及最美丽的责任。endprint

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