地球早期的生物, 是如何“爬上”陸地的?

大約在3億年前的

泥盆紀

，這個時期是整個生物進化史上的一個重大轉折點。水生植物首次從海洋走向陸地，從而給貧瘠的土地披上了綠色的新衣。在這個時代的後期，“動物王國”也開始向大陸轉移。這一切打破了生物界近30億年來被禁錮於水裡的局面，開啟了陸地生物大繁榮的新紀元。

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在4億年前的志留紀時期，除了少數陸地和島嶼外，中國大部分地區都被海水覆蓋。在大陸上，有許多山脈和岩石，沒有動植物的蹤跡。然而，在碧波盪漾的海洋中，卻有另一番景象：美麗的珊瑚在海底“安居樂業”，漂浮的筆石隨波逐流，四處安家；五彩繽紛的藻類使水下的世界更加豐富多彩；此外，還有一些生活在不同水域的低階魚類。

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隨著地球大規模造陸運動的開始，標誌著志留紀結束，另一個地質時期泥盆紀開始。這一造地運動在當時幾乎遍及所有大陸。結果，海洋麵積減少，許多水域變成陸地，一些海底隆起形成高山。透過這種方式，許多水生生物被送到淺灘或分離在內陸湖泊。從水域到陸地的變化對生物世界有很大的影響。為了適應新的環境並繼續生存，一些生物不可避免地會發生巨大的變化。

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在泥盆紀以前，雖然在長期的地質歷史中，水中的植物不斷髮展變化，但還是形態各異，枝葉繁茂，但從植物演化的角度看，大多相對植物高度較低。在溫暖的海水中，它們不需要複雜的根、莖和葉。一些高等藻類看起來有根、莖和葉。實際上，它們沒有維管束來供水，所以只能稱為假根、假莖、假葉。可見，溫暖的海洋不僅是繁殖生物的母體，也是限制其進化到更高階段的“牢籠”。

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陸地環境與水下環境大不相同。陸地上的水沒有海里多。太陽的熱量可以隨時帶走植物體內的水分；劇烈的氣流會引起風暴：空氣的溫度變化遠大於海水的溫度。總之，對於長期生活在水中的植物來說，這是一個全新而惡劣的生存環境。為了在這種新環境中生存，曾經生活在水中的植物經歷了長期的掙扎。他們大多在登陸途中“犧牲”，只有少數“英雄”經過多次嘗試，完成了這一光榮使命，最終在陸地上站穩了腳跟。

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最早的陸生植物是裸蕨。它的植物結構非常原始和簡單，一般來說植物的高度很低，並且在匍匐的地下莖上有分叉的直立莖。莖上沒有葉子，只有幾根刺。它看起來像一是根枯枝。這種類似於根和莖的分化非常有利於適應環境。它能吸收土壤中的水分和養分，並在空氣中產生有機質。

當然，它畢竟不是真正的根和莖。一旦氣候乾燥，它就會死亡。為今後高等植物的根、莖、葉分化奠定了基礎。在我國雲南發現的工蕨就屬於這一類。

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隨著陸地面積的進一步擴大和氣候的乾燥，裸蕨開始衰落，同時出現了另一種更為複雜的植物——原始鱗木。這種植物已經有了真正的葉子，葉子也比較厚。如石松屬植物，葉呈針狀或線狀，樹幹直徑可達2米，高40米，外面覆蓋著很厚的樹皮。

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因為這種植物沒有真正的根，當氣候惡化時，大多數根都死了。相反，高等裸子植物。裸子植物有真正的根、莖和葉，長得更高，在陸地上分佈更廣。迄今為止，世界上仍有許多裸子植物。

這些植物大多生長在靠近水面的地方，形成了當時的原始森林。後來它們被埋在地下變成了煤。

植物從水到陸地的變化影響深遠。它不僅用綠色的枝葉點綴著地球的面貌，而且深刻地改變了地球的地理環境。大量陸生植物能保持水土。同時，在落葉枝葉的作用下，第一次在地表形成真正的土壤，進而促進植物自身的生長。大面積的森林也起到調節氣候的作用。尤其是陸地上的綠色植物，為陸生動物的登陸和繁衍提供了豐富的食物和活動場所。

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我們知道在志留紀有更繁榮的魚類。泥盆紀以後，魚類進一步發展。那時，在遼闊的海洋、內陸的河流和湖泊裡，可以看到各種各樣的魚。魚的數量和種類是前所未有的。所以古生物學家也把泥盆紀稱為“魚的時代”。但是“魚離不開水”，這幾乎成了我們最簡單的常識。還有一個例外，那就是著名的總鰭魚。正是這種長相奇特的動物成為陸地脊椎動物的先驅。

很難想象魚離開水在陸地上生活。然而，在漫長的地質歷史中，經過幾代人的進化，它已成為現實，這確實是一件偉大的事情。

魚生活在水中，靠鰓呼吸。水的浮力克服了地球引力對它的影響。那麼，為什麼總鰭魚能生活在陸地上呢？

透過研究，我們知道總鰭魚類的內部結構與其他魚類有很大的不同。鰭魚的口蓋上有一對內鼻孔。它是從外鼻孔到口腔的開口。其外觀顯示鼻孔與口腔相連。

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陸生脊椎動物的“口蓋”上有一個內鼻孔。空氣從外鼻孔透過嗅囊，從內鼻孔進入口腔，然後透過氣管進入肺部。內鼻孔：內鼻孔的存在說明總鰭魚有肺可以直接呼吸陸地空氣。這種鼻孔結構雖然很小，但結構很簡單，為陸地脊椎動物鼻孔的進一步發展和完善奠定了基礎。

總鰭魚的內骨骼的排列組合與陸生脊椎動物的肢骨基本相似。這種排列組合不僅有利於支撐重物，也有利於在乾燥堅硬的土地上爬行。

總鰭魚牙齒的結構和頭骨的排列與原始陸生脊椎動物相同。此外，普通鰭魚的頭骨中間還有一條裂縫，一直延伸到大腦，將大腦分成兩部分。他們之間有一個很大的差距，並能相對活動，使頭部前面可以抬起。這種結構也在早期兩棲動物的相同部位被發現。因此，有鰭魚類是兩棲動物的直系祖先，也是人類和其他高等脊椎動物的遠緣直系祖先。

當時，由於土地的不斷擴張，氣候變得乾燥，大量植物死亡腐爛，嚴重汙染了內陸水域，消耗了水中大量的氧氣，許多江河湖泊也乾涸了。在這種環境中，許多魚類由於不能適應新的環境而緩慢死亡，只有有總鰭魚成為新環境的倖存者。

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隨著總鰭魚的登陸，在泥盆紀末期，一種從未見過的小動物出現了。它的身體不大。它看起來像一條剛從水裡跳到岸邊的魚。其實，它不是魚，而是原始兩棲動物的魚石螈。

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這種動物比總鰭魚更先進，它頭部堅實，身體結構更適合陸地生活。從此，脊椎動物踏上了廣袤的土地，為動物的發展揭開了新的序幕。