蠕虫时期

最早的动物是单细胞的，是由比较简单的细胞状的器官组合在一起形成的一个有机整体，其大小与组合在一起形成这个细胞的共生关系(相依为命)的原核细胞集群大小差不多。的确，在从简单有机体演化成复杂有机体的过程之中，共生关系扮演了一个非常关键的角色。这关键的一步导致了一个新类型的有机体的出现，即真核生物。在30亿年之前，原核生物演化形成了真核生物。一个典型的真核生物的细胞的大小约为原核生物细胞的一万倍左右。而这些细胞则拥有一个真正的细胞核，在演化过程之中，由这个细胞核来系统地组织遗传物质，充分地增加了在进化过程中的突变的数目，加快了生命进化的速度。

原生生物是较早的、单细胞的动物，在人类认知的较早阶段，即当人们没有意识到动物界和植物界之间存在的明显的界线之时，这种单细胞的动物被认为和植物有相同的特征。而依靠自身的力量能够四处移动，被认为是动物区别于植物的基本特征，尽管有一些种类的动物只有幼虫阶段具有这个功能，而次生的或者是在其成年之后则固定于海底营固着生活。可运动性，使得动物可以以植物或者是别的动物为生，因此而建立了一个新的“捕食者一被捕食”的关系。

较大的后生动物(多细胞动物)的发展始于较早的蠕虫。在前7亿年之前的化石记录之中，缺乏造迹动物。在这之后，蠕虫成为了繁盛的底栖生物，并且留下了丰富的足迹、形迹和生物潜穴构造，这些遗迹形成了化石(图4)。这一大类原始的有分节的蠕虫的演化开始于肌肉的发育以及其他的未发育的器官，包括感觉器官和用于处理信息的中央神经系统。这些具有体腔的，或者说是身体中空的(假体腔)蠕虫，在海底的沉积物之中潜穴生活，并且由此而演化形成了更高一级的生命形式。

来自于5.65亿年之前的一条蠕虫化石，被认为是两侧对称的，并且似乎具有头部。一般认为，在组织上，它的身体是由三层构造的，即外胚层、中胚层和内胚层，三层包围并且形成一个肠腔。很明显，此蠕虫的身体应该具有一个较原始的心脏，一个血液和血管系统，并且具有呼吸系统。该蠕虫留下了其生活过程中形成的潜穴、球状排泄物和由最早期的附肢刮擦并在沉积物中形成的擦痕，这些痕迹已经形成化石。这极有可能由此而产生了有口的动物，即所谓的“后口动物”，包括脊椎动物、海胆、海星以及海生蠕虫。这个祖先类型的生物极有可能也演化并且形成了原口动物，包括软体动物、昆虫类、蜘蛛类、水蛭以及陆生的蠕虫。

某一些类型的海生蠕虫，其身体可以长到长达3英尺(约0.9米)，可是却只有不到1/10英寸粗，这样的身体构造特征，使得其面积体积比非常的大，从而可以有效地从海水之中直接吸收氧气和营养物质。在古海洋之中，许多的动物都发育了这种极度压扁的身体，这也许是对有限的食物和养料来源的一种适应。另外，如此巨大的体表面积体积比，为那些在动物体内营共生关系的藻类提供了足够的太阳光。

有一类叫做“无体腔动物”的比较微小的海生蠕虫有可能是地球上最早的两侧对称的生命体的最近的现生代表。它们是扁平虫，同其他类型的寄生虫如绦虫和肝吸虫是一个类群。它们是从辐射对称的动物(比如说水母)到两侧对称的高等动物(比如说脊椎动物和节肢动物)之间的一个过渡类型的残余的现生代表。该类动物好像是自所谓的”寒武纪大爆发”(生命形式多样性爆炸性的出现和随之而来的空前的繁荣的阶段，并且提供了对较早的后生动物的一个活动的窗口)以来，两侧对称动物的一个幸存者。无体腔动物有可能是从一个祖先类型的动物分支演化而来，这个祖先类型的动物的系统位置是在辐射对称的水母之后，但是又在三个主要的两侧对称的动物门类，即脊椎动物、软体动物和节肢动物，开始发育并且繁荣之前。因此，这些蠕虫类动物就提供了一个介于较原始的动物和较高等的，较复杂的动物之间的过渡类型，人们可以从它们之中找到原始和高等类型之间的联系。

在前寒武纪晚期所发生的物种的快速演化，是由生态压力、源于大陆板块解体所造成的地理隔离以及气候的剧烈变化三者共同作用造成的。在那个时候，海平面快速上升，并且淹没了陆地上的大部分的面积。扩展出来的海岸线，刺激了新物种的爆炸式的出现，由此在寒武纪便产生了自地史以来所有物种之和的两倍多的物种数目。不过，那些新产生的物种，只不过是当时生物进化的试验品罢了，这些试验品随后便灭绝了，没有现生的代表。早寒武世所产生的新物种(图5)都是极其的短命的，也就是说，自其出现之后，很快便灭绝了。

这些有机体不再仅仅依靠其广阔的身体表面来吸收氧气了。当氧气含量水平达到现生水平的10%的时候，鳃和循环系统便出现并且演化成功了。在这种条件之下，生命形式急速地进化着。独特的和奇异的生物，充满了海洋的各个深度。物种的如此巨大的多样性，源于前寒武纪晚期的一次大冰期，也就是地球上最大的冰期——在当时几乎陆地的一半面积是由冰川所覆盖。当冰川消融，海水恢复其昔日的温暖，生命，便开始向着各个方向进行进化。

在澳大利亚南部的埃迪卡拉组的岩层中，可以找到当时物种的印痕化石，这些化石形成的时候恰恰是前寒武纪的最晚期。这些软躯体的动物，大部分是海生的蠕虫，还有一些不寻常的裸体的节肢动物状的动物以及珊瑚和水母的早期的近亲。尽管如此，这些远古时代的物种之中，很少看到现生门类的代表。这些新式的生命体的大规模的繁殖，代表着海洋生命的每一个大的门类，并且，我们可以从中找到几乎所有的现生门类的最远的祖先代表。

许多独特和奇异的生物占据着当时的海洋空间。这些充当生命进化过程之中的试验品的生物，有着许多不寻常的特征，其大部分是在这个时候出现的，而不是在地球历史的其他的阶段。当时，有将近一百个门一级的生物存在，而残余到现生的门一级的生物，不过当时的1/3多一点。生命形式如此巨大的分异度，为更高一级的生命的出现提供了一个良好的舞台。并且，由于当时的生物具有能够分泌钙质的外骨骼(用以建造坚硬的外壳)的能力，这使得它们在死亡之后能够以实体的形式被保存成为化石。

P6-10

古生物学最迷人之处，便是其可以依据化石，重建地史中那些在生命进化的道路上丢失了的生命，从而向人们展示一个丰富多彩的生物界。古生物学要解决的问题是：生命从何而来，生命如何演化，生命向哪里去。这不仅仅是地史之中的生物会遇见的问题，也不仅仅是我们人类科学研究的对象的问题，它也是我们人类本身面临的问题。恐龙在地史之中雄霸了1.5亿年之久，最终仍然逃不过灭绝的命运，是何原因？人类又会面临一个怎么样的命运？这些问题都是很难解决的。

译者认为，对于进化的理解，必须基于古生物学的观点，从宏观的地史角度来理解进化，才能真正的理解什么叫进化。脱离了化石类群来谈进化，那几乎是很荒谬的事情。然而，现代高中及从前的基础教育之中关于生物学的教育的一个失败之处，便是没有向学生们阐述了化石类群在生物进化程之中的极其重要的作用，普通人对于进化的理解，恐怕只有三句话：“从简单到复杂，从水生到陆生，从低等到高等。”这是千古不变的道理。但是究竟是怎么样一个历程，恐怕只有认真地阅读一些进化方面的书籍，从地史的宏观角度才能获得一些了解。

本书的原作者，乔恩·埃里克森博士，可谓是一位博学之士。在本书之中，他用发展的观点详细地介绍了形形色色的生命形式(涵盖五个界)，并且将其繁盛的时期列出以突出生命进化的特点。他仔细研究了地史之中的灭绝，并且对灭绝的原因以及其广泛的影响力进行了讨论。他还列出了地球上的各种奇特的生命形式，以扩大人们的视域。地球上各种极端环境之中的生命体向人们证明，生物圈的范围其实是很大的。与这些奇特的生命形式相比，与这些有着极强的适应能力的生命体相比，人类的生存能力恐怕真的不算什么。本书之中介绍到的一些理论，特别是关于生命进化的理论，灭绝的原因等，只是科学家们基于化石证据、地球化学证据、天文学证据等做出的合理的假设性的解释，并非定论。希望大家本着讨论的态度来理解，不要一味的强行接受并引以为圣经。科学上没有一成不变的理论，所有的理论都不过是假设。随着时间自勺进步，这些理论将会被或者完善，或者抛弃。

此次译介，是向大家综合介绍古生物学方面的知识。中国国内关于古生物学方面的著作都写得太过专业，普通人群不太能够看得懂。而应该做科普工作领头羊的学院派们，又在正经地做学术，无暇于写科普。这实在是一个很尴尬的局面。这使得普通人群对于古生物学这样一门有趣的学科越来越敬而远之。本书是通俗易懂的科普著作，很适合大家作为业余的兴趣来阅读了解，相信对于大家拓宽视野会有非常大的帮助。

但是，译者希望向大家说明一点，为了尊重原著，本书的译者只是向大家译介此书，此书中的观点只反映原作者对古生物学的认知水平，不代表译者的观点。关于原著上的一些学术性的错误，作者在必要之处作了批注，希望大家引起注意。比如关于地质年代表，原作者就没有了解到最新版，事实上地球化学方面的工作一直在前进，因此地质年代表也是越来越精确，大家需要在国际地层委员会的网站上了解最新的动态；另外，本书中的某些学术观点亦显得过时，随着科学的进步，我们的认知水平在进步，知识也在更新，希望大家可以查阅那些最新的学术期刊，能够多读一些专业的学术著作，尤其是最新的学术著作，这样才不至于被一部书蒙住视听，才能够真正拓宽视域。

译者是古生物学专业的博士研究生，自然是倾向于阅读原版的英文著作。本书原版英文通俗易懂，插图也非常的漂亮，很吸引人，如果各位读者有兴趣，并且能力可及，不妨直接读原版著作。

希望此次翻译能够拓宽大家的视野，增进大家的知识，并且引导大家共同来关注古生物学，这样我的目的也就达到了。

张华侨

2009年7月于北京

简表

致谢

序言

简介

1 地质的演化历程

 生命之期

细菌时期/蠕虫时期/甲壳动物时期/鱼类时期

两栖动物时期/爬行动物时期/恐龙时期/哺乳动物时期

2 海洋生命

 海洋生命形式

原生动物/后生动物/无壳无脊椎动物/有壳无脊椎动物

海洋脊椎动物/海生四足动物

3 陆生生命

 陆生生命形式

陆生植物/两栖动物的入侵/冷血的爬行动物

似哺乳爬行动物/恐龙王朝/早期的鸟类/温血哺乳动物

4 大灭绝

 物种大消失

前寒武纪大灭绝/下古生界大灭绝/上古生界大灭绝

中生代大灭绝/新生代的大灭绝

5大灭绝的原因

 造成大变化的力量

超新星爆炸/地球磁极倒转/彗星撞击/小行星撞击

火山喷发/大陆漂移/气候变冷

6灭绝的影响

 灭绝对生物演化的影响

灭绝事件/周期性的大灭绝/背景灭绝/幸存者

物种辐射演化/化石记录

7 物种演化

 生命进化

生物多样性/物种分类/自然选择/基因突变

适者生存/缺失环节/盖亚效应

8 生命循环

 自然界的周期现象

太阳活动周期/月亮活动周期/潮汐周期/轨道周期

水文周期/地球化学循环

9 千奇百怪的生命形式

 最罕见的适应方式

谜一般的埃迪卡拉动物群/奇异的布尔吉斯页岩生物群

海中的百合花/配有喷射装置的海洋生物/航海的爬行动物

最伟大的飞行者/会孵蛋的恐龙

10 极端环境下的生命

 地球上隐藏的生命

冰下世界/深海的主人/热水之中的生命

地下生命/热液喷泉中的生命

结语

专业术语

译后记

地质学最迷人之处，是可以再现地质历史之中曾经生存过的那些“怪物”。这些怪物，我们只能够从岩石之中的印痕化石，或者是化石化的骨头和外壳之中区别出来。尽管如此，艺术家和电影制片人可以将它们复原，并且以活生生的面貌带给观众。我们意识到了生命曾经是如此的不同，那么，另外一个问题便诞生了，即，它们是如何走向消失的。的确，在地质历史之中，75%以上的物种最终都灾难性地走向了灭绝。恐龙大灭绝，现在流行的观点认为它是由彗星撞击地球造成的。尽管如此，恐龙的大灭绝还不是地史之中最复杂的一次大灭绝，因为我们认为，复杂的大灭绝是不与地球之外的因素有联系的。是什么力量能够在那么短的时间之内杀死那么多的物种？由乔恩·埃里克森所著的《地球上失落的生命——大灭绝》一书对此问题做出了研究，并且解释了这个令人困惑又令人恐惧的现象。是否我们应该为我们自己将会遭受一次大灭绝而感觉到恐惧呢？

为了阐述地质年代以及生命的复杂性，第一章综合讲述了地质历史。这一章非常的重要，因为它用地质时间变化的观点来看待生命形式。它同样也展示了生命多样性的魅力。第二章和第三章描述了各种各样的动物，海生的和陆生的，以及它们的生活习性和生活环境。第四章回顾了地史之中发生的灭绝事件。它列出了每一次灭绝之中所消失的物种类别，并且给出了造成大灭绝的地质和气候方面的机制。第五章研究了灭绝事件的机制，阐述了各种机制发生的过程以及它对各种不同的生命形式的影响。第六章和第七章研究了这些灾难性事件的后果以及为何一些动物可以安全地度过灾难期，它们是如何演化以迅速占领那些灭绝掉的生物所让出来的生态位。这些章节都与生物有着非常大的联系。第八章描述了各种各样的循环，地球上的和地球之外的，而这些循环、这些周期则是生命必须遵守和适应的。自然界大多受这些循环所控制。最后，第九章和第十章描述了化石记录和现生的物种之中的一些奇异的生物。包括一些外形奇特的生物，一些具有特殊能力或者是生活在特殊环境之中的生物，和一些生活在离地面极其遥远的地方的生物。

本书通俗易懂，描述性语言居多，而且采用的都非常易懂的词语。对于各个物种和其生存的环境的描述是非常吸引人的，相信可以引起读者广泛的兴趣。对于讨论这么一个有趣的和吸引人的主题，本书的形式非常新颖。和埃里克森所著的别的书一样，本书有一个非常有用的术语表，对于那些不具有专业知识的人来说非常有用。

——亚历山大E.盖茨博士

对于地球上的生命进化来讲，没有任何因素可以比得上大灭绝对物种的影响更大的了。灭绝将弱者踢出历史，而让强者生存下来，以保证生命延续，即使是在地球上有大灾难的时候。在漫长的地史之中，地球经历了巨大的环境灾难，将半数以上的物种踢出了地史舞台。所有的大灭绝都表明，生物系统是处于由环境制造的巨大的压力之下，或者是由彗星撞击，或者是陨星撞击，或者是巨大的火山爆发所带来的压力。

每一次大灭绝都是生物进化历史中的一次分水岭，灭绝发生之时，便会有大量的物种消失，并且被全新的物种所替代。接下来，灭绝在生命进化之中扮演着一个关键的作用。它是演化过程之中不可避免的一个环节，并且对于生命向更高的形式进化有着非常重要的影响。因此，物种灭绝和物种起源是一样重要的。如果物种不灭绝以为更高级的生命让出生态位，那么生物界就不可能已经形成今天这样的金字塔形的生态形式了。

在生命进化树上，有许多的侧枝。物种在化石记录之中留下印迹，但是这些化石记录只不过是曾经存在过的生命的一小部分，一些代表而已。事实上，你所能够想象到的生命形式和功能都在地史之中存在过，其中有一些，与另外一些比较起来，是成功的。成种作用通过这种尝试一失败的方法不断地产生新物种，自然选择将决定哪一些物种是成功者，而哪一些物种是失败者，失败者就会走向灭绝。

本书以演化的观点来研究地史之中生命的进化过程，研究地史之中曾经存在过的植物和动物，它们曾经占据着海洋和陆地生态环境。生命从海洋向陆上发展，并且最后在陆地上进化。当研究了各种极限情形下的生命形式之后，本书集中讨论地史之中的大灭绝，并且将物种的大灭绝放回到它所属的地质年代之中。然后则是讨论了引发物种灭绝的各种可能的因素。

接着本书讨论了大灭绝是如何影响地球上的生命以及影响地球上物种进化的各种过程的。然后研究了自生命诞生以来，影响生物生长的各种因素，并且在地史之中这些因素是如何塑造生物体的。接下来，它回顾了地球上生存过的各种最奇怪的生命形式。最后，它搜寻了这个星球上最残酷的生存环境之中生存着的那些奇异的生命。

这本书将使地质学和地球科学专业学生的专业知识得到进一步的拓展。本书清晰明了，通俗易懂，并且配有精美的插图和素描图，附有简表。本书后面还附有术语表，解释了一些较难懂的术语，自然科学爱好者一定会喜欢上这本书，并且在读完之后，便会对自然界力量如何塑造我们生存的地球有一个更好的理解。

曾经，有无数的动物、植物占据着海洋、大地和天空。当它们突然面临巨大的环境压力——或者是彗星、陨星剧烈撞击，或者是巨大的火山爆发所带来的压力——大灭绝就发生了。大灭绝——将弱者踢出历史，让强者生存繁衍。是什么力量能够在那么短的时间之内杀死那么多的物种？由乔恩·埃里克森所著的《地球上失落的生命——大灭绝》一书对此问题做出了研究，并且解释了这个令人困惑又令人恐惧的现象。