虚拟世界系列5:生物以及生物人的演化(一)

研究生物人的走势,要从研究生物人的演化历史开始。而生物人的演化历史离不开生命的起源和生命的演化历程。虽然迄今为止提出了许多关于生命起源的假说——神创论,宇宙发生论,或自然起源论,现在学术界普遍接受的是由《物种起源》和米勒实验为理论基础的化学起源说。

生命演化历程纪录地球上生命发展过程中的主要事件,根据年代及其特点,简单分为隐生宙和显生宙。显生宙是距今5.4亿年以来有大量生物化石出现的时期,可简单分为古生代、中生代和新生代。显生宙表示在这个时期地球上有显著的生物出现。而那些看不到或者很难见到生物的时代被称做隐生宙(太古宙,冥古宙,元古宙)。已知最早的生命出现于40多亿年前,最早的原核生物可能出现在35亿年前。最早的真核生物可能出现在20亿年前,从那时直至距今6亿年前,地球上的生物几乎都是单细胞生物。多细胞生物虽然诞生于隐生宙,却是从寒武纪早期(约5亿多年前)才大量出现的。所以,可以简单认为,隐生宙孕育着生命的起源以及单细胞生物的出现。而显生宙多细胞生物的大量出现后才有了物种的演化和爆发。

按照公认的生物学分类系统,生命用:域、界、门、纲、目、科、属、种 加以分类,而现代人属于真核生物域,动物界,脊索动物门(脊椎动物亚门),哺乳纲,灵长目,人科,人属,人种。因此,根据生物包括人类的进化历程以及地质年代,进行如下区间套分析。

显生宙

美国芝加哥大学的著名科学家 Jack Sepkoski 教授对地史时期有记录的生物多样性进行了系统的统计,建立了自 6 亿年以来地球生物的多样性曲线,结果发现地球上自有显著生物以来已经发生了5次生物大规模集群灭绝事件,分别发生在约4.4亿年前的奥陶纪末、3.64亿年前的泥盆纪晚期、2.52亿年前的二叠纪末期、2.05亿年前的三叠纪末期和 6500万年前的白垩纪末期。这5次生物大灭绝发生时间短,每次都造成当时地球上至少 76%以上物种灭绝,其中数二叠纪末的生物大灭绝影响最大,当时海洋中95%以上的物种和陆地上75%以上的物种灭绝。其中动物群科数的变化如下图所示。

因此,根据上述动物种群数目随时间的变化,将显生宙简单分为如下几个阶段:

  • 进入段:寒武纪是显生宙的开始,距今约5.42亿年前—4.85亿年。是古生代动物群中枢的进入段。
  • 中枢:  包括奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪、二叠纪,约4.85亿年至2.3亿年前(大约2.5亿年)。中间经历了4.4 亿年前的奥陶纪末、3.64 亿年前的泥盆纪晚期和2.52 亿年前的二叠纪末期的三次生物大灭绝事件。
  • 离开段:包括中生代和新生代,距今2.3亿年前至今。

古生代

古生代意为远古的生物时代,持续约3亿年,包括寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪、二叠纪。对动物界来说,这是一个重要时期。它以一场至今不能完全解释清楚的进化拉开了寒武纪的序幕。寒武纪动物的活动范围只限于海洋,但在古生代的廷续下,有些动物的活动转向干燥的陆地。古生代后期,爬行动物和类似哺乳动物的动物出现,古生代以迄今所知最大的一次生物绝灭宣吿完结。而从上面的动物群科数这一指标看,随着寒武纪的生物大爆发,进入古生代动物群的这一中枢,中间经历了4.4亿年前的奥陶纪末、3.64亿年前的泥盆纪晚期以及2.52亿年前的二叠纪末期的三次生物大灭绝事件。

  • 奥陶纪末大灭绝在地球历史上五次大规模生物集体灭绝事件中名列第二,发生于4.45亿年前,其间约有85%的物种灭绝。奥陶纪末大灭绝是由大冰期造成的海洋生物大灭绝。在数十万年时间里,南方大陆冰盖的形成和融化、全球温度的骤降和骤升、海平面的速降和速升,导致70%左右的海洋生物物种消亡。奥陶纪末大灭绝结束了寒武纪大爆发带来的生物多样性的这一上升趋势。
  • 泥盆纪后期大灭绝在地球历史上五次大规模生物集体灭绝事件中名列第三,灭绝事件的罪魁祸首是岩浆。3000亿立方米的岩浆由于不明原因脱离了外核,从西伯利亚地区喷涌而出。泥盆纪后期灭绝事件的时间范围较宽,规模较大,受影响的门类也多。后果是海洋生物生物遭受重创,但两栖类获得发展。
  • 地史中最惨烈、最严重的一次生物大灭绝事件是2.52亿年前二叠纪末大灭绝,其由西伯利亚地幔柱引发的全球性极热事件导致。在短短10万年内,全球规模的火山广为喷发,大气中二氧化碳剧增,海洋酸化缺氧,温度骤升,生态系统崩塌,95%的海洋生物神秘消失;陆地干旱,野火频发,热带雨林遭到彻底破坏,土壤生态系统几乎崩溃,75%的陆地生物消亡。二叠纪末大灭绝是地球历史从古生代向中生代转折的里程碑,颠覆了整个古生代生态系统。庞杂的蕨类植物绝大部分灭绝,仅有些草本植物遗留下来,大量的昆虫从此消失,二叠纪崛起的包括丽齿兽在内的63%的四足类脊椎动物在本次事件中灭绝。但是,在二叠纪危机过后,新的物种迅速出现,生态系统获得了一次最彻底的更新。海洋中以软体动物等为优势的“现代进化动物群”迅速取代 “古生代进化动物群” 空缺的生态位,陆地上以恐龙为代表的爬行类动物的开始崛起,地球历史进入中古代的新纪元。

因此,以寒武纪大爆发为开端,中间先后经历了奥陶纪末大灭绝和泥盆纪后期大灭绝,以及最后一次的二叠纪末大灭绝下跌不进入为标志,结束了近三亿年的古生代动物群的中枢,并开启了中生代/新生代这一离开段。

中生代/新生代(离开段)

中生代可简单分为三叠纪,侏罗纪和白垩纪三个纪,是一个以爬行动物为主的时代,这里也把新生代合并在一起作为针对古生代的离开段。中间历经2.05亿年前的三叠纪末期和 6500 万年前的白垩纪末期两次大灭绝事件。

  • 三叠纪是中生代的第一个纪,大约持续5000万年(公元前2.5亿至公元前2亿年左右),是古生代生物群消亡后现代生物群开始形成的过渡时期。三叠纪时,脊椎动物得到了进一步的发展。其中,槽齿类爬行动物出现,并从它发展出最早的恐龙。因此,三叠纪也被称为“恐龙世代前的黎明”。与此同时,从兽孔类爬行动物中演化出了最早的哺乳动物—似哺乳爬行动物,根据目前人类掌握的化石证据,哺乳动物被认为最早出现在2亿多年前的中生代的三叠纪。而2.2亿年前出现的犬齿兽类是所有现代哺乳动物的直接祖先。但是,在随后从侏罗纪到白垩纪长达1亿多年的漫长岁月里,这批生不逢时哺乳动物一直生活在以恐龙为主的爬行动物的阴影之下,直到新生代才成为地球的主宰。
  • 三叠纪以三叠纪末期大灭绝事件结束,尤其对海洋生物来说它的摧毁惨重:牙形石灭绝,除鱼龙外所有的海生爬行动物消失。腕足动物、腹足动物和贝壳等无脊椎动物受到巨大冲击。在海洋中,22%的属,大约一半的种消失。
  • 侏罗纪和白垩纪,合起来大约1亿4000万年。开始于公元前1亿9960万年,结束于6600万年前。侏罗纪是恐龙的鼎盛时期,在三叠纪出现并开始发展的恐龙已迅速成为地球的统治者。侏罗纪还诞生了早期的鸟类、最著名的就是始祖鸟。伴随着鸟类的出现,脊椎动物首次占据了陆、海、空三大生态领域。白垩纪恐龙种类达到极盛。最早的蛇类、蛾、蜜蜂以及许多新的小型哺乳动物也出现了。但是哺乳动物还是比较小,只是陆地动物的一小部分。
  • 白垩纪末期的大灭绝是地球历史上的第五次以及最近一次大规模物种灭绝事件。本次大灭绝发生于6600万年前,中生代白垩纪与新生代古近纪之间,并导致当时地球上的大部分动物与植物消失,包含所有的非鸟恐龙、沧龙科、蛇颈龙目、翼龙目、菊石亚纲以及多种的植物,也都在这次事件中集体灭绝。哺乳动物与鸟形恐龙演则存活下来,并辐射演化,成为新生代的优势动物。
  • 新生代始于公元前6500万年左右。新生代以哺乳动物和被子植物的高度繁盛为特征,由于生物界逐渐呈现了现代的面貌,故名新生代,即现代生物的时代。新生代以哺乳动物和被子植物的高度繁盛为特征,也是哺乳动物的年代。此时灵长类出现,并在后期进化出了原始人类。

因此,新生代是针对古生代动物群中枢的离开段内部的最后c段。而此时人类所属的灵长目才开始它的走势。