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第37章 龟派的水中冒险

在本书的最后,让我们回到我们最熟悉的动物——龟类身边。它们是解危避难、消灾降福的吉祥、长寿神灵之物,古人对其一直顶礼膜拜。

龟的祖先最早出现在2.1亿年前的晚三叠纪,从那时起,它们就在地球上生息繁衍,且家庭兴旺,种族多样。此前所知最古老的龟化石是原颚龟,它体长达两米以上,外形类似现在的鳄龟,头部与四肢都无法缩入壳内,所以全身布满棘刺作为保护。口中无齿,但有一对很大的耳洞,主要活动于河湖与沼泽区域,但应是以陆栖为主。

原颚龟类原产德国,也分布于泰国北部,中国尚未有确切发现。原颚龟类还有一个叫南方龟类的姊妹群,它们多发现于早侏罗纪的南美洲,早期代表是晚三叠纪的古凯尔西司龟。到中生代晚期,原颚龟类发展了两个类群:一种是头可以直接缩入壳中的曲颈龟类(又称隐颈龟类);另一类则是不能缩头、只能将颈部侧弯贴于体侧的侧颈龟类。它们一直延续到现代,与现生的种类无多大差别。

鳖类动物是由早期的原始龟类演进而来,其最早的化石记录是1亿年前的白垩纪,以古鳖为代表。

海龟类始出现于侏罗纪与白垩纪之交,并延续至今。陆龟类最早记录在始新纪,从那时起便一直很繁盛。我国最早报道的陆龟类是产自河南淅川距今4000万年的中国厚龟。但到距今100万年,陆龟类骤然衰落,仅有少数种类延续至今。

2008年年底,李淳、吴肖春和美国芝加哥菲尔德自然史博物馆的古生物学家李普等学者研究了一件中国关岭发现的已知最古老的龟化石一估计化石的年龄为2.2亿年,比原颚龟早了1000多万年。化石被命名为半甲齿龟,名称来自其细密的牙齿以及雏形状态的甲壳结构。

半甲齿龟无论从牙齿、龟甲、脊椎、肩带和上耻骨哪方面来看,都被认为是最原始的龟类。与原颚龟对比,它们都拥有蝶状的上耻骨,这是其他已知的龟类所没有的特征。不过,它们也有着极为明显的区别。原颚龟和现在的龟几乎一模一样,它不但没有牙齿,而且拥有完整的龟甲,并不属于过渡性生物种。相比之下,半甲齿龟的上下颌都有不止10颗牙齿,就和人的牙齿一样,而龟甲并不完整。

根据达尔文的进化论,物种进化是一个渐变的过程,一个物种的形成过程中会出现过渡性的阶段。这也是为什么兼具爬行动物和鸟类特征的始祖鸟,对达尔文进化论支持者来说意义非凡的原因。在龟的进化过程中,一直缺少像始祖鸟这样的过渡物种,关岭出土的龟类化石弥补了龟类进化中的这一缺失环节。

为什么从半甲齿龟到原颚龟,只用了地质史上并不算长的1000多万年,牙齿就完全消失变成喙,背甲也得到完整的进化呢?而从原颚龟到现在的龟,用了两亿多年,却没有明显的变化呢?这可以通过“间断平衡理论”来解释。

所谓问断,是指在生物演化过程中,物种形成速度很陕;而物种一旦形成,就会长期处于稳定状态,在特征上没有什么变化。

当然,这与进化论并不矛盾,因为在所谓的间断中,物种也是一步一步变化的,存在中间环节。从半甲齿龟到原颚龟,中间肯定也会有过渡龟类,只是这些龟类有可能没有保存为化石,也有可能形成了化石,但还没有被找到。

话说自从恐龙时代以来,龟的样子就和现在差不多,它们的外壳也没什么变化,但科学家们一直缺乏决定性的证据支持龟的进化理论。如今,这个最古老的乌龟为打破其中“龟甲形成之谜”提供了充足的弹药。

我们知道,龟壳分为两个部分,一个是位于背部的背甲,一个是位于腹部的腹甲。如果不考虑位于边缘的小甲片,一般情况下,龟的背甲是13块:中间5块,两边各4块,俗称“龟13点”。

我们通常看到的这13块背甲只是龟甲的盾片,厚度还不及人的指甲。在这些盾片的内部,有着真正的骨骼结构,中间是椎板,两边是肋板。如果解剖一只现代的龟,我们会发现,其肋骨是插在肋板里并与之愈合的。

一些当代的爬行类,例如鳄鱼,拥有带骨板的皮肤,这也见于恐龙等古代动物。一些古生物学家提出理论说,龟壳始子骨质皮肤板,这被称为皮内成骨,它们最终融合形成了一个硬壳。不过,这种理论存在一些难以解释的地方,比如胚胎研究表明龟的脊骨向外扩展,而肋骨变宽从而与前者相遇形成了一个壳。另一些古生物学家曾经推测,原始龟甲的形成过程如下:首先,在龟类祖先的皮肤内部,已经有很多小骨板,这些小骨板不断融合,形成一个大的骨板。大的骨板再下沉到内骨骼上部,与脊椎或者肋骨愈合而形成龟甲。但是,人们一直没能找到确凿的化石证据来支持此种观点。

半甲齿龟并没有皮内成骨,而且它拥有延伸自脊骨的部分外壳,也就是背甲。它还显示出了变宽的肋骨。尽管半甲齿龟只有部分外壳保护它的背部,但却拥有一个完全成形的腹甲——对它的腹部起着完全的保护作用,这和今天的龟一样。也就是说,在这个龟的祖先身上,古生物学家并没有看到此前理论假定存在于皮肤中的小骨板。背甲仅仅是从脊椎上部开始骨化——形成椎板,而其加宽的肋骨则说明,龟的肋板很可能就是通过肋骨加宽而形成今天的模样。半甲齿龟的部分外壳以及诸多论据都支持这样一个理论,即随着爬行类的脊骨和肋骨的延伸,龟壳便进化了出来。

那么,半甲齿龟为什么要长成这般模样?学者们将半甲齿龟的数据进行分析后发现,半甲齿龟所处的位置和现在的鳖所处的位置几乎重合。他们由此推论,半甲齿龟对水生生活的适应程度和甲鱼相似。而生活在海水或淡水中的龟类,腹部受到攻击的可能性要比背部受到攻击的可能性大,尤其是海洋中很多猎食动物对猎物发起攻击都喜欢攻击“下三路”。这一点在鱼类身上也表现得很明显,大部分鱼类腹部都是白色的,即所谓“鱼肚白”,如此一来,它们便可以与上方的“天色”融为一体,成为“保护色”。但半甲齿龟解决问题的方法与鱼类略有不同,它并不尝试骗过那些危险的攻击者———毕竟它们不是那么好骗的。它们转向积极防御,因此,它们发展出了腹甲,为腹部的空当提供了保护。当龟类逐渐经历水生到陆生的过程后,来自“上三路”的威胁越来越多,便又发展出了背甲。

此前,大部分古生物学家都认为,龟类是在陆地上起源的。只有李普等少数学者推测,龟类起源于水环境。而此次发现的半甲齿龟是非常重要的原始龟类,为龟类起源于水环境的假说提供了证据。不过,支持龟类陆地起源说的一些古生物学家仍然坚守他们的观点。他们在评论中认为,在半甲齿龟之前,可能有一种更原始的陆生乌龟。这种乌龟进入水中后,才引起了背甲的退化。可见,科学便是在有趣争论中进步的。

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