【地球圖書館】40億年生命史中的「地球之最」!世界上最早、最大的奇葩動物們

---本文為地球圖輯隊 X大塊文化合作---

近日,科學家在祕魯發現了古代鯨魚化石,這個鯨魚被稱為「巨像秘魯鯨」(Perucetus colossus),長約20公尺、重達340公噸,質量可能超過目前世界上任何已知、曾經存在的物種,搶下「地球史上最大動物」的頭銜。

這種巨像秘魯鯨,活在距今約3,800萬~4,000萬年前的始新世。雖然名為鯨魚,但是考古學家推測,他的外貌可能反而更像海牛,無論是重量、外貌,都大大突破人們的想像。研究的主要作者比亞努奇(Giovanni Bianucci)就提到:「演化的過程中,可以產生出特徵超乎我們想像的生物體。」

時間向前倒轉,回到巨像秘魯鯨生活的更久更久之前,地球史上第一種多細胞動物早在6億年前就已問世。歷史的漫漫長河中,曾經出現多種與現在截然不同的物種,我們只能藉著考古學家的眼睛,透過化石、科學研究,想像地球幾十億年歷史中的多彩多姿。

在《直立猿與牠的奇葩家人》一書中,作者列出對地球生命史產生重大影響的47種關鍵生物,帶我們一窺這些超乎想像的「奇葩家人」們,也讓我們發現,生命比我們所知的更奇妙、更廣闊。

本文摘自本文摘自艾爾莎.潘齊洛里(Elsa Panciroli)著作《直立猿與牠的奇葩家人:47種影響地球生命史的關鍵生物》,以下為本書摘要。

最早出現的動物:查恩蟲

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查恩蟲(Charnia)是生活在埃迪卡拉紀的葉狀生物。牠曾出土於不列顛群島、澳洲、俄羅斯與加拿大的化石遺址。查恩蟲的長度超過半公尺,狀似植物,但其解剖構造特徵告訴我們,牠並不是植物。

● 長得像葉子,但我是動物!

牠最初被鑑定為一種藻類,後來又被歸為海筆(一種與水母相近的海洋動物)。雖然牠們看起來很類似,進一步研究顯示,查恩蟲的生長方式不同,是從葉子頂端而非底部增加新的芽。

牠生活在相對較深的海床上,以一個圓形的固定器牢牢固定。由於缺乏陽光,牠不可能進行光合作用,但也沒有嘴或腸道。葉狀體可能是用來過濾食物,或是從周圍的水中吸收營養。

牠的體型呈現交替的分支,沒有大多數現存生物身上所見的兩側對稱(從中線)或輻射對稱(圓形)。一些研究人員認為牠是一種完全獨特的生物,可能和任何現存動物群體都沒有密切的親緣關係。

● 在英格蘭的森林中被發現

查恩蟲化石已經成為埃迪卡拉生物群的標誌。它是第一個鑑定為早於寒武紀的化石——寒武紀曾被認為是最早出現複雜動物的時期。

查恩蟲於1956年出土在英格蘭萊斯特附近的查恩伍德(Charnwood)森林,最初是蒂娜.內古斯(Tina Negus)這個少女發現的。當時她把這個標本的事告訴地質學老師,但它存在的岩層被認為太過古老,不可能有化石,所以大家對她的發現不以為意。

隔年,一名叫羅傑.梅森(Roger Mason)的男學生發現同樣的化石,而他的發現被認真對待。後來,這個化石種類根據男學生的描述命名為「Charnia masoni」。再後來,內古斯的發現受到認可,兩人都因為發現查恩蟲而受到表彰,其中內古斯被視為真正的第一發現者。就像許多埃迪卡拉生物,關於查恩蟲,有很多地方仍是個謎。

地球上最大的節肢動物:板足鱟

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板足鱟(Eurypterus)生活在4億2千萬年前的北半球海洋中,是一種海蠍,看來像是有著堅硬外骨骼的龍蝦,身體前方長有巨大的槳狀肢,可能有助於在水中前進,功能就如同潛水艇的槳。

這個群體在奧陶紀初期出現,但一直到志留紀才成為海洋生態系的主要組成分子。牠們是活動敏捷的海洋捕食者,可以用強而有力的螯撕開獵物。

海蠍是節肢動物,這類動物包括具有體節與關節附肢的無脊椎動物,如昆蟲蜘蛛、馬陸與甲殼類動物。雖然外觀狀似蠍子或龍蝦,一般咸認牠與馬蹄蟹(劍尾目)及蜘蛛(蛛形綱)的親緣關係較接近。

這個群體相當多產,也很長壽,在世界各地的海洋、鹹水與淡水都有牠們的蹤跡。有些研究人員甚至認為,牠們可能已經能登上陸地活動,這要歸功於牠們能夠處理空氣與水中氧氣的雙重呼吸系統。

● 最小比葡萄更小,最大比King size雙人床還長!

板足鱟有長在身體前部的複眼,這賦予牠們立體的視覺,能瞄準獵物。對於居住在地球古代海洋的其他生命形式來說,這些海蠍代表無處不在的危險。

舉例來說,耶克爾鱟(Jaekelopterus)是生活在泥盆紀早期的巨型板足鱟,從頭到尾長達2.6公尺,比特大雙人床還長,這讓牠成為地球歷史上最大的節肢動物。雖然還有其他幾個巨大的物種,大多數板足鱟的體型都偏小,通常不到人類手掌的長度,最小的比一顆葡萄還小。

儘管在海洋中繁榮了兩億多年,海蠍的多樣性在志留紀之後開始下降,整個群體在二疊紀末期一次毀滅性的滅絕事件中消失殆盡。

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● 節肢動物的老祖先

板足鱟屬於被稱為螯肢亞門(Chelicerata,有「爪角」之意)的節肢動物,螯肢亞門包括馬蹄蟹、蛛形綱(盲蛛、蟎、蠍子與蜘蛛)與海蜘蛛。

螯肢亞門動物的歷史始於寒武紀,一直延伸至今,其名稱來自牠們的第一對附肢(通常靠近嘴或為嘴的一部分),稱為螯肢,狀似獠牙或鉗子。牠們是地球上一個主要的節肢動物群體,在生態系中扮演捕食者與清道夫的重要作用。

雖然螯肢亞門動物目前涵蓋許多陸地居民(而且牠們的化石包括一些最早的陸生動物),牠們最早是在海裡演化的。馬蹄蟹(鱟)是與板足鱟親緣關係最接近的一種動物,被稱為活化石,因為牠們從志留紀以來就沒什麼變化。

然而,由於天擇的緣故,沒有動物是一成不變的,即使表面看來變化極小。現代的鱟與古代的馬蹄蟹表親並不是同一個物種,牠們的身體結構非常不同。

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● 當巨巨,是要付出代價的

巨型海蠍如龐大的耶克爾鱟,因體型驚人,得付出相對的物理代價。

就像所有的節肢動物,板足鱟的體表覆蓋著一層堅硬的角質層,而角質層無法隨著牠們體型的成長而延展。因此,板足鱟得定期蛻皮,扭動身體脫掉舊的外骨骼,像舊衣服一樣把蛻下來的殼丟掉。這意謂著巨型板足鱟在蛻皮過程中損失了大量的能量。牠們也很難吸收到足夠的氧氣,為龐大的身體供應能量,而體積龐大代表行動比較緩慢。

為了彌補這些缺點,大型板足鱟往往有的是很薄且沒有礦化的外骨骼。結果,牠們身體的主要部位較少化石化,因為這些部分更可能被分解或在深度時間的過程中被破壞。少數被保存下來的易碎外層跟紙一樣薄;相形於牠們的巨大體型,這樣的外層可以減輕其體重,減少蛻皮的成本。

雖然身體很脆弱,牠們的尖爪卻是一點也不脆弱——這些螯很強壯,即使是外殼最薄的巨鱟,也能毫不費力地肢解獵物。

史上最大的陸生動物:阿根廷龍

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用撼動地球來描繪恐龍是很老套的說法,但有些動物必然能讓這句話成為實。到了白堊紀,許多大型恐龍演化出現,但其中最大的是屬於蜥腳下目動物的阿根廷龍(Argentinosaurus)。

阿根廷龍在9,600萬~9,200萬年前的白堊紀晚期,生活在現在的阿根廷。這種恐龍從吻部到尾巴尖端的長度超過30公尺,科學家估計其體重相當於9頭大象的總和。阿根廷龍有著蛇般的長脖子和小得荒唐的頭。牠笨重的身軀有粗壯的腿支撐,後面拖著長長的尾巴。

蜥腳下目恐龍龐大的身軀,因為讓博物館顯得狹小而聞名於世,其中最著名的物種也許是梁龍與腕龍(Brachiosaurus),不過相形之下,牠們的體型相當小。阿根廷龍屬於泰坦巨龍類,是蜥腳下目下的一個類別,其中包括地球史上最龐大的陸生動物。

大多數巨型恐龍都生活在南美洲。在白堊紀,南美洲與東部的非洲,以及赤道對面的北美洲是分開的。阿根廷龍在平原上蜿蜒交織的河流網絡中徘徊。山坡上覆蓋著鮮嫩的針葉樹,為這些吃不停的大食客提供飼料。牠們的腳與大象的腳不一樣,有向側面彎曲的爪子。

● 太重走不動?阿根廷龍自有減重妙方

儘管我們知道蜥腳下目恐龍可以長得非常巨大,牠們的體重只能用估計的,因為今天沒有任何跟牠們一樣的物種還活著。其他巨龍如巴塔哥巨龍(Patagotitan)、新疆巨龍(Xinjiangtitan)與無畏龍(Dreadnoughtus),都是植食動物,是白堊紀生態系豐饒多產的確實證明。

關於蜥腳下目恐龍這樣龐大的動物,要如何在陸地上行走,一直很有爭論。我們今日所知的大多數大型動物都是水生的,水能支撐牠們的體重。曾經有人提出,蜥腳下目恐龍必然是水生動物,利用長脖子將頭伸出水面呼吸。

我們現在得知,儘管重力給體型較大的動物帶來生物學上的挑戰,但自然界已經多次找到克服這些挑戰的方法。像阿根廷龍這樣的恐龍無疑是陸地居民。牠們克服極端體重的一個方法,就是在骨骼中演化出氣囊與空洞,讓體重變輕。基於這個原因,我們無法用哺乳動物的身體質量估計值,來瞭解蜥腳下目恐龍的體重,因為牠們的骨骼結構不同。

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● 「巨大」作為生存之道

就像其他恐龍,蜥腳下目恐龍可能是溫血動物,需要大量食物才能生存。牠們從樹枝上迅速剝下大量的樹葉,幾乎不嚼就囫圇吞下。

蜥腳下目恐龍會產下一堆相對較小的卵,可能不比一個足球大。牠們的幼仔很小,但我們從研究其骨骼的微觀結構得知,牠們在最初的一、二十年成長得特別快,每年增重多達兩噸,並在餘生中繼續緩慢地生長。

成年後,牠們可以安全躲過食肉的獸腳亞目恐龍,這可能是推動牠們巨大的身軀持續演化的原因。其他恐龍則採取不同的策略,包括演化出尖刺與厚皮板等體甲,以及群居生活。類似的防禦措施也可見於現今的大型哺乳動物,像是犀牛、麝牛與牛羚。

恐龍因其巨大而聞名,雖然這被認為是牠們成功的衡量標準,但體型變大其實只是另一種生存策略。體型小的恐龍不太成功——這個生態區位已經被蜥蜴、兩棲類與哺乳類等其他演化分支所占據。只有鳥類的祖先成功縮小身體尺寸,這可能是幫助牠們在白堊紀末期滅絕事件中倖存下來的適應性變化之一。

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本文摘自艾爾莎.潘齊洛里(Elsa Panciroli)著作《直立猿與牠的奇葩家人:47種影響地球生命史的關鍵生物》,繁體中文版由大塊文化出版,林潔盈翻譯。欲購買的小隊員歡迎透過以下連結前往購買:

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