世界史纲——生物和气候

1　生物和水：水生植物

海岸线达到什么地方，什么地方就有生物。生物活在水里，倚靠水，离不了水，水是它的家，它的生活条件，它的基本必需品。

最初类似胶质的生命萌始，一旦离开水当即死亡，正如今天的海蜇在海滩上干涸而死一样。在那些日子里干涸对生物是致命的，最初这是无从抵御的。但在雨水、沼泽、浅海和潮汐的世界里，凡是能使生物在落潮或干旱的几个小时里坚持得下去、保得住水分的任何变异在当时的条件下都会受到鼓励。被搁浅的危险一定是经常存在的。另一方面，在浅水里的生物又必须尽可能靠近岩边和海滩，因为它需要空气（当然是溶解在水里的空气）和阳光。

没有水，生物就不能呼吸，就不能消化食物。我们说呼吸空气，实际上一切生物都呼吸溶解在水里的氧。我们自己所吸进的空气必须首先溶解在我们肺脏的水分里。所有的食物在能被吸收之前必须先化成液体。水生生物是一直在水里生活的，自由地摆动它暴露在外的鳃，用它来在水里呼吸和吸取溶解在水里的空气。但是一个生物要在水外暴露，不论多长时间，它必须使它的身体和它的呼吸器官能防止干涸。在海藻能从早期古生代海里蔓延到海岩的潮汐线内之前，它们必须长出一层较坚韧的外皮以保持水分。在海蝎的祖先能离开潮水活下去之前，它必须长出甲壳。三叶虫长着坚韧的外壳和会滚成一团，可能更是为了预防干涸甚于为了相互间的防卫和对敌人的抵御。当我们上升到古生代岩石时，立刻就见到鱼类，这是脊椎动物的开始。很明显其中有许多已经长着适用的鳃甲以保护它们的鳃，和长着一种原始的肺鳔，以对付临时搁浅的危险。

这时，那些适应于潮汐线间的条件的杂草和植物也蔓延到了阳光较强的地方，阳光对于一切植物都是十分需要和宝贵的。凡是在结构上趋于坚实挺拔、便于向阳的发展，使它在退水时不致萎瘁仆倒而仍能挺立伸展的，都是极为有利的。因而我们见到了它们发展了纤维和支柱，这些是其中木质纤维的开始。早期的植物用软体孢子或半动物性的“配子”进行生殖，这类孢子散在水里，由水播送，而且只在水里发芽。早期的植物和现今的大多数低等植物，由于它们生命周期的条件，都和水紧连在一起。但是在这里大为有利的又在于发展孢子的某些抗旱能力，使得生殖作用不必浸在水里进行。一个物种一旦能做到这一点，它就能在高水位之上生活、生殖和扩展，沐浴于阳光之下，不受水浪的打击和困扰。较大植物的主要分类标志着由于产生木质支柱和逐渐更能抗旱的生殖方法而超脱了潜水需要的各个阶段。较低级的植物至今仍然被囚在水里。低级的苔藓必须生在潮湿之地，甚至羊齿孢子的发育到了一定阶段还是要求极高的湿度。最高级的植物已能离水生活和生殖，只要在它们下面的土里多少有点潮润。它们已经完全解决了离水生活的问题。

通过元生代和古生代早期的悠久岁月中自然的实验和尝试的方法，这个问题的实质已经解决了。于是慢慢地，为数众多的各种各类的新植物开始从海里蔓延到低洼的地面上，在扩展时依然靠拢着池沼、湖和水道。

也许当时还没有像今天那样的海水植物和淡水植物的区别。彼时的海水可能比现今的含盐量少些。

2　最早的陆生动物

植物出现之后才有动物。

世界上没有一种陆生动物，正如没有一种陆生植物那样，其结构主要不是属于水栖生物的，它们经过变更和分化适应于离水的生活。适应是通过多种多样的方法才获得的。以陆蝎来说，原始海蝎的鳃片缩进体内，这样可使肺叶免于迅速蒸发。甲壳动物，例如常在空气中活动的螃蟹，用从背壳里延长出来的鳃甲来保护它的鳃。昆虫的祖先发展了一系列的气胞和气管，即呼吸管，把空气在未溶解前输送到全身。陆生脊椎动物起初用从喉咙里长出来的袋状的原始肺囊来辅助从鱼类祖先得来的鳃，后来这肺鳔就代替了鳃。

直至今日还存在着的某种泥鱼可以使我们很清楚地理解陆生脊椎动物逐步离水而生的方法。这些动物（例如非洲肺鱼）生长于热带，这些地方有雨旱两季，旱季河流干涸成裂土。在雨季肺鱼和其他鱼类一样在水里游泳，用鳃呼吸。当河水蒸发干了，它们把自己埋在泥土里，鳃失去了作用，它就靠吞咽流入肺鳔的空气维持生命，直到河水回来。澳洲肺鱼当河水干涸，困处死水池里，水中空气消失和污浊时，就升到水面上大口地吞咽空气。在池里的水蜥也完全是这样的。这些动物还处在过渡阶段，较高级的脊椎动物的祖先在这个阶段里都已经解除了水中生活的限制。

两栖动物（蛙、水蜥、北螈等等）在它们的生命史里还在表现出这个解放过程的一切阶段。它们依然靠水生殖；它们的卵必须产在有阳光的水里，在水里才能成长。蝌蚪幼体长有枝状外鳃在水中摆动，然后长出鳃甲把它们盖住，成为鳃房；接着长出了腿，它的尾被吸收掉。它开始用它的肺呼吸，它的鳃缩小直到消失。蝌蚪能继续在水里生活，长成了的蛙能一辈子在空气中活下去，但是如果总是处在水下它就会淹死。

然而当我们沿着生物等级上升到爬行动物，我们看到它们的卵已长有硬壳以防蒸发。从这种卵孵出的幼体自破壳那刻起就用肺进行呼吸了。爬行动物匍匐而行，和结子的植物一样，在它生命史的任何阶段中，没有在水中过活的必要。但是它如果不间断地待在水里也会被淹死的。

北半球古生代后期的岩石给了我们关于生物在陆地上缓缓地衍生的一系列图片的资料。从地理上说，这是个湖和浅海形成期，极有利于这种生物的入侵。很可能当时还没有像现在的海洋那样深的海。新生的植物这时获得了在空气中生活的能力，发展得特别茂盛和多种多样。

当时还没有真正开花的植物，没有草，也没有在冬天落叶的树。最初的“植物群”是由巨大的木本羊齿、巨型木贼、苏铁羊齿和同属的植物所组成的。这些植物中许多的枝干极粗，很多树干成了化石，留存至今。这些树木中有的高达百英尺以上，它们所属的纲目现在世界上已经绝灭。它们的躯干立在水中，水上无疑有厚厚的一层柔软的苔藓和绿色的黏液，跟菌类纠缠在一起，只留下少许清晰的痕迹于后世。这些最初的池沼森林所留下的大量矿浆构成了今天世界上主要的煤系。

在这茂盛的原始植物丛中爬行、滑翔、飞行着最初的昆虫。它们是长着硬翅、四翅的生物，一般很大，有些翅长盈尺。蜻蜓的种类很多——有一种在比利时的煤系里发现的，翅长达29英寸！还有许多种飞行蟑螂。蝎子极多，还有若干早期的蜘蛛。这些蜘蛛没有丝囊，或者只有很简单的丝囊，所以它们不能结网，即使结网也是很简单的。陆生蜗牛也出现了。我们自己的陆上祖先，两栖动物，也是这样刚迈出了第一步。当我们进入较高的一层古生代后期的记录，我们看到适应空气的过程已发达到在大量和多种的两栖动物中间出现了真正的爬行动物。

古生代早期的陆上生物界是一片常青的沼泽森林，无花无鸟，亦无现代昆虫的鸣声。如果有人能返回这些葱翠的湖，他会被一片宁静所吓住。除了流水潺潺，风叶萧萧，或是不时传来的树木倒塌的巨响之外，他将一无所闻。一切似乎都在等待和企望着。许多树木看上去更似放大了的苔藓，跟他所熟悉的树木迥然不同。没有任何巨型的陆生兽类，直到这时已产生的最高级的生物只是些翻滚的两栖动物和原始的爬行动物，它们都没有发展成巨大的体型。凡是离水较远或者离水较高的地方仍然是一片荒凉，了无生命。但是坚定不移地，一代复一代地，生物从它开始的海水浅处慢慢地爬出来了。

3　生命为什么必须不断变动

岩石的记载像是一巨册随便翻乱过的书。它的每一页都被撕毁、磨损和涂抹过，很多页数根本就丢失了。我们在这里所叙述的这个故事的大纲是经过研究慢慢地和艰苦地拼凑出来的，这项研究至今还没有完结而正在进行中。石炭纪的岩石——“煤系”，让我们看到了在潮湿的洼地上生命最早的扩展。然后又看到二叠纪岩石（算作古生代后期）的残页，保留着这时期的很少一点陆上的残余。经过了一段很长的间隔时期，历史才又丰富地展开了。

二叠纪岩石记下了世界历史上一个严酷和荒凉的时代。它们标志着从古生代鱼类和两栖类转变为中生代爬行类的过渡时期。

必须记住，气候的重大变化是一直在进行中，有时促进，有时妨害生命的发展。任何种类的生物总是越来越紧密地适应于它的环境，而环境却一直在变动。适应永无终结，变动就成了不断的急需。

然而，我们的确见到有某些低级的生物很早就完全适应于广布的简单的环境，以致它们一直没有很大的变更或消灭或取代。例如，一种小小的蛤蜊，称为舌贝的，适宜于温暖的海水里阴暗固定的生活。这一纲目在整个地质记录中没有发生过显著的变化。

另一方面地质学家让我们看到许多搜集到的化石标本，从中可以追寻出只在几千年里随着气候、食物和敌人的变化而发生的变更。

大陆慢慢地漂移必然对栖身大陆上的生物的环境产生巨大的影响。大陆不仅从温带移到寒带，从寒带移到温带，而且它们在中生代逐渐地相互分离也必然会引起重要的气候后果。巨大的超级大陆的腹地，远离海洋的气候调节，对于那些正在加紧完成征服陆地的动植物必然成为禁区——一种超级沙漠，灼热的白天和冰冷的夜晚。

除此之外，世界的气候大体说来一个时代一个时代都是不同的，变化也并没有一定的节奏，而是不规则地在炎热和寒冷之间波动。波动的原因还不清楚，它们也许和其他仍然神秘的事件相联系着。例如，地球磁场和地球旋转速度的不规则的变动。多少时代以来由于潮汐的阻力，地球的自转在逐渐缓慢下来，一天的长度平均每十万年拉长大约两秒钟。但降速率事实上不是很均匀的。日子可以在几十年中并不缩短，过后全面的降速重又恢复。

甚至从无生代或太古代起，已能找出严寒时期的冰蚀岩石这类东西。此后，又有过好多次冰期，还有地球上极为潮湿和极为干旱的时期。

与此相一致的，我们还从岩石的记载中找到很长的扩展和繁殖时期，这时生物茂盛、丰富和多种多样；也有严酷时期，这时生物的各种、各属、各纲大量被淘汰和消灭了，凡是活了下来的都接受了严峻的考验。

也许温暖时期比寒冷时期较为长些。我们今天的世界似乎正在摇摆着从一个长期逆境和严酷条件中冒出来。再过50万年可能会出现一个没有冬季的世界，那时甚至南北极圈都会草木丛生。果真如此，我们可以居住的地方却会减少。冰期的广大冰盖曾把海平面降低300英尺以上，大片现今淹没的地区露出水面。如果现今的冰盖融化了的话，海平面将会提高100英尺，很多低洼地（包括伦敦、纽约和所有海口以及一些低地城市）都会被淹没。但是也许我们只是在间冰期，不久冰山又会推进。现在，我们无法断言那种预测是否正确，但是随着知识的增进，我们人类有可能为今后的千万年作出计划来应付面临的变化。