我们哺乳动物的这一支,准确地讲叫合弓动物,在二叠纪已经非常繁盛,是当时陆地上的优势动物。如果没有二叠纪末生物大灭绝,哺乳动物确实有可能提前统治地球。
合弓动物和蜥形动物
首先介绍一下羊膜动物的分类和合弓动物的概念。羊膜动物(Amniote)是指所有能产生羊膜卵的动物,包括经典分类系统中的爬行动物、鸟类和哺乳动物,鸟类和爬行类的蛋是典型的羊膜卵;哺乳动物胎生,羊膜卵在母体内就已经孵化成胎儿了。
乌龟的羊膜卵
羊膜动物有两个分支,其中一支就是合弓动物(Synapsida),指的是哺乳动物和所有与哺乳类较近的动物,后者在经典分类系统中被称为似哺乳爬行动物。另一支叫蜥形动物(Sauropsida),即以恐龙、鳄鱼和鸟类为主干,包括龟鳖、蜥蜴和蛇在内的这一分支。
二叠纪:合弓动物抢先取得优势地位
合弓类与蜥型类在距今3.1-3.2万年前的石炭纪晚期差不多同时出现。进入二叠纪,随着两栖动物不可避免地走向衰败,合弓类与蜥型类的竞争进入白热化阶段。二叠纪始于距今2.99亿年前,终于距今2.52亿年前,我们看一下当时的形势:
合弓类在二叠纪发展势头很猛。二叠纪早期,气候还比较湿润,陆地生态系统由原始的合弓动物——盘龙类(pelycosaurs)和两栖动物共同主导。两栖类仍然繁盛,但已是强弩之末,它们没有羊膜卵,生殖和发育摆脱不了水,因而最终败下阵来。可以说,二叠纪寒冷、干燥的气候为合弓动物的崛起扫清了障碍。
盘龙 Dimetrodon
二叠纪中期,合弓类中的原始的兽孔类(Therapsids)——我们哺乳动物的老祖宗,就开始统治大陆,到二叠纪晚期又被更先进的兽孔类取代。二叠纪末期,最早的犬齿兽(Cynodont)出现,它们将在之后的三叠纪演化成最早的哺乳动物。
早期兽孔类 Moschops capensis
晚期的大型兽孔类 Lisowicia
与合弓类相比,蜥形类早期的发展相形见绌。二叠纪较为繁盛并走上大型化的的蜥形类是无孔类(anapsids),即龟鳖类。原始的双孔类(diapsids)刚刚出现,难以与合弓类竞争,但就是这一支后来发展成了称霸世界的恐龙。
二叠纪时期陆地已经进入了合弓动物时代,如果这样发展下去,合弓类将继续适应辐射,在蜥形类之前抢占海洋和天空。这样哺乳动物可能就提前1.5亿年统治世界了。然而,一场浩劫结束了这种可能性。
二叠纪末大灭绝腰斩了合弓动物的称霸之路
距今2.52亿年前,地球有史以来规模最大的一次生物大灭绝——二叠纪末期大灭绝发生了。这次大灭绝事件的起因尚不可知,但其结果是96%的海洋动物和70%的陆地动物灭绝了。据统计,两栖动物、合弓动物和蜥形动物的物种损失都达到了70%。这场灭绝事件对合弓类的打击尤为巨大,将已经占据绝对优势的合弓类拉回到了和蜥型类同一个起跑线上。不过幸运的是,现代哺乳动物的祖先——犬齿兽类,存活了下来。
三叠纪初的犬齿兽 Thrinaxodon
无孔类蜥形动物在这次灭绝事件中遭到了灭顶之灾。对蜥形动物的大福利是,双孔类由于还没有走向大型化,竟损失很小地度过了这一大劫。
“三叠纪改朝换代”和恐龙时代的来临
这场大灭绝规模巨大,使重建整个生态系统至少需要1000万年。三叠纪的世界就是在这个废墟上重建起来的。双孔类蜥形动物的一支——主龙类,抓住了机遇,取代原来的兽孔类合弓动物,在三叠纪陆地生态系统逐步居于主导地位。科学家将这一事件称之为“三叠纪改朝换代”。
三叠纪晚期,犬齿兽演化成了最早的哺乳动物。与此同时,一直名不见经传的鸟颈类主龙(Ornithodira)演化出了最早的恐龙。三叠纪末期的又一次生物大灭绝,将除哺乳类这一支以外的合弓动物,以及很多种蜥形动物都送进了坟墓,为恐龙的崛起扫清了最后的障碍。
霸王龙和三角龙
往后的故事大家就很熟悉了,进入侏罗纪,恐龙迅速适应辐射,扩展到全球每一个角落,翼龙占领天空,鱼类、蛇颈龙和沧龙称霸海洋,蜥形动物统治地球的时代来临了,这就是我们所说的“恐龙时代”。
风神翼龙 Quetzalcoatlus
在侏罗纪和白垩纪,气候趋于温暖湿润,非常适合恐龙等大型蜥形动物生存和繁衍。恐龙的繁盛迫使幸存的合弓类及哺乳动物继承者走向小型化、夜行性和食虫性,这反而促进了哺乳动物的进化。据专家推测,哺乳动物长出毛、发展出体温恒定机制就与夜间活动和小型化有关。这些特性将助它们躲过距今6600万年前的白垩纪末生物大灭绝。
正确认识合弓类与蜥形类的此消彼长
合弓类与蜥形类差不多同时出现,但合弓类凭本事抢得了先机,赢了第一回合。在合弓类已经取得优势的二叠纪,蜥形类势必难与之抗衡。因此,二叠纪末大灭绝的重新洗牌等于给了蜥形类一次翻盘的机会。
蜥形类果然抓住了这次机会,促成了“三叠纪改朝换代”。合弓类的衰败虽有兴盛期遭遇大灭绝的运气原因,但在三叠纪初同一个起跑线上输给了主龙类也是事实。
经过三叠纪末大灭绝,主龙类巩固了优势,并全面占领了海陆空,完成了生物演化史上第一次真正意义上的统治全球。
平滑侧齿龙 Liopleurodon
祸兮福所倚,福兮祸所伏。到距今6600万年前的白垩纪末期生物大灭绝,这次轮到包括恐龙在内的大型蜥形动物遭到了灭顶之灾了,哺乳动物小型化、夜行性和食虫性的特点反而使它们存活了下来。当地球纪元进入新生代,合弓动物的时代再次来临,不过这次的主角不是似哺乳爬行动物,而是真正的哺乳动物了。主龙类有两支存活了下来,就是现在河湖里的鳄鱼和天上飞的鸟类。
称霸冰河时代的史前北美狮Panthera leo atrox
假如没有二叠纪末大灭绝,合弓动物大概率会统治地球,然而如果环境事件改变,生物演化方向就会发生改变,那样的话就不会出现今天的哺乳动物了,也没有我们人类了。即使没有二叠纪末大灭绝,也还有三叠纪末、白垩纪末的大灭绝,合弓动物还能躲过去吗?会不会像不可一世的恐龙那样灰飞烟灭呢?
当白垩纪末大灭绝来临,统治地球1.5亿年的恐龙灭绝,其原因无外乎是它们已经高度适应中生代温暖、湿润的环境,无法承受环境变化。而苟延残喘了1.5亿年的哺乳动物却能经受环境变化,度过了难关,活到了新生代并统治了这个星球。可见,生于忧患,死于安乐,真的是这样啊。从这个角度来说,二叠纪末、三叠纪末、白垩纪末三次大灭绝事件,对我们现代哺乳动物的演化与崛起,都是不可或缺的。