在鱼类时代,陆地上显然并没有生命,只有裸露的岩石碎片和经受着日晒雨淋的高地。那时没有真正意义上的土壤——因为还没有出现改良疏松土地的蚯蚓,也没有出现把岩石颗粒粉碎成松软沃土的植物,甚至也没有苔藓或地衣的痕迹。生命仍然只存在于海洋里。
在这个只有裸露岩石的世界里,气候发生着剧烈的变化。气候变化的原因非常复杂,至今大家仍在对变化的原因进行各种合理的猜测。地球轨道形状发生改变,地轴方向缓慢改变,大陆地形发生变化,甚至太阳温度不断升降,这些因素共同作用,使地球表面大部分长期笼罩在寒冷和冰雪中。现在,几百万年来地球上又温暖宜人。在地球的历史上,看起来有几次内部剧烈活动的时期。在这几百万年间积累起来的上冲力促使火山爆发、地壳隆起,山峰和陆地的形状重新排列,海洋加深了,山地上升了,气候变化加剧了。紧接着地球又进入了一个相当长的平静期,风霜雨雪的侵蚀及河流的冲刷削平了高山,同时把大块的泥沙冲入海洋,使海底抬高,海洋变浅,海平面不断扩张,覆盖了越来越多的陆地而形成了广阔的浅海。这就是世界历史上所谓的“高而深”时代和“低而平”时代。读者们千万别以为地球外壳凝固以后,地球表面的温度就渐渐变冷了。实际上,在经历了数次严寒冷却之后,地球内部的温度才不再对地表的温度发生影响,即便是在无生代时期,也到处都有冰雪肆虐的“冰河时代”的痕迹。
仅仅到了鱼类时代的后期,当浅海和礁湖不断向外扩张以后,生命才开始以各种有效的方式从水中转移到陆地上来。毫无疑问,这个时代大量出现的生物都已经经历了几千万年细微模糊的进化发展。如今,这些生物终于迎来了属于自己的时代。
毫无疑问,植物是先于动物登陆的,不过,动物可能是紧跟着植物移居的。植物登陆不得不解决的第一个问题是,当提供浮力的洪水退去后,如何获得坚硬的支持物支撑叶子伸向阳光;第二个问题是解决远离水后从植物组织下面的沼泽里获取水分。木质纤维既能够支撑植物又能承担起输送水分的任务,很好地解决了这两个问题。在这一时期的地质记录中,多种多样的木质沼泽植物骤然增多。它们的体积庞大,如大的木质苔藓、木质蕨类和杉叶藻,等等。随着岁月的流逝,又有大量品种的动物从水里爬了出来,比如蜈蚣、马陆,有最原始的昆虫,也有古代巨蟹和海蝎的亲代。这些后来变成了最早的蜘蛛和陆地蝎。后来,脊椎动物也出现了。
地球早期的原始昆虫中,有的体积非常大。这一时期曾经有过一种蜻蜓,翅膀展开来居然有29英寸(0.7米)。
这些新型生物运用种种不同的方法使自己适应直接呼吸空气。从此以后,所有的动物都会呼吸溶解在水中的空气,到现在仍然这样。但是如今,动物王国已经发展出种种补充自己所需水分的能力。今天,人的肺完全干涸,就会立刻窒息而死,因为只有当人的肺部表面保持湿润时,空气才能通过肺部进入血液。动物这种适应空气呼吸的能力体现在好多方面,或者进化出一个器官来遮盖原有的鳃,以防止水分蒸发;或者进化出深藏在自己体内通过液体分泌物保持湿润的管状气管或其他新的呼吸器官。古代脊椎鱼类的鳃无法在陆地上呼吸,动物的呼吸器官因此发生了分化。鱼用来游泳的气囊后来进化成深藏于动物体内的新型呼吸器官——肺。水陆两栖动物,像今天的青蛙和蝾螈,在水中生活时用鳃呼吸;同时,从鱼的游泳气囊进化而来的肺,作为咽喉长出的袋状物,承担了它们在陆地上的呼吸任务。继而它们的鳃开始萎缩退化,鳃裂孔也消失了(除了一个鳃进化成耳与鼓膜的通道)。这些动物现在只能生活在空气中,当然,为了产卵、繁殖后代,它们还是必需回到水边去。
沼泽时期,所有呼吸空气的脊椎动物和植物都属于两栖类,它们长得几乎都像今天的蝾螈,只不过其中有些的躯体要大得多。它们虽然已经是陆地动物了,但是仍然必须生活在潮湿沼泽地带及附近地区。这一时期的大树,毫无例外地也有同样的两栖习性。它们还没有只需接受雨露的滋润就会生根发芽的果实和种子,似乎都必须把孢子脱落在水才能发芽、生长。
寻求生物在空气中生存必须具备哪些复杂的、惊人的适应能力,是解剖学中最有魅力的学科。所有生物,不论是动物还是植物,最初都生活在水中。例如,包括人在内的所有比鱼类高级的脊椎动物,在卵子或胎儿出生前,都有鳃裂,而在出生后消失。再比如,鱼类的眼睛裸露在水中从而保持了湿润,而更高级的动物则用眼睑和分泌水分的腺体来保护眼睛不至干燥。还有,因为需要感知空气中微弱的声音震动,耳鼓便成为动物的必需。动物身体上的各个器官都会有类似的变更和适应,以及类似的修补,以便适应空气中的环境。
石炭纪两栖类时期,生物在沼泽、礁湖和浅滩的水中生活。这时,生物的生活范围已经扩大,然而山地和高原仍是一处荒芜,没有生命。生物虽然已经学会了呼吸空气,但它们仍必须扎根于水,仍要返回水中去繁衍后代。
继生物繁盛的石炭纪年代后,地球上经历了一个干燥、严寒的漫长时代。这时的岩石纪录,是厚积着砂岩之类的岩层,几乎没有什么生物化石。地球上温度变化无常,甚至还有过漫长的冰河时代。以前繁盛的沼泽植物从大地上消失了,新的堆积层把它们压在下面,开始了压缩和造矿的过程,正是这一过程为我们今天提供了大多数的煤矿。
也就是在这个剧烈变化的时期,生命在恶劣的环境下经受了最严峻的考验,开始发生最为迅速的演变。当地面再次转向温暖湿润的时候,我们会发现一系列新的动植物物种产生了。在岩石记录中,我们可以发现脊椎动物产卵的遗迹。它们在孵化以前就几乎发育成熟了,一生下来,就可以在空气中独立生活,而不必像蝌蚪那样先生活在水中。此时,动物只有在胚胎时还存在着鳃裂,出生时鳃叶已经完全消失了。
这些不经过蝌蚪阶段的新动物就是爬行类动物。同时,能结种子的树木也得到发展。它们可以不依赖沼泽和湖泊,独立地传播种子。虽然那时还没有能开花的植物,也没有草类,但是有了类似现在棕榈的苏铁类和许多热带松柏类植物。羊齿类植物也很繁多,昆虫的种类也颇为丰富。虽然还没有出现蜜蜂、蝴蝶,但已经有了甲虫。无论如何,新的、真正的陆地动植物的一切基本的种类已经在这些荒漠严寒的艰苦年代萌芽。这种陆地上的新生物,只要遇到适宜的环境,就会迅速繁荣起来。
经历过长期的变动后,地球终于进入了平静缓和期。仍然不计其数的地壳运动、地球轨道的变化、地球轨道和地轴斜度的增减等因素相互作用,造就了地球上一段漫长且范围极广的温暖时期。现在,人们估计这段时期大约持续了2亿年以上。这段时期被称为中生代,用来区别之前遥远的古生代和无生代(共14亿年),以及介于其末尾和现代之间的新生代。由于这一时期爬行动物极其繁盛,成为当时的主导,因此,中生代也被称为爬行动物时代。大约距今8000万年,中生代结束。
现在,地球上爬行动物的种类已经很少了,而且分布的区域也十分有限。不过,与那些曾在石炭纪繁盛一时的两栖类动物的残存后代相比,当今世界上的爬行动物的种类还是要多很多。现在,这类爬行动物还有蛇、鳖、海龟、美洲鳄、鳄鱼及蜥蜴存活于世。它们无一例外地终年需要温暖,不能暴露在严寒中,也许中生代的爬行动物都受到同样的限制。它们是在温室植物丛林中生活的温室动物群,忍受不了严寒霜冻。但是此时的地球上至少已经出现了真正能在干燥的陆地环境下生存的动植物了。它们已经与以往地球上生物全盛期的沼泽动植物迥然不同。
那时爬行动物的种类比我们现在知道的要多得多。除了大鳖、大海龟、巨鳄以及众多蜥蜴、蛇外,还有许多现在已经在地球上灭绝的奇异种类。其中有一种称为恐龙的动物族类非常繁盛。当时的植物已经扩展到平坦的低地上,如芦苇、羊齿类等。在中生代的全盛时期,出现了很多食草性的爬行动物。它们以这些植物的嫩芽为食,它们的体格非常庞大,有的甚至超过了在此之前的任何陆栖动物,也许只有海里的鲸鱼可以与之相提并论。例如有一种被称为梁龙的恐龙,从喙鼻到尾部长达84英尺(26米);巨龙则更大,足足有100英尺(30米)长。还有以这些怪物为食的食肉恐龙,其中一种叫作霸王龙,在许多书中都被描写成为空前绝后的、可怕而凶猛的爬行动物。
当这些庞大的动物在中生代丛林的蕨叶和常绿植物之间觅食和相互追逐时,另外一种现已灭绝的爬行动物,正用它们那发展成蝙蝠状的前肢捕捉着一只又一只昆虫。最初它们只是跳跃,后来终于能够在厥叶和森林的树木间飞翔了,这就是翼手龙。它们是最早飞翔的脊椎动物,开创了脊椎动物能力发展史上的新纪元。
此外,也有些爬行动物又回到了海里生活。其中有三种大的会游泳的爬行动物返回了他们祖先生活的海里,分别是沧龙、蛇颈龙以及鱼龙。其中有些和我们今天的鲸鱼大小差不多。鱼龙看起来是相当适合在海中生活的动物,蛇颈龙现在已经找不到它的同类了。它们体型庞大,孔武有力,可以划水,适合在沼泽或浅水底部游泳或爬行。它们的头一般比较小,生长在长蛇似的颈上,完全胜过天鹅颈。蛇颈龙不但可以像天鹅一样在游动时捕食,还可以潜入水下,伺机捕食过往的鱼类和其他动物。
这就是称霸中生代的陆上动物的生活。以我们现在人类的标准来衡量,它们比以前的生物要进步了许多。就像人类说的那样,比起以往地球上任何生物,此时产生的陆上动物的体积更庞大,分布范围更广,力量更强大,活动性更强,更加有生气。
海洋里虽然没有取得这么大的进步,但是也出现了许多繁盛的生物新品种。一种具有封闭壳、类似乌贼状的动物在浅海里出现了,后人称之为菊石类。它们的远祖曾经生活在古生代的海洋里,直到此时,菊石类才迎来了它们的全盛时期。现在这种动物已经不存在了。与它们最近的亲戚,是生长在热带地区水里的珍珠鹦鹉螺。还有一种新生的、多产的鱼类,鳞片比以前片形和齿形更为轻巧和精美。从此以后,它们极为兴盛,成为河海中的主要物种,长久居于优势地位。