5. 石炭纪

在鱼类的时代，大地上一片荒芜。悬崖峭壁上只有光秃秃的岩石经受着日晒和雨淋。没有真正意义上的土壤——因为还没有蚯蚓帮忙制造土壤，没有植物打碎岩石颗粒形成泥土；没有苔藓和地衣的痕迹。生命仍然只存在于海里。

在这片不毛之地上，气候发生了极大的改变。导致气候变化的原因十分复杂，我们仍然无法做出正确的推断。地球轨道的形状变化、自转轴的渐变、大陆形状的改变、甚至可能还有太阳温度的波动，这些因素的共同作用，使得地球表面的大部分地区进入漫长的冰川时期，如今又给地球带来了持续几百万年的温和气候。历史上有过几次剧烈的地壳运动时期，地球几百万年来累积的上冲力引起火山爆发和板块隆起，重新界定了山脉和大陆的边界，海平面上升，山的高度增加，并加剧了气候的极端变化。接下来则是漫长的相对平静的时期，霜冻、雨水和河流消解了山的高度，这些水带着大量的淤泥汇入大海，抬高了海底并使海水扩散，覆盖了越来越多的陆地，海洋变得越来越浅，越来越广阔。历史上曾出现过“山高海深”的时期，也有过“地形平坦”的时期。请读者们不要以为随着地壳变得坚固，地球表面的温度就一直在稳定下降。当温度下降到一定程度时，地球内部的温度便不再影响其表面的温度。我们发现了大量冰雪存在的痕迹，即使在无生代时期也有过“冰川时代”。

直到鱼类的时代末期，在一片广阔的浅海和咸水湖的时期，生命才有效地从水中向陆地转移。毫无疑问，如今大量出现的一些生物的早期形态已经以稀少的数量、罕见的方式默默无闻地生存了几百万年。现在，它们的机会来了。

在对土地的入侵中，植物无疑比动物更早占领了陆地，不过动物很可能紧随其后。当流水退去之后，植物需要解决的第一个问题是如何获得坚硬的支撑来让叶片朝向阳光；第二个问题就是如何从潮湿的地下获取水分并输送到植物的组织里。木质组织的形成解决了这两个问题，它既能为植物提供支撑，又能把水分输送到叶片。在岩石记录中突然充满了多种木质沼泽植物，其中很多植物体积庞大，例如大型树苔、树蕨、巨型马尾草等。伴随着这些植物一代又一代的生长，终于有大量不同种类的动物从水中爬上岸边。有蜈蚣和千足虫，最早的原始昆虫，与古代皇帝蟹和海蝎有血缘关系的生物成了早期的蜘蛛和陆地上的蝎子，这时出现了脊椎动物。

一些早期的昆虫体型很大。这一时期的蜻蜓有的翅膀长达29英寸。

这些新物种以不同的方式适应了呼吸空气。在此之前，所有动物一直在呼吸水中溶解的空气，这种需求仍将是所有生物必须的。所以动物王国的成员们以不同的方式获得了提供自身所需要的水分的能力。完全干燥的肺部会使人窒息。人的肺部表面必须是湿润的，空气才能穿过肺部进入血液。所有生物对陆地呼吸的适应，要么通过在原本的鳃上进化出覆盖物来阻止水分蒸发，要么通过在体内进化出管状或其他新的呼吸器官，并用液体分泌物进行润滑。作为脊椎动物祖先的鱼类，它们原来赖以呼吸的鳃在陆地上是无法发挥作用的，在动物王国的这种划分中，它们的鱼鳔进化成了新的体内呼吸器官——肺。像青蛙和蝾螈这样的两栖动物，一开始在水下用鳃呼吸，然后它们像很多鱼类有鳔那样，在喉咙初长出了一个袋状器官进行呼吸，于是它们上岸了，鳃部缩小，最终鳃裂消失（唯一的例外是一条鳃裂的副产物成为耳朵和鼓膜的通道）。这时的动物只能在空气中生存，但它必须回到水边产卵和繁殖。

在这个沼泽与植物的年代，所有的陆生脊椎动物都属于两栖纲。它们基本都和现在的蝾螈有着血缘关系，其中有一些长到了很大的尺寸。它们虽然是陆生动物，却需要生活在潮湿的沼泽周围。这一时期的所有大型树木也具有水陆两栖的习性。它们都还没有进化出可以落在地面上、仅靠雨露的滋润便可生长发育的果实和种子。它们的孢子只有洒在水中才能发芽。

比较解剖学的最美妙的研究方向之一就是追溯生命从空气中获得生存必需品的这一复杂而奇妙的过程。无论植物还是动物，所有生命从根本上都是由水组成的。例如比鱼类更高级的脊椎动物，包括人类，在还是卵或胎儿的时期都曾拥有鳃裂，鳃裂在幼体出生之前便会消失。鱼类泡在水中的赤裸的眼睛在高等生命中受到眼睑的保护，泪腺分泌的液体也能防止眼部干燥。由于声音在空气中的振动更微弱，导致了鼓膜的产生。在几乎所有的身体器官中都产生了类似的适应性，生命进行自我修正以适应陆地上的环境。

石炭纪是两栖动物的时代，这个时代的生命存在于沼泽、咸水湖以及这些水域之间的浅滩上。于是生命的范围扩大了。山丘和高地仍然了无生机。生命虽然学会了呼吸空气，但植物的根仍然扎在原生的水域里，动物仍然需要回到水边繁衍后代。