互动科普

3亿年前

气候：分为热带、温带和寒带等

人类的祖先：有别于现代爬行动物的原始蜥蜴

大陆：盘古超大陆正在形成，广阔的浅海区域——古特提斯洋形成

茂盛的蕨类大森林，70厘米长的巨型蜻蜓，2米长的大蜈蚣！

3亿年前，在温暖的湿地生长着大片茂盛的森林，有些植物高达40多米，相当于10层楼那么高，有些植物的茎干上镂刻着奇异的花纹。其实，它们都是巨型蕨类植物。

森林中，巨型蜻蜓在翩翩起舞，个头是现在中国最大的蜻蜓——巨圆臀大蜓的4～5倍；巨型蜈蚣四处爬来爬去，比成人的身高还要长。这一时代的昆虫是最早飞上蓝天的生物。研究认为，大气中的氧气含量增多是导致巨型昆虫“横空出世”的原因。当时，氧气含量达到了史无前例的35%（现在为21%）。

那么，为什么氧气增多了呢？大家知道，植物通过光合作用不断合成有机物，并释放出氧气。但是，植物枯死后，微生物会消耗氧气，将有机物分解。因此，如果植物的生长与分解同时进行的话，大气中的氧气含量就不会发生变化。

由于当时凋枯的植物不少被埋在了湿地中，微生物无法将其分解，因此，大气中的氧气没被消耗掉，而是越来越多。被掩埋的植物历经3亿年的时间转化为煤，最后被人类从地下挖掘出来。由于地层中埋藏着大量的煤，因此，这一时代被称为“石炭纪”（约3.6亿～3亿年前）。

3.6亿年前

气候：温暖，陆地湿度增大，氧气含量减少到15%左右（现在的70%左右）

人类的祖先：两栖类

大陆：南部的冈瓦纳大陆不断向北部的劳伦大陆靠近

登陆时需要对身体进行怎样的改造？

在大约3.6亿年前，陆地上只有植物与昆虫。我们的祖先（远古的脊椎动物）还生活在水中。对于从水中爬上陆地的鱼石螈来说，广袤的陆地简直就是天堂——到处都是丰富的食物，没有天敌，不用担心生命受到威胁。

鱼石螈在陆地上用四肢支撑身体。研究认为，它是在水中进化出四肢的，因为同一时代的、生活在河流中的棘螈也有强健的四肢。

登陆后的脊椎动物不仅需要用四肢来支撑身体和运动，还需要对全身结构进行大改造。首先，它们学会了用肺呼吸，而不再用鳃呼吸。其次，它们拥有了强健的骨骼以承受陆地上的重力，并演化出了头、肩和腰的分化。

昆虫的登陆时间则比脊椎动物早了7000万年，即在大约4.3亿年前，昆虫已从水中爬上了陆地。研究认为，由于昆虫不需要像脊椎动物那样进行全身的改造，因而才得以更早登陆。节肢动物的外骨骼相当于包裹身体的外壳，这层外壳轻巧而坚固，完全可以承受陆地上的重力。此外，昆虫具有特殊的呼吸系统（气管系统），能够将体液的蒸发降到最小。

其实，昆虫还不是最早的登陆者，在它之前，植物早已捷足先登了。在植物到来之前，陆地是一片荒凉的不毛之地，只有地衣等低等生物。

（本文发表于《科学世界》2015年第10期）