回眸遠古“巨蟲時代”

張唯誠

一只現(xiàn)代蜻蜓，它看起來很像3 億年前在天空中飛行的遠古巨蜻蜓，但個頭小了很多。

“ 華萊士巨蜂”比普通的蜜蜂大很多。

石炭紀的天空

2019年，科學家們在印度尼西亞重新找到了被認為已經滅絕了的世界上最大的現(xiàn)代蜜蜂。這種蜜蜂的身體有核桃般大小，大約4厘米長，翼展達7.5厘米以上，幾乎和一張信用卡一樣寬，因而它被稱為“華萊士巨蜂”。這是自1981年后，人們再一次發(fā)現(xiàn)了這種蜜蜂，算起來它們已經失蹤了近40年。如今，這樣巨大的昆蟲在地球上已經非常罕見了。然而，如果你能回到遠古時代，就會發(fā)現(xiàn)大型昆蟲并不少見。那時，體形巨大的蚱蜢、蜻蜓和蜉蝣在地球上比比皆是，它們爬行、巡游和飛翔，并構建了地球歷史上一個神奇無比的“巨蟲時代”。

“巨蟲時代”比恐龍時代要早得多，大致在3億年前的石炭紀。那時，地球上的大部分陸地處于熱帶，植被非常繁茂，一些巨型節(jié)肢動物，如蜉蝣、蝎子、千足蟲、蜈蚣等生活在溫暖舒適的環(huán)境里。

就目前所知，當時最大的昆蟲是蜻蜓的遠古親戚。從形態(tài)上看，這種遠古巨蜻蜓近似于現(xiàn)代的蜻蜓，但它們的翼展可達0.6米，這是現(xiàn)代蜻蜓所無法比擬的。在2.2億年前的天空中，巨大的蚱蜢上下飛舞，它們的翼展可達15～20厘米，與今日家養(yǎng)鷦鷯的體形差不多。那時，蜉蝣的遠古近親也很活躍，擁有寬達20～25厘米的翅膀。現(xiàn)如今，這種昆蟲以壽命短暫而聞名。除此之外，那時地球上還生活著大量的遠古蜈蚣和蟑螂。這些古代巨蟲多是食肉動物，很可能以其他昆蟲為食。

在“巨蟲時代”最后的大約5000萬年里，這些巨型昆蟲物種走向了消亡，地球歷史上的“巨蟲時代”也隨之落下了帷幕。

巨蟲樂園

那么，地球歷史上為何會存在“巨蟲時代”？那些令人毛骨悚然的巨蟲如何得到了迅猛發(fā)展的契機？科學家們認為，“巨蟲時代”很可能是當時大氣中的高含氧量造就的。在3億～2.5億年前的石炭紀，地球大氣中的氧含量水平達到了30%，比今天21%的氧含量要高得多。動物需要氧氣進行新陳代謝，這種化學反應為它們提供能量，而較大的生物需要更多的氧氣。許多節(jié)肢動物通過遍布其肌體中的微型氣管直接吸收氧氣，因而高氧含量能促使昆蟲向大個頭的方向進化，為大型昆蟲的繁育創(chuàng)造了條件。

為了進一步印證這種觀點，科學家們需要研究巨蟲的興亡與大氣含氧量之間存在著怎樣的關聯(lián)。

古生物學家研究史前生命，他們經常搜尋古老的巖石，研究被稱為“化石”的古代生命跡象。那些化石可能是一個腳印、一副骨架，或者是另一種生物遺跡，它們在石頭上留下了印記，表明那里曾經存在過某種生物。通過確定巖石的年齡，古生物學家可以估算出動物、植物或其他生物死亡的時間。

為了調查巨型昆蟲的真相，美國加州大學圣克魯斯分校的古生物學家馬修·克拉彭和他的同事杰里·科爾研究了多達10500塊古化石中史前昆蟲的痕跡，他們將昆蟲的大小與昆蟲生存時大氣中的氧含量進行了比較。研究發(fā)現(xiàn)，最早的昆蟲出現(xiàn)在3.2億或3.3億年前的化石中，一開始它們的體形巨大，并很快達到了頂峰。從那以后，大多數(shù)昆蟲的體形在縮小。

? ? ?“巨蟲時代”的終結者

馬修·克拉彭和他的同事們還使用計算機模型來研究史前的大氣。他們的工作表明，大氣含氧量大約在2.6億年前開始下降。隨著時間的推移，含氧量的水平也發(fā)生了波動。研究顯示，在“巨蟲時代”的大部分時間里，含氧量和最大昆蟲的翼展同步發(fā)生著改變。當含氧量下降時，翼展就會縮短;而當含氧量增加時，翼展就會相應地延長。這個現(xiàn)象表明，當空氣中含有更多氧氣時，昆蟲的體形會變大，而在含氧量較少時，昆蟲的體形則會變小。這一結論與現(xiàn)代的一些研究結果是一致的。

但在大約1.5億年前，情況發(fā)生了變化。盡管大氣含氧量再次開始上升，但昆蟲的體形仍然很小。這又是怎么回事呢？

一種可能的解釋是，鳥類出現(xiàn)了，或者說經過了許多代的緩慢變化，鳥類進化成了天空中更強悍的獵手，它們扮演了“巨蟲時代”終結者的角色。它們與昆蟲爭奪食物，進而吃掉了那些體形巨大的蟲子。對此，馬修·克拉彭解釋道：“那個時代是鳥類進化并開始變得更擅長飛行的時候，因而，盡管氧氣在那段時間里持續(xù)增加，但昆蟲卻還是變小了。”

除了鳥類以外，含氧量也并非是唯一影響昆蟲大小的因素。科學家們還發(fā)現(xiàn)，即使在含氧量很高的時候，也不是所有昆蟲的體形都是巨大的。例如，蜜蜂出現(xiàn)于大約1億年前，它們的體形并沒有進化得很大，至今仍保持著大致相同的大小。馬修·克拉彭認為，生態(tài)學可以給出答案：蜜蜂必須給花朵授粉，如果花兒不再變大，那么蜜蜂也不會變大。

這件化石顯示了生活在3億年前一只昆蟲的翅膀。作為對比，左上方是一只現(xiàn)代蜻蜓的翅膀。

當更善于飛行的鳥類統(tǒng)治了天空，地球上的“巨蟲時代”便一去不復返了。