约公元前3亿年—裸子植物

如果树会说话就好了。地球上有些最老、最高、体型最粗壮的生物就是裸子植物,许多都出现在加州。红杉可以活上好几千年,「玛土撒拉」这棵刺果松已经活了4600多年,据信是地球上最老的一棵树。海岸红杉的高度时而超过110公尺,而全世界最高的「同温层巨人」有113公尺。化石纪录显示, 在种子植物出现5000万年之后,也就是大约3亿年前,地球上首次出现裸子植物,它们替高大的植食性恐龙提供养分。虽然在1亿2500万年前,被子植物(开花植物)出现以后,便取代裸子植物在植物 界的龙头地位,高海拔地区依然是针叶树的优势地区,在气候较寒冷的北美、北欧至北极苔原边缘的干燥地区兴盛生长。松叶树大约有600种,是裸子植物中最大的类群,多数都是常绿树。

所谓的裸子植物就是以裸露的种子(胚珠)进行繁殖的植物,裸露的种子通常出现在形成松果的 变形叶片上;相反的,种子植物的种子通常包覆在成熟的植物卵巢(果实)中。裸子植物具有根、茎丶叶和具备两种传导方式的维管束系统:木质部负责把根系中的水分和矿物质传导至枝条;韧皮部则负责把叶片制造的有机物质,传导到不会进行光合作用的植物组织中。

裸子植物具有重要的经济价值。

北半球大部分的商业木材都是来自松叶树的树干,如松、云杉、洋松,这些是所谓的「软木」,是大部分夹板的原料。松叶树也是精油的来源,松 叶树的树脂中含有松节油、松香、木醇和香胶。有些非针叶树的裸子植物还可以当作药材,如麻黄(麻黄素的来源),中国以麻黄入药治疗呼吸不顺,已经有数千年的历史;据信银杏可有效治疗阿兹海默症、高血压,并舒缓更年期的症状;从短叶紫杉的树皮中可以萃取出有抗癌效用的紫杉醇。

约公元前3.5亿年—种子的成功

史上第一种陆生植物,和如今的苔藓及蕨类植物有亲缘关系,大约出现在4亿5000万年前,统治 植物世界超过1亿年。这些早期的蕨类不会产生种子,而且需要依靠水分才能完成有性生殖。雄性配 子体释放精子,精子必需游泳穿越水状薄膜才能和卵子相遇完成受精,形成合子。种子植物,可说是地球上最重要的一种生物,大约在3亿5000万年前首次出现在地球上,此后便成为地球上最主要,也最为人熟知的植物形态。种子和花粉是让植物成功登陆的功臣,让植物不需要水分也能完成生殖,适应干旱等环境和阳光中有害的紫外线辐射。

孢子植物只会产生一种孢子,再由孢子形成两性的配子体。随着时间,这些植物有一部分演化成 种子植物,开始产生两种孢子:小孢子,可发育成多个雄配了体;大孢子,发育成单一个雌配子体。

雌配子体加上外围的保护构造,就像是一颗未成熟的种子,称为胚珠(ovule)。花粉粒就是雄配子体,内部的精子受到保护层保护,以防精子干 枯,罡助精子抵抗机械性的伤害,让精子可以长距离移动,传播自身的遗传物质。不像 孢子植物的精子必须主动跋涉抵达胚珠的所 在位置,种子植物的精子可以透过风力进行被动传播。

让花粉粒抵达植物 胚珠所在位置的过程称为授粉。等胚珠内的卵子受精后,胚珠产 生胚胎,胚胎再发育成种子。种子保护胚胎,并提供营养,需要的话,可以让胚胎维持几10年的休眠状态,直到适合发芽的气候状况出现。

种子植物有两种主要类型:裸子植物( gymnosperm),如针叶树;被子植物(angiosperm),种类约有25万种,九成以上的植物都是种子植物。

约公元前3.6亿年—两栖动物

约在3亿6000万年前,肉鳍鱼的鳍演化成四足动物的四肢和具趾的脚。逐渐演化的四足动物能够离开水域,让牠们不用和其他水中生物竞争资源,也逃离水中捕食者,还可以在水边浓密的植被中追捕猎物。四足动物演化成两栖动物,许多两栖动物一生都过着既水生又陆生的生活模式。

两栖动物约有5000至6000种,可分为三大类群,每一个分类群都有各自的特征:有尾目(Urodela) 的蝾螈具有长长的尾巴和四肢;裸蛇目(Apoda)的蚓螈模样像蠕虫,没有足,几乎全盲,生存在热带栖地。

约有90%的两栖动物属于第三个分类群:无尾目(Anura),也就是青蛙和蟾蜍这些幼时水生,成年后在潮湿地区行陆生生活的动物。雌蛙或雌蟾蜍在水中产卵,雄蛙或雄蟾蜍负责让卵受精。青蛙幼时称为蝌蚪,蝌蚪具有鳃,可以从水中过滤氯气,长长的尾巴和侧线是感觉系统,让蝌蚪可以侦测水,中的动静和压力变化。经过变态后,蝌蚪发展出强劲的后脚、硕大的头部和眼睛、一对暴露在外的鼓膜以及适合肉食生活的消化系统,而尾巴、侧线系统和鳃则消失不见。透过皮肤交换呼吸气体,也就是氧气和二氧化碳,这也是两栖动物共有的特征。多数两栖动物生长发育的过程都要经历变态。

生物多样性的领头羊。自1980年代起,科学家发出警讯,全世界的两栖动物和蛙类数量开始下降,导致某些种类已经灭绝,对全球生物多样性而言,这犹如巨大的威胁。两栖动物以藻类和浮游动物为食,也会捕食昆虫,减少昆虫传播疾病的机会,而两栖动物本身又是其他脊椎动物的食物来源。至今,我们仍不知道是什么原因造成两栖动物数量下降,但栖地破坏或栖地变化、环境污染和真菌感染,都是可能的原因。

约公元前4亿年—昆虫

艾得华.威尔森(Edward O.Wilson,1929年生)

昆虫是地球上数量最多的动物。已知种类约有 100 万种,科学家推测大约还有 600 万至 1000 万种

昆虫等着被发现。因此,昆虫组成动物界最大的分类群,数晕超过其他所有动物数盟的总和。昆虫是无脊椎动物,隶属于节肢动物门,其下至少分成30个目,每一目的昆虫都具有外骨骼以及些共同特征:三对足、身体,分为头、胸、腹三节,以及一对可以侦测声音、振动和化学讯号(化学讯息传递素,包括费洛蒙在内)的触角,以及针对取食方式而特化的外在口器。

昆虫约出现在4亿年前,最古老的昆虫化石·模样看起来就像现在的衣鱼。科学家找到飞行昆虫 留下的完整印痕化石,推测生存时间大约是3亿年前。昆虫是地球上第一种会飞行的动物,也是唯一 会飞的无脊椎动物。飞行提供昆虫最主要的竞争优势,使昆虫可以逃离捕食者、寻找食物和配偶,以 及移动到新的栖地。

许多昆虫的生活史会经历变态,经历不完 全变态的昆虫,若虫就像是成虫的缩小版,蝗虫 就是如此;而经历完全变态的昆虫,像是蝴蝶,幼虫必须经过四个阶段,才能转变为成虫。研究蚂蚁及其社会行为的美国生物学家艾德华.威尔森,在1990年出版共同著作《蚂蚁》一书。过着真社会性生活的蚂蚁群居在一起,彼此合作照顾幼虫,族群中有世代重迭和分工现象。

昆虫和环境之间存在各式各样的关系。许 多人把昆虫当成害虫:把其他动物当成寄主(蚊子)、传播疾病(疟疾)、毁坏农作物(蝗虫),以及破坏房屋结构(白蚁)。但昆虫同时担任替开花植物授粉的工作,是用来进行遗传硏究的绝佳材料,也是其他动物的食物来源。

植物藉由光合作用获得自身所需的养分

植物藉由光合作用获得自身所需的养分; 其菌从环境中吸收已分解的营养物质(例如已分解的生物残骸或动物的排遗) ; 动物则是吃其他生物维生。至于原生生物如何获取营养,目前没有概括性的通论。从这个角度出发,藻类像植物,黏菌像真菌,阿米巴原虫则像动物。近年来,原生生物适切的分类地位和演化史几经修正,而且还传分析的结果显示,有些原生生物和动物及真菌之间的亲缘关系, 甚至比跟其他原生生物还要亲近。

细胞核是细胞内最大的胞器

细胞核是细胞内最大的胞器,内有携带遗传信息且缠绕成染色体的DNA。真核细胞的增殖方式有两种: 其一是有丝分裂( mitosis ) ,一个细胞会产生两个遗传背景完全一样的子细胞; 其二是减数分裂( meiosis),成对的染色体分离,每一个子细胞拥有的染色体数目是母细胞的一半。真核细胞域, 生命三域中的第三域,包含多细胞生物组成的动物界、植物界和真菌界,以及多数为单细胞生物的原生生物界。就目前所知,原生生物是最多元,数量也最多的真核生物。想要区别真核细胞域中的不同生物界,可从生物获得营养的方式来判别。

所有先进的生命形态都具有真核细胞

所有先进的生命形态都具有真核细胞。距今约16亿至21亿年前,据信是从原核生物透过内共生作用( endosymbiosis) 演化而来的真核生物出现在地球上。真核细胞的体积比原核细胞大10倍,更有组织也更复杂。真核生物的形状大小有极大差异,小如阿米巴原虫、红藻,大如鲸鱼、恐龙。原核细胞和真核细胞最主要的差异在于,真核细胞的细胞核和细胞内的胞器,外层都有膜包覆。各自区隔开来的空间,让胞器能够更有效率的执行能量转换、消化营养物质、合成蛋白质等特定功能,使细胞内可同时进行多项功能而不会互相干扰。

藻类依据颜色分为三大类群: 红藻、绿藻和褐藻

藻类的分类方式,有些是依据细胞核的有无,区分为真核或原核生物,或者依据它们的栖地进行生态上的分类。从1830年起,藻类依据颜色分为三大类群: 红藻、绿藻和褐藻,这是因为光合作用中的辅助色素遮蔽叶绿体的绿色。目前已知的红藻约有6000种,所在的海域深度不同,会造成色彩浓淡的差异。红藻是热带海洋温暖海域中最常见的藻类,多数红藻是多细胞生物,其中最大型的就是海藻。绿藻门有超过7000种绿藻,主要出现在淡水域。

藻类的异质性挑战众人普遍接受的生物分类方法

藻类的异质性挑战众人普遍接受的生物分类方法。有些藻类具有原生动物和真菌的特征,由10亿年前的藻类演化而来。各种藻类、之问亲缘关系并不亲密,也没有形成单一的演化支系。25亿年前,地球大气层的氧气含量突然剧增,据信是因为蓝绿藻行光合作用的原因。红藻和绿藻从藻类共祖演化而来,演化时间超过10亿年,最古老的藻类化石,年代可回溯至15亿年前。绿藻的演化支就是陆生植物的祖先所在位置,有些生物学家认为应该把绿藻纳入植物界的范畴。

藻类是形成食物链的基础

藻类是形成食物链的基础。从简单的单细胞生物或拥有数百万细胞的多细胞生物,都包含在藻类的范畴里。就大小而言,藻类横跨七个数量级,从直径一微米的微胞藻,到长达60公尺的大浮藻都包含其中。藉由光合作用,藻类可以利用二氧化碳和水形成有机食物分子,是所有海洋生物赖以生存的食物链的基础。氧气是光合作用中的副产品,全球陆生动物呼吸所需的氧气,有30至50% 由藻类生产。原油和天然气是古代藻额行光合作用而遗留下来的产物。