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第9章 动物学家的故事(9)

我们知道,人也是生物进化的结果,是由古猿进化而来的,但古猿是如何变成人的呢?对于这个问题,历来争论很多。最终为这个难解之谜给出答案的是马克思主义的创始人之一、国际无产阶级运动的领袖恩格斯。

人类起源的种种传说是人类在科学发展水平还十分低下的历史条件下,探索自身起源的一种朴素认识。随着历史的发展,这种粗糙而又缺乏科学的解释,已日益不能为人们所满意。随着近代科学特别是解剖学的日益进步,人们开始质疑神创论的绝对权威,用科学的探索精神寻求人类起源的本源。在这个过程中,先后出现了瑞典植物学家林耐的“人猿同类”说、法国博物学家布丰的“人猿同源”说、法国博物学家拉马克的“由猿变人”说。1859年,英国生物学达尔文出版《物种起源》一书,阐明了生物从低级到高级、从简单到复杂的发展规律。1871年,他又出版《人类的起源与性的选择》一书,列举许多证据说明人类是由已经灭绝的古猿演化而来的。

在达尔文生活的时代,人们还没有发现多少古猿的化石。达尔文怎样得出人类起源于古猿的论点呢?主要是由于他已经有了进化观点。于是他仔细地比较人类和现代类人猿的材料,根据材料相似或相异的程度,得出人类和类人猿共同起源于古猿的论点。达尔文以后,科学界已经发现了不少古猿化石,支持人和猿同祖的见解。但人们一直未能正确解释古猿如何演变成人。因而这个难题一直困扰着许多科学家。

1876年,恩格斯写了《劳动在从猿到人转变过程中的作用》一文。文中第一次提出:古代类人猿在身体器官具备了向人类转化的条件和在自然力的影响下,是劳动在这个进化成人的过程中起了重要的作用。这就是著名的“劳动创造人本身”理论。

按照恩格斯的理论,人类是这样产生的:在远古的热带森林里,曾经生活着一种古代类人猿。它们长期在树上过着攀援的生活,它们的骨骼和各种器官同今天的人类已经比较接近。随着大自然的变化,原有的森林稀疏了,有许多古猿被迫下到地面上生活。由于他们的前后肢已经有一定的分工,他们不再像其他动物那样四足行走,而是在前肢的协助下,半直立行走。由于它们经常需要用后肢支撑躯体,用前肢去抓握天然的木棒和石块,来抵御猛兽的侵害,捕捉较小的动物,采集植物的果实,经过一代一代的进化,它们的后肢越来越适应在地面上行走,最后终于能够完全用后肢直立行走了。这时它们的上肢就从行走中完全解放出来,迈出了从猿到人的具有决定意义的一步。此后,它们的上肢就专门用来获取生活资料了。又经过一段漫长的时期,它们的骨骼、肌肉、韧带等更加进化,脑子和发音器官更加发达,手也变得越来越灵巧,终于制造出第一把石斧。生产工具的制造,标志着人类的诞生。

随着化石材料的不断发现,测定年代方法的不断改进,人们对人类起源的认识也不断深化。目前已经可以大致勾画出人类脱离古猿后的发展历史:猿人阶段——古人阶段——新人阶段。

猿人阶段开始于200万~300万年前。这时猿人已会制作一些粗糙的石器,脑量在600~700毫升。猿人晚期已接近现代人类,打制的石器比前期复杂,石器有了初步的用途分工,如打猎的石器是打猎的,剥制兽皮的是专剥制兽皮的,并能使用火与长期保存火种。我国发现的元谋人、蓝田人、北京人以及坦桑尼亚的利基人,都是晚期猿人的代表。

猿人阶段一般认为在大约30万年前结束,此后进入古人阶段。古人阶段又称早期智人阶段。古人的脑容量进一步增大,已达到现代人的水平。脑结构也较猿人复杂。制作的石器较为规矩,但还不知磨制,能人工生火,有了埋葬的习俗,有了原始的“衣服”,体质也开始分化,有了明显的差异。我国发现的马坝人、长阳人、丁村人就是这一时期的代表。

古人阶段一般认为大约在5万年前结束,此后进入新人阶段。新人阶段又称晚期智人阶段。新人在体态上与现代人几乎没有什么区别。新人打制的石器已很精致,形状多样,石器分工已较明确,并出现了骨器与角器,大约在1万年前,甚至有了磨制石器。新人还会制作装饰品,进行绘画、雕刻等艺术活动,开始了对美的追求。法国鲁克马努人,中国柳江人、山顶洞人是这一时期的代表。以后,人类便进入了现代人的发展阶段。

“中华曙猿”揭示的秘密

根据生物进化史的理论,我们人类是从古猿进化而来的,那么,古猿的祖先又是什么样呢?这个问题一直是人类渴求解开自身生命秘密的难题,吸引着一代代古生物学家们孜孜不倦地探索。20世纪60年代初,研究人员在埃及首都开罗附近的法尤姆地区发现了一批3500万年的高等灵长类化石,从而形成了人猿起源于非洲的假说。但30年后在我国发现的“中华曙猿”却大大动摇了“人类起源地最有可能在非洲”的观点。

中华曙猿生活于距今4500万年前的中始新世中期,比法尤姆的高等灵长类早了将近1000万年,是已知的高级灵长类动物中最早的一种。中华曙猿的化石是20世纪80年代在江苏溧阳上黄镇一个名叫水母山的山中发现的。经过发掘,考古研究人员在这里发现了距今大约4500万年的哺乳动物化石上万块。经清理,这些化石属于12个目、38科的63种哺乳动物。其中,一些小巧的牙齿特别引人注意,因为它们在某些方面很像灵长类,但却保留了许多非常原始、甚至有些像食虫类动物的特征。这一发现引起了美国同行的注意,从1992年开始,中美两国组成了联合研究小组,对上黄地区及相关地区开展了进一步的野外考察,对富含灵长类的上黄动物群及相关动物群进行了深入的研究。随后的工作发现了至少4个种的高等灵长类,其中一种被命名为“中华曙猿”。

中美两国专家共同研究认定,中华曙猿的体重在50~150克,是一种高等灵长类动物。之所以得出这样的结论是因为低等灵长类动物,像狐猴等善于跳跃而不用四肢攀爬,但曙猿四肢的骨骼表明它已习惯于用四肢在树枝间攀缘,而这正是高等灵长类的明显特征。

1994年,中国、美国、加拿大三国科学家联合提出了“人类起源在中国”的论断,得到不少世界知名科学家的认同。但是,不少学者在当时就指出,中华曙猿的出现只是孤证,而且作为低等灵长类,因为中华曙猿相比较非洲的那些早期高等灵长类表现出了许多的原始特征,对此,这些学者认为高级灵长类不可能由中华曙猿进化而来,自然也就谈不上中华曙猿是人类的祖先。但是不久,中华曙猿作为迄今所知的最早高等灵长类的地位就被其最近的承继者——世纪曙猿的发现进一步证明了。1996年,在山西垣曲小浪底工程热火朝天进行的时候,一支中美科考团在抢救性挖掘现场发现了世纪曙猿化石,世纪曙猿比中华曙猿略大,生活在距今大约4000万年前的中始新世最晚期。在一系列性状上,它都显示出属于高等灵长类的特征,显示了与古老的始镜猴类的相似性,从而为高等灵长类始镜猴起源论提供了一定的证据,因此它被命名为世纪曙猿。

1999年,一个由法国科学家为主组成的研究小组在缅甸发现了中始新世晚期的新属种邦塘巴黑尼亚猿。邦塘巴黑尼亚猿年代与世纪曙猿年代相当,晚于中华曙猿。作为进化史上最早的高等灵长类家族,曙猿发现的这三种化石记录及其年代显示,中华曙猿不仅确实是目前所知道的类人猿亚目的最早代表,而且在它出现后不久,曙猿科就可能发生了在东亚地区的散布,以及从东亚向东南亚地区的散布。

2000年,中美科学家在具有世界权威的英国《自然》杂志联合发表论文,认为曙猿化石在江苏溧阳和山西垣曲相继发现,包括人类及其近亲——猿和猴子在内的高级灵长类的起源,应确定在4500万年前左右的东亚。至此,由中华曙猿的发现引发的对高等灵长类非洲起源论的挑战,似乎已经有了明确的结论,但由于最终缺乏化石来证明非洲猿是从中国迁移而来,所以,“人类起源在中国”学说只能与“人类起源在非洲”相对峙。

历史上,古人类化石是判定人类起源地的重要证据。1856年,德国发现了古人类化石,当时人们认为人类起源于欧洲。20世纪20年代,有古生物学家认为人类发源于蒙古高原地区。20世纪50年代末在坦桑尼亚发现“东非人”化石之后,人们开始相信人类起源于非洲。

向动物学习奔跑

人类起源于动物,奥运会中的很多体育项目也来源于动物。到目前为止,种类繁多的动物在漫长的进化和自然选择过程中,已形成了多种多样超过人类的运动能力。当人类以运动的方式,并借助运动器械、设备等强身健体、提高竞技运动水平的时候,学习和借鉴动物们的种种“超能力”就是很自然的事了。

我们知道,现代竞技跑步中的起跑技术大致可分为站立式和蹲踞式两种,而短跑运动中最好的起跑技术是蹲踞式。那么,蹲踞式起跑是怎样产生的呢?这还要归功于袋鼠给人的启示。

1888年,澳大利亚短跑运动员舍里尔在苦于成绩停滞不前时,偶然从大袋鼠身上受到了启发。这种袋鼠看起来大腹便便,却有快跑如飞的本领。闲跑时一跳有12~19米,急跑时一跳可达12米,如果需要,它的跑速可以毫不费力地达到每小时70多千米,特别是它突然起动时的加速令人羡慕不已。舍里尔经过观察,发现袋鼠在跑跳之前,躯体总是向下弯曲,腹部几乎贴近地面,然后以弹射的速度起动。于是,他一反多年来站立式起跑的传统,采用了类似袋鼠的起跑动作,发明了在当时被认为是“短跑技术革命”的起跑技术——蹲踞式起跑,因而他在1896年的奥运会上创造了优异成绩。后来,许多运动员仿效。另一位运动员在起跑线上蹲下的地方挖了一个小小的浅坑,一只脚放进浅坑,起跑时脚一蹬,便箭一般冲射而出,取得了100米短跑不到10秒的成绩。以后,所有的赛跑运动员都采用了蹲踞式起跑,于是田径运动场上出现了助跑器这种产品。

现代短跑技术的两大要素——加大步幅和扒地动作也是从动物的奔跑姿态中“引进”的。

骏马是陆地动物赛跑的佼佼者。在广阔无际的草原上,飞驰而去的骏马,身后会留下一阵烟尘。仔细看来,马蹄竟然能把泥土扒起来,可见其后蹬时的力量是很大的。在分析了它们腿部动作和地面上留下的痕迹之后,专家们发现,蹲蹬发力是它们获得高速度的奥秘之一,因此,径赛运动员后蹬时,脚掌趴地这一合理技术应运而生。

骏马等蹄行类动物在奔跑时,其蹄印是前深后浅,并且四肢在蹬地时与地面保持一定夹角。这样,骏马在奔跑时向前的水平分力就非常大。这种奔跑技术是疾驰动物能够获得高速度的秘诀之一。蹄行动物在奔跑时还有充分施展腕踝关节的扒地动作,这种扒地动作有其独到之处,是一种力的高效率传递。它能将强大的地面反作用力通过腕踝关节与地面的接触有效地传给肢体,以获得向前飞奔的高速度。

疾驰动物的这两个奔跑特点对改进短跑运动员的技术动作和提高运动成绩提供了理想的生物原型和技术模式。我们知道,前撑和后蹬技术的好坏,是整个短跑技术的关键。充分而放松的前撑动作是加大步幅、保证充分后蹬的前提;而强有力地充分后蹬又能增加向前的水平分力,这是提高速度的基础。所以,如果运动员能够同疾驰动物那样,在奔跑中保持一个合理的后蹬角度,做出合理的“扒地”动作,使后蹬力通过腕踝关节充分地传递到身体,并尽量减少力的传递损耗,那么,运动员就能获得一个理想的强大的向前反作用力,从而使跑步速度大增。所以,在保持合理的步频与步幅的前提下,许多优秀运动员都以疾驰动物的奔跑特点为模式,认真地模仿动物的步态和蹬地扒地动作,使自己的身体与地面保持一定的倾斜度,合理地控制后蹬角度,加快动作频率,以此来提高短跑运动成绩。

人类从动物中学到了很多运动的技能,甚至有动物直接参与了人类的运动会,在奥运会比赛中,除了人之外,唯一的动物参加者就是马。马术比赛的颁奖仪式上,要同时宣布两位获奖者的名字——骑手和马,骑手获得奖牌,马匹也要佩带花环和绶带,以表彰它为人类作出的贡献。这充分体现人们对动物的喜爱,表达了人与动物和谐相处的理念。当我们观看运动比赛时,不要忘记这也有动物们的功劳。

体育运动从本质上而言是模仿动物运动和狩猎行为的变化形式。例如,赛跑、跳跃和铁饼标枪等田径运动源于追踪和投掷等狩猎活动;足球、篮球、曲棍球、羽毛球、棒球、冰球、马球、水球和乒乓球等球类运动源于瞄准和杀戮等狩猎行为。

观动物知天气

迄今为止,人类还不能十分精确地预报天气,大自然仍对人们隐藏着某些秘密。可是,在自然界中却有许多动物被视为“活气压计”、“活湿度计”、“活温度计”。这些动物中的“气象预报员”往往对大气的变化十分敏感,会表现出异常反应。这些反应,均可作为预测天气的参考。

水母是一种低等的海产无脊椎浮游动物。在研究水母时,生物学家发现它是一个高度准确的“活气压计”。在暴风雨到来很早之前,它就急急忙忙地把身体隐藏到安全地带。科学家仔细地研究了水母的身体,发现它有一个可以感觉超声波的“耳朵”。在暴风雨发生前10~15小时,它的“耳朵”就能清晰地“听”到由水中传来的超声波。在水母的“耳朵”前端有根细细的棒状物,上面带一个圆球,充满液体,有一个小小的石子浮起,并同神经末梢接触。超声波首先被充有液体的圆球接收,然后由水泡中的小石子传给神经,于是水母就接收到大风警报的信息了。科学家根据水母“耳朵”的工作原理,制成了自动预报大风警报的“电子耳”装置。

青蛙是我们最为熟悉的两栖类动物之一。在自然界中,青蛙素有“活晴雨表”之称,因为青蛙能够感知大气的微小变化。非洲的土著居民,只要发现树蛙由水中爬到树上,便动手做防雨的准备,因为这预示着雨季要来到了。而当青蛙在水面“吧哒吧哒”地拍水时,也就是预报天要晴了。许多鸟类也都是出色的“气象预报员”。它们对气压的变化,阳光的强弱,以及雷雨前大气中的积电现象非常敏感。这些气象的变化,往往会直接影响到鸟的歌唱、飞翔以及候鸟到达和出发的时间。

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