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石炭纪的空中杀手巨脉蜻蜓
文 / 程醉
在大约3亿年前的石炭纪, 气候温暖、 湿润,遍布着沼泽和森林.高大的乔木享受着上层空间的阳光雨露,而以蕨类植物为主的灌木则占据了森林的下层领地, 伴随着植物的繁茂, 昆虫、爬行动物和两栖动物都有了很大的发展. 此时,人们最熟悉的远古动物——恐龙尚未出现.在树木之上的广袤天空中,体形庞大的飞行昆虫“巨脉蜻蜓”主宰着一切生杀大权.巨脉蜻蜓的飞行时速超过 30 公里.它的颌部更是能够将包括小型爬行动物在内的猎物撕成碎片.
高能的“空中杀手”
一只巨脉蜻蜓正在一片长满蕨类植物的沼泽地带悠闲地飞行.它不时地转动着自己那颗硕大的脑袋,以便于让那双占据了头部大部分位置的复眼来观察周围的情况.它的每只复眼由许多小眼组成,数目从 3 万—10 万个不等.周围的物体不断地被这些小眼摄入, 形成图像.当物体在巨脉蜻蜓的复眼前移动时,小眼依次产生反应,它就能根据连续出现于小眼中的图像和时间,确定出目标物体的运动速度.
一只匍匐在水边的两栖动物引起了巨脉蜻蜓的注意.在石炭纪,壳状两栖脊椎动物也逐渐繁盛了起来,它们被归类为壳椎亚纲.壳椎亚纲的种类相当多,基本都是一些小型的、生活于沼泽或者是水边地洞中的两栖动物.这只身长大约 30 厘米的两栖动物并没有意识到来自空中巨脉蜻蜓的威胁.
巨脉蜻蜓在它的上空盘旋一圈之后,略微悬停一下,犹如一支离弦之箭,“嗖”的一声便直接向猎物俯冲了下去.对于壳椎亚纲的小型两栖类动物而言,它们根本没有抵御巨脉蜻蜓攻击的“武器”.想要活命,唯一的办法就是在它抵达之前潜入水中.然而,这只“疏忽大意”的家伙运气却不太好.当它发现巨脉蜻蜓时,对方那 6 条带着尖刺的腿已经牢牢地把它抱了起来,尖刺也深深扎进了它的身体.
巨大的“飞行高手”
1880 年,在法国南部的科芒特里,煤矿工人们意外地挖出了一具长着超大翅膀的巨型昆虫化石.1885 年,法国古生物学家查尔斯 ?布隆尼亚尔在对这块化石进行仔细研究之后,正式将其中的昆虫命名为“巨脉蜻蜓”.
在昆虫学界,古蜻蜓目、原蜻蜓目和蜻蜓目共同组成了蜻蜓总目.其中古蜻蜓目和原蜻蜓目的昆虫早已经灭绝,而蜻蜓目从二叠纪起一直生存到现在,有将近３亿年的历史.巨脉蜻蜓和我们现在看到的蜻蜓并不相同,它是原蜻蜓目巨脉科的昆虫.发现于美国北部俄克拉荷马州诺布尔县的早二叠世的二叠拟巨脉蜓化石,其翅展长度有 71 厘米,是目前世界上已知的最大的飞行昆虫.
古生物学家在研究较小但更为完整的巨脉蜻蜓化石后发现,它们不但长得同现代蜻蜓很像,就连解剖结构也很类似.据此推测,巨脉蜻蜓的猎食方式、生活习性应该也和现代蜻蜓差异不大.
巨脉蜻蜓可以分别独立地振动四只翅膀,因此便能随心所欲地向前飞、向后飞,甚至是上下颠倒地飞.在高速飞行中,它们急转弯时能够产生很强的力.巨脉蜻蜓的眼睛拥有360°的全方位视野,强而有力的腿上长满尖刺,使得它们可以轻松地抓住各种猎物.再加上位于头部下方巨大且力道惊人的颌骨,还有强有力的口器,都能够让它们迅速地切割并吞食到嘴的猎物.直白地说,巨脉蜻蜓就是将一个体形巨大的飞行高手和一个武装到牙齿的致命杀手组合到一起的石炭纪杀戮机器.
相似的“现代亲戚”
科学家们曾经认为体形如此巨大的蜻蜓并不能真正地飞行,而仅仅是靠滑翔前进.但后来的研究发现,巨脉蜻蜓的翅膀上有类似于现代蜻蜓的褶皱,现代蜻蜓就是靠这些褶皱弯曲和扭转它们的双翅来上升和前进的.因此,巨脉蜻蜓的翅膀显然也可以摆动、弯曲和扭转.所以巨脉蜻蜓不一定飞得很快,但确实会飞.
本身庞大的躯体,再加上捕猎时拖着重量不轻的猎物,巨脉蜻蜓飞行起来可不是一件容易的事.它面临的首要问题就是如何散热.巨脉蜻蜓在飞行中,会因为肌肉的剧烈运动而产生大量热量.如果没有一套能够快速排出自身热量的生理机制,用不了多久它们就会被自己的体温“热死”. 现代蜻蜓体内有一种叫血淋巴的体液,通过增加腹部血淋巴的流量便可以散去多余的热量.科学家们推测,在巨脉蜻蜓的体内也应该存在类似的物质.
但是, 现代蜻蜓的体形如此小巧, 它的 “亲戚”巨脉蜻蜓为什么会长得这么大呢？答案就在于它们的呼吸方式.现代蜻蜓和巨脉蜻蜓都没有肺,它们是通过身体上的气孔来“呼吸”的.气孔是一种可以打开或关闭的小洞,能够让氧气进出身体.氧气通过气孔进入蜻蜓的身体以后,会经过一连串气管,把氧气直接运送到体内的每一个细胞.在目前的氧气水平下,现代蜻蜓的气孔系统总长度已经达到极限,超过这个限度,蜻蜓氧气的水平就不够了.所以,现代蜻蜓没有办法长太大.
而巨脉蜻蜓所生活的石炭纪,空气中的氧含量要远远高于现在,差不多高达 35%,而现在空气中的氧含量大约只有 21%.10% 的氧含量似乎听起来并不算相差太多,但对于通过微型气管直接吸收氧气的巨脉蜻蜓来说,氧气较多则表明它们体内的呼吸系统较小,因此体内便可以容纳更多的东西.所以,高氧气含量直接促使了巨脉蜻蜓向着巨型的方向进化,并且最终成为了巨大、凶猛的掠食昆虫.
灭绝的“天空霸主”
巨脉蜻蜓灭绝的原因众说纷纭,我们目前可以肯定的是,巨脉蜻蜓是在“石炭纪生物大灭绝”事件中灭绝的,在那个阶段,大约有30 万种巨型昆虫因此而灭绝.
大约 3 亿年前,地球处于石炭纪晚期.地幔岩浆活动引燃了遍布全球的地下煤炭层,火势很快便蔓延到地面.空气中极高的含氧量加剧了大火的扩散,倒下的树木又引燃了更多的树木,远古的大陆上一片火海.这场大火持续燃烧了 10 年之久,覆盖了当时地球一半以上的陆地.
在这种情况下,巨脉蜻蜓失去了栖息地,失去了食物来源.更为严重的是,大气中充满了有害气体和烟雾,它们遮挡了一半以上的阳光,使得植物无法进行光合作用,空气中的含氧量急剧下降.包括巨脉蜻蜓在内,地球上46% 的物种因此走向灭绝.约 1 万年之后,地球开始进入恢复期.但此时空气中的含氧量已经完全不能满足巨脉蜻蜓的活动所需,最后一只巨脉蜻蜓拼命扇动了一下翅膀也闭上了眼睛.至此,以巨脉蜻蜓为代表的巨型昆虫时代便彻底结束了.
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