为什么陆地上常见的动物都是两个鼻孔?( 二 )


  • 出现髓鞘 , 有髓鞘神经信号传导速度可达120m/s , 而无髓鞘神经信号传导最快2.3m/s 。
  • 出现偶鳍 , 鱼类的生物流体力学臻近完美 , 偶鳍最后也演化成了高等陆生动物的四肢 。
当运动能力提升 , 嗅觉在提升过程中 , 鼻孔也发生了更利于生存竞争的演化 , 出现了双鼻孔 。
通常鱼类都有双鼻孔 , 每个鼻孔又有一对孔(实际四个鼻孔):前鼻孔和后鼻孔 。

鱼类运动时 , 形成快速水流 。 水流穿过前鼻孔 , 然后从后鼻孔流出 。 可令嗅囊内部敏感的感受器 , 单位时间从水流中捕捉到的气味分子 , 比头顶没有水循环的单鼻孔效率高出了很多倍 。
  • 一般的鲨鱼能够嗅出水中1ppm(百万分之一)浓度的血腥味 。
相关的特征 , 令鱼类竞争能力空前提高 , 出现了繁荣 , 并很快演化出了有颌鱼类 , 即全颌鱼 。 不久出现了盾皮鱼 。
3.6亿至4.15亿年前 , 盾皮鱼的一支邓氏鱼体长达近10迷 , 称霸了整个泥盆纪海洋 。

紧接着一支向软骨鱼演化 , 一支朝着硬骨鱼演化 。
大约4亿年前 , 一支进入淡水水域 , 并在3.9亿年前在生态压下 , 一支朝着登陆方向演化 , 这就是肉鳍鱼 。
肉鳍鱼现存种类仅只有总鳍鱼(腔棘鱼目下两种矛尾鱼)和肺鱼(6种肺鱼) 。

人们普遍认为 , 肉鳍鱼演化成了四足动物 , 最标志性的生理结构就是——内鼻孔 。
陆生爬行动物一边需要饮食 , 一边需要通过肺部呼吸 , 单独开一个呼吸用的孔 , 更有利于生存 。
最关的就是 , 这个内鼻孔 , 从鱼类到四足动物究竟是如何演化出来的 。
主流的观点有两大理论:
  • 外鼻孔逐渐演化而来 。
  • 单独的新生构造 。
20世纪30年代 , 瑞典古生物学家雅尔维克花了整整25年的时间研究真掌鳍鱼为代表的总鳍鱼类化石 , 他最后得出结论:
  • 真掌鳍鱼拥有一对内鼻孔与外鼻孔相通 , 从而使空气进入肺部 , 这和陆生四足动物是一样的 。 总鳍鱼类演化出了陆生四足动物 。
  • 同时他认为 , 内鼻孔是新生构造 , 在过渡时期 , 鱼类不仅存在一对内鼻孔 , 还存在两对外鼻孔 。 在演化过程中 , 一对才外鼻孔逐渐消失 。 这被称为三孔理论 。

雅尔维克的研究得到了学界的普遍认同 , 甚至被写入了教科书 。
然而50年后 , 雅尔维克的研究却被他的弟子张弥曼所撼动 。
1981 , 云南出土一种接近扇鳍鱼类(真掌鳍鱼所属)的肉鳍鱼——先驱杨氏鱼 。 在没有CT的年代 , 张弥曼使用“连续磨片制蜡模法”法 , 花了两年的时间 , 绘制了数百张图片 , 还原了杨氏鱼的头颅结构 。

她震惊的发现 , 杨氏鱼并没有她恩师雅尔维克所说的内鼻孔 。
当她再检查雅尔维克的真掌鳍鱼标本时 , 才发现真掌鳍鱼原本可能存在内鼻孔的部位并不完整 , 这说明它有很大的可能性没有内鼻孔 。

张弥曼、雅尔维克 , 以及真掌鳍鱼模型
张弥曼的研究成果 , 直接否定了雅尔维克的三孔理论 , 也证明真掌鳍鱼并不是四足动物的祖先 。
那究竟谁才是四足动物的祖先呢?
1993年 , 张弥曼带着学生朱敏在云南曲靖发现了属于原始肉鳍鱼的肯氏鱼化石(3.9亿年前) 。
肯氏鱼是十分关键的过渡品种 , 比它更原始的鱼类没有内鼻孔 , 而比他更先进的 , 已经有了内鼻孔 。
进入21世纪后 , 随着大量肯氏鱼化石的发现 , 最终确定了肯氏鱼处于外鼻孔向内鼻孔演化的过渡状态 。
它的前上颌骨和上颌骨之间形成了裂口 , 内鼻孔即将形成 。
张弥曼确定了内鼻孔的演化过程 , 为生物演化的化石证据 , 提供了最为关键的一环 。
  • 2016年10月 , 张弥曼获得罗美尔-辛普森终身成就奖。
  • 2018年3月23日 , 获得年度世界杰出女科学家奖 。
3.6亿年前的鱼石螈类 , 已经有了内鼻孔 , 只不过还有纤薄的骨片把内鼻孔隔开 。
最早的陆生四足动物诞生 。
到了两栖动物 , 内鼻孔已完全成型 。
从此以后的动物 , 也就都有了两个鼻孔 。

青蛙口咽式呼吸过程:空气通过外鼻孔进入 , 再从内鼻孔进入空腔 , 然后再压入肺部
以上就是两个鼻孔诞生的过程 。

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