科普-中华学生百科全书-第366部分
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即加速很快。专家们做过测定，非洲草原上的猎豹从静止到时速为 50 米／秒
的时间只需 2 秒钟，半分钟内时速可高达 110 公里，这种速度是任何食草动
物都跑不出来的。前面提到了猎豹利爪不能缩回去，其实奔跑时爪尖像跑鞋
一样加快了猎豹追击速度，这是猎豹的长期适应偷袭捕食演变的结果。这是
猎豹追击时憋着一口气跑的，半分钟一过若还未捕到猎物，它便会自动放弃，
站在原地直喘气。猫科动物的牙齿在进化中比犬科动物小，但上下两对犬齿
既坚固又细长，它的下巴和头骨之间的肌肉发达，收缩时极为有力，能够咬
断猎物的脖子和骨头。因臼齿（大牙）小，它们不嚼骨头只吃肉，为了能充
分的吃肉，舌头上演化出了一层又密又细的倒钩，能把附在骨头上的肉一点
点舔光。如果家中有猫，不妨试试让它舔你的手，你会感觉它的舌头像细砂
纸一样磨手，可见猫科动物进食要比犬科动物精细。为了隐蔽地接近猎物，
身上还有一件“迷彩服”，更提高了捕食的成功率。与犬科动物相比，不妨
打个滑稽的比喻，猫科动物像个聪明的人，总能吃上好吃的，而犬科动物像
个笨蛋，饥急了什么都吃。
虽然猫科动物是最强悍凶猛的食肉动物，但也得遵守自然界优胜劣汰的
规律。有些不适应自然界变化的猫科动物，由于跟不上动物进化，最终也是
惨遭淘汰。犬科动物就是很好的例子。不过总的来说猫科动物对环境的高度
适应使其得到充分的发展。根据猫科动物体形大小、生活环境的不同，它们
也分化成不同的种类，大中小俱全，生活环境各异，如草原上的狮子，森林
中的老虎、豹子，平原的猫。没有任何动物能与它们为敌，就连狼也要惧怕
三分，更不要说向它们进攻了。
但是从人类实用的眼光来看，猫科动物的演化也不是完美的，前面提到
了它们的耐力不够，不适应长途跟踪，嗅觉不如犬科动物，而且喂养的食物
要很精细，成本太高。当然人也把野猫驯化成为家猫，目的是让它捉老鼠，
在社会物质极大丰富以后，养猫又多了一种目的——观赏。尽管如此，在人
类社会中，犬科动物的用途比猫科动物广泛得多。
附：生物学中的重要定律
生物学领域中，一些为人所熟知的重要定律如重演律、进化不可逆性、
器官相关律及威廉斯登法则等在古脊椎动物学的研究中起着重要的作用。重
演律和器官相关律将分别在《短中见长——生命的演变过程》和《居维叶》
中提到，这里着重将谈一谈进化不可逆性和威廉斯登法则。
生物进化的不可逆性 生命的历史是一部物种新陈代谢的历史，地球
上现在的物种都是地质历史上生存过的物种后代。过去的物种被现在的物种
所代替，现在的物种又被将来的物种代替，新的不断兴起，旧的逐渐灭亡，
已经演变的物种不可能回复祖型，已经灭亡的种类不可能重新出现，这就是
进化的不可逆性。以我们人类历史为例，它经过了原始社会、奴隶社会、封
建社会，现在是资本主义社会与社会主义共存的社会，如果有人想让历史退
回到奴隶社会或封建社会去，行得通吗？恐怕谁也做不到。即便做到了，人
民也会推翻他的。中国近代史上有个“张勋复辟”的事件，他把已下台的清
朝皇帝溥仪又扶上了台，可仅上台 11 天就在人民的讨伐声中又下台了。当
然，人是有思维的，不允许历史开倒车，生物界中尽管没有人类的特性，可
它的进化一样也不走回头路的。从对化石的研究发现，生物某种器官一经演
变就不可能在其后代身上恢复原状；一经退化消失也再不会在其后代身上重
现。以马为例，始新世的马前肢四趾、后足三趾，渐新世和中新世的马前肢
三趾，上新世和现代马仅剩一趾，其已经退化的足趾决不会恢复原状。类似
的例子还很多，如古生代的三叶虫、笔石，中生代的恐龙，它们既然已绝灭
了就绝不会再出现了，地史上每次大灾难之后，残余的生物都是在原有基础
上发展起来的，而决不会通到生命的初期重新开始的程度。专家们正是总结
了生物进化中的这些实际例子，归纳出了这条定律。
威廉斯登法则 脊椎动物在进化发展中，也是由低等向高等、身体器官
从简单至复杂、神经系统日趋完善演变的，但唯有骨的数量是从多至少、从
复杂到简单的。这种现象不但表现在从低等门类到高等门类，就是在同一门
类中比较原始与进步种类之间也是普遍存在的，在脊椎动物头骨骨片数目的
变化上尤为显著。如原始硬骨鱼类的头骨有 180 多块骨片，较进步的硬骨鱼
约为 100 多片，古两栖类及古爬行类动物头骨骨片数量在 95～50 块之间，哺
乳动物头骨骨片已减少为 35 块，人类的头骨骨片数量最少，只有 28 块，其
中还包括中耳内的 6 块很小的听骨。
脊椎动物越进化，其骨骼数量就越少，这一规律就是威廉斯登法则。为
什么动物身上会出现这种现象呢？
脊椎动物进化初期身体各器官的功能很差，需要有硬体的支撑，哪里需
要就在哪里长出一块骨片来，甚至在皮肤表面也长出骨板或骨质鳞片，这种
多的骨片显出了消极的一面：身体行动迟缓，还妨碍了其他系统的发展，随
着不断地进化，动物各器官功能趋于完善，有些不需要骨骼支撑，有些游离
骨片向脊椎骨靠拢固定。途中连接了其他骨头，数量从几根减少到一根，头
部过去有很多的骨片但保护作用相似，逐渐就减少为几大块，还愈合成颅腔
（在哺乳动物的头颅上能看到几条锯齿状的接触线，这就是骨片的愈合线），
增加了牢固性和稳定性。这样一来减少了骨头的体积，肌肉附着在为数不多
的骨头上，定向收缩力增强，神经网络也清晰了；颅腔扩大、脑量增加（动
物进化关键的一点就是神经系统的进化，从鱼类开始出现头后，头与身体的
比例在进化中就逐渐加大），反应快速，行动敏捷，更有利于生存。会不会
因骨骼减少而对身体的保护性降低？以恐龙和牛为例，同样都食植物，甲龙、
剑龙等的自卫武器是全身披鳞挂甲，这身盔甲使它们行动不便，只起消极防
御的作用，仍抵挡不住霸王龙的袭击；而牛的自卫武器是牛角，比盔甲轻得
多，行动自然灵活，遇见敌人常采取主动进攻，历史上就有不少农家牛勇斗
虎豹保护主人的故事。
因此骨骼的减少只会给动物带来进步，这也是被实践证明了的。
附：什么是化石
青少年朋友们去自然博物馆参观，讲解员总是告诉大家，在人类还未诞
生之前，地球上还存在过什么动、植物，它们是如何如何生活的，它们的形
状是什么样子，是生活在什么环境中的……这些死去的生物被他们讲得活灵
活现，就仿佛是他们亲眼看到似的。他们是怎么知道地球上曾存在过这一天
的呢？是根据化石。那么化石是什么呢？
简单地说，化石是动、植物死亡后被埋藏于地下，经过地质作用所变成
的石头。但这一些石头保留了动、植物的形状特征，古生物学家们便是根据
这些特征，确定出它们是何种动植物。若是动物，则还要运用解剖学的原理，
勾画出它们的骨骼，补充上它们的肌肉和皮肤，便画出了它们的体形图或雕
塑成模型了。
在地球历史中存在过的生物之所以能够保存成为化石，要有生物本身和
地质环境双方面的条件。首先生物本身必须具有一定的硬体，如无脊椎动物
中各种贝壳、脊椎动物的骨骼等，它们是由无机物组成的硬体，与皮肉、内
脏等软组织相比，不易遭受氧化或腐烂而消失，因此成为化石的可能性较大。
而那些软组织易遭氧化和腐烂，成为化石的可能性就小得多，这就是为什么
大多数化石都是骨骼和贝壳的原因。第二个条件是生物死后要有它们被迅速
埋葬起来的地质环境。如海洋和湖泊中，泥沙沉积迅速的地方，生物保存为
化石的机会就多，否则即使生物有硬体，如果死后长期暴露在地表或泡于水
中不被泥沙所掩埋，也会被风化作用破坏或其它动物吞食，不能形成化石。
另外，还需要指出的是，一些无机物的形态类似生物形状（如海底锰结核、
树枝状痕迹等），但它们并不是化石，因为它们不是生物；而现代才被泥沙
埋藏的生物遗体，如动物，即便皮肉烂掉，仅有白色的骨头，也不能称为化
石，必须经过沉积物形成岩石的过程，使骨头也变得坚硬如石，这才能叫化
石，而这一过程至少需要 25000 年的时间。
从以上可以看出化石保存需要种种条件，各时代的古生物只能有一小部
分由于条件适宜而成为化石，再考虑到成为化石期间遭受的种种破坏作用及
现在还没有发现到的化石，已收集到的化石仅占当时古生物数量的很少一部
分，它们对古生物的记录必须是很不连贯、很不完整的，致使有些生物绝灭
之谜直到现在我们还是不清楚的。
化石有不同类型，这是由于埋藏环境不同而形成的，大致可以分为四种：
实体化石、模铸化石、遗迹化石和化学化石。
实体化石 遗体本身全部或部分保存下来，在特殊的环境中避免了氧化
和腐烂，如西伯利亚冻土层的猛犸象、波兰斯大卢尼沥青湖里的披毛犀、我
国抚顺煤田中包含完整昆虫的琥珀等。但这类实体化石并不多见，绝大多数
生物仅能保存硬体部分，而这一部分也要经过石化才能形成化石，石化作用
有：
矿物质充填，无脊椎动物硬体结构中多少都留有空隙，当硬体掩埋日久，
空隙往往被地下水中的矿物质（主要是碳酸钙）填充，变成致密坚实的实体
化石；脊椎动物骨骼，其髓质消失留下的中空部分同样易受矿物质填充而增
加了重量，这也是中药店收购龙骨时，鉴别是龙骨还是骨头的一种方法。
交替作用，在石化过程中原来硬体的物质成分被地下水溶解带走，而水
中的矿物质沉淀在被溶解的孔洞中。若是沉淀与溶解速度相等，就能保存原
来硬体的微细结构。如硅化石，大家都能在硅化石上看到年轮和细胞的轮廓。
升溜作用，生物被埋藏后，体内不稳定的成份经分解，挥发消失了，仅
留下了稳定的成份，形成薄膜保存下来。如树叶，主要成份是碳水化合物，
经过升溜作用，氢、氧全都跑了，仅剩下碳，形成了碳质薄膜。
模铸化石 生物遗体在围岩中留下的印模和复铸物。生物往往遭受破
坏，但这种印迹却反映出了该生物体的主要特征，最常见的是植物叶子的印
痕。有时带硬壳的动物死后壳体张开，泥沙充填进去，在固结成岩后地下水
又把壳体溶解，在围岩与壳外表面的接触面上留下外模，在泥沙与壳内表面
的接触面上留下了内模；如果壳体张开不大，基本保持原状，那么充填进的
泥沙成岩后就称为内核，若是动物死后壳体不张开，当贝壳溶解后就留下一
个与壳同形等大的空洞，此空洞如再经充填，所形成的核则称为外核。
遗迹化石 是生物活动时留下的痕迹和遗物。遗迹化石中最重要的是足
迹，从足迹的大小、深浅及排列情况，可以推测该动物身体的轻重，行走时
是慢步、疾驰还是跳跃，足迹是爪型还是蹄型，由此可以推知该动物是食肉
型还是食植物型。例如：发现地上有两排足迹化石，一排小有蹄，一排大有
爪，行距由远而近，步幅由小变大，经过一段混乱后脚印又出现了，但只有
一排大而有爪的足迹。这串系列脚印所表现出的含意，是大家都会看明白的。
属于遗物方面的化石，是指动物的蛋化石和便化石。我国河南省西峡县
发现的恐龙蛋化石称得上是世界奇迹。成窝迭垒的恐龙蛋分布在 20 平方公里
范围内，颜色不同，大小不等，形状也不一样，对研究恐龙当时的生活形态
有着重要的意义。粪便化石中鱼类化石比较常见，可以根据形状、大小来分
析，如螺旋状的粪便化石就可能是具有螺旋瓣肠道的鱼类排泄的。
化学化石 有些生物的遗体虽然不能保存下来，但有机体分解后形成的
各种有机质如氨基酸、脂肪酸等仍可保留在地层中。它所具有的化学分子结
构足以证明过去生物存在过。国外的专家们曾对三亿年前的鱼类、1 亿多年
前的恐龙化石做过化学分析，得到了 7 种氨基酸。我国在 1994 年从河南省西
