动物进化
Author: 黄乘明
Date: 2014-08-14 16:00:00+00:00
Keywords: 自然; 科普; 生物
Description: 对生命溯源的好奇，对生物演化的追问，是一个永恒而古老并充满诱惑的话题，让人魂牵梦萦，心驰神往。本书以清新简洁的文笔，将这样的进化过程描绘得深入浅出，展现的生态画面栩栩如生。书中的内容使我们相信，生物的进化永远是是一个生机勃勃的、令人兴奋不已的领域。作者成功地带给我们阅读本书乐趣的同时，还带给我们许多有意思的生物进化的知识。
Rights: Copyrights as per source stories

国家动物博物馆精品研究——动物进化

国家动物博物馆精品研究——动物进化

黄乘明　著

江苏凤凰科学技术出版社

图书在版编目（CIP）数据

图书在版编目（CIP）数据

国家动物博物馆精品研究.动物进化/黄乘明主编.—南京：江苏凤凰科学技术出版社，2014.8

（中国野生动物生态保护/郑光美主编）

ISBN 978-7-5537-2746-2

Ⅰ.①国…　Ⅱ.①黄…　Ⅲ.①动物-研究②动物-进化-研究　Ⅳ.①Q95②Q951

中国版本图书馆CIP数据核字（2013）第321233号

国家动物博物馆精品研究——动物进化

总 主 编：郑光美　李志毅　黎　雪

本册主编：黄乘明

责任编辑：邓海云　李淳宁

责任校对：郝慧华

责任监制：曹叶平

出版发行：凤凰出版传媒股份有限公司

江苏凤凰科学技术出版社

出版社地址：南京市湖南路1号A楼，邮编：210009

出版社网址：http：//www.pspress.cn

经　　销：凤凰出版传媒股份有限公司

制　　版：南京紫藤制版印务中心

印　　刷：江苏凤凰新华印务有限公司

开　　本：889 mm×1194 mm 1/16

印　　张：8.5

版　　次：2014年8月第1版

印　　次：2014年8月第1次印刷

标准书号：ISBN 978-7-5537-2746-2

定　　价：60.00元

图书如有印装质量问题，可随时向我社出版科调换。

目录
扉页
版权信息
生态文明与科学传播
每个人都应懂一点科学
前言

波澜壮阔的生命乐章
地球及其大陆板块

矛尾鱼发现的故事
拉蒂迈鱼为何被称为“活化石”
单细胞生物
多细胞动物
动物进化的历程
物种的多样性与分类
动物分类知识
动物地理区划

生命之树与动物起源演化
进化中的生命之树

各类动物系统演化多孔动物的起源演化

科学巨匠与动物进化理论
神创论

拉马克的“用进废退与获得性遗传”学说

达尔文“进化论”和达尔文的故事

动物适应辐射与进化的依据
进化的重要规律和现象

鸟类适应辐射
哺乳动物适应辐射
动物进化的证据

动物进化的最新发现和成果
恐龙的系统演化

松鼠科动物的进化

人类的起源

参考文献

生态文明与科学传播

八年前，应江苏科学技术出版社之邀，我为《青鸟文丛》撰写了序言。八年过去了，科普工作在我国得到了前所未有的重视，获得了更为全面的发展。就在刚刚闭幕的十二届全国人大二次会议上，政府工作报告加入了“重视科普工作和科普精神建设”，对科普工作来说具有重要的意义。今天，非常高兴地看到该社又一套优秀的科普丛书《中国野生动物生态保护—国家动物博物馆精品研究》即将付梓，我想再度为之写上几句。

毫无疑问，野生动物的生态保护是生态文明建设不可分割的重要组成部分。党的十八大提出大力推进生态文明建设，这是关系人民福祉、关乎民族未来的长远大计。报告中指出，面对资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的严峻形势，必须树立尊重自然、顺应自然、保护自然的生态文明理念，把生态文明建设放在突出地位，融入经济建设、政治建设、文化建设、社会建设各方面和全过程，努力建设美丽中国，实现中华民族永续发展。

党的十八大以来，党中央站在战略和全局的高度，对生态文明建设和生态环境保护提出一系列新思想、新论断、新要求，为努力建设美丽中国、走向社会主义生态文明新时代、实现中华民族永续发展，指明了前进方向和实现路径。

今天，“生态文明、美丽中国”众所周知，这与我们每个人的生活，甚至基本的生存息息相关。随着人民生活水平的提高，在满足温饱之后，人们更渴望获得健康的身体、愉悦的精神，希望生活在更加美好的环境。当前国内的自然环境面临着巨大的挑战，若应对无力，我们恐怕无法面对子孙后代。重新构建和谐的人与自然关系是当下紧迫的任务。

生态文明建设是一项恢宏的工程。这样的工程必须有宏伟的顶层设计，没有图纸、没有设计和规划就不可能实现和完成这一建设任务，而设计来自于理念，没有正确理念和理论作指导，就像一座大厦没有地基一样，是完全不可能建立起来的。生态文明建设的理念就是要对自然足够尊重，对自然充分了解，并决心去爱护她、保护她，并最终实现人类及其社会的健康永续发展。

高度统一和认可思想理念之后，我们需要有行动力，产生这样的力量就需要我们去认识它、理解它、掌握它。自然界无比繁杂，从微观的基因世界，到宏观的生态系统，人类所建立的科学体系，以及人文和艺术世界的灵感，都直接或间接来自于变幻无穷的自然界。我们渴望了解自身，渴望认识周遭的物质世界，这才逐渐产生了自然科学；当初在不够了解自然、认识有限的情况下，我们产生对自然的膜拜、朴素的哲学和宗教，乃至巫术和迷信。即使时至今日，科学技术已经高度发达，人类可以上天入地，可以钻进分子、原子和夸克的世界，但人类所了解的自然仍只是九牛一毛。科学研究的深入、技术方法的发展，会使我们对自然界有更宽广、更深入的理解。唯有了解，才能理解；唯有理解，才能尊重。尊重与理解并存，才能更好地去建设生态文明。

生态文明建设对相关领域的科学家、工程师、管理者提出了新要求，广大的工作者不仅要在科技上创新，还要在制度上创新；不仅需要研究自然、掌握其中的运行规律，并应用到人类的生产、生活中去，还应当把自己的成果告知给渴望了解这些知识的公众。只有公众普遍了解和认识到自然的可贵和美丽，才会自觉自愿地去关爱她、保护她，而自然科学领域的专家有责任、有义务把自然界的方方面面，通过他们的文字、图片、演说等形式展示给广大的人民群众。生态文明建设上的理念宣传、思想传播、知识普及正是需要众多的与之相关的专家学者共同努力，通过老百姓喜闻乐见的形式去实现。生物学家、环境学家、生态学家、博物学家都有必要参与到科学传播中来，把生态文明建设的理念、思想培植到每一个人的心中。

我多次呼吁，科学普及和科学传播工作对于国家现代化和民族振兴具有十分重要的意义。我国政府面向公众的科普工作已经走过半个多世纪的历程，而中国的科普活动甚至有一百多年的历史，近些年来更是把科普工作作为实施科教兴国与可持续发展战略、提高全民科学素质的关键措施。今天，生态文明建设关乎人民的利益、国家的前途、民族的未来，在这条道路上要不断探索和创新，要深刻认识到生态文明建设的本质和意义，让人民群众共同参与这项伟大的工程，要实现这些目标，同样需要科学普及、科学传播。

此外，我们还经常提及科学思想和人文精神，这不是空洞的，也不是虚无缥缈的。它们是生态文明建设的思想源泉、精神支柱，它们的载体是科学知识、科学方法、科学历史、科学人物。专家学者以及他们的前辈、同行、同事、学生，只有把自己掌握的知识、熟悉的方法以及科研的故事讲述给公众的时候，思想和精神才能得以传播和延续。科学普及、科学传播需要更多的科技工作者、科普工作者发挥自身学科优势、职业优势，特别是与生态文明有关的学科专家应该多承担社会责任，多在生态文明建设中发挥作用，多做出应有的贡献。

从长远来看，当整个公众的科学素养提高了，生态文明建设也将会像其他各项建设工作一样得到更大的理解和支持，得到更多人的参与、付诸行动，这归根结底对广大的人民群众、对国家和民族的前途及命运至关重要。

希望江苏科学技术出版社可以更多地联系和组织科技工作者，撰写更多更好的科普读物，为科学普及和传播、为生态文明建设贡献更大的力量。

周光名

每个人都应懂一点科学

每个人都应懂一点科学，在21世纪的今天尤应如此。

每个人从出生之时起，就在不断地观察、认识这个世界并在其中生活、成长。在这个过程中，我们可能因未知而焦虑，因无知而彷徨。而获取知识之后，对事物了然于胸，无疑是一件快乐的事。无论擅长何种专业、从事何种行业，其知识结构中科学知识部分不可或缺。

懂一点科学，可以让人生活更自如。现代人变得越来越懒惰，社会分工日益细化，人们可以依赖“专业人士”；科学技术快速发展，人们可以依赖“傻瓜机器”。如果是完全彻底的依赖，姑且不论是否会让人退化，在现实生活中仍会带来诸多不便，一则成本高，二则有时并不如想象中快捷。日常衣食住行，不是事无巨细都可假手他人；应对困难挑战，理当以我为主；遭遇意外灾难，更是首先要靠自己。懂一点科学知识，哪怕并不专业，就可以提供虽然有限但相当有效的帮助，可以让人更为自如地应对生活中的各类事务，也可以让生活变得更舒适、工作变得更有效率。有时候“自己动手，丰衣足食”的感觉还是不错的。

懂一点科学，可以让人处世更明理。作为社会人，个体在与外界的互动当中受到深刻的影响。从口口相传、结绳记事到创造语言文字，再到当前多元化网络信息渠道的广泛覆盖，人们处在海量信息的包围之中。正如“人吃五谷生百病”，多介质渠道伴生大量的垃圾信息，真伪难辨。当此时，人们需要懂一点科学知识，重科学精神，按规律办事，以科学的正能量为主导，尚科学思维，用科学方法。明白是非、通晓道理之后，就不会为谣言所动，就不会为假象所惑，就会让伪科学无所遁形。

懂一点科学，可以让人自在观世界。人类的力量越来越强大，不节制地开发改造自然，本意是生存得更好，却在与自然争利的过程之中让自身陷入困境。气候变暖、资源枯竭、物种灭绝、天灾连锁反应，人类的生存环境急剧恶化。有些问题看似距离人们的日常生活比较遥远，而实际上已在每个人的身边，这就是每一个地球人的事，就是人人有责的大事。懂一点科学，不仅让人们了解自身，也让人们能够更好地认识世界、理解世界，明白人与自然和谐相处之道，不因个体微小而置身事外，自然而然以科学的生活态度践行低碳节能、关照生态环境。

每一个人都懂一点科学，从而更好地应对自小至大各种挑战。然则“科学”二字，似乎天然给人一种深奥、晦涩、难懂的印象，让普通人望而却步。如何在学习、工作、生活中培养科学意识、提升科学素养、弘扬科学精神？科普图书阅读无疑是一种比较好的选择。

“天下第一件好事还是读书”。纸质印刷的图书，经历千百年的传承，让人们对其权威性具有较高的信任度。既如此，作为出版人，策划优质的科普图书，自然责无旁贷。

凤凰出版传媒集团旗下江苏科学技术出版社组织出版凤凰理性科普文库，遴选当今世界一流的科普作家的作品，冀望以高水平的科普图书普及科学知识、引领科学思维、倡导科学精神，追求的正是让人们在轻松阅读当中“懂一点科学”。

所谓理性，是指人们形成概念、进行判断，分析、综合、比较，进行推理、计算等方面的能力。它和感性相对，指处理问题按照事物发展的规律和自然进化的原则来考虑的态度。所谓理性，要求考虑问题、处理事情不能冲动，不能仅凭感觉做事情。从社会学角度来讲，理性指能够识别、判断、评估实际理由以及使人的行为符合特定目的等方面的智能。理性通过论点与具有说服力的论据发现真理，通过符合逻辑的推理而非依靠表象来获得结论。

凤凰理性科普文库，核心是“科普”，特点是“理性”。每本书只讲一个问题，文字不多，议题明确；每本书都是独立系统，或为科学故事，或为科考报告，或为科学探讨，主题严肃而视角新颖、形式活泼，不说教，不罗列；有国内顶级原创佳作，也有国外一流科普引进，以不同的风格，阐释相同的科学本源。

懂一点科学，或可从读凤凰理性科普文库开始。

是为序。

陈海燕

前言

国家“十二五”规划所强调的生态文明建设，就是要通过在思想层面和文化意识层面确定可持续发展的观念，在行动上实现建设资源节约型和环境友好型社会的目标。结合国家的发展需要，深入贯彻生态文明建设的战略思想，大力宣传美丽中国的理念，宣传人与自然和谐共处。本套丛书的出版正是在这样的背景和思想指导下产生的。

野生动物是自然界中最重要的生命形式，它们与人类息息相关。然而，当下的环境危机已经严重威胁包括野生动物在内的生态系统的健康，生物多样性丧失已经成为影响全球生态环境安全的重大因素之一。毋庸置疑，保护野生动物、保护生物多样性必然是生态文明建设的重要组成部分。

尽管包括我国在内的许多国家在生物多样性的研究和保护方面采取了一系列的措施，但全球生物多样性丧失的速度并没有减缓，一些在自然界经过亿万年演化的物种，甚至我们人类还没有见到或认识到，就已经彻底消失了。所以，当前的环境形势十分紧迫，让广大公众了解目前的现状，了解相关的知识变得尤为重要。

谁来提供这些必要的知识、可靠的信息，谁来宣传自然保护的理念、传播生态文明建设的思想呢？江苏科学技术出版社与中国科学院动物研究所国家动物博物馆在这件事上达成了高度的思想共识，并合作完成了这套丛书。

中国科学院动物研究所是我国动物学研究的国家队伍，代表着中国动物学研究的最高水平，在野生动物研究与保护方面有着最为悠久的历史和传统，为野生动物的研究和保护做出了基础性和前瞻性的重要贡献。隶属于该所的国家动物博物馆，则是亚洲规模最大、研究水平最高、综合实力最强的动物系统分类与进化研究中心，馆藏动物标本达到近600万号，几乎囊括了中国最具代表性的动物类群。2009年，国家动物博物馆正式对外开放，向公众传播动物学知识，开展一系列科普活动。

凤凰出版传媒集团是国内最具影响力的出版机构之一，旗下的江苏科学技术出版社一直高度重视科普图书的出版，出版了许多脍炙人口的科普经典图书，其中不乏众多的生物类书籍，例如著名动物学家陈义教授的遗著《无脊椎动物生活趣闻》、著名古生物学家陈均远教授的《动物世界的黎明》，还有以生物进化、动物生态与行为、自然保护故事为主旋律的《青鸟文丛》等。这些图书的出版得到了读者的好评，发挥了科学普及、野生动物保护宣传的重要作用。

今天，两家单位强强联手，共同策划出版了这套《中国野生动物生态保护——国家动物博物馆精品研究》丛书。丛书精选了国家动物博物馆馆藏的多种动物珍品，既展示了我国野生动物生态保护研究的最新成果，也充分展现了现代化建设进程与野生动物保护相协调的最新实践与成果，适时地为国家的生态文明建设、美丽中国建设以及实现中国梦做出应有的贡献。

本丛书共设9册，由著名动物学家郑光美院士担任名誉主任，郑光美、李志毅、黎雪担任总主编，并全部由中国科学院动物研究所暨国家动物博物馆的科研人员完成，包括黄乘明主编的《动物进化》、张劲硕和张帆主编的《动物多样性》、孟凯巴依尔主编的《无脊椎动物》、梁红斌主编的《昆虫》、武春生主编的《蝴蝶》、张劲硕和张帆主编的《脊索动物》、贾陈喜主编的《鸟类》、黄乘明主编的《濒危动物》以及宋延龄主编的《动物与人》等。各册图书以博物馆各展厅主题为依据划分，并增加了其他重要的内容。虽从题目上看，某些书册有重复之嫌，但每本书侧重点不同、论述角度不同，各有千秋，缺一不可。为了保证图书的原创性，一批杰出的野生动物摄影师也参与到这项工作中来，包括买国庆、奚志农、雍严格等；难能可贵的是，近些年国内一批年轻的野生动物摄影师也成长起来，他们贡献了大量精美的图片，例如张帆、肖诗白、乔轶伦、唐志远等。

一言以蔽之，希望这套图书的出版能够在宣传科学发展观、可持续发展战略、生态文明建设等方面发挥更大的作用。最终希望广大的公众关爱野生动物，保护地球环境，为建设美丽中国，实现人与自然的和谐共处而努力奋斗。

丛书编委会

波澜壮阔的生命乐章

地球及其大陆板块

地球是银河系中目前发现唯一有生命的星球，地球的表面由约70%的海洋和30%的陆地组成，因此从太空中看到的地球大部分是蔚蓝色的，是大洋的颜色，陆地实际上是漂浮在大洋上的大陆板块，这些大陆板块十分缓慢地漂移，分离和聚合，聚合时产生碰撞，形成高原、高山，目前大陆板块依然在缓慢地漂移。这就是著名的德国气象学和地球物理学家魏格纳（Alfred Wegener）提出的大陆板块漂移学说的基础。

在距今4.58亿年前的奥陶纪时期，南极洲、印度、南美洲、非洲、撒哈拉和冈瓦纳大陆板块是连在一起的，呈现出地球上最大的陆地板块，我国的华南和华北分隔在这个板块的两端，北美洲自成一块，在这两个板块之间是古特提斯海，其余的海洋的北部部分成为泛大洋，南部成为土卫八大洋。

地球板块在距今4.58亿年的奥陶纪的分布

奥陶纪的海洋动物

生存在那个时期的海洋脊椎动物有全身披甲的甲胄鱼类，至今尚存的鲎就是它们的后代。甲胄类慢慢演化出了有上下颌的盾皮鱼类，之后出现了软骨鱼类和硬骨鱼类，其中硬骨鱼类的总鳍鱼类长着有肌肉的胸鳍和腹鳍，运动能力更强，开始了向陆地的拓展，慢慢登陆。与甲胄鱼同一时代的海洋无脊椎动物有三叶虫、笔石和鹦鹉螺，三叶虫和笔石已成为化石，而鹦鹉螺至今还在。

现存的总鳍鱼类类群有一种鱼叫矛尾鱼，又称为拉蒂迈鱼（因纪念发现者拉蒂迈小姐而得名），就是这类动物的后裔，它们生活于南非印度洋深海，在地球上存在了1.2亿年，是货真价实的活化石。

现存的总鳍鱼类类群有一种鱼叫矛尾鱼，又称为拉蒂迈鱼（因纪念发现者拉蒂迈小姐而得名），就是这类动物的后裔，它们生活于南非印度洋深海，在地球上存在了1.2亿年，是货真价实的活化石。

矛尾鱼自然是十分珍贵的，全国仅有6只矛尾鱼的标本，其中展示在中国古动物馆的拉蒂迈鱼标本是1976年在科摩罗海域捕获的，1982年科摩罗政府为了表达对中国人民的友好情意将这一珍贵标本赠送给中国，当时我国政府赠送了科摩罗政府两台拖拉机和一些农具作为回报。

现存的甲胄类动物，活化石——鲎

鹦鹉螺也是著名的活化石

在中国古动物馆展出的矛尾鱼标本

矛尾鱼发现的故事

（来自中国古动物馆）

长期以来，科学界一直以为包括腔棘鱼类在内的总鳍鱼类早在白垩纪早期就已从地球上灭绝消失了，人类只能通过地层中的化石来对这一类鱼形脊椎动物豹窥一斑。20世纪30年代末，一位名叫拉蒂迈的小姐打破了这一“死寂”，发现了第一条“活生生”的腔棘鱼类。

1938年12月22日，在南非小镇东伦敦海港的一条渔船上，一位在当地博物馆工作的年轻女孩拉蒂迈仔细地挑拣着海洋生物标本，突然她眼睛一亮，一个上世纪生物学上最富有传奇色彩的海洋探险故事就此拉开了序幕。让拉蒂迈小姐兴奋不已的是一条全身闪耀着逼人蓝光的怪鱼。与所有现存的鱼类不同，这条鱼身上覆盖着坚硬的鳞片，其肉质肢体状的鱼鳍，很容易让人联想到陆生脊椎动物的四肢。

拉蒂迈把鱼运回了博物馆，请人鉴定，可谁都不认识，博物馆客座鱼类学家史密斯博士又恰巧外出度假。圣诞节前夕的南非天气炎热、潮湿，鱼身美丽的蓝色开始褪成褐色，如何保存这条大约1.5米长的怪鱼成为一个棘手的问题。镇上只有太平间和食物冷冻库具有足以容纳这条大鱼的冷藏设备。拉蒂迈请求他们帮助却遭到了婉言拒绝，无奈之下，她找了少许福尔马林用报纸浸湿后包裹鱼身，以延缓鱼体的变质。

12天之后，拉蒂迈的信终于到了史密斯博士的手中。透过拉蒂迈所画的粗略素描，史密斯一眼就认出，这是一类生活在远古时代的鱼——腔棘鱼，它们在大约6500万年前就同恐龙一起灭绝了，人们对它们的了解也仅限于留在岩石上的片断记录。史密斯简直不敢相信自己的判断，立即拍电报给拉蒂迈，让她精心保管标本。但史密斯担心的最坏情况还是发生了：蓝色的怪鱼已成为一具剥制标本，只保留下来皮肤和内部骨骼，而内部器官与组织都作为垃圾倾倒到印度洋中去了。

拉蒂迈小姐绘制了这一条怪鱼的草图。凭借这张图，史密斯判定腔棘鱼“起死回生”了。

这条鱼后来被命名为拉蒂迈鱼。腔棘鱼“起死回生”的故事很快在全世界掀起波澜，英国《自然》杂志在报道这一发现时，开篇用了古罗马博物学家普林尼的一句话：“非洲总是可以发现新东西”。第一条拉蒂迈鱼是在南非查郎那河河口外捕获的，当地水深约70米。为了寻找第二条拉蒂迈鱼，史密斯夫妇花费了整整14年时间，走访了非洲东海岸所有的小渔村，并四处悬赏。1952年，又是一个圣诞节前夕，拉蒂迈鱼在科摩罗群岛终于再次现身。为了尽快获得这条鱼，史密斯甚至惊动了当时的南非总理，动用军用直升机，还差点引起南非与法国间的纠纷，因为科摩罗当时是法国殖民地。此后，在科摩罗海域又有近200条拉蒂迈鱼被捕获。科摩罗政府赠送给中国共4条，分别收藏在中国科学院古脊椎动物与古人类研究所中国古动物馆，中国科学院水生生物研究所标本馆、上海自然博物馆和北京自然历史博物馆。1997年，在距科摩罗有半个地球远的印度尼西亚，拉蒂迈鱼再一次被蜜月旅行中的美国青年尔德曼偶然发现，拉蒂迈鱼的地理分布也成为新的需要解答的谜团。

距今1.95亿年前中生代侏罗纪的地球大陆板块

侏罗纪因恐龙而闻名，成为妇孺皆知的地质年代。在距今1.95亿年前的侏罗纪时代，地球的陆地板块又发生了合并和分离。华北、华南和东南亚连在一起，通过乌拉尔山脉与欧洲和西伯利亚相连，北美、南美、非洲、阿拉伯、印度、澳大利亚和南极连成一大块。

拉蒂迈鱼为何被称为“活化石”

有关追踪拉蒂迈鱼的故事很多，每一位见到拉蒂迈鱼的人都会被它们深深吸引，它们把我们引向了已逝去的远古年代，告诉我们4亿年前我们的祖先是什么模样，它们在水中是怎样生活的。

大约4.1亿～3.8亿年前，地球上最高等的动物是在水中漫游的肉鳍鱼类，包括人类在内的四足动物就是从这类鱼中演化而来的。肉鳍鱼类跟形态各异、种属繁多的辐鳍鱼类同属于硬骨鱼纲中两个独立的亚纲。肉鳍鱼类虽然直接关系到四足动物的起源，然而现生种类却非常有限。在拉蒂迈鱼被发现之前，我们只知道3种生活在南半球的肺鱼，其他资料都来自化石记录。腔棘鱼是肉鳍鱼类中非常保守的一个支系，在演化的历史长河中，它们的体形几乎没有太大的改变。这也是史密斯根据一张草图就能辨认出拉蒂迈鱼是腔棘鱼，并称它为“活化石”的原因。

距今5 000万年前的地球大陆板块

距今5000万年的大陆板块与现代的地球大陆板块的位置已经非常接近了。南美和北美虽然没有连在一起，但是位置与现代板块接近。这时，动物中最高等的类群哺乳动物和植物中最高等的类群出现了。

地球及大陆板块经历了千变万化，海洋和陆地变得生机盎然，成为迄今为止，我们已知的银河系唯一有生命存在的星球。

从太空中遥看的地球——美丽的生命之球

单细胞生物

最原始的生命有机体

最原始的生命有机体属单细胞生物，至今还有不少的单细胞生物保留了下来。单细胞生物在整个动物界中属最低等、最原始的生物，包括所有古细菌、真细菌和很多原生生物。单细胞动物有变形虫、带鞭毛的鞭毛虫如眼虫等；单细胞植物有藻类。

单细胞生物是十分令人惊讶的，一个细胞就可以独立完成营养、呼吸、排泄、运动、生殖和调节等生命活动。

动物型单细胞的主要细胞器有细胞核、细胞质，还有线粒体、高尔基体、核糖体、细胞膜等。

草履虫

原生动物门的动物如草履虫，就是典型的单细胞动物。草履虫的细胞器分工明确，其中口沟负责取食，据估计，一只草履虫每小时大约能形成60个食物泡，每个食物泡中大约含有30个细菌，因此，一只草履虫每天大约能吞食43000个细菌，它对污水有一定的净化作用。外膜进行呼吸，吸收水里的氧气，排出二氧化碳；大核负责营养代谢；小核进行生殖作用；食物泡是草履虫进行胞吞作用产生的，进入细胞后将与初级溶酶体融合形成次级溶酶体；伸缩泡及收集管负责收集代谢废物和多余的水，并排出体外；胞肛负责排出食物残渣；纤毛的摆动帮助草履虫在水中旋转前进。

单细胞动物——草履虫

1953年，美国芝加哥大学的研究生米勒（S.L.Miller）在其导师尤利（H.C.Urey）的指导下，完成了著名的实验——“米勒实验”。“米勒实验”讲述并重现了这样一个有机物形成的故事：

CH4、NH3和H2的混合气体在水环境中，经过雷鸣电闪的持续作用，会形成有机物。而原始地球的大气中就充满了CH4、NH3和H2的混合气体，水环境就是蔚蓝色的大海，实验中的电闪雷鸣则可以类推为大气中持续不断的闪电和打雷。据此科学界推断，在海洋中最早出现了有机物质——氨基酸。

从此，地球生命在过去的35亿年中，经历了无数的变化和演变。

变形虫

变形虫是另一种单细胞动物，生活在清水池塘或在水流缓慢、藻类较多的浅水中。它体表的任何部位都可形成临时性的细胞质突起，称为伪足。伪足是变形虫的临时运动器，也可以包围住食物，完成摄食的作用。痢疾类变形虫是寄生在人肠道里的变形虫，营寄生生活，能够溶解肠壁组织引起痢疾。

单细胞动物——变形虫

单细胞动物——眼虫

眼虫类都有1～2根鞭毛，是它的运动器官。有意思的是，眼虫虽然属于原生动物，但是它的体内有大量卵圆形的叶绿体，其中含有叶绿素，有光时可以进行光合作用，自己制造有机物。这一点，和靠光合作用来制造养分的植物非常相似。

有孔虫也是一类单细胞动物，属于原生动物门，通过放大镜我们才能看到它们精美的结构和质地，完全能与工艺品相媲美。

国家动物博物馆特地设置了有孔虫展台，展示丰富多彩、形态各异、质地不同的各种有孔虫动物，放大制成的模型使人非常震撼，震撼到经常会被观众误认为是人为创作的工艺品，这是大自然赐予我们的礼物。

单细胞植物，比如衣藻，包括细胞壁、细胞核、细胞质，它的细胞器包括线粒体、高尔基体、核糖体、叶绿体、细胞膜。

国家动物博物馆展出的有孔虫

郑守仪院士和她的有孔虫世界

单细胞植物——衣藻

中国科学院院士郑守仪几十年潜心研究有孔虫的分类，发现了大量的有孔虫类群，自己也被有孔虫的美丽动人所震撼，于是她不遗余力地向群众普及有孔虫知识，把有孔虫的图案印制在文化衫上；把有孔虫放大，制成模型，让观众体会和感悟有孔虫的美丽，感受大自然。因为生活在海滩环境的沙石里，数量非常丰富，有孔虫被郑守仪院士形容为“一沙一世界”。

多细胞动物

自然界绝大多数动物是多细胞动物，一个生命有机体是由许多细胞构成，由多细胞构成的器官行使相应的生命活动功能。因此，多细胞动物的生命活动效率应该比单细胞要高，使得多细胞生物得以发展壮大。多细胞生物代表了生物演化史上的一个极为重要的阶段。

毫无疑问多细胞动物起源于单细胞动物。多细胞动物的胚胎发育过程最初起始于单个细胞，随着细胞的分裂，细胞数量增多，形成了内胚层、外胚层和中胚层，并由胚层分化出相应的器官和系统。

海绵动物

海绵动物属多孔动物门，是最低等的多细胞动物，除了针海绵生活在淡水中外，多数生活在海水中。海绵动物幼体自由生活，成体固着在海底或河床上。

海绵动物，最低等的多细胞动物

日常使用的海绵制品

海绵动物是我们人类比较熟悉的动物之一，我们生活中使用的天然海绵就是海绵动物门中浴海绵的骨骼，工业上也仿造海绵结构生产日常使用的海绵制品。

海绵具有无性繁殖和有性繁殖两种方式。

无性繁殖就是海绵动物体表向外突出形成芽体，芽体脱离后成为一个新的海绵动物。另一种无性繁殖方式是海绵在体内形成很多芽球，当成体死亡后，无数芽体释放出来。

海绵动物有雌雄同体，也有雌雄异体。成体分别生成精子和卵子后，进行受精，幼虫随水流离开成体，通过鞭毛的游动，固定下来，这就是有性繁殖。

最高等的多细胞动物：灵长类

灵长类属于哺乳动物纲灵长目（Primate），是最高等的多细胞动物。人们通常把灵长类动物俗称为猴子，实际上这是不全面的，人类也属于灵长类动物。

地球上人类无处不在，远可以抵达两极，深可以利用工具（如我国的“蛟龙”号探测船）抵达7000米的海沟，高可以乘飞船（如我国的“神舟”号飞船）飞到太空俯瞰地球。但是除了人类外，现今种类多达400多种的灵长类，只分布在非洲的大草原、丛林，南美的热带雨林和东南亚雨林这三个区域。

可以看出，灵长类分布的区域都是在赤道附近热带雨林和温带常绿阔叶林。自然分布最北或是纬度最高的灵长类就属日本境内的日本猕猴，而分布海拔最高的灵长类属滇金丝猴，全身黑白两色的滇金丝猴可以分布到滇西北海拔4000米以上的高山针叶林，并以森林中丰富的松萝为食。

灵长类的第一片分布区为非洲大陆区，包括了大猩猩、黑猩猩、倭黑猩猩生活的非洲丛林，狒狒生活的非洲萨瓦纳稀树草原和各种狐猴生活的马达加斯加群岛。

世界灵长类分布区域

纬度最高或地球最北的非人灵长类——日本猕猴

海拔最高的非人灵长类——滇金丝猴

灵长类的第二片分布区为南美热带雨林，众多的卷尾猴生活在南美热带雨林中，这片雨林也是灵长类分布最丰富的地区之一。

灵长类的第三片分布区为东南亚雨林，包括中国南部地区，主要生活着红毛猩猩、长臂猿、猕猴属猴类、叶猴类。

黑猩猩是跟我们关系最近的灵长类

灵长类也是现今动物界中最高等的动物，古代人称之为灵长类，是因为灵表示聪明，长表示第一的意思，故灵长类有最聪明的动物之意。

大猩猩是个体最大的灵长类

马达加斯加的狐猴

非洲稀树草原（萨瓦纳）森林的狒狒

卷尾猴是南美热带雨林最具有代表性的灵长类

棕色卷尾猴会利用石块砸开坚果

据考证，灵长类起源于非洲大陆距今5300万年的始新世，最晚出现的人类也是在距今400万～800万年的新生代第三纪，出现在东非大裂谷一带。

西部黑冠长臂猿/赵超 摄

东南亚雨林的红毛猩猩

喀斯特石山生境中的白头叶猴群/黄乘明 摄

灵长类的社会结构是最为复杂的，有各种不同的社会结构。

猩猩——独栖的种类：除了猩猩，还有懒猴等种类也是“独行侠”。之所以称为“独行侠”，是因为每只猩猩个体都要占据不同的领域范围，只有在繁殖的季节，雌雄才会互相吸引交配，然后又各自过各自的日子。猩猩的母亲带着幼崽，儿子长到7岁后离开母亲寻找并逐步建立自己的领地，女儿长大后在母亲领地附近建立自己的定居范围。

独行侠——猩猩母子

长臂猿是典型的一雄一雌生活的种类，长臂猿栖息在东南亚及中国云南和广西地区，在树上活动灵活，被称为高空的杂技演员，一次腾空移动可达3米。长臂猿还是歌唱家，有雄性的独唱、雌雄的二重唱，还有全家的大合唱。

全世界现有长臂猿种类19种，中国有6种。

大猩猩猴群由一只雄性成年个体（又称“银背”）和多个雌性个体及幼体组成。

很多灵长类的社会结构是一雄多雌或多雄多雌的，个头最大的灵长类非大猩猩莫属，其中雄性身高1.9米左右，体重达290千克，雌性达90千克。平均寿命30～50年，美国费城动物园一只大猩猩寿命达到了54岁。大家熟悉的电影《金刚》的主角就是大猩猩。

父亲（左）与快要成年的儿子（右）在一起/赵超 摄

在一雄多雌的社会制度里，又根据猴群的核心分为父系型的一雄多雌和母系型的一雄多雌。大猩猩属于父系型的一雄多雌种类。

女儿在性成熟后要离开她们的父母，加入到其他的大猩猩猴群里繁殖后代。儿子性成熟后则留在出生群，等待继承父亲的雌体和领地。有时雄体也离开出生群，加入临时全雄群，待机建立自己的繁殖群。

在大猩猩猴群中，雄性之间的亲缘关系紧密，并有明显的抚幼行为，而雌体间没有血缘关系，缺少亲密行为。因此，维系大猩猩猴群的核心是父系的亲缘关系。

一雄多雌的另一种类型是母系型的类型，这种类型的灵长类也不少。比如，叶猴类、赤猴和鼬狐猴等。

长尾叶猴是南亚和东南亚最多的一种灵长类，大量出现在印度的寺庙里，被当地人称为神猴。常规的繁殖猴群由一只成年雄猴、若干只成年母猴和他们的儿女组成。而在母系型的猴群中，成年的雄猴为外来“倒插门”的，通过打斗赶走了原来的雄猴取而代之，他与猴群里的其他成员没有直接的亲缘关系。

在母系型的一雄多雌的灵长类社会里，繁殖群里的儿子长大后，要离开父母，独自生活，与其他猴群里的单身个体聚集成临时的全雄群，成为临时的“单身汉俱乐部”，待一个个俱乐部成员成功地打败对手入住繁殖群后，这个临时群就慢慢消失了。

繁殖群里的女儿是留下来的，她们与母亲和母亲的姐妹一起参与繁殖后代，因此母猴之间有着非常亲密的亲缘关系，成为维系猴群的核心。繁殖群的分工和合作很明显，个体间的相互理毛现象非常普遍，体现了个体之间的亲密关系。

印度寺庙中的神猴——长尾叶猴

相互理毛体现了亲密关系/赵超 摄

灵长类社会也有不少多雄多雌社会制度的类型，大家非常熟悉的猕猴就是多雄多雌的类型，一个猴群由多个成年雄性、多个成年雌性和他们的后代组成。灵长类多雄多雌类型也根据亲缘关系分为父系型的多雄多雌制度和母系型的多雄多雌制度。

黑猩猩是与我们人类亲缘关系最近的动物，据说黑猩猩与人类的基因相似度高达98.7%。当然黑猩猩也是较聪明的灵长类了。世界著名的灵长类研究专家珍·古道尔就是研究黑猩猩的，她对黑猩猩的研究成果和发现震惊了世界，比如：黑猩猩能制造简单的工具，并且会使用工具。黑猩猩有很温柔的一面，有温馨的家庭生活，个体之间有亲密的举止；同时它们也有很残忍和暴力的一面，黑猩猩会集体捕猎狒狒，有时也相互残杀。

黑猩猩是父系型的多雄多雌结构，另外还有倭黑猩猩、蛛猴属和绒毛蛛猴属的灵长类也是父系型多雄多雌结构。

黑猩猩分布在赤道非洲中部的几内亚和坦桑尼亚的热带雨林中，每群由约20个个体组成。成年雄性是猴群的领导者，雄性获得猎物后会与其他的成员分享。雄性联盟是维持猴群的基础，并形成严格的等级制度。此外，黑猩猩社会中普遍存在计划、联盟和阴谋等类似人类的做法。

猴群为半树栖半地栖，每天晚上在树上修建树床休息，中午有午休的行为，与人类十分相似。

雌性黑猩猩长大后要离开群体到其他的猴群中寻找配偶。

日本猕猴是最典型的母系型多雄多雌的灵长类，除了猕猴属的灵长类外，狒狒属、松鼠猴和卷尾猴都属于母系型的多雄多雌制度。

日本猕猴的同心圆组织结构

日本猕猴分布在除冲绳和北海道之外的日本各地，猴群大小为20～70只不等，最大可达100只。它们由严格的同心圆结构组成，猴群的中心由序位最高的雄猴、雌猴和幼崽组成，边缘部分由年轻雄性组成。

雌性日本猴终生待在出生群中，完成成长、生子和终老，成为维系猴群的核心。

雄性日本猴离开出生群，进入其他的繁殖群时，先是在边缘部，寻找机会交配，一旦有机会后则进入中心部，边缘部起到缓冲的作用。

灵长类社会中的最高层次非重层社会莫属。这是一种与人类社会极其相似的社会制度，重层社会能够聚集数以百计的个体形成社会，且维系着整个社会的组织结构。灵长类的重层社会也分为父系型的重层社会与母系型的重层社会两类。

雄性进入繁殖群的方式有两种：一是直接挑战繁殖群中的主雄，强行发生主雄替换，但会遭到主雄及其雄性联盟的反击；其二是渐渐接近，并缓解猴群成员的戒心，最后得到繁殖群的认可。

埃及狒狒又称为阿拉伯狒狒，属于父系型的重层社会，是已知的唯一父系型重层社会的灵长类。

埃及狒狒雄性平均体重19千克，肩上有斗篷似的长发和醒目的鬃毛，雌性12千克，看上去只有雄性1/3大小，性二型明显。

由于食物的分散，导致猴群的移动距离从几千米至十几千米不等，特异的生活环境和性二型造就了这种重层社会。

狒狒可以结成上百只的大群

埃及狒狒的基本单元为一雄多雌的繁殖群，这是第一层次，由1只成年雄性、3只左右的成年雌性和他们的幼体组成，每群大小约为10只，雌性间没有稳定的联系，依赖于主雄的暴力来繁殖和维护群统治，一旦失去主雄，繁殖群会迅速解散，各奔东西。

第二层次为族，由若干个一雄多雌的繁殖群组成，族内的成年雄性都有血缘关系，构成了完整的父系社会结构。

第三层次为群，由多个聚集在一起活动的族组成，最大的群可达到700多只。

雄性埃及狒狒独立后离开出生群，追随族群活动，性成熟时吸引少年雌性形成自己的繁殖群，老年后引退并留在繁殖群中。

埃及狒狒的雌性长大后，受到雄性的诱拐离开母亲，离开出生群。随着繁殖群的扩大，雌性会离开自己的成年雄猴，寻找实力更强的成年雄猴，并加入到繁殖群中，因此雌性放弃了血缘制和母女关系，单纯地追求异性，对繁殖群和族群缺少归属感。

川金丝猴则属于母系型的重层社会，除了各种金丝猴外，非洲的狮尾狒狒也属于母系型的重层社会。

川金丝猴是最典型的金丝猴，成年个体密被金黄色的长毛，幼体的体毛最初为灰白色，随着年龄增长变成金黄色。鼻孔缺少鼻翼，故鼻孔稍朝天，又称为仰鼻猴。

川金丝猴分布在中国的陕西秦岭、四川多地和河北神农架，猴群最大可达几百只。

川金丝猴的基本单元为母系型的一雄多雌的繁殖群。每个猴群之间处于平等的关系，每个猴群由一只雄性、多只雌性和幼体构成，成员约为10只，最大的约为27只。

第二层次由多个猴群构成族，共同移动，猴群间很少相互排斥，共同取食。

第三层次是由多个族构成的大群，统一迁移，活动和觅食。

雌性是构成一雄多雌动物群的基础。女儿出生后就一直跟随着母亲，与母亲和姐妹构成母系结构的核心，雌性间有明确的等级制度，地位最高的雌性与成年雄性保持着密切的关系。

母系型重层社会的川金丝猴

儿子出生后与父母在一起生活，直到性成熟后离开，多只离开母亲的年轻雄猴聚集在一起活动，形成临时的全雄群。

动物进化的历程

从单细胞到多细胞

生物从单细胞到多细胞的形成是生命进化历程中的一次伟大革命。

单细胞生物包含了各种细胞器，并完成生命活动所需要的全部生理需求，多细胞生物的生命有机体由许许多多的细胞构成，由许多细胞构成的器官和系统完成相应的生命过程。因此，多细胞生物更有生命力，是生命进化发展的必然趋势。

我们人类社会最早的自然社会结构（原始社会结构）类似于金丝猴的社会结构，属于母系型的重层社会，通过母系型的一夫多妻家庭形成家族，再由多个家族构成村落的重层结构。这是人类社会最基本的组织结构。

多细胞生物是怎么形成的呢？

有些科学家提出了群体学说，认为最早是类似于团藻的球形群体一面内陷而成为了多细胞生物的祖先；有的科学家则认为多细胞生物的祖先是一层单细胞生物的群体，个别细胞移到内层，成为多细胞生物的祖先。

也有学者认为原始的多核纤毛虫，形成了合胞体细胞化，进一步发展成为两侧对称的多细胞生物。

群体学说示意图

合胞体学说示意图

多细胞动物起源的几种可能方式

从水生到陆生

早期的生物多数是海洋生物，只有少数生活在淡水中，如低等植物藻类和低等动物草履虫等。随后动植物开始向陆地扩散，即登陆。

对于植物来说，从水生过渡到陆生可以获得充足的光照，合成有机物，同时可以扩大种群分布，但是植物登陆后也需要解决植株的支撑和有效防止水分蒸发避免失水等主要问题。

在距今4亿年前的志留纪就开始出现了大量陆生裸蕨，在距今2亿年前的侏罗纪出现了大量的高大裸子植物，如印木、鳞木等，与恐龙形成了侏罗纪标志性的动植物物种。

高等动物的登陆要从两栖动物开始。两栖动物登陆需要解决的问题，除了与植物类似的支撑和防止水分散失的问题以外，还要解决运动、呼吸和繁殖等问题。

四肢，又称为五趾型附肢的出现满足了两栖动物对身体的支持和运动的要求。

五趾型附肢结构

古总鳍鱼类鳍骨与古两栖动物肢骨的比较（模式图）

表皮出现黏液甚至有角质结构可以适当减少体内水分的蒸发，如果天气过度炎热，一些两栖动物还会躲到地下进入夏眠来躲避酷暑。

两栖动物的呼吸采用了陆生动物的呼气器官——肺进行呼吸，可以直接从空气中获得氧气。但是大多数两栖动物的肺呼吸功能尚不完善，因此皮肤下分布有发达的毛细血管，成为辅助呼吸的器官。

两栖动物的繁殖需要水，是它们离不开水源最主要的束缚。有意思的是有些蛙类，如大树蛙，繁殖时不需要到水中，它们可以在树叶上做一个富含水分的大泡泡，把卵产在其中，受精卵在泡泡中发育长大。

大树蛙在树上制造的泡泡

两栖动物繁殖需要到有水的环境中，雌体产下大量的卵，形成卵带，与雄体产出的精子受精。受精卵需要在有水的环境中发育，变态成为成体。

生活在海洋和淡水中的鱼类有用肺呼吸的种类，如澳洲肺鱼，当水源干枯时，它们躲在泥塘里用肺直接呼吸空气，获得氧气。这种现象与两栖动物的呼吸很相似。

可以用肺呼吸的鱼——澳洲肺鱼

在鱼类的祖先向陆地拓展的过程中，总鳍鱼类的活化石矛尾鱼成了联系鱼类与陆生动物重要的中间环节。陆地上的动物具有适应陆地上生活的运动器官。矛尾鱼成对的胸鳍和腹鳍与其他鱼类截然不同，呈柄状，鳍条着生在很厚的肉质鳍柄上，在结构上具备了陆地运动的条件，与两栖动物五指（趾）型附肢有密切的联系。

两栖动物最早出现在地球上距今大约3.7亿年前的上泥盆纪。

活化石——矛尾鱼

脊椎动物的出现

脊椎动物，顾名思义指身体内部有脊椎骨的动物，包括鱼类、两栖动物、爬行动物、鸟类和哺乳动物等五大类。

脊椎分为中轴骨和附肢骨。其中，中轴骨由头骨和躯干骨组成，低等脊椎动物的头骨骨块数多，高等脊椎动物的趋向愈合；低等脊椎动物脊柱分化少，高等脊椎动物脊柱分化细。

附肢骨由前肢骨、肩带、后肢骨和腰带组成。

脊椎动物的骨骼系统

两栖动物的骨骼系统

哺乳动物的骨骼系统

脊椎使动物具有了可以抬起、支撑头部的结构，可以大幅度活动头部，动物逐渐有了适应陆地上的重力环境；脊椎不会限制动物的生长；脊椎还能有效地保护神经系统。因此，脊椎的出现对生物多样性的进化和发展有极大的促进意义。

物种的多样性与分类

生物多样性与物种命名

生物界的划分：根据1977年美国科学家伍兹（Carl Woese）对核酸和蛋白质的比较，提出了著名的六界论，认为生物界共分为古细菌界、真细菌界、原生生物界、植物界、真菌界和动物界。

根据分类，世界上已描述的生物共有175万种，总量估计有1362万种。

其中：在生物界中，昆虫已描述的有95万种，为最大的类群；其次是植物界种类；第三是无脊椎动物类群；第四是蜘蛛类群。

六界论的划分

世界主要生物类群的物种数目（Heywood et al 1995）

早期的生物命名十分混乱，同物异名和一物多名等现象十分严重，国际上没有标准的命名方式。18世纪由瑞典科学家林奈（Linnaeus 1707～1778年）提出了生物的双命名法，约定每个物种的名称由两个部分组成，第一个为属名，第二个为种名，字体斜体拉丁文，每个物种只有一个拉丁名，从而避免了命名的混乱局面。

动物分类知识

动物是生物界里类群最多、演变历史最曲折、机体结构和功能差异最大的类群。根据不同的结构和演化，动物界共分为34个门，又根据是否有脊椎而把动物界分为无脊椎动物和脊椎动物两类，除了脊索动物门外，其余的33个门都属于无脊椎动物。

动物地理区划

斯克莱特与生物区系划分

1857年，斯克莱特根据各地鸟类的差别，将全球分为六大鸟区。1876年，英国著名的博物学家、进化论的泰斗华莱士和达尔文都肯定了六大区划分的正确性，并提出了一些修改意见，形成六大动物地理区，这六大动物地理区为：古北区（Palaearctic realm）、新北区（Nearctic realm）、新热带区（Neotropical realm）、古热带区（Ethiopian realm）、东洋区（Oriental realm）和澳新区（Australian realm）。

此后，动物学家根据斯克莱特的六大分区的区系划分进行动物地理学的研究。

澳新区包括澳洲大陆、新西兰、塔斯马尼亚以及附近太平洋上的岛屿，是最古老的区系，很大程度上保留着中生代晚期的特点，动物种类比较贫乏，既保留较原始的物种，也有最为独特的物种。

澳新区由干旱地带、潮湿地带、孤岛等景观组成，气候较干燥，多为草原、荒漠，热带雨林和季雨林面积较少。

澳新区代表种类有澳洲肺鱼、鸸鹋、针鼹鼠、鸭嘴兽、各种袋鼠和有袋类动物。

有袋类是澳新区的典型代表

新热带区包括南美大陆、中美、墨西哥南部和西印度群岛。

新热带区属于热带气候，有大面积的热带雨林和草原，包括了全球最大的热带雨林——亚马孙雨林。物种繁多且各具特色，其中，鱼类、两栖类、爬行类种类丰富，而且有很多特有种。代表动物如美洲肺鱼、负子蟾、美洲鬣蜥等。

这里也是鸟类的种类和数量最丰富的地区之一，有美洲鸵鸟科、凤冠雉科、麝雉科、叫鸭科、灶鸟科、伞鸟科等31个特有科；哺乳动物中有袋类的新袋鼠科（负鼠）、各种狐猴、啮齿目的豚鼠科、毛丝鼠科、河狸鼠科等20个科均为本区所特有。

美洲鸵鸟

斑马——非洲大草原的典型动物

古热带区又称旧热带界、埃塞俄比亚界，包括撒哈拉沙漠以南的非洲大陆、北回归线以南的阿拉伯群岛、马达加斯加及附近岛屿。

古热带区大部分为沙漠、草地和热带草原，气候较稳定，以适应干湿交替气候的萨王纳（热带稀树草原）为最主要的植被类型。

物种组成具有多样性，还有丰富的特有种类。鱼类中的非洲肺鱼、多鳍鱼，两栖类的爪蟾，爬行类的避役（变色龙），鸟类中的非洲鸵鸟、鼠鸟等均是本区的特产。哺乳类中蹄兔目、管齿目为特有目，金毛鼹科、马岛猬科、鳞尾松鼠科、跳兔科、滨鼠科、河马科、长颈鹿科等为特有科，以及黑猩猩、大猩猩、狒狒、非洲象、非洲犀牛、斑马则为特有种。大型哺乳动物远比其他任何地区更加丰富，特别是有大量的热带稀树草原有蹄动物群。

东洋区包括亚洲南部喜马拉雅山脉和秦岭以南地区、印度半岛、中印半岛、斯里兰卡、马来半岛、菲律宾群岛、苏门答腊岛、爪哇岛及加里曼丹岛等。

东洋区地处热带、亚热带，降水丰富、植被类型多样，具有以热带和亚热带雨林为主，季雨林、干旱热带森林、灌丛、热带草原及沙漠等多种环境，使得本区动物区系复杂多样。

两栖类虽没有特有科，但种类十分丰富，尤其是无尾类（蛙类）；爬行类包括平胸龟科、鳄蜥科、婆罗蜥科、异盾盲蛇科、食鱼鳄科等5个特有科；鸟类中虽然只有雀形目中的和平鸟科为特有科，但有许多科是以本区为分布中心，如雉科、阔嘴鸟科、黄鹂科、卷尾科、椋鸟科、画眉科等；哺乳类中的皮翼目为特有目，树鼩科、长臂猿科、眼镜猴科为特有科。

犀鸟是典型的东南亚热带雨林鸟类

蒙古野马——温带草原的典型动物

古北区包括欧洲大陆、北回归线以北的阿拉伯半岛及撒哈拉沙漠以北的非洲、喜马拉雅山脉与秦岭山脉以北的亚洲。

古北区是面积最大，气候、自然环境、生态栖息地类型等非常多样的动物区系，但自然条件比较恶劣，动物种类相对贫乏。

代表动物有鼹鼠、金丝猴、旅鼠、熊猫、狐、貉、獾、骆驼、獐、羚羊、山鹑、鸨、毛腿沙鸡、百灵、岩鹩等。

新北区是墨西哥南部以北的美洲，包括格陵兰、加拿大、美国、墨西哥高地、中美洲及部分加纳比海群岛。

新北区的气候等各方面条件与古北区类似而略好，动物多样性略强于古北区，特有科也多些，但是物种总数要少于古北区，是物种最少的一个动物地理区。

特有科如弓鳍鱼科、雀鳝科、两栖鲵科、鳗螈科、北美蛇蜥科、叉角羚科、山河狸科等，而棕熊、麝牛、驼鹿、白头海雕等则为本区的著名特有种。由于气候比较寒冷，导致无脊椎动物不丰富，种类少、体型小，需要冬眠，这和古北区的动物特征接近。

白头海雕——美洲大陆的代表，也是美国的国鸟

美洲大陆是驼鹿的主要分布地

生命之树与动物起源演化

进化中的生命之树

达尔文的《物种起源》告诉我们，每种动物都来自于相同的祖先，而这个“共同祖先”理论早已被大家所接受。根据“共同祖先”理论，科学家们绘制出了动物系统树，又称为生命之树，把所有的动物类群根据亲缘关系放到了生命之树的相应位置。大家可以一目了然地看出动物类群之间的关系。

国家动物博物馆动物多样性与进化展厅的生命之树

各类动物系统演化多孔动物的起源演化

多孔动物门是最原始的多细胞动物，出现在寒武纪早期，占据了古生代海洋的礁石、暗礁。根据其骨骼特点分为钙质海绵纲、六放海绵纲和寻常海绵纲等三个纲。

海绵动物从远古走来经历了漫长的历史，没有明显的变化，保留着一些单细胞动物的特征，如没有口和消化道，细胞内消化。因此，多孔动物门的动物属介于原口动物与后口动物之间的过渡类型，在系统演化上，属于树干分出的一个侧枝，没能继续往下演化。

动物界共分为34个门，每个门下又分为若干个纲，各纲之间有着密切的联系，也有明显的区别。

原始的多细胞动物——海绵动物还使用图中类似的细胞内消化机制消化食物

五彩缤纷的海绵动物/张帆 摄

五彩缤纷的海绵动物/张帆 摄

刺细胞动物的起源演化

刺细胞动物又称为腔肠动物门，分为三个纲，包括水螅纲、钵水母纲和珊瑚纲。其中，水母和珊瑚是我们非常常见和熟悉的动物。

各种漂亮的水母/张帆 摄

水母外表漂亮，但是经常会蜇海洋中游泳的人。水母有很多的刺细胞，受到刺激后会释放出来蜇人，造成皮肤损伤。

被水母蜇伤的皮肤

缤纷多彩的海葵/张帆 摄

海葵也是海洋中非常常见的刺细胞动物，种类繁多，色泽鲜艳。

形态各异，色彩鲜艳的珊瑚/张帆 摄

澳大利亚大堡礁就是珊瑚虫的杰作

刺细胞动物被认为是起源于类似于浮浪幼虫的祖先。在它们的个体发育过程中，都经过了浮浪幼虫的阶段，发展成为刺细胞动物。

同样，刺细胞动物也是生命之树树干上的一个侧枝，也没有继续演化。换言之，现代的水母和珊瑚动物与化石珊瑚没有本质的区别，它们停止演化，没有形成更多或更高等的动物类群。

珊瑚是珊瑚礁和珊瑚岛的制造者，活着的珊瑚聚集在一起，死后的骨骼形成了珊瑚礁和珊瑚岛，珊瑚的繁殖更是蔚为壮观。

扁形动物的起源演化

全世界有2万多种扁形动物，其中涡虫纲为自由生活的种类，分布在海水、淡水和潮湿的土壤里；吸虫纲和绦虫纲则是寄生种类，寄生于人、家畜、家禽和其他动物的体内，危害人类和各种动物的健康。

血吸虫是危害人类的最严重的寄生虫之一

血吸虫通过钉螺等一些中间宿主，最后过渡到人体中

此外绦虫也是寄生后果严重的寄生虫，如猪肉绦虫寄生在猪体内，人食用了未煮熟的猪肉后，绦虫进入人类迅速大量繁殖，产下的虫卵随着人类的粪便排到体外，又会进入猪体内。

猪肉绦虫也是感染和寄生在人体内的主要的寄生虫之一

自由生活的涡虫

关于扁形动物的祖先和演化，一部分人认为是由栉水母进化而来。因为栉水母在水底爬行时逐步丧失了游泳能力，体形变扁；另一部分人认为是浮浪幼虫的祖先适应爬行生活后，体形变扁演化来的。当然，寄生性的扁形动物是从自由生活的类群适应寄生生活的结果。适应寄生生活后，寄生性的扁形动物的感觉器官、消化器官极大地退化了，而繁殖器官则非常发达，以达到延续后代的目的。

线虫动物的起源演化

估计全世界的线虫可达50万种，但是已描述和命名的种类只有1万多种。线虫动物大多数是自由生活的类群，分布在海水、淡水和土壤中，但也有一部分是危害人类、家畜、家禽的寄生虫，如蛔虫、钩虫、松材线虫等，大熊猫体内也发现了寄生的线虫。

对于线形动物的起源，大部分学者认为线形动物是从无体腔的扁形动物两侧对称的祖先演变而来。在进化上，线形动物也是一个盲支。

人蛔虫

大熊猫肠道里也有蛔虫，这是大熊猫粪便里带出的蛔虫

环节动物的起源演化

在动物的演化历程中，环节动物的出现具有重要的意义，在两侧对称和三胚层的基础上，还出现身体分节和真体腔，这对动物的结构和机能的复杂性、完善性和发展具有重要的影响。分节的出现增加了运动的灵活性，为进一步演化为头、胸、腹等各部分奠定了基础。

环毛蚓的横切面

蚯蚓的外形和横截面图

常见的环节动物除了蚯蚓以外，还有沙蚕、蚂蝗等分属于寡毛纲、多毛纲和蛭纲。环节动物与人类的关系十分密切。

我国海南岛万宁县有一种巨蚯蚓长度可达3.5米。1937年，人们在非洲捕到一条长6.71米、直径近2厘米的巨蚯蚓。1967年11月，在南非开普顿省的岱比纳克，据说发现了一条长达6.4米的巨蚯蚓。

世界上最大的蚯蚓之一

大家普遍认为，环节动物是起源于扁形动物门的涡虫纲的祖先，因为环节动物和涡虫的胚胎时期都经过了螺旋形卵裂的过程，多毛纲的担轮幼虫与扁形动物的牟勒氏幼虫十分相似。

软体动物的起源演化

软体动物是动物界里的第二大类群，广泛分布于湖泊、沼泽、海洋、山地等环境。在环节动物分节的基础上，软体动物实现了身体各部位的分化。软体动物各种类型形态结构差异很大，保留了很多的活化石级别的种类和数万种化石种类。

中华宝螺和鲮砗磲/张帆 摄

海蛞蝓和乌贼/张帆 摄

章鱼与透明的乌贼/张帆 摄

蜗牛

珍珠贝

关于软体动物的起源演化，大家的观点基本一致。海产软体动物与环节动物在发育过程中经过了螺旋卵裂、担轮幼虫期，排泄系统为后肾管，故认为软体动物与环节动物在系统发育中有着共同的起源。

节肢动物的起源演化

节肢动物具有比环节动物更为高等的特征，出现了分节的附肢，体表形成了几丁质的外壳，肌肉也出现了横纹肌。其结构和行为得到了进一步的发展，因此，节肢动物成为无脊椎动物进化最为成功的类群。

已知的100多万种动物种类中，节肢动物种类占了90%以上。

节肢动物门分为：

三叶虫亚门（三叶虫纲全部于2亿年前灭绝了，只有化石）

甲壳亚门（桨足纲、头虾纲、鳃足纲、介形纲、颚足纲、软甲纲）

螯肢亚门（肢口纲、蛛形纲、海蛛纲）

多足亚门（唇足纲、倍足纲、烛钱纲、综合纲）

六足亚门（内颚纲、昆虫纲）

各种鲜艳夺目的海洋虾类/张帆 摄

海洋中的蟹类色彩缤纷

能捕食小鸟的捕鸟蛛

毒性最大的黑寡妇蜘蛛

国家动物博物馆蝴蝶展厅的蝴蝶/黄乘明摄

国家动物博物馆昆虫厅里的各种甲虫/黄乘明摄

节肢动物的种类如此繁多，无处不在，与其本身的生理结构和适应环境的能力有密切的关系，身体高度分化、神经系统和感觉器官高度发达，超强的运动能力以及身体有几丁质的外壳保护是它们成为动物界数量最多、分布最广的类群的必要条件。

节肢动物与环节动物之间有许多共同的特征，因此200多年以来，主流的看法认为这两个门的动物来自于一类共同的祖先。大约在前寒武纪时期，一类有体腔、身体分节的原口类动物，一支可能向原始的环节动物演化，侧面生长出疣足；另一支向原始的节肢动物发展演化形成了现代节肢动物门的动物。

棘皮动物的起源演化

现生的棘皮动物约600多种，全部分布在海洋中，常见的有海星、海胆、海百合和海参等。与节肢动物以前的动物相比，棘皮动物具有内骨骼，形成了特殊的水管系统和围血系统，属循环系统的低级层次。

美丽多彩的海星

海胆家族的色彩和结构也不逊色/张帆 摄

这可是一只大海参

棘皮动物是最古老的一类动物，化石种类是距今有5.7亿年历史的寒武纪早期，并在志留纪、石炭纪和泥盆纪得到繁盛。棘皮动物分为海百合纲、海星纲、海胆纲、蛇尾纲和海参纲。

棘皮动物呈辐射对称，但是它们的幼虫则是两侧对称的，因此辐射对称是次生现象。棘皮动物的化石也有两侧对称的类型，故推测棘皮动物起源于两侧对称的对称幼虫。

世界上现存脊索动物4.1万多种，分属于三个亚门：尾索动物亚门（尾海鞘纲、海鞘纲和樽海鞘纲）；头索动物亚门（头索纲）和脊椎动物亚门（圆口纲、鱼纲、两栖纲、爬行纲、鸟纲和哺乳纲）。

脊索动物的起源演化（寒武纪大爆发和澄江动物群）

脊索动物门具有非常重要的结构，在动物演化历史上有划时代的意义。这些结构包括：脊索结构（支持身体作用）；背神经管（是高等脊椎动物形成脑和脊髓的基础）；两侧具有鳃裂（形成呼吸器官）；心脏位于消化管的腹面，具有闭管式循环系统（高等动物循环系统的基础）。其中，背神经管、脊索和鳃裂是区别无脊椎动物的基本特点。

脊索动物具有背神经管、脊索和鳃裂，这是区别于无脊椎动物的三大特征

海鞘自由或固着生活/张帆 摄

文昌鱼具有脊索贯穿全身并终生保留的特点

原索动物亚门是脊索动物门中最低等的类群，由于体内没有坚硬的骨骼，迄今没有发现化石祖先。通过比较解剖学和胚胎学的证据推测，脊索动物起源于无脊椎动物中的棘皮动物和半索动物。

寒武纪生命大爆发和澄江动物群

距今5.6～6亿年前，地球上的动物几乎都是简单的单细胞动物。寒武纪开始的5.4亿年之前的1600万年没有多细胞动物的化石记录，而在5.3亿年前的地球上，生命发生了一次大爆发的进化时间，多细胞动物爆发性地在海洋中出现，迅速发展出形态多样、结构复杂的类群，从而开始了地球上多姿多彩的生命进化。1984年，在我国云南的澄江发现了5.3亿年前的生物化石，由此揭开了寒武纪大爆发形成的澄江生物群的面纱。澄江生物群生动地再现了5.3亿年前海洋生命的壮丽景观和现生动物的原始特征，为研究地球早期延续时间为5370万年的生命起源、演化、生态等理论提供了珍贵证据。澄江生物群的研究和发现，不仅为寒武纪生命大爆发这一非线性突发性演化提供了科学事实，同时，对达尔文渐变式进化理论产生了重大的挑战。澄江生物群共涵盖16个门类、200余个物种化石（截至2012年）。2012年7月1日，澄江化石地正式被列入《世界遗产名录》。

澄江生物群发现的故事

1984年6月中旬，从中国科学院南京古生物研究所硕士毕业的侯先光，来到云南澄江县的帽天山，寻找曾经生存于寒武纪的高肌虫化石。他天天早出晚归，爬过崎岖的山路，到选点搜寻古生物化石，每日劈下的石头有2、3吨重，然而，艰苦的工作并没有得到想要的收获，工作了一个多星期，却依然两手空空，侯先光不免有些失望。

7月1日下午3点左右，正在紧张发掘的侯先光一抬脚，鞋跟不慎刮落了一片松动的岩层，一块形状奇特却又保存完整的化石露了出来，欣喜若狂的他用自己所学的知识判断，这是一块寒武纪早期的无脊椎动物化石。他再接再厉，当天就发现了3块重要化石，后来进一步鉴定后，发现分别是纳罗虫、腮虾虫和尖峰虫化石。

如同打开了一扇古生物宝藏的大门，此后的数天里，侯先光陆续发现了节肢动物、水母、蠕虫等许许多多同时期的古生物化石。返回南京后，他与导师张文堂教授，撰写了《纳罗虫在亚洲大陆的发现》，并在论文中将澄江的动物化石定名为“澄江生物群”。

从1984年7月1日发现澄江动物化石群至今，侯先光博士和他的合作者——中外地质古生物学家进行了大量的科研工作，澄江动物群的基本内容已经基本清楚，已经发现了远古时代的17个生物类别近100多个属种，包括植物界的藻类，无脊椎动物中的海绵动物类、开腔骨类、腔肠动物类、栉水母类、叶足类、纤毛环虫类、水母状生物、节肢动物、云南虫等。要准确说明这些生物的性状那是专业研究者的事情，不过我们看了科学家根据研究成果绘制的澄江动物化石群的生态复原图，立即就被远古时代浅水域的这些生物的奇异形状所吸引了。

七鳃鳗在两侧的眼后各有七个圆形的鳃裂，过体外寄生的生活

澄江生物群复原图中的生物小的只有几毫米大小，大的几十毫米甚至更大，它们有的像海绵，像今天的蠕虫，有的像水母，像海虾，或者像帽子，像花瓶，像花朵，像圆盘……真是千奇百怪，美不胜收。它们展示的是5.3亿年前浅海水域中各种生物的奇异面貌。

圆口纲的起源演化

圆口纲是脊索动物亚门最低等的一纲，身体终身保留脊索，外围包有很厚的脊索鞘，成为支撑身体的中轴，无成对的偶鳍，又因为上下颌的分化又称无颌类，现有70多种，分属于七鳃鳗和盲鳗两类。

现存的圆口纲至今没有发现化石，但是它们与生活在5.1亿年前寒武纪或更早的甲胄鱼化石有很多相似之处，如无上下颌、无成对的附肢，头顶具有单个鼻孔，在头甲和副甲交界处有多对鳃孔。故人们推断甲胄鱼是有一定有用能力的底栖动物，与现生的原口类有共同的祖先。

鱼纲的起源演化

动物进化到鱼类阶段才形成了真正的脊椎，脊椎是骨质的，对身体的支撑作用和对神经的保护作用都得到了加强。此外，从鱼类开始，动物演化史上出现了上下颌，鱼类及比之更高等的动物又称之为有颌类。上下颌的出现大大地改善了动物捕食的主动性。

鱼类形成了最完整的骨骼系统，具有了运动的器官——鳍，成对的胸鳍和腹鳍成为未来登陆动物的四肢。鱼类拥有了功能完整的十大生理系统，仅骨骼系统来说，后续有颌类动物的骨骼系统是在鱼类骨骼系统的基础上进一步完善、合并和整合。

鱼类用鳃呼吸，口腔内有鳃裂，体外有发达的鳃盖及鳃盖后缘的膜瓣，可以自由开关。上下颌运动及鳃盖的自由开关，增加了捕食的能力和呼吸的效率。

鱼类上下颌骨和完整的骨骼系统

鱼类口腔内的鳃裂

全世界鱼类有2.4万多种，是脊索动物亚门中数量最多的类群，58.8%的鱼类生活在海洋中，41.2%生活在淡水环境中。

鱼类分为软骨鱼类（全头亚纲——黑线银鲛和板鳃亚纲——鲨鱼）和硬骨鱼类（腔棘鱼亚纲、肺鱼亚纲和辐鳍亚纲）。

鲨鱼是软骨鱼的代表

鱼类适应不同的生态环境，演化出了不同的体形，大多数鱼类体形属正常体形，一些生活在海洋底部的鱼类承受了巨大的海水压力，身体演化成扁平形，还有一些种类演化成形态各异的体形。

鱼——正常体形

蝠鲼——扁平形

鳝鱼——棒状形

带鱼——带状形

海龙——特殊体形

海马——特殊体形

——特殊体形

箱鲀——特殊体形

鲨鱼——口下位

常见的鲤鱼——口端位

——口上位

还有很多罗列不出的鱼类体形，这是鱼类适应环境的结构。

生活在不同水面的鱼类，在口的位置上也有明显的区别，这与它们的食物来源有密切的关系，鱼类的口位分为口上位、口下位和口端位。

口上位的鱼类多数生活在水的底层，其上颌短于下颌，所以口朝上；口下位的鱼类多数生活在水上层，下颌短，故开口朝下；而口端位的鱼类没有特定生活的某一个水层，上下颌相差无几，口向前开。

鱼类的发展经历了泥盆纪的初生时代、中生代，到新生代达到全盛时代，成为脊椎动物中最大的类群，在体形、食性、生活环境等各方面高度多样化。

鱼类的主要类群早在泥盆纪就出现，但进化过程中最重要的是“上下颌”的出现，要更早地追溯到奥陶纪时代，原始的有头类动物在进化中分化为两支，一支向无颌类的甲胄鱼和圆口类发展；而另一支演化成有颌类，为现代鱼类的祖先。

腔棘鱼类是最早出现的原始有颌类，最早的化石发现在4.5亿年奥陶纪地层，灭绝于3亿年前的石炭纪。腔棘鱼类有部分骨化的骨骼和鳃盖，被认为是现代硬骨鱼类的祖先。

3.95亿年前泥盆纪早期的盾皮鱼类是有颌鱼类，体小扁平，体被盾甲，软骨骨骼，故被认为是软骨鱼类的祖先。

两栖纲的起源演化

在脊椎动物的演化史上，两栖动物占有非常重要的地位，从水生环境过渡到陆生环境，为后续的脊椎动物的演化奠定了基础。两栖动物克服了从水生环境到陆生环境的巨大差别，初步适应了陆生环境，并成功地演化出了各种类群。

两栖动物的发育和变态过程

版纳鱼螈——穴居两栖动物

猫儿山小鲵——水生两栖动物

非洲大牛蛙——陆地跳跃两栖动物，已大量人工饲养繁殖和食用的两栖类

两栖动物对环境初步的适应，也有不少不完善的结构特征，表现在：两栖动物基本解决了陆地运动、呼吸、适应了陆地环境的神经系统和感官等问题，但是两栖动物的呼吸效率不高、防止水分蒸发的措施不完善、繁殖过程中离不开水源环境，有变态过程，因此依然受到“水”的制约。

两栖动物现存2500多种，分属于无足目、有尾目和无尾目，分别代表了穴居、水生和陆生跳跃三个类型。

两栖动物起源于古代的鱼类是不可争议的事实，但化石资料缺少，起源于哪一类鱼类至今有一定的争议。肺鱼具有内鼻孔和能呼吸空气的肺，但头骨和脊柱结构特殊，与骨鱼类和古两栖类显著不同。

而两栖类起源于古总鳍鱼类的观点被大多数人认同，因为古总鳍鱼类也具有能呼吸空气的鳔、内鼻孔，更重要的是它们具有肉质性的柄状偶鳍，且肌肉发达，可以支持身体在沼泽中爬行，可能是演化为陆生动物运动器官——五趾型附肢的结构基础。

矛尾鱼具有柄状的肌肉发达的偶鳍

古总鳍鱼类与古两栖类的附肢结构极为相似

总鳍鱼类的骨鳞鱼类在4亿年前泥盆纪广泛分布，其中的新翼鱼与古两栖类的鱼头螈极为相似，故两者是近亲。

水陆环境的主要区别：

1.水温恒定，变化幅度小；陆地温差变化大，有昼夜温度、季节温度、干旱与洪水等巨大的差异。

2.水分的密度大；空气的密度小。一方面动物的身体缺少了支撑，另一方面动物运动的阻力减小了。

3.水分含氧量低，空气中含氧量高。水中的含氧量只有空气中的1/20。

4.水生环境变化小；陆地环境复杂多样性高。

动物要解决的主要矛盾：

1.陆地上运动器官和身体支撑。

2.陆地上呼吸空气中的氧气。

3.防止体内水分蒸发。

4.如何在陆地上繁殖。

5.维持体内生理生化反应的温度条件。

6.适应于陆地多变环境的神经系统和感官。

羊膜卵的结构和爬行动物的孵化

爬行纲的起源演化

爬行动物无论是运动能力、适应能力和繁殖能力都比两栖动物有了很大的进步，羊膜卵的形成使得陆生动物彻底地摆脱了动物繁殖对水分的依赖，成为真正适应陆生生活的脊椎动物。

海洋中的大型爬行动物——海龟

陆地上最大的爬行动物——大象龟

生活在印度尼西亚的科莫多巨蜥是世界上最大的蜥蜴，体长可达3米以上，肉食性

响尾蛇

眼镜蛇

海洋中的海蛇

我国唯一一种鳄鱼——扬子鳄

世界上现存爬行动物5000多种，分属于龟鳖目、喙头目、有鳞目和鳄目，其中数量最多的属蜥蜴目的动物，而生活在新西兰部分岛屿的喙头目喙头蜥又称楔喙头蜥，其体长约70厘米，重达1千克，白天蛰伏洞穴，夜间外出觅食，具有一系列古代爬行动物的特征，是最古老的现生爬行动物。

关于爬行动物的起源，大家普遍认为是从古代两栖类的坚头类演化而来的，最早的羊膜动物骨骼发现于距今3.4亿年的石炭纪地层。随后的二叠纪地层发现属于坚头类的蜥螈，蜥螈具有两栖动物和爬行动物的特征，可能是爬行类的远祖，但是，因出现的时间较晚，可能不是爬行类的直接祖先，更可能是进化爬行类过程中的一类较原始的两栖类动物的一支。

最原始的爬行类为杯龙类，由杯龙类发展出无孔类、上孔类、调孔类、双孔类和下孔类，它们占领了地球，逐步演化形成恐龙时代。

气候资料证明，石炭纪晚期地球的气候发生了巨变，部分地区出现了干旱和沙漠，是原来的温暖潮湿改变成冬寒夏暖，导致古代的两栖类要么灭绝要么再次回到水里，而具有羊膜卵和陆生结构的古代爬行动物在竞争中壮大，至中生代时几乎遍及地球的各种环境，成为地球的霸主。

鸟纲的起源演化

不知何时何地，陆地上奔跑的动物发现头顶上的一片蓝天居然是空的，尚未有其他动物占领，于是一些动物使劲地练呀练呀，把前肢练成了翅膀，把鳞片练成了羽毛，成为了空中飞行的霸主，不仅飞得快还没有竞争对手。这是鸟类演化的故事，也是适者生存的道理。

与爬行动物相比，鸟类具备了很多更进步的特征，包括恒定的体温，减少了对环境的依赖；快速的飞翔能力，主动逃避不利的生存环境；发达的神经系统和感官，可以有效地协调好体内和体外的环境统一；完善的繁殖方式和行为，保证了后代较高的成活率。这些进步的特征使得鸟类成为仅次于鱼类，遍及全球的高等脊椎动物。

国家动物博物馆鸟类展厅展出的鸟类展板

鸟类的羽毛如何神奇，居然能让一只鸟在空中飞翔？放大镜底下，我们发现，能使鸟类飞行的羽毛是由很多的羽片构成的，羽片和羽片之间有小钩把它们连成一个整体，构成了鸟类翅膀上的飞羽。

我们再把鸟的羽毛去掉，看看羽毛底下有什么特殊的地方。除掉了羽毛后，我们看到了鸟类的前肢特化成了翅膀的结构，通过肌肉把羽毛长在翅膀上。

而一副鸟的骨骼与其他动物的骨骼有什么区别呢？把鸟类的一段骨骼与地上跑的狗的同一段骨骼进行比较，会发现鸟类的骨骼中空而坚硬，是一副轻盈而坚固的骨骼。我们的飞机机身采用的是最轻的合金制作，模仿了鸟类的结构。

这些还不够，体形的流线形、呼吸系统的特殊结构、消化系统和排泄系统等都是为了达到减少阻力、减轻体重和快速飞行的目的而炼成的。

国家动物博物馆展板：鸟类羽毛的结构

国家动物博物馆展板：鸟类骨骼（飞翔生活）与哺乳动物骨骼（陆地生活）比较

国家动物博物馆展板：鸟类流线形的体形

国家动物博物馆展板：鸟类排泄系统、呼吸系统的特殊结构和感觉器官的调节方式

恒温及其在动物演化中的意义

鸟类与哺乳动物均属于恒温动物，恒温的出现在动物进化上极为重要。恒温动物具有较高而恒定的新陈代谢水平、产热调节能力、散热能力，使动物的体温保持相对恒定，极大地减少了动物对环境的依赖性，提高了动物的生存能力和适应能力。

鸟类适应飞翔生活的结构特点

鸟类的外形为纺锤形，体外被羽呈流线形，可以在飞行中最大限度地减少阻力。羽毛是皮肤的衍生物，分为正羽、绒羽和仟羽，正羽是起飞行作用的，绒羽是保暖的，仟羽是退化的羽毛，功能为触觉。

前肢特化为翼，骨骼中空，充气而坚硬。

消化系统保留了爬行类的泄殖腔，使粪便及尿液能快速排出来。

呼吸系统中除了肺以外，还有9个气囊，空气进出都可以进行气体交换，故称为双重呼吸。

心脏的相对比例为脊椎动物之最大，心房与心室完全分隔成为完全的双循环。

鸟类没有膀胱，排尿直接而迅速。

神经系统高度发达，视觉调节迅速，称为双重调节。

地球上最大的鸟——非洲鸵鸟（体重约155千克）

地球上最小的鸟——蜂鸟（体重2克左右，约蜜蜂大小）/张帆 摄

国家动物博物馆展板：中国最小的鸟——太阳鸟（10克左右）

地球上现有鸟类9700多种，分属于三个总目（平胸总目、企鹅总目和突胸总目），33个目和200多科，其中中国鸟类有1300多种，占世界总数的14%左右，列世界鸟类多样性的前十位。我国不仅鸟类资源种类丰富，而且只有中国特有的鸟类也非常多。目前，中国有褐马鸡等50多种特有珍稀鸟类。世界上共有鹤类15种，中国就有9种；雁鸭类148种，中国有46种；野生雉类276种，中国有56种，被国际鸟类学界称为“雉类的王国”；世界上最为珍稀的朱鹮，一度被认为在世界上已经灭绝，1981年在中国被重新发现，经过中国政府的努力已经发展到2000多只。

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员徐星等在2011年英国《自然》杂志上发表了一项最新研究结果认为，始祖鸟并不属于鸟类，而是原始的恐爪龙类。这一结论对鸟类起源及相关的飞行起源和羽毛早期演化的研究具有重大意义。

关于鸟类的起源问题一直都得到学术界的极大关注，现藏于伦敦博物馆的始祖鸟化石被认为是最完整和原始的鸟类化石。

始祖鸟化石发现于距今1.5亿年的中生代晚期侏罗纪时代。始祖鸟具有爬行动物和鸟类的过渡形态，残留有爬行动物的原始特征，如槽齿、双凹形的椎体、18～21枚分离的尾椎骨，前肢残留3枚分离的掌骨，指端局爪，胸骨无龙骨突；同时具有鸟类的特征，如具有羽毛，开放式骨盆，后肢4趾，三前一后。

国家动物博物馆始祖鸟化石

热河生物群

热河生物群（Jehol Biota）是生活在中生代晚期，分布于中国北方、蒙古、西伯利亚以及朝鲜和日本等东亚地区一个繁盛的生物群。这一生物群初始以“戴氏狼鳍鱼—东方叶肢介—三尾拟蜉蝣”为代表。中国辽西地区是研究热河生物群的经典地区，包括义县组和九佛堂组两个地层，共跨越约1800万年。这里保存了大量精美的化石，含20多个重要生物门类：无颌类、软骨鱼类、硬骨鱼类、两栖类、爬行类、鸟类、哺乳类等脊椎动物类群，以及无脊椎动物的腹足类、双壳类、叶肢介类、介形虫类、虾类、昆虫和蜘蛛类，轮藻、各类陆生植物（含被子植物）等。其中，发现了大量的古鸟化石，对于研究鸟类起源和进化有重要的科学意义。

热河生物群模拟图

哺乳纲的起源演化

与适应飞翔生活的鸟类相比，哺乳动物又有了多方面的进步，更能适应复杂的陆地环境，具有更高的生存能力和扩散能力。

哺乳动物最大的进步之一是胎生和哺乳，这对繁殖后代具有重大的意义。胎儿在母体内发育，获得来自母体的营养成分，通过哺乳的方式，出生后幼体继续得到母体的营养成分，使得幼体的成长得到了有效的保证。

哺乳动物进步的主要特征

1.高度发达的神经系统和感官，能协调复杂的生命活动和适应多变的环境。

2.出现了咀嚼和口腔消化，极大地提高了对食物的消化和吸收能力。

3.高而恒定的体温，减少了对环境的依赖性。

4.快速运动的能力。

5.胎生、哺乳，保证了后代的存活能力。

人类的胎盘结构模型

哺乳动物现有5400多种，几乎遍及全球，其中中国有600多种。哺乳动物分为原兽亚纲（单孔目2科3属3种）、后兽亚纲（1目9科81属约250种）和真兽亚纲（18个目95%的哺乳动物都属于真兽亚纲）。

最原始的哺乳动物——鸭嘴兽（卵生，哺乳）

有袋目的树袋熊，胎生哺乳，母体有育儿袋

陆地上最大的哺乳动物之一——亚洲象（体重可达5～6吨）

海洋中最大的哺乳动物蓝鲸（最长蓝鲸身长可达30米左右，体重约170 吨，一张嘴就可以达到容10个成年人自由进出的宽度）

蝙蝠——会飞的哺乳动物

关于哺乳动物的起源和演化，可追溯到2.25亿年前的中生代三叠纪时期。由古爬行类的盘龙类进化出一支兽孔类，并演化成哺乳动物的祖先——兽齿类。

兽齿类化石具备了哺乳动物的一些特征，如四肢位于身体侧面，可将身体抬离地面运动；头骨分化出了下颞孔；具有槽生的异形齿；下颌齿骨特别发达；脊椎、带骨和四肢骨的构造类似于哺乳动物。

最早的哺乳动物只有老鼠个体大小，适应于中生代的早期环境，有利于在大型肉食性恐龙的生态位中获得栖身之地。

随着恐龙的大灭绝，哺乳动物的祖先迅速发展起来，占领了恐龙灭绝留下来的生态位，标志着哺乳动物时代的开始。到了第三纪的始新世和渐新世，哺乳动物已十分繁盛了。

科学巨匠与动物进化理论

当我们在惊叹时，中国人常说“天呀”！而外国人常说“my god”！因为，无论是中国人也好，外国人也好，常常在不可思议的时候不由自主地想到“上天”，似乎“上天”能知道一切，解释一切。

我们的祖先有祭天的习惯，因为天是管气候的，管风调雨顺的。北京的天坛就是皇帝祭天的地方。

关于生命从何而来？历史上曾经有很多假说。如神创论、自生论、宇宙胚种论等，但最为普遍被接受的还是化学起源学说。大约在66亿年前，银河系发生大爆炸，产生了碳、氢、氧、氮、磷、硫等构成生命的主要元素。46亿年前，地球开始形成，产生了一些简单的小分子有机物，逐渐形成了原始的生命。

在生命的演化过程中，又以拉马克的“用进废退与获得性遗传”学说和达尔文的“进化论”最为著名。

北京天坛——皇帝祭天的地方

神创论

中国古代有“神农造兽，女娲造人”之说。

传说神农氏的样貌很奇特，人身牛首，三岁知稼穑，长成后，身高八尺七寸，龙颜大唇，身材瘦削，身体除四肢和脑袋外，都是透明的。他不仅是造兽之神，还是农业之神。

女娲人首蛇身

与中国古代神话传说有异曲同工之处的是，在达尔文进化论诞生以前，西方人都相信自然是神创作的，生命起源归因于超自然力量的干预，而且是永恒不变的。

犹太人、基督教徒和穆斯林的教徒们都相信，上帝创造了自然的一切，包括所有的人和动物。

女娲，是中国古代传说中的上古氏族首领，后逐渐成为中国神话中的人类始祖。根据神话记载，女娲是人首蛇身。她是伏羲的妹妹和妻子。女娲的主要功绩：一是抟土造人；二是炼石补天。女娲还发明了笙簧和规矩，创设了婚姻制度。后世女娲成为民间信仰中的神祇，被作为人类始祖和婚姻之神来崇拜。

女娲炼石补天

根据《三皇本纪》记载，水神共工与火神祝融交战。共工被祝融打败，用头去撞西方的世界支柱不周山，导致天塌陷，天河之水注入人间。女娲不忍人类受灾，于是炼五色石补好了天空，平息了洪水，人类得以安居。

母系氏族社会的治水与农耕繁荣

在女娲炼石补天的传说中，女娲炼五色石补天，最终目的是治理水患，平息水灾。对于从事农耕的古人来说，水患和水利历来是头等大事。五色石料和芦灰，都是早期治水的必需品。女娲补天的传说所折射出来的，是母系氏（部）族社会时期的人类，在女性首领的带领下，进行大规模的治水。同时，这样大规模的早期治水也反映出了女娲时代的母系氏族社会农耕文明的繁荣情景。

在《圣经》记载中，上帝用七天创造了这个世界。

据说，以前世界是混沌暗黑的。于是上帝说：“要出现一种和眼前感觉截然相反的色调。”于是有了光。光是从暗中出来的，而暗是因为有光而被称之为暗。上帝把光明与黑暗分开，称光为昼，称暗为夜。这个世界也终于有了真正意义上的第一天。第一日光暗双生！

第二天，上帝创造了天和空气。当时水是这个世界上唯一的实体，上帝看着水层之间的空隙，说：“水的上面要有空气，空气的上面要有天。”于是，天、空气和水都由原来的水变化而来。

第三天，上帝创造了大地和大地上的植物。上帝站在水中，水的寒意阵阵袭来。上帝就说：“让天下的水都聚在一处，给我留一些落脚的地方，这个地方厚实，踏上去很安稳。”于是产生了干燥的土地。上帝在土地上行走，脚下的踏实感让他感到愉快，他对大地祈福说：“陆地上要生长出一些植物来，要有青草、树木，树木上要结着果子，要有蔬菜，蔬菜要开花结籽。”

第四天，上帝创造了星斗：太阳，月亮和群星。上帝创造了两个星体掌管光和暗，光体叫太阳，掌管昼；暗体叫月亮，掌管夜。上帝把太阳的一小部分光（大约1%）给了月亮，所以月亮也有了光，但是柔和。他又借了太阳1%的光创造了群星。夜晚来临，太阳隐去，月亮升起，满天星斗，宁静而美丽。

第五天，上帝创造了天空中的鸟和海洋里的鱼。上帝仰望天空，俯视海洋，心旷神怡。他说：“天空和海洋要出现生命。海水里要有各种各样的鱼，它们可以在海洋里自由自在地遨游。天空中要有各种各样的鸟儿，它们可以在天空中自由自在地飞翔。并且它们各从其类，滋生繁衍，遍及江海湖泊，平原空谷。”于是，天空和海洋有了生命。

第六日，上帝创造了大地上的生命——牲畜、昆虫和野生动物，然后又创造了这个世界的管理者和支配者——人！上帝开始为大地创造生命时说：“大地要充满各种各样的动物，大的叫兽，小的叫虫，它们也各从其类。”然后，他又大声宣布：“我要这个世界出现样子和我相近的人，并赐福人类生养众多，管理和支配这个世界。”

到了第七日，上帝看着人们熙熙攘攘，飞禽在碧蓝如洗的天空掠过，走兽奔跑在广袤的平原，鸟语花香，和谐美好。于是，上帝把第七日赐为圣日，在这一天，苍生无须劳作，可以尽情休息。第七日，休息日！

拉马克（Jean Baptiste Lemarc 1744年8月1日至1829年12月18日），法国博物学家，是生物学伟大的奠基人之一。由他最先提出生物进化的学说，是进化论的倡导者和先驱。

拉马克的“用进废退与获得性遗传”学说

1809年，拉马克发表了《动物哲学》（Philosophie Zoologique）一书，系统地阐述了他的进化理论，即通常所称的拉马克学说。书中提出了“用进废退与获得性遗传”两个法则，并认为这既是生物产生变异的原因，又是适应环境的过程。

拉马克认为，生物经常使用的器官会逐渐发达，不使用的器官会逐渐退化，称之为“用进废退说”。在生物体上，“用进废退”的例子是很多的。例如，盲肠的主要作用与分解纤维素有关，植食性的动物就有一个长袋状的盲肠，特别是那些不能反刍以消化纤维素食物的动物，比如：兔子的盲肠就十分发达。

人的盲肠又称为“阑尾”，是一个退化的器官，人类是杂食性的，盲肠的作用就慢慢退化了，也相应萎缩了。

大多数哺乳动物的锁骨退化甚至消失了，如猫的锁骨退化为一块陷于锁头肌之中的小骨，没有与肩胛骨形成关节连接，马、偶蹄目动物、狗的锁骨则退化为一块陷于此肌肉的肌腱。但是利用前肢频繁的哺乳动物，其锁骨依然发达，如穴居掘土的鼹鼠，攀缘树枝的灵长类等。我们人类尽管现在已经不再攀缘了，但是我们还保留着祖先的树栖攀缘生活的特点，锁骨依然存在。

人类的盲肠退化为小小的阑尾

人类发达的锁骨

刺猬已经退化了的眼睛

鼹鼠退化的眼睛

眼睛也是一个很好的例子，穴居的动物因为四周缺少光线，所以久而久之眼睛就退化了，我们看到的不少动物，如鼹鼠、刺猬、蝙蝠、地下河道里的盲鱼等，眼睛退化并失去了视觉的功能。

盲鱼长期生活在黑暗的环境，眼睛完全退化

拉马克认为“用进废退”这种后天获得的性状是可以遗传的，因此，生物可把后天锻练的成果遗传给下一代。如长颈鹿的祖先原本是短颈的，但是为了要吃到高树上的叶子经常伸长脖子和前腿，最终通过遗传而演化为现在的长颈鹿。

如果说父辈是位举重选手，则子代就应遗传得到父亲的强健肌肉，这样的结果显然又是荒唐的。

拉马克的理论经不起古典遗传学（孟德尔遗传学）的推敲。德国的科学家魏斯曼（August Weismann）曾经做过一个实验：他将雌、雄的老鼠尾巴都切断后，再让其互相交配来产生子代，而生出来的小鼠结果也依旧都是有尾巴的。再将这些小鼠的尾巴切断，再互相交配产生下一代，而下一代的老鼠也仍然是有尾巴的。他一直这样重复进行至第二十一代，其子代仍然是有尾巴的，就此推翻了拉马克的学说。

现代分子遗传学已非常清楚，生物的性状功能无论常用或不常用，都不会编码到染色体中。由于基因在拉马克的学说中不为参考因素，不符合现代的遗传学，因此在目前的科学界中，拉马克的学说普遍不被接受。

然而，不是所有性状都是遗传的，有些个体出现的性状并没有达到影响基因的水平，就不会出现遗传，后代就不会有所表现。当然这种达到遗传水平上的改变进而通过遗传在后代中表现出来，也是要经过以万年为单位的时间才能发生改变的，而不是很快就会出现改变的。

达尔文“进化论”和达尔文的故事

很多非专业人士或多或少都对达尔文的故事和达尔文的进化论有所了解。达尔文是一位对自然科学有划时代贡献的科学家。恩格斯将“达尔文进化论”列为19世纪自然科学的三大发现之一（其他两个分别是细胞学说、能量守恒和转化定律）。

2009年是达尔文诞辰200周年，达尔文的巨著《物种起源》发表150周年。

为了纪念这位世界伟人，全世界都举办了各种学术活动，或介绍达尔文生平的展览。2009年8月，在中国由中国科学院、国家自然基金委员会和国际动物学会在国家动物博物馆动物多样性与进化展厅联合举行了“达尔文雕像”揭幕仪式。

达尔文铜像揭幕仪式在国家动物博物馆举行，时任国家自然科学基金委员会主任陈宜瑜院士（左三）、中国科学院动物研究所所长孟安明院士（左四）、中国科学院副院长李家洋院士、刘瑞玉院士（右二）等专家和领导出席了活动。

同样在国家动物博物馆，达尔文生平介绍也同期展出，不禁让人们对这位伟人肃然起敬。

达尔文的《物种起源》让我们较为全面地认识了自然界中千千万万、形形色色的动物来自于何方、是如何形成的。

达尔文认为生物之间存在着生存争斗，适应者生存下来，不适者则被淘汰，这就是自然的选择。

达尔文进化论学说

一般进化论：物种是可变的，现有的物种是从别的物种变来的，一个物种可以变成新的物种。

共同祖先学说：所有的生物都来自共同的祖先。

自然选择学说：自然选择是进化的主要机制。

达尔文纪念活动之一，国家动物博物馆举行的达尔文诞辰200周年展

渐变论：生物进化的步调是渐变式的，是一个在自然选择作用下累积微小的优势变异的逐渐改进的过程，而不是跃变式的。

达尔文进化论的科学性和争议

今天，实际上已无生物学家否认“一般进化论”所阐述的生物进化的事实，我们现在甚至可以在实验室、野外直接观察到新物种的产生。这是一个科学事实，早已被生物地理学、比较解剖学、比较胚胎学、古生物学和分子生物学等学科的观察和实验所证实。

“共同祖先学说”也是一个被普遍接受的科学事实。分子生物学发现了所有的生物都使用同一套遗传密码，生物化学揭示了所有生物在分子水平上有高度的一致性，最终证实了达尔文的这一远见卓识（参见生命树部分）。

“自然选择学说”中，自然选择的存在，也是已被无数观察和实验所证实的事实。但是，现在学术界一般认为，自然选择的使用范围并不像达尔文设想的那么广泛。自然选择是适应性进化（即生物体对环境的适应）的机制，对于非适应性的进化，有基因漂移等其他机制。也就是说，不能用“自然选择”来解释所有的进化现象。当然，考虑到适应性进化是生物进化的核心现象，说自然选择是进化的主要机制，也是成立的。

“渐变论”是达尔文进化论中较有争议的部分。在达尔文在世时以及去世后相当长的一段时间，大部分生物学家，特别是古生物学家，都相信生物进化是能够出现跃变的，认为新的形态和器官是源自大的跃变，而不是微小的变异在自然选择的作用下缓慢而逐渐地累积下来的。包括赫胥黎在内的一些古生物学家，由于强调生物化石的不连续性，而持这种观点。在遗传学诞生后的一段时间内，早期遗传学家们由于强调遗传性状的不连续性，也普遍接受跃变论。

在地质事件中，云南澄江县帽天山首次发现了现已闻名于世的“澄江动物化石群”，就被认为是跃变论的例子，被称为“生命大爆发”。在寒武纪早期，距今约5.3亿年前，这些最原始的各种不同类型的海洋动物软体构造保存完好，千姿百态，栩栩如生，是目前世界上所发现的最古老、保存最好的一个多门类动物化石群；生动如实地再现了当时海洋生命的壮丽景观和现生动物的原始特征，为研究地球早期生命起源、演化、生态等理论提供了珍贵证据。

在距今1.2亿年的中生代早期的白垩纪，热河生物群广泛分布，分布于中国北方、蒙古、西伯利亚以及朝鲜和日本等东亚地区一个繁盛的生物群，也是一个重要的例子。

热河生物群保存了大量精美的化石，含20多个重要生物门类：无颌类、软骨鱼类、硬骨鱼类、两栖类、爬行类、鸟类、哺乳类等脊椎动物类群，以及无脊椎动物的腹足类、双壳类、叶肢介类、介形虫类、虾类、昆虫和蜘蛛类，轮藻、各类陆生植物（含被子植物）等。

在20世纪40年代，“现代综合”学说将遗传学和自然选择学说成功地结合起来，渐变论逐渐占了优势。但是近30年来，古生物学和进化发育生物学的研究表明，生物进化过程很可能是渐变和跃变两种模式都存在，跃变论又有抬头的趋势。不过，进化论所说的跃变，除了某些非常特殊的情形（例如植物经杂交出现新种），并非是指在一代或数代之间发生的进化，而可能经历了数千年、数万年乃至数百万年，只不过以地质年代来衡量显得很短暂而已。

达尔文和他的进化论

达尔文全名查尔斯·罗伯特·达尔文（Charles Robert Darwin，1809～1882）。

1809年2月12日，达尔文出生在英国的施鲁斯伯里。祖父和父亲都是当地的名医，家里希望他将来继承祖业，16岁时便被父亲送到爱丁堡大学学医。但达尔文从小就热爱大自然，尤其喜欢打猎、采集矿物和动植物标本。进到医学院后，他仍然经常到野外采集动植物标本。

父亲认为他“游手好闲”“不务正业”。一怒之下，于1828年又送他到剑桥大学，改学神学，希望他将来成为一名“尊贵的牧师”。

1809年2月12日，伟大的达尔文出生在这幢楼里，英国的施鲁斯伯里（Shrewsbury）

达尔文对神学院的神创论等说法十分厌烦，他仍然把大部分时间用在听自然科学讲座，自学大量的自然科学书籍，热心于收集甲虫等动植物标本，对神秘的大自然充满了浓厚的兴趣。

在剑桥大学期间，达尔文最喜欢听植物学家约翰·史蒂文斯·亨斯洛（John Stevens Henslow）的课程，后来亨斯洛推荐达尔文赴“贝格尔号”参加考察和采集的工作。“贝格尔号”考察和采集形成了达尔文物种起源的思想。

达尔文在神学院的宿舍（来自Darwin online）

达尔文采集的甲虫标本/苗德岁 提供

1831年12月，英国政府组织了“贝格尔号”的环球考察。达尔文放弃了待遇丰厚的牧师职业，“欺骗”了父母得到资助，并在约翰·史蒂文斯·亨斯洛的推荐下，以“博物学家”的身份，自费搭船，开始了漫长而又艰苦的环球考察活动。达尔文本人称此次考察是自己生命的再生（“the birthday of my rest life”）。

英国植物学家约翰·史蒂文斯·亨斯洛

H.M.S“贝格尔号”考察船，一艘235吨的三桅帆船，船长是FitzRoy/苗德岁 提供

国家动物博物馆动物多样性与进化展厅展示的“贝格尔号”考察船模型

达尔文十分珍惜这次考察的机会，每到一地总要进行认真的考察研究，采访当地的居民，有时请他们当向导，跋山涉水，采集矿物和动植物标本，挖掘生物化石，发现了许多没有记载的新物种。他白天收集各类岩石标本、动物化石，晚上又忙着记录收集经过。

达尔文随船横渡太平洋，经过澳大利亚，越过印度洋，绕过好望角，于1836年10月回到英国。

在历时5年的环球考察中，达尔文积累了大量的资料，同时产生了很多的问题和困惑。

达尔文与“贝格尔号”的环球考察路线/选自Darwin online

考察回国后，他与妻子爱玛和家人一道搬到了达恩村（Downe Village），带上了所有考察过程中采集的标本和记录，他在这里度过了他的后半辈子。在这里，他结识了著名的植物学家虎克教授（Joseph Dalton Hooker），并与之成为了终身的好朋友，同时拜访了许多的著名科学家，思考着自己考察中的问题和困惑，查阅大量书籍，逐步形成了物种起源的理论。

1842年，达尔文和家人搬到了这栋别墅里，在此完成了他的人生巨著《物种起源》。此楼已成为英国遗产博物馆/选自Darwin online

达尔文思考物种关系的草图，看出物种之间最终会归到一个共同的祖先/苗德岁 提供

达恩村旁的这条小道，是达尔文琢磨出达尔文进化论的小道，后被称为达尔文的思考小道/选自Darwin online

1842年，他第一次写出《物种起源》的简要提纲，但是他一直把这部手稿放在保险柜里，也许出于慎重或是严谨。

1858年，达尔文收到了华莱士（Alfred Russel Wallace）关于自然选择理论的论文，与达尔文的理论不谋而合，这让达尔文十分震惊。这也迫使达尔文最终决定出版他放置已久的《物种起源》。英国皇家学会宣布达尔文和华莱士共同享有自然选择理论的发表权。

1859年11月，达尔文经过20多年研究而写成的科学巨著《物种起源》终于出版了。在这部书里，达尔文旗帜鲜明地提出了“进化论”的思想，说明物种是在不断的变化之中，是由低级到高级、由简单到复杂的演变过程。

第一版《物种起源》的封面和内页/苗德岁 提供

1859～1872年间，达尔文的《物种起源》一书总共出了六版，其中第二版是最能反映达尔文最初思想的。此外，在《物种起源》一书问世百年纪念的1959年，美国费城的宾州大学出版社出版了由维多利亚文学研究者派克汉姆先生编纂的《达尔文〈物种起源〉集注本》。从这本书里可以看到，实际上达尔文的《物种起源》中，达尔文对进化论的阐述非常清晰，达尔文举证不厌其烦，简洁明了，而且语言优美。

比如在《生命之树》的部分，达尔文是这样描述的：“同一纲中的所有生物的亲缘关系，有时可用一株大树来表示。我相信这一比拟在很大程度上道出了实情。绿色的、生芽的小枝可以代表现存的物种；往年生出的枝条可以代表那些长期以来先后灭绝了的物种。在每一生长期中，所有生长着的小枝，都试图向各个方向分枝，并试图压倒和消灭周围的细枝和枝条，正如物种以及物种群在生存大战中试图征服其他物种一样。”这一描述多么形象而清晰。

托马斯·赫胥黎——达尔文进化论的忠实支持者和捍卫者

达尔文的《物种起源》问世后，达尔文的好朋友、达尔文进化论最坚定的支持者和捍卫者托马斯·赫胥黎（Thomas Henry Huxley）开玩笑地说：“我多蠢啊，我怎么就没想到呢？”

国家动物博物馆大讲堂

2012年，国家动物博物馆邀请了国际著名进化生物学家、古生物学家、达尔文《物种起源》第二版的译者，美国堪萨斯大学自然历史博物馆馆员兼生态学与进化生物学系教授苗德岁先生走进国家动物博物馆大讲堂，为广大听众和爱好者详细介绍达尔文及其进化论思想。苗教授精彩的讲述和生动的故事让听众大饱耳福，可更让大家没想到的是，在观众席上的一位小学生居然通读过达尔文的《物种起源》，与苗教授进行了对话。

《物种起源》传入中国后，有3个主要的中译本（周建人等、陈世骧等、舒德干等），但都是基于其第六版所译，且都是多个作者联合翻译，水平良莠不齐。此次苗德岁先生重译《物种起源》，选择的是反映达尔文最初思想的第二版，且一人独当，历时两年，终于完成，这部《物种起源》的新译本应该是最能反映达尔文思想的译本。

站在巨人的肩上，苗德岁讲述翻译《物种起源》的故事

动物适应辐射与进化的依据

进化的重要规律和现象

达尔文进化论告诉我们，物种是在不断进化的，因为环境在不断变化，所以物种也在不断地适应，适应者才能生存，不适应者则被淘汰。因此，动物的适应环境是永恒不变的主题。

生物发生律

物种是以个体的形式存在的，个体是物种的基本单位，物种的适应环境就是个体的适应环境。有意思的是，物种演变的历史又常常会浓缩在个体发育的过程中，这一规律被称为生物发生律。

无数的例子证明了生物发生律的存在，并揭示了物种的起源和进化的途径。

对刺细胞动物的起源演化研究发现，在刺细胞动物的个体发育过程中，经过了浮浪幼虫的阶段，之后才发展成为刺细胞动物。个体发育中的浮浪幼虫反映了刺细胞动物系统演化所经历的过程或经历的现象，因此，可以认为浮浪幼虫是刺细胞动物的祖先。

环节动物起源于扁形动物门涡虫纲的祖先，因为环节动物和涡虫的胚胎时期都经过了螺旋形卵裂的过程，多毛纲的担轮幼虫与扁形动物的牟勒氏幼虫十分相似。

关于软体动物的起源演化，大家的观点基本一致。海产软体动物与环节动物在发育过程中经过了螺旋卵裂、担轮幼虫期，排泄系统为后肾管，故认为软体动物与环节动物在系统发育中有着共同的起源。

白头叶猴母体与幼体

白头叶猴也是生物发生律的一个很典型的例子，幼体的毛色为金黄色，十分显眼和鲜艳，成体的毛色则大相径庭，为黑白色。如果把它们单独分开，谁能够想到金黄色小猴是黑白两色白头叶猴成体的幼崽呢？当初我们到保护区考察时，老百姓告诉我们，山里有两种颜色的猴子，我们也以为是两种猴子。显然，生物发生律告诉我们，白头叶猴这个物种在演化过程中经历过毛色金黄色的过程，后来才演变成黑白两色的，而这个过程始终被保留下来了，浓缩到个体的发育中。

协同进化

自然界里一个很有意思的现象就是协同进化。如果用文字定义的话，大意应该是一个物种的生存和发展促进了另一个物种的进化和发展，这一对“你死我活”的物种成为互为促进的进化动力。

自然界中的捕食关系就是协同进化最好的例子。

动物以植物为食，这就是一对捕食与被捕食关系。

在非洲东部的大草原上，生长着许多金合欢树，这是长颈鹿最喜欢的食物，金合欢为了保存自己就要多长刺，不让长颈鹿轻易采食。其中有一种金合欢树，除了像其他金合欢树一样长满了锐利的刺，还长着一种特殊的刺，刺的下端膨大，里面是空的，风吹过时，会发出像哨子一样的声音，所以它们被叫做哨刺金合欢。

返祖现象

与生物发生律有一定关系的一个现象叫返祖现象。以白头叶猴为例，假设幼体长大后，依然保留着金黄色的毛发，就是返祖现象。但是，我们观察到的白头叶猴个体毫无例外地从金黄色变为成体的黑白色。说明返祖现象发生的几率十分低。

人类也有返祖现象的个例，有位毛孩全身毛发覆盖面积达96%以上、密度为41根/厘米2、平均毛长约4.2厘米，类似我们祖先全身被毛的某个阶段。

毛孩的返祖现象

金合欢虽然遍布锐刺，不过这可难不倒长颈鹿等大型食草动物。长颈鹿的舌头能够小心翼翼地躲开刺，去吃金合欢树上的嫩叶。哨刺金合欢还有第二道防线，在哨刺里头，住着一种褐色的小蚂蚁，它们的腹部能往上举，所以叫举腹蚁。长颈鹿吃树叶时扯动了树枝，让举腹蚁觉察到了，它们便蜂拥而去，拼命地叮咬长颈鹿的舌头，迫使长颈鹿离开。但是长颈鹿最终还是没有离开，所以金合欢与长颈鹿之间的关系是两者之间互相促进的关系，两者互为促进者促进对方加速演化。

金合欢的刺促进了长颈鹿的演化

长颈鹿用灵活的舌头巧妙地避开金合欢的刺，吃到金合欢幼嫩的叶子

在非洲大草原上，生活着世界上奔跑速度最快的猎豹和最凶猛的狮子，猎豹和狮子要捕食草原上的食草动物。这是一对你死我活的斗争，以生命为代价的竞争。猎豹和狮子为了能够捕食到羚羊，练就了一副擅长奔跑的本领，猎豹有着细长的四肢、健美的身体、灵活的姿势，似乎只要瞄准了羚羊，发起了捕食攻击就一定会捕获猎物，抓住对手，所以，稳、准、狠和快是猎豹和狮子的制胜之宝。

尽管它们有制胜法宝，但是，猎豹和狮子的捕食并不是每次都成功的。因为羚羊也并不是坐以待毙的。羚羊也通过演化，能快速奔跑和高度警惕来逃避猎豹的捕食。因此，有人又把这种协同进化形象地比喻为两个对手间的“军备竞赛”。一方想战胜对方就得演化出很强的能力，另一方要想活命就得进化出更强的本领，这是一对看似很矛盾的两方面，但在自然界则十分普遍。

猎豹妈妈和孩子们练习捕食

狮子捕食羚羊，这次羚羊似乎跑得更快，狮子捕食恐怕要落空了

平行进化

不同的动物生活在各自的环境中，相应的器官朝着出现共同结构的方向进化，出现类似的器官结构。

照片中的袋鼠是我们非常熟悉的，而这只跳鼠就未必了。两者生活的环境完全不相同，跳鼠生活在沙漠里，袋鼠生活在澳大利亚的草原，应该是共同的进化动力，驱使着跳鼠和袋鼠都进化成前肢短、后肢长和尾巴长的结构，并行使相同的功能。

另一组图反映的是长臂猿和树懒。大家都非常熟悉长臂猿，生活在东南亚森林中。它们是树上的技巧冠军，树上的灵巧运动全依仗着这两只前臂，灵长类学者把长臂猿的运动方式称为臂荡型。另一种动物是生活在中美和南美热带雨林的树懒。这是一类奇特的动物，它已高度特化成树栖生活，而丧失了地面活动的能力，所以一天到晚都凭借它的四肢吊在树上。当然也是相同的进化动力使得生活在不同环境的两种动物有了共同的需求，进化出相同的器官结构。

跳鼠和袋鼠都进化出类似的适应跳跃的肢体结构

树懒和长臂猿都进化出类似的适应树栖生活的四肢

适应进化

动物在扩大生存范围和占领分布区时，受到不同环境的影响，产生适应相应环境的器官和结构特征。

在相同或是不同的环境中，动物都要适应自身相处的环境，这种适应环境的进化动力驱使着动物产生适应环境的器官结构，所有动物都逃离不开适应环境的进化动力的影响。

拇指（趾）和其余四指（趾）的对握是灵长类最适应树栖生活的特征

灵长类适应树栖生活反映在四肢上最大的特征就是拇指（趾）和其余四指（趾）的对握。这一结构看似简单，但是意义重大。拇指（趾）和其余四指（趾）的对握是最好抓握森林支持物如树干、树枝的方式，所以灵长类是哺乳动物中最适应森林树栖生活的类群。

鸟类多数生活在森林里、沼泽湖泊边，生活在不同生态位的鸟类，进化的动力驱使它们也长出高度多样性的脚趾趾式，以便更好地行使相应的功能，如站立或抓握。啄木鸟的对趾足、白鹭的不对称趾足、翠鸟的并趾足等。

国家动物博物馆的鸟类脚趾展板

同源器官和同功器官

所谓同源器官，是指胚胎发育过程或系统发育上相同的器官。动物体上很多器官都属于同源器官，例如脊椎动物体外的保护结构，爬行动物的鳞片、鸟类的羽毛和哺乳动物的毛发、灵长类的指甲、有蹄类的蹄和角、鼠类和食肉动物的爪，这些都是皮肤的衍生物，但看起来这些结构千差万别。

同源器官Homologous organs

有时不同动物在形态上并不相似、功能上也不尽相同的器官，却在基本结构上、各部分的相互关系上、胚胎发育的过程上彼此相似。这就是同源器官。这里的同源有两个基本含义：一是系统起源相同，即在动物进化上是由共同的祖先的原始器官发展而来的；二是胚胎起源相同，即从胚胎学的角度看是由相同的胚胎原基发育而来。它们的一致性证明这些动物都起源于共同的祖先；它们形态上的差异性，则是适应不同的环境，执行不同功能而引起的。

例如鸟的翅膀、蝙蝠的翼、鲸的胸鳍、马的前肢以及人的手臂，虽然表面形态及功能不同，但基本结构是一致的。这些前肢的骨骼都是由肱骨、前臂骨（桡骨、尺骨）、腕骨、掌骨和指骨组成的；在胚胎发育时以相同的过程从相同的胚层分化而成前肢骨。

国家动物博物馆展厅里对同源器官的解说

灵长类的指甲和有蹄类动物的蹄子

哺乳动物的毛发和鸟类的羽毛

而系统起源或是胚胎发育来源可以相同，也可能存在不同的器官在行使类似的功能，这些器官就被称为同功器官。

同功器官Analogous organs

国家动物博物馆展厅里对同功器官的解说

与同源器官相对应的是同功器官，它是指在不同的动物中，形态和机能相似而起源和结构不同的器官。同功器官说明具有这些器官的生物之间虽没有直接的亲缘关系，不是直接来源于同一祖先，但由于它们的某些器官适应相同的环境，用于相同的功能，因而在发展中趋同进化，形成了相似的形态。

例如昆虫、翼龙、蝙蝠、鸟的翅，它们虽然都适于飞翔，但内部结构和起源很不相同。昆虫的翅是膜状结构，由胸部的体壁向外扩展而成。翼龙的前肢特化为翼，第四指加长，成为飞行指，由体侧发出的翼膜连接在体侧、后肢、前肢及加长的第四指之间，形成一个飞行翼，在整个翼膜中无其他骨骼支持；蝙蝠除了第一指正常发育外，后四枚手指和掌骨都极度延长，支撑起由体侧伸出连接前后肢及躯干的翼膜；鸟类发育出有羽毛构成的最复杂的翅膀。

很多昆虫都有飞行的能力，大多数是两对翅（蜻蜓、蜜蜂），有些是一对翅（苍蝇），昆虫的翅膀是由向两侧扩展成的侧背叶发展而来的。鸟类和哺乳动物的蝙蝠类也是具有飞行能力的，但鸟类的翅膀、蝙蝠的翼则是从前肢特化而来的，因此昆虫的翅膀和鸟类的翅膀、蝙蝠的翼来源是不同的，但是功能相同。

鸟类的翅膀

蝙蝠的翼膜

趋同进化

亲缘关系较远的动物生活在相似的环境，来源不同的器官出现相似的形状。例如，适应于空中飞行，蝴蝶的翅膀和鸟类的翅膀帮助它们快速地移动，获得食物、逃避敌害以及进行个体交流，但是它们的来源是完全不同的。另一个例子是生活在水中的鱼类和蓝鲸（哺乳动物），鱼类和哺乳动物都是用鳍作为运动器官运动的，但是鱼鳍和蓝鲸的鳍来源也是不相同的。

趋异进化

当然有些生物虽然同出一源，但在进化过程中在不同环境条件（不同的进化动力）的作用下变得很不相同，这种现象称为趋异进化。

灵长类的前肢、鸟类的翅膀和蓝鲸的鳍都是来源于五指形的附肢，但是，在不同的进化动力作用下，它们之间的外形结构大相径庭。

人和黑猩猩的手

鸽子的翅膀和人的前肢

鲸鱼的鳍

适应辐射

亲缘相同或相近的一类动物适应多种不同的环境而分化成多个在形态、生理和行为上各不相同的种，形成一个同源的辐射状的进化系统，即是适应辐射（adaptive radiation）。

适应辐射常发生在开拓新的生活环境时。当一个物种在进入一个新的自然环境之后，由于新的生活环境提供了多种多样可供生存的条件，于是种群向多个方向进入，分别适应不同的生态条件，有的上山，有的入水，有的住到阴湿之处，有的进入无光照的地下等。在不同环境条件选择之下，它们终于发展成各不相同的新物种。

鸟类适应辐射

鸟类的生态型

鸟类适应辐射的结果，适应于不同的生活方式和生存环境形成了鸟类六大生态类型。

猛禽类

具有弯曲如钩的锐利嘴和爪，翅膀强大有力，适应于抓捕并撕食猎物。猛禽的飞翔能力很强，捕食空中或地下活的猎物，如金雕、红隼、草原鵟、秃鹫、长耳鸮等。其中，白天外出觅食的猛禽属于隼形目的鸟类，晚上外出觅食的鸟属于鸮形目。

鸟类具有共同的祖先，在长达1.5亿年的系统演化中，适应辐射产生出形态不同、生境不同、生态类型不同等很多不同的类群，形成了现代丰富多彩的鸟类世界。

哺乳动物最早的祖先是兽齿类动物，经过2.25亿年的演化，适应辐射形成了当今丰富多彩的哺乳动物世界。

国家动物博物馆展出的猛禽/黄乘明 摄

吃腐肉的秃鹫，又被称为大自然的清道夫

国家动物博物馆展出的猛禽（上部分）和游禽（底层）/黄乘明 摄

国家一级重点保护野生动物——金雕标本

游禽类

游禽是一类善于游泳，适应水面生活的鸟类，也是我们常说的雁鸭类。我们常看到在水面游泳的鸟类都是游禽。游禽趾间有肉质的脚蹼，发达的尾脂腺分泌油脂涂抹在羽毛上可防止羽毛被水浸泡，嘴直或宽扁。每年，游禽在越冬地和繁殖地之间迁飞，是迁飞鸟的重要组成部分。大雁、鸭类、天鹅、鹈鹕都属于游禽。

天鹅是最美丽的鸟类之一，俄罗斯著名音乐家柴可夫斯基的芭蕾舞剧《天鹅湖》就是以人们喜爱的天鹅为原型创作的。

中国的天鹅：中国分布有3种天鹅，分别是大天鹅、小天鹅和疣鼻天鹅，而大家在动物园看到的黑天鹅是从澳洲引入的。世界上共有5种天鹅，除了上面4种外，还有黑颈天鹅。

国家动物博物馆展出的涉禽鸟类/黄乘明 摄

涉禽类

涉禽是生活在沼泽和浅水边的鸟类，它们具有身体“三长”的特点：嘴长、颈长、脚长，适于涉水行进、不会游泳，常用长嘴插入水底或地面取食，如丹顶鹤、白鹳，各种鹭。涉禽类也是迁飞鸟的重要组成部分。

丹顶鹤——中国传统文化最喜爱的动物之一

国家动物博物馆展示的世界鸟类的迁飞路线图/黄乘明 摄

鸣禽类

鸣禽喉部下方有鸣管，由鸣腔和鸣膜组成。鸣禽鸣管和鸣肌特别发达，能发出不同音色的声音。大多数鸣禽体型较小，体态轻捷，活泼灵巧，善于鸣叫和歌唱。鸣禽是数量最多的一类，占世界鸟类数的3/5。如百灵鸟、画眉鸟、相思鸟等。

相思鸟

国家动物博物馆展出的鸣禽、陆禽和攀禽/黄乘明 摄

百灵

攀禽类

攀禽是典型的森林鸟类。其嘴、脚和尾的构造都很特殊，善于在树上攀缘。足为对趾形、异趾形以适应树栖攀缘生活；嘴形多种多样，以适应不同的取食方式。如啄木鸟、翠鸟等，嘴尖利如凿，脚强健有力，两趾向前，两趾向后，适于攀树。尾羽轴坚韧，起支撑体重作用。

啄木鸟和翠鸟

陆禽类

陆禽主要为陆地上取食的鸟类。体格结实，嘴坚硬，脚强而有力，适于挖土，一般雌雄羽色有明显的差别，雄鸟羽色更为华丽，如孔雀，各种雉鸡等。

红腹锦鸡，两只雄鸡相互炫耀竞争交配权

孔雀开屏

白眶鸦雀的巢和卵/贾陈喜 摄

多种多样的鸟巢和鸟卵

鸟类有筑巢、产卵、孵化的繁殖习性，不同种类的鸟适应于不同的生活环境，筑巢的方式、位置和精美程度有很大的差异。

最简单的鸟巢是生活在地面的鸡形目的巢，用嘴叼几根草或树枝就很简单地搭成了巢；最复杂的鸟巢之一要数黄胸织布鸟的鸟巢，用嘴叼上植物纤维把树叶卷起来，缝起来。

国家动物博物馆展出的各种鸟巢

黄胸织布鸟“一针一线”的鸟巢

当然，体型大小不同，鸟类产卵的大小也不相同，最大的鸟卵当然属鸵鸟的卵，可重达1.5千克；最小的鸟卵自然是蜂鸟的卵，大小只如黄豆。

鸵鸟、家鸡和鹌鹑的卵/乔轶伦 摄

国家动物博物馆展出的各种大小不同的鸟卵

蝙蝠前肢特化，指间形成翼膜，可以自由飞翔

鼯鼠可以在空中滑翔

哺乳动物适应辐射

现今地球上的哺乳动物均来自于距今2.25亿年前的共同祖先，适应辐射后成为当今各种类型的哺乳动物。

飞翔型和滑翔型

飞翔型的哺乳动物是翼手目的动物。蝙蝠前肢特化，指间形成翼膜，通过上下震荡飞翔。蝙蝠是一类夜行性动物，眼睛退化，取而代之的是超声波的回声定位方式，即由复杂的鼻翼发出超声波，遇到障碍物或食物后折返，由发达的耳朵接受信号。白天倒挂在岩洞顶上、屋檐或竹管里，晚上外出觅食，集群生活。

啮齿目的鼯鼠行使滑翔生活。它们滑翔依靠长在两侧的前后肢之间发达的皮翼。鼯鼠爬到一棵树的高处，向另一个树的低处滑翔。

穴居型

大多数食虫目的动物以穴居或半穴居的生活方式生活。它们擅长于打洞或是利用天然的洞穴，眼睛高度退化。这类动物如鼹鼠、鼩鼱、刺猬等。

鼩鼱

陆生型

适应在陆地上奔跑和森林生活的哺乳动物类群。陆地上奔跑的动物演化出细长的四肢，身体矫健，其中肉食性的哺乳动物指（趾）端为爪，帮助动物捕食，多数草食性的指（趾）端演变为蹄，适应草原上的快速奔跑。适应森林生活的灵长类的拇指（趾）与其余四指（趾）对握，指（趾）端为爪为指甲。

奔跑的狼

奔跑的羚羊

水生型

水生型的哺乳动物是重新返回海洋的动物，身体的结构，特别是运动器官发生了更大的变化以适应水中的生活。很多种类前肢特化为鳍，后肢大多退化，尾部也变成了尾鳍。除白鱀豚、江豚等少数返回淡水中，大多数均返回海洋中。

返回淡水的哺乳动物——江豚

返回海洋中的哺乳动物——海豹

动物进化的证据

动物的进化绝不是凭空想像出来的，而是从千千万万的科学现象中发现、挖掘、总结和归纳出来的。以达尔文的进化论为主题的动物进化思想在很多方面都找到了实实在在的证据。

古生物学证据

鸟类的起源告诉我们在距今1亿多年前的地质时代，进化的动力驱使着一部分古老的爬行动物选择树栖、滑翔和短距离飞行的生活方式，经过长期的演化适应辐射形成了现今多姿多彩的鸟类世界，既具有爬行类的结构特征又具有原始鸟类特征的始祖鸟化石，帮助我们把爬行动物与鸟类的亲缘关系联系起来了。

动物界共有34个门，34个门之间都有一定的联系，而这种联系在现今生存的动物中很难看到，幸好大自然给我们保留下来了化石或活化石证据，把动物门与门之间的关系串起来，构成了生命之树。

始祖鸟复原图

从水生环境过渡到陆地环境是动物进化史上一个质的飞跃，动物不仅需要在呼吸器官、皮肤等方面产生质的突破，运动器官的改变更为重要。而古总鳍鱼类留下来的活化石——矛尾鱼也具有能呼吸空气的鳔、内鼻孔，更重要的是具有肉质性的柄状偶鳍，且肌肉发达，可以支持身体在沼泽中爬行，成为联系两栖动物起源的重要古生物证据支撑。

地理学证据

达尔文考察加拉帕戈斯群岛的地雀时惊讶地发现，这些雀分为4个类群14个种，它们喙的形状和大小各异，在群岛间不同的地雀存在特定的区域性分布，它们与内陆亲缘种有显著的不同。造成地雀分化的主要原因是这些岛屿的地理隔离作用。它们的共同祖先很可能来自中美洲或南美洲。在其物种形成的早期，它们的后代飞越了近1000千米的水域，扩散到加拉帕戈斯群岛，发生了适应辐射。这一切证明了物种已在进化中。

地雀的适应辐射

胚胎学证据

个体发育表明，无论是高等动物还是高等植物，它们的胚胎发育都是从一个细胞（受精卵）开始的，这一事实说明所有的生物都具有一个共同的原始祖先——单细胞生物。我们发现，鱼类、两栖类、爬行类、鸟类和哺乳动物，包括人类的胚胎发育都具有很大的相似性，尤其是在胚胎发育的早期。到了晚期，除鱼类外，其他动物和人的鳃裂都消失了，人的尾也消失了。这些特点说明脊椎动物都具有共同的原始祖先，且存在着或近或远的亲缘关系。

国家动物博物馆展板：胚胎发育揭示物种之间的关系

动物进化的最新发现和成果

恐龙的系统演化

恐龙最早出现在2.3亿年前的三叠纪，并在中生代发展成为最强盛的类群，成为地球生态的支配者。恐龙统治全球陆地生态系统超过1.6亿年之久，最终灭亡于约6500万年前的白垩纪晚期。

最古老的爬行类化石可追溯至古生代之“宾夕法尼亚纪”（约3.2亿～2.8亿年前）。追本溯源，当系由两栖类演化而来。两栖类的卵需在水中才能开始发育，爬行类演化出卵壳，可阻止卵中水分的散发。此一重大改革，使爬行类能离开水生活。

从2.45亿年前到6500万年前的中生代，爬行类成了地球生态的支配者，故中生代又被称为爬行类时代。大型爬行类恐龙即出现于中生代早期。植食性的马门溪龙，是体型与体重最大的陆栖动物，棘龙是迄今为止陆地上最大的食肉动物。另有生活在海中的鱼龙与蛇颈龙及生活于空中的翼龙等共同构成了一个复杂而完善的生态体系。爬行类在地球上繁荣了约1.8亿年。这个时代的动物中，最为大家所熟知的就是恐龙。

生活于地球上的恐龙很可能在1000种以上，但是恐龙时代和我们相距如此遥远，我们只能通过已发现的化石去了解它们。被发现的恐龙化石有上百种。随着恐龙研究工作的不断进展，我们所知的恐龙种类还会不断增加。已描述的恐龙分为甲龙类、角龙类、肿头龙类、鸟脚类、蜥脚类和兽脚类。

恐龙大家族分为鸟臀类和蜥臀类恐龙两大类。前者的成员全部都以植物为食，主要有五大支系：剑龙类、甲龙类、鸟脚类、肿头龙类和角龙类；后者主要有3个支系：原蜥脚类、蜥脚类和兽脚类，其中原蜥脚类和蜥脚类也是植食性动物，而兽脚类的大多数是肉食性动物。按照现代流行的恐龙定义，鸟类属于兽脚类恐龙，也就是说，鸟类就是一类恐龙。

恐龙的分类图

最大的恐龙——植食性的易碎双腔龙复原图

体型最大的恐龙：为易碎双腔龙，发现于美国科罗拉多州，身高62米，重150～180吨。

体形最小的恐龙：近鸟龙（体长30厘米，重350克）。

牙齿最长的恐龙：霸王龙，牙齿超过30厘米。

最早被发现有羽毛的恐龙：辽宁省建昌县玲珑塔地区发现距今约1.6亿年、迄今发现的世界上最早的带有羽毛的恐龙化石，叫做似鸟龙，是鸟类起源研究一个新的、国际性的重大突破。

霸王龙复原图

鸟类起源于恐龙类的祖先，但它们是如何从恐龙演变成长有羽毛能飞翔的鸟类祖先呢？科学界有两种假说，一种假说认为，恐龙在奔跑的过程中适应了树栖飞翔；另一种假说认为恐龙先上树，从树上往下滑翔，逐步演化成能飞行的鸟类。越来越多的证据证明，树栖理论更有可能性。

2012年，国家动物博物馆邀请了我国恐龙研究专家、中国科学院古脊椎和古人类研究所徐星教授为观众做了《飞向蓝天的恐龙》讲座，让大家对恐龙研究进展有了最新的了解。

徐星教授的《飞向蓝天的恐龙》科普报告

在孩子们心目中，徐星教授与恐龙一样有名

徐星教授撰写的《飞向蓝天的恐龙》文章还编入了人民教育出版社出版的四年级语文课程。

1993年至今，徐星等人发现和采集到大量重要脊椎动物化石标本。研究工作主要涉及中生代恐龙化石及地层学的研究，已发现和命名15个恐龙新属种。如五彩冠龙，化石证据显示，“五彩冠龙”只有约3米长，站立起来也不到1米，和白垩纪长10多米、高达4米以上的暴龙完全不能相比。但它的形貌却与暴龙非常相似，同样拥有强壮的后肢、类似鸟一般的头部和锐利的牙齿，这表明它是一种凶猛的食肉恐龙。另外，“五彩冠龙”可能与帝龙一样，前肢覆盖有羽毛。这一发现支持了暴龙等食肉兽脚恐龙是在进化中逐渐巨型化的假说。

2009年，徐星教授等人研究认为，最早期兽脚类恐龙退化了最外侧的手指（第五指），但随后伴随着恐龙猎食行为的变化，第一指（最内侧的手指）也退化消失了，这样具有3个手指的僵尾龙类（包括著名的跃龙以及伶盗龙）实际上保留了中间的3个手指，但由于发育机制的变化，同源异型转化造成了中间3个手指发育成了内侧3个手指（也就是第一指至第三指）的形态。这一观点使得兽脚类恐龙的手指退化模式远比过去人们认为的复杂，这项研究成果发表在英国《自然》（Nature）杂志上。

五彩冠龙复原图

松鼠科动物的进化

松鼠科动物是一类树栖生活的啮齿动物，其中鼯鼠是一类以滑翔方式生活的哺乳动物，两侧前后肢之间有发达的皮膜，滑行时前后肢伸展开来，皮膜张开犹如降落伞一般滑翔。松鼠科动物的生存与演化与森林环境有密切的关系，从演化历史来说，松鼠科动物的兴衰和进退与森林的兴衰和进退有密切关系。

2012年，中国科学院动物研究所科研人员通过整理松鼠科种级化石记录，探讨了始新世末至今全球气候环境变化中的若干节点事件对松鼠科演化可能造成的影响，发现了以下几点：（1）地球各个大陆板块之间的分离和连接与松鼠科化石记录所显示的扩散轨迹一致；（2）山脉隆升影响了当地气候，导致某一类群的繁荣或局域显著分布差异；（3）海平面的反复升降影响了岛屿类群发展；（4）温湿变化和植被演替对松鼠科演化也有影响。研究表明：全球变化在地栖动物的多样化进程中起到了至关重要的作用。结合多方证据，推测鼯鼠类群最早可能起源于中新世初欧亚大陆西部地区。

滑翔的鼯鼠

青藏高原隆起

重要的历史地质事件，如白令陆桥的消失与重建、青藏高原的隆起等对松鼠科动物产生重大的影响。

上新世中期的海侵事件使得白令陆桥淹没，阻断了松鼠类群的迁移交流。但上新世中后期，白令陆桥再次形成，其植被类型已成草原为主，为地栖松鼠的扩散提供了理想通道。

青藏高原的隆起，主要是通过改变局部气候和植被类型而间接产生影响。复杂的青藏高原—亚洲季风体系的综合作用造成的降水差异，可能是导致或促进欧亚内陆干旱的主要原因。森林匮乏的干旱环境促使很多松鼠类群发生了大规模、短时期的迅速迁移，欧洲东南部和中国南部因在中新世晚期依旧保留了森林植被，成为了许多树栖动物的临时避难所。

末次冰盛期（约2.5万年前～1.5万年前）除南极洲外全球植被分布格局

人类的起源

人类起源从来都是学者和大众关心的话题，我们从哪来？牵动着无数人的想象。人类起源最早可以追溯到1400～800万年前。随着化石挖掘的深入，不断找到新的化石证据。分子生物学手段的运用，使人类起源的线索会越来越明晰。

昭通古猿

2013年9月8日，据新华网、人民网等多家政府官方媒体报道，在云南昭通发现了距今600万年的幼年古猿类头骨，头骨非常完整，一个含脑内膜的面骨，眼眶、吻部等保存完好，乳齿和恒齿同时保存。云南有关政府部门为此召开了新闻发布会。

新闻发布会

人类起源的几个阶段包括：

第一阶段：古猿（1400万～800万年前）

第二阶段：能人阶段

南猿（400万～190万年前）

第三阶段：直立人阶段

猿人（170万～20万年前）

如：元谋人（170万年），北京猿人（早期智人70万年），山顶洞人（20万年）、柳江人（晚期智人3万～5万年）

第四阶段：现代人

不断发现的化石弥补了前三个阶段的证据。

发掘昭通古猿的遗址

腊玛古猿复原图

北京房山周口店一度很闻名，那是因为周口店发现了距今70多万年的北京猿人的头盖骨，遗憾的是在抗日战争的颠簸流离时期，北京猿人的头盖骨遗失了，成为永久的谜。

元谋人牙齿

北京周口店——北京猿人的发掘地

1965年，我国学者到云南元谋上那蚌村附近寻找化石，在一位牧牛老人指点下，他们来到蚌村以西约1千米的山沟里寻找化石。下午5点钟时，他们在一个土包下发现了云南马的化石，接着又发现了两颗人类的门齿，随后在牙齿发掘地发掘了人工打制的石器和炭屑、哺乳动物化石等。根据牙齿测定为距今170万年，根据牙齿定名为元谋人。

同样在北京的周口店龙骨山的山顶洞中，科学家发现了人类的骨骼化石，取名为山顶洞人。据放射性碳素测定，年代为距今约3万年，他们的模样和现代人基本相同，山顶洞人为母系氏族。

山顶洞人的头骨

黑人

白人

黄种人

关于人类是如何起源的，从哪里起源的问题一直都有两种观点。

亚洲起源论

由于亚洲是高级猿类的起源地，所以有些人便认为人类也起源于亚洲，随着爪哇猿人、北京猿人等一系列发现，这一学说盛极一时。但是，随着非洲古人类考古的全面展开，以及中国的古猿化石（如禄丰古猿，巨猿）被认为并非是人类的祖先，“亚洲起源论”逐渐衰落。

非洲起源学说

根据现有的化石证据，人类最可能起源于非洲。古猿在非洲或欧洲南部，很可能是在东非，长期的直立行走使他们开阔了视野，开始使用工具，大脑也变得越来越发达，于是演变成了人。到距今大约250万或260万年前，人类开始制造最简陋的工具，这个与人类发展的第二阶段“能人阶段”大约是同时的。

非洲多源论：随着非洲古人类考古的全面展开，在非洲发现了许多古人类和人科动物的化石。“非洲是人类的起源地”这一学说在主流科学界已无人反对。人类在进化到直立人阶段后，便扩散到全世界。然后各自进化，随着人类交往的频繁，不同的古人类之间开始混居杂交，便形成了现在各种各样的现代人。照“多源论”的说法，北京猿人等中国直立猿人依旧是现代中国人的祖先。

非洲单源论：在“多源论”盛行的年代里，许多人搞不懂，世界各地差距巨大的各种古人类是如何共同进化为现代人这相差不大的物种的？现在世界各地的现代人虽然外貌差距很大，但身体本质上是差距很小的，不可能是由不同的祖先进化而来的，随着DNA技术的发展，人们终于解开了这个未解之迷。人们发现，所有的现代人的祖先均为20万年前的一位东非女子，代号为“夏娃”。后来，“夏娃”的后代们扩散到全世界，取代了世界各地原来的各种古人类，变成了现在统治整个地球的现代人。最近几年的一系列发现（如先驱人，长者智人）也证明了“单源论”的正确性。照“单源论”的说法，现代中国人的祖先在5万年前到达中华大地的时候就一点都不像猴子了，北京猿人并非我们的直系祖先。

采用现代分子生物学技术分析人类基因的研究也发现，人类的祖先是从非洲走出来的，在克服了千难万险后，战胜和取代了当地的原始人种，如欧洲的尼安德特人之后，成功地繁衍成为地球上最成功的统治者。

2012年，香港某权威媒体制作了一部系列纪录片，取名《征服世界的旅途》，把人类起源的历程通过专家学者和实地采访的形式做了详尽的报道。

人类起源和扩散路线图

距今7万年前，非洲大陆的气候变化，沙漠和干旱不断扩大，一小部分人类的祖先开始向外迁移。现代人很难想象，在没有任何设备和工具的条件下，这些人类祖先是如何漂洋过海的。

从非洲大陆的南部离开，首先要跨越海洋抵达欧亚大陆，人类的祖先是如何做到的？

人类祖先其实是用两只脚随着海岸扩散，进入欧亚大陆，进入亚洲大陆，进入印度、马来西亚的大陆尽头，采用石器时代的材料渡过了比现今海面小三分之二的大海（约160千米，因为冰河时代的原因，大量的海水被吸收形成冰川，使得海洋面降低，露出陆地）登陆了澳大利亚，成为澳大利亚的土著人。如今，在印度洋东北的安达曼群岛，岛上的居民被称为矮黑人，不论肤色还是身材，均保留着很强的非洲人痕迹。他们使用安达曼语，是一种与世界上其他语言毫无关系的古老语种，无文字，信鬼神和巫术，惧怕树林、海洋、疾病和祖先“鬼魂”。2010年，最后一位安达曼矮黑人离世，一种独特的语言、一个代表人类起源阶段的种族消失了。

对于中国人种的祖先有两种说法，一是7万年前从非洲的东部，具体说是肯尼亚和坦桑尼亚一带走出的这支人类的祖先，一部分北上进入了西伯利亚严寒的地区，躲过了冰河时期的严寒而保存下来了，然后南下进入中国。外形改变成扁平鼻子（可降低冻伤的风险）、杏仁眼（可减少风沙的伤害）等，形成了中国人种。

另一种说法是，早期到达的直立人（如北京猿人等）演变成现代的中国人种。目前，前者有更多的证据支持。

最后一位生活在印度安达曼群岛的矮黑人

人们始终都在想象着，在我们进化的过程中，我们人类的旁系亲缘是否还存在？于是，诞生了很多有关野人的传说。

美国最有名的野人视频是一段大脚怪的视频，视频里播放的野人回头看了看，很快就消失了。这个野人又叫做沙斯夸支，但后来传说是一段闹剧。

在印度、尼泊尔，称“野人”为“雪人”；在中亚和蒙古，把“野人”叫“阿尔玛斯”；在西伯利亚，则叫“丘丘纳”。

被怀疑是野人沙斯夸支的照片

阿尔玛斯野人复原像

国内也有很多有关野人的故事，有野人考察的故事、传说等，提得最多的是神农架林区野人。有人说看到野人，有人说找到毛发，有人说找到脚印。从20世纪70年代开始，神农架野人的故事一直在断断续续发生，但至今也没有人拿出确切的证据。

神农架野人

学术界大多数人认为，野人的故事就仅仅是个故事而已。同人类不断发现新的物种一样，人类一刻不停地寻找自己的亲缘，但是至今也没有证据证实野人的存在。

另一方面，如果有一个种群或多个种群的野人生存在地球上，早就应该发现，至少有野人的蛛丝马迹，但是迄今为止，都是一些不确定的或是道听途说的传说。因此，存在野人的可能性微乎其微。

从科学意义上说，如果真有野人存在的话，黑猩猩也就只能算个表亲，野人才是人类的兄弟，与我们人类分化的时间更短，对认识人类起源和演化更有帮助。

在人类进化的历史上，也曾经有过与人类亲缘关系很近的物种，随后均消失了，如卡布韦人、赫托智人，还有曾经与我们祖先共同生存一段时间，随后消失的尼安德特人。

10万多年来，欧洲完全是尼安德特人的天下。直到大约4万年前，现代人（智人）开始从非洲迁徙至这块大陆。尼安德特人为什么走向灭绝也是一个争论的话题，但是大多数专家都同意，现代人能够直接或间接地在食物和其他资源的竞争中使对手处于下风。

曾经占领欧洲的另一个人种——尼安德特人

参考文献

[1]刘凌云，郑光美.普通动物学，北京：高等教育出版社，2009.

[2]袁岳.动物进化史.北京：中国广播电视出版社，2011.

[3]李轩.人类进化史.北京：中国广播电视出版社，2011.

[4]李轩.地球进化史.北京：中国广播电视出版社，2011.

[5]袁岳.宇宙进化史.北京：中国广播电视出版社，2011.

[6]动物进化历程编写组.动物进化历程.北京：世界图书出版公司，2010.

[7]赵帅伟.40亿的风雨历程：动物进化，上海：上海科学普及出版社，2011.

[8]奥芬伯格著，郑建萍译.关于鹦鹉螺和智人：进化论的由来.上海：百家出版社，2002.

Table of Contents

- 国家动物博物馆精品研究——动物进化
- 扉页
- 版权信息
- 生态文明与科学传播
- 每个人都应懂一点科学
- 前言
- 动物分类知识
- 动物地理区划
- 动物进化的历程
- 单细胞生物
- 地球及其大陆板块
- 多细胞动物
- 拉蒂迈鱼为何被称为“活化石”
- 波澜壮阔的生命乐章
- 物种的多样性与分类
- 矛尾鱼发现的故事
- 各类动物系统演化多孔动物的起源演化
- 生命之树与动物起源演化
- 进化中的生命之树
- 拉马克的“用进废退与获得性遗传”学说
- 神创论
- 科学巨匠与动物进化理论
- 达尔文“进化论”和达尔文的故事
- 动物进化的证据
- 动物适应辐射与进化的依据
- 哺乳动物适应辐射
- 进化的重要规律和现象
- 鸟类适应辐射
- 人类的起源
- 动物进化的最新发现和成果
- 恐龙的系统演化
- 松鼠科动物的进化
- 参考文献