고생대 후반 생물의 육상 진출
1. 생명의 지상 진출과 당시의 환경 대기
대기 중에 늘어나 성층권까지 도달한 산소에 의해 5억 년 전에 오존층이 형성되었습니다. 생명에 유해한 자외선은 막히게 되어, 생명이 지상에서 살아남을 수 있는 환경이 갖추어져 옵니다. 먼저 육상에 올라간 것은 식물이었습니다. 척추동물이 육상으로 진화하는 것은 이제 조금 후에 발생합니다. 활발한 플레이트의 활동에 의해 대륙끼리는 서로 부딪쳐 여러 번 성장·분열을 반복하고 있었습니다. 약 4억 년 전에도 2개의 대륙이 부딪치고 큰 산맥이 생겼습니다. 거기에는 히말라야급의 산맥이 생겨, 거기서 내린 비는 큰 하천을 만들고, 바다 이외의 새로운 생육 환경을 만들었습니다.
2. 생물의 육상 진출
지상은 바다에 비해 식물에 있어서도 보다 성장에 어려운 환경이었습니다. 바닷속에서는 알맞는 환경에 살아갈 수 있었습니다. 육상에서는 그렇지 않습니다. 중력에 견딜만한 강인함과 수분을 흡수하고 수송하는 구조가 필요합니다. 식물은 자신의 몸의 구조를 적응시키면서 하천을 따라 육지로 진입해 갑니다. 이 무렵에는 몇 가지 조류가 나타났습니다. 각각이 가지는 색소의 색에 의해 녹조류, 갈조류, 홍조류 등등 몇몇 종으로 나뉩니다. 색소의 색의 차이는 광합성에서 활용하는 빛의 종류의 차이입니다. 녹조류가 가지는 색소는 넓은 파장 범위의 빛을 이용할 수 있기 때문에, 수면 근처에서 생활합니다. 홍조류가 가지는 색소는 수면 근처에서 흡수된 나머지 파장의 빛을 사용해 광합성을 실시하기 때문에, 녹조류보다 수심이 깊은 곳에서 생활을 합니다. 따라서 육상으로 진출하는 식물은 녹색 색소를 가진 녹조류에서 나타납니다. 현재 숲이 녹색을 띠는 것은 녹조류에서 육상 식물의 조상이 나타난 결과입니다. 홍조류로부터 지상 진출이 이루어지고 있었다면, 어쩌면, 현재의 숲은 붉은색을 하고 있었을지도 모릅니다. 약 5억 년 전경부터 이끼식물, 이어서 양치식물이 물가를 따라 육상으로 진출합니다. 그러나 수분 운반의 구조는 아직 불완전하고, 게다가 번식에 있어서는 물에 의존하는 부분이 있었으므로, 아직 물의 풍부한 곳에서밖에 생활할 수 없고, 내륙에 진출할 수 없었습니다. 그래도 그때까지 암석으로 덮인 그냥 황무지였던 지상은 조금씩 녹색으로 덮여 가게 됩니다. 실로 지구 탄생으로부터 40억년 정도는, 육지라고 하면 지면이 찌그러진 황무지 밖에 없었습니다. 3억 5천만 년 전경에는 지구 최초의 숲이 탄생했다고 합니다. 고사리 식물은 번성하고 퇴적물은 현재 석탄으로 남아 있습니다. 식물의 상륙에 이어 약 4억 년 전경부터 곤충류도 지상에 진출합니다. 곤충류는 척추동물보다 약 4000만 년 빨리 육상에 진출할 수 있었습니다. 작은 몸과 발달한 외골격이 육상 생활에 빠르게 적응할 수 있도록 한 것 같습니다. 그들의 호흡 방법도 육상으로 진출하는 데 거의 그대로 사용할 수 있었습니다. 곤충류의 몸의 측면에는 기문이라는 구멍이 열려 있습니다. 거기에서 기관 이 몸 안으로 덮여 몸 안의 조직에 직접 산소를 전달하고 있습니다. 물속에 있는 동안에는 산소를 포함한 물을 기문에서 도입하여 호흡을 하고 있었습니다. 육상에 나와도 물을 끌어들이는지, 공기를 그대로 끌어들이는지의 차이가 있는 것만으로 그 구조는 거의 그대로 사용할 수 있었습니다. 척추동물에서는 공기 중의 산소를 흡수하기 위한 구조를 언제부터 만들어내야 했습니다. 다만, 그 「몸의 조직에 직접 산소를 전달한다」라고 하는 구조는, 「몸에 산소를 공급할 수 있는 크기까지밖에 거대화할 수 없다」라고 하는 제약도 됩니다. 현재, 곤충은 비교적 작은 몸을 가지고 있지만, 과거의 산소 농도가 높은 환경에서는 지금보다 거대한 모습을 하고 있던 시대도 있었습니다. 현재도 곤충류는 지구상에서 번영을 극대하고 있어, 500만 종 이상의 종류가 있다고 알려져 있습니다(거의 매일 신종이 발견되고 있다고 합니다). 덧붙여서 현재의 포유류는 약 4000종이라고 합니다. 곤충은 벗어난 환경에 적응력을 가지고 있습니다. 척추동물에서는 약 4억 년 전에, 우선 바다의 생활에서 새에게 압박되고 있던 물고기가 강에 진입해 옵니다. 담수 지역은 삼투압 차이로 인해 세포가 파열되어 살기에 위험이있는 곳입니다. 또 수중과 달리 칼슘 등의 미네랄도 희박했습니다. 어류는 담수역에 진출하기 위한 적응과 변화를 진행시켜 나갑니다. 그리고 삼투압 차이를 극복하기 위해 신장을 착용하고 미네랄을 보충하기 위해 척추를 개발했습니다. 또한 비가 내리지 않을 때 강이 진흙이 되는 경우가 많기 때문에 공기에서 직접 산소를 흡수하는 폐를 만듭니다. 이것은 나중에 육상으로 진출하기 위한 기초가 되었습니다. 어류는 아가미와 지느러미를 발달시켜 운동 능력을 향상시켜 갑니다. 담수에 적응하는 가운데 몸을 진화시킨 물고기는 언젠가 운동능력, 적응 능력에서 앵무조개를 능가하게 되었습니다. 이윽고 하천에서 몸을 발달시킨 어류의 일부는 바다로 돌아가 바다의 패권을 앵무조개에게서 빼앗아 갑니다. 물가에 식물이 진출하면서, 쓰러져 수중에 가라앉은 나무는 수중에서 잠겨, 수중의 숲을 형성합니다. 그러자 그 환경에 적응해, 지느러미로 걷어차 진행하기 위한 사지로 바꾼 어류가 나타났습니다. 사지의 원형은 최초로, 육상을 걷기 위한 것이 아니라, 수중에서 유리하게 살기 위해서 발달해 가는 것입니다. 발달한 사지는 육상을 포복하는데도 이용되게 되어, 피부나 호흡의 구조도, 서서히 육상 생활에 의해 적응한 것으로 재생성되어 갔습니다. 그때까지의 어류도 원시적인 폐를 가지고 있었습니다만, 공기 중에서 호흡하기 위해서 더 발달한 폐호흡을 실시하게 됩니다. 육상에서 폐를 진화시킨 우리의 조상은 육상에 나가기 위해 폐를 진화시킨 것이 아니라 육상으로 진화함에 따라 그 적응의 결과로 폐가 진화해 갔습니다. 척추동물로 육상으로의 진출을 이룬 것은 어류의 일부에서 새롭게 출현한 양서류의 동료입니다. 약 3억 6000만 년 전에 양서류는 탄생해, 후의 파충류, 조류, 포유류로 진화하는 근원이 되어 갑니다. 육상에 대한 적응은 건조와 중력에 대한 적응입니다. 양서류는 더 건조하게 강한 피부를 가지고 있으며 사지로 체중을 지탱할 수 있습니다. 내장을 지키기 위해 갈비뼈도 생성되었습니다. 그러나 아직 건조에는 강하지 않았기 때문에 물가를 떠날 수 없었습니다. 현재도 양서류의 생태는 물과 육지를 번갈아가며 생활하고, 어릴 때는 아가미호흡, 성체가 되면 폐호흡을 실시합니다. 알은 온도 변화에 약하고 단단하지 않기 때문에 수중에 낳아야 합니다. 척추동물이 완전한 육상 진출을 완수하는 것은 다음 파충류로부터입니다. 식물·동물이 지상에 나타나는 것으로, 그때까지 황무지밖에 없었던 대지는 점차 녹색으로 덮여 풍부한 생태계를 만들어 가게 됩니다.