地球远古生命进化史图.doc

地球远古生命进化史 图概述地球上迄今已发现的最古老的岩石，用放射测定法测出的年龄是38亿年。但是，通过测定陨石和月球岩石的年龄以及其他天文学的证据表明，地球与太阳系的形成大约在46亿年前。据说最古老的岩石在加拿大魁北克省北部哈得孙湾东岸发现了地球上最古老的岩石，这些岩石位于一条古岩床带上，据推测距今约42.8亿年.比此前人类已经发现的最古老岩石早了2.5亿年。据国外媒体报道，美国和加拿大的科学家日前称，他们最近在加拿大魁北克地区发现了迄今为止最古老的地球岩石，这块岩石大约形成于42.8亿年前，比此前人类已经发现的最古老岩石早了2.5亿年。 美国卡内基研究所的地质学家理查德-卡尔森近日公布了他们的这一最新发现，他们宣称是从加拿大“努瓦吉图克”绿岩带发现了这些最古老岩石的。地球大约形成于46亿年前，现在人们已经很难再寻得地球幼年时期残留下来的地壳物质。地球板块构造使得那些残留下来的幼年地壳不断地重复着沉降隆起、再沉降再隆起的过程，最终融入地球内部。地质学家们一直在努力寻找地球早期的古老岩石。2001年，地质学家们发现了“努瓦吉图克”绿岩带的岩床扩张。该绿岩带位于加拿大魁北克北部哈德逊湾的东岸。地质学家们怀疑那里的岩石可能形成于地球幼年时期的最早阶段。因此，他们采集了岩石标本，希望能够以此推断出岩石的年龄。通过对岩石标本中稀土元素钕和钐的各种同位素细微变化的测量和分析，地质学家们最后推断这些岩石应该形成于38亿年到42.8亿年之前。这是到目前为止人类发现的最古老的岩石，该岩石源自一种被地质学家称之为“人造闪岩”的岩石。地质学家们认为，这种最古老的岩石应该是由于远古火山堆积所形成。此前人类已知的最古老岩石年龄为40.3亿年，是源自加拿大西北部地区的“安卡斯塔片麻岩”。虽然，“努瓦吉图克”绿岩带的岩石被认为是迄今为止人类所发现的最古老岩石，但人类此前还发现了更为古老的矿物质-锆石。这种最古老的锆石发现于澳大利亚西部地区，其年龄大约为43.6亿年。卡尔森介绍，“努瓦吉图克”岩石是迄今为止人类所发现的最古老的完整岩石。这种古老的岩石可以帮助我们探索地壳早期的形成过程。来自加拿大魁北克大学、魁北克自然资源部的的科研人员们共同完成了这一研究。该研究小组说，他们研究的岩石样品取自魁北克省北部地区的火山沉积岩。对岩石的年龄测量主要采用放射性元素蜕变计算法。放射性元素在蜕变时，速度很稳定，不受外界条件影响。在一定时间内，一定量的放射性元素分裂多少、生成多少新物质都是固定的。因此，科学家可以根据岩石中现在铀和铅的含量算出岩石的年龄。科学家说，对地球岩石的研究有助于推算地球年龄以及研究地球早期的演变过程。由于地壳由岩石组成，测出岩石年龄就可获得地壳年龄。但地壳年龄并不等于地球的实际年龄，因为在地壳形成前，地球还要经过一段表面处于熔融状态的时期。最新的研究发现还表明，地球冷却以及形成地壳的时间比人们此前预想的要短。这种观点后来得到实证支持，地球上经过2亿年物质逐渐冷却凝固，形成了地球的初步形态，这使得地球表面能有足够的时间进行自身冷却，随后由于地球的引力作用，由地球内部化学反应所产生的气体喷出后被保存在地球周围，形成了大气层，并由氢气和氧气化合成了水，最终产生了海洋。许多地质学家一直持传统观念，认为地球曾几何时是一片熔化的火山岩。但是通过对古老钻石的研究发现，这一观点正面临着挑战，因为地球内部巨大的压力才能产生钻石。中国最古老的岩石在迁安地质公园，位于河北省迁安市，规划总面积64平方公里。著名的“迁西群”是我国最古老的地层之一，丰富的矿产资源，成就了举世闻名的钢铁之都，其锆石离子探针年龄达到38亿年到38.5亿年，是中国最古老的岩石。 承德丹霞地貌地质公园，主要分布在滦平断陷盆地的东部，以及承德断陷盆地。承德盆地丹霞地貌主要是由“承德砾岩”构成，直接覆盖于太古深层变质片麻岩上，是研究燕山地区中生代陆相盆地的重要地区之一。当地还盛产热河生物群动植物化石，双壳类、腹足类等动物化石。美国航天局(NASA)网站今日公布了地球上已知的最古老岩石发现地澳大利亚杰克山的太空照片。澳大利亚的杰克山有着世界上最古老的岩石，在其最古老的岩石中有世界上已知最古老的物质，一种年龄高达44亿年的结晶锆石。20世纪80年代，澳大利亚的研究人员在澳洲西部杰克山(Jack Hills)发现了这种只比地球形成时间晚1亿5000万年的结晶锆石，它们被包裹在更年轻的岩石中。而在2007年，科学家报告说在地球最古老的岩石中发现了最古老的钻石，比先前发现的最古老钻石古老十亿年。这张杰克山的卫星照片是由美国航天局的ASTER系统于2004年10月12日拍摄的。ASTER是搭载在Terra卫星上的星载热量散发和反辐射仪，是于1999年12月18日发射升空的，由日本国际贸易和工业部制造。ASTER是一部高分辨解析地表图像传感器，其主要任务是通过其14个光谱波段，从可见光到热红外波长，获取整个地表的高分辨解析图像数据黑白立体照片。其最高空间分辨率可达50到300英尺。ASTER可以为地球绘图并监控地表的变化，是美国航天局Terra卫星搭载的五种地球观测设备之一。冥古宙+太古宙+元古宙持续约40亿年。显生宙持续约5.5亿年。不同资料年代有出入，甚至有数亿年之差，这是因为最古老的生命痕迹还有许多不确定因素。显生宙的上限一般定在生命大爆发开始。地球的时间表述单位为：宙、代、纪、世、期、阶。地球时间可分为：冥古宙、太古宙、元古宙、显生宙4个时期。地层的时间表述单位为：宇、界、系、统、组、段。地质年代可分为相对年代和绝对年龄（或同位素年龄）两种。1.冥古宙（距今45.7亿年38亿年前）：也就是地球形成段时期。此时生物（指数量比较多的生物，不特指最早出现的在数量上较少的原核生物细菌）还没有出现。在这近八亿年的时间中，人们又把它分成了隐生代、原生代、酒神代、早雨海代，四个时期。科学家们称冥古宙时期的海洋为“原始海洋”。原始海洋的盐分较低，而有机物质却异常丰富，就有了生命形成的一个初步条件。当时的地球，由于大气层中无游离氧元素，因而，就在大气层之中，就没有形成臭氧层阻挡一些对生命的形成不害的物质，也没有吸收走太阳光带来的紫外线，紫外线直射到地球表面，成为了合成有机物的合成机制之一。但是，当时的地球天空放电也可能是最重要的机制之一，因为“电”这种能源，能提供的能量比较多；电又是在靠近海洋表面的地方释放，在那里，它作用于还原性大气层，合成后的有机物质，就很容易被雨水冲淋到原始的海洋中。原始地球的原始海洋，因为含有非常多的有机合成物质，就成为了“生命的摇篮”。生命的进化，在化学进化论中，已经可以证明的东西，又可以分为三个阶段：第一个阶段，生命从无机小分子，进化成为有机小分子，即生命起源的化学进化过程是在原始的地球条件下进行的。第二个阶段，从有机小分子物质生成生物大分子物质。这一过程是在原始地球上的原始海洋中发生的，即氨基酸、核苷酸等有机小分子物质，经过长期积累，相互作用，在合适的条件下：比如，黏土的吸附作用、引力之下，通过了综合作用和聚合作用，就形成了原始的蛋白质分子和核酸分子。蛋白质分子和核酸分子是生命形成的最重要基础。第三个阶段，从生物大分子物质组成多分子体系。这一过程是怎样形成的呢?前苏联学者奥巴林提出了团聚体假说。他通过实验表明，将蛋白质、多肽、核酸和多糖等放在合适的溶液中，它们能自动地浓缩聚集为分散的球状小滴，这些小滴就是团聚体。奥巴林等人认为，团聚体可以表现出合成、分解、生长、生殖等生命现象。例如，团聚体具有类似于膜那样的边界，其内部的化学特征显著地区别于外部的溶液环境。团聚体能从外部溶液中吸入某些分子作为反应物，还能在酶的催化作用下发生特定的生化反应，反应的产物也能从团聚体中释放出去。另外，有的学者还提出了微球体和脂球体等其他的一些假说，以解释有机高分子物质形成多分子体系的过程。第四个阶段，就是有机多分子体系，演变为原始生命。这一阶段是在原始的海洋中形成的，是生命起源过程中最复杂和最有决定意义的阶段。目前，人们还不能在实验室里验证这一过程。生命的进化是从最原始的无细胞的原核生物，进化为真核单细胞生物；然后，又按照不同的方向发展、进化，向着真菌界、植物界、动物界发展。1.1隐生代（大约距今45.7亿年41.50亿年前）：地球诞生的初期。在地球上，还没有生物（包括最早的原核生物和真核生物，细菌也没有出现）出现。初生的地壳非常薄，而地核的温度又很高。因此，初生地球上的火山就不断爆发，从火山喷发出来的气体，又构成了地球的大气层。当时的大气层的主要成分是氨、氢、甲烷、水蒸气。水是原始大气层的最主要成分，原始的地球的地表温度高于水的沸点，所以，当时地球上的水，都是以水蒸气的形态存在于原始大气层中。1.2原生代（距今约41.5亿年39.5亿年前）：原生代，就是以出现了最早的生物原核生物细菌，为名的。1.3酒神代(距今约39.5亿年38.5亿年前)：出现了古细菌（同为原核生物，是细菌的进化生命体）。在酒神代，地球地表不断地降温，原始大气层中充满了“水蒸气”的常温体小水珠（也就是“水蒸汽”），有一点像酒不断地挥发出酒精中含有的水一样，就被称为了“酒神代”。1.4早雨海代（距今约38.5亿年38亿年前）：在这个时候，大气层中的水不断地从天而降，地球上出现了海洋和其他的水，故名“早雨海代”。2.太古宙（距今约38亿年25亿年前）：在太古宙时期，已经出现了数量比较多的原核生物。这一段时间，又可以分为始太古代、古太古代、中太古代和新太古代，这四个时期。原核生物（英文名：Prokaryotes），是由原核细胞组成的生物，包括蓝细菌、细菌、古细菌、放线菌、立克次氏体、螺旋体、支原体和衣原体等。原核细胞：这类细胞主要特征是没有明显可见的细胞核，同时也没有核膜和核仁,只有拟核，进化地位较低。2.1始太古代（距今约38亿年36亿年前）：地球上的岩石圈、水圈、大气圈和生命形成。始太古代中的原核生物细菌与古菌，进一步进化，为生物的下一步进化打下了坚实的基础。2.2古太古代（距今约36亿32亿年前）：出现了最早的大型生物蓝绿藻。2.3中太古代（距今约32亿年28亿年前）：原核生物（主要是指细菌、古菌、蓝绿藻这些原核生物）进一步发展，为生物向着下一步的发展、进化，打着坚实的基础。2.4新太古代（距今28亿年25亿年前）：占据地球上的全部生态系统的原核生物向着更高级、更适应生存、现代生物等方面发展。在这占据了地球近三亿年时间的，地球上可能经历了最早的对地球生物产生影响的一次大冰期。这次的冰河期，没有为国际上公认，就是因为距今太过遥远，不好判断，关于这段时间的辨认也相差了几亿年。冰河世纪对生命的影响非常大。冰河期的成因，有各种不同说法，但许多研究者认为可能与太阳系在银河系的运行周期有关。有的认为太阳运行到近银心点区段时的光度最小，使行星变冷而形成地球上的大冰期；有的认为银河系中物质分布不均，太阳通过星际物质密度较大的地段时，降低了太阳的辐射能量而形成地球上的大冰期。3.元古宙（距今约25亿年5.42亿年前）：大约十九亿年时间。藻类和细菌开始繁盛，是由原核生物向真核生物演化、从单细胞原生动物到多细胞后生动物演化的重要阶段。元古宙是一个重要成矿期，主要矿产有铁、金、铀、锰、铜、硼、磷、菱镁矿等。叠层石始见于太古宙，而古元古代时出现第一个发展高潮。元古宙与太古宙相比，岩石变质程度较浅，并有一部分未经变质的沉积岩。主要有板岩、大理岩、白云岩、石灰岩、页岩、砂岩和千枚岩等。中国的元古宙地层类型复杂，各地发育程度相差较大。华北地台的中、新元古代地层属稳定类型的盖层沉积，其余为活动类型沉积。新元古代地层上部的红色碎屑堆积，广泛分布于中国南方。在中国北部的串岭沟组中发现属于1617亿年前的丘阿尔藻的化石，这是已发现的最老的真核细胞生物。元古宙晚期，无脊椎动物偶有发现。元古宙又分为了始元古代、古元古代、中元古代和新元古代。元古宙又分为成铁纪、层侵纪、造山纪、固结纪、盖层纪、延展纪、狭带纪、拉伸纪、成冰纪和埃迪卡拉纪（又称震旦纪），这十个纪。3.1始元古代（距今约25亿年18亿年前）：始元古代分为成铁纪、层侵纪、造山纪三纪。在始元古代大量出现了蓝藻、细菌。3.1.1成铁纪（距今大约25亿年23亿年前）：成铁纪的名称来自于希腊语sideros“铁”，因这个时期是世界上形成特大型铁矿田，出现硅铁建造的主要时期，故名。（然而在中国大陆，此时却并不发育硅铁建造。）成铁纪期间蓝藻、细菌繁盛，并进一步发育。3.1.2层侵纪（距今约23亿年20.5亿年前）：从原核生物到真核生物，已出现菌类和蓝绿藻类，到层侵纪得到进一步发展。在岩层中广布蓝绿藻类的群体，经生物作用和沉积作用形成综合体。这种综合体常保存在石灰岩和白云岩中。从横剖面上看呈同心圆状、椭圆状等。从纵剖面上看呈向上凸起的弧形或锥形叠层状，就象扣放着的一摞碗，称做叠层石。3.1.3造山纪（距今约20.5亿年18亿年前）：在造山纪的下半页，大陆上发生了大规模的造山运动。在造山纪期间发生了地球历史上已知的两次最大规模的小行星碰撞。距今20亿3000万年的一次产生了南非Vredefort坑，另一次，也就是18亿5000万年前的一次产生了加拿大安大略的Sudbury盆地。造山纪期间蓝藻、细菌繁盛3.2古元古代（距今约18亿年12亿年前）：古元古纪分成了固结纪、盖层纪、延展纪三纪。蓝藻、细菌经过了几亿年的进化，终于进化出了大型宏观藻类。3.2.1固结纪（距今约18亿年16亿年前）：诞生复杂单细胞生物。哥伦比亚超大陆形成。3.2.2盖层纪（距今约16亿年14亿年前）：盖层纪期间蓝藻、褐藻经过了近十亿年的进化，终于，出现大型的宏观藻类。褐藻门同时可以无性生殖和有性生殖繁殖。3.2.3延展纪（距今约14年12亿年前）：延展纪因为大陆架盖的延展而得名，地台盖层继续扩张，除了地质活动外，这期间还出现了最早的复杂多细胞机体。至今被发现的最早的多细胞生物是12亿年前延展纪时期的一种红藻（Bangiomorpha pubescens）的化石。多细胞生物必须解决从一个生殖细胞来产生整个生物的问题，来完成繁殖的任务。发育生物学是研究这个过程的学科。一般认为在延展纪出现的单细胞生物有性生殖是多细胞生物出现的前提条件。多细胞生物中的细胞假如丧失其规则发展的控制，其生长的功能会导致癌症。3.3中元古代（距今约12亿年6.3亿年前）：中元古代分为狭带纪、拉伸纪和成冰纪三纪。在中元古代，就已经出现大型的具刺凝源类和大陆板块。凝源类是指亲缘关系不明的具有机质壁的单细胞微体化石；其内容比较庞杂，主要是不同门类的单细胞藻。可能包括一些沟鞭藻（无沟鞭藻类的鉴别特征）和绿藻等，绝大多数为飘浮类型。此类化石由一中央腔和包围它的单层或多层有机质壁组成，有抗酸、碱的能力。中央腔封闭或以孔、裂缝或破裂、圆形开口等方式与外部相通。其对称性、形态、结构和纹饰等变化不一，以球形体和刺状体为主，直径从十几微米至数百微米不等，通常小于100微米。在1013亿年前，地球上只有唯一的一个大陆，叫做罗迪尼亚泛大陆。罗迪尼亚泛大陆，也叫泛大陆、泛古陆、盘古大陆、超大陆、联合古陆等名字，一般称之为泛古陆。与泛古陆对应的就是泛古洋。罗迪尼亚泛大陆是由许多很古老的陆块漂移拼合在一起的。它的形成过程被称为格林维尔事件。后来，罗迪尼亚泛大陆又开始分裂，各个陆块四散漂移。3.3.1狭带纪（距今约12亿到10亿年）：狭带纪Stenian，来源于希腊文stenos，意思是narrow。因许多在此期间形成的变质岩带而得名。罗迪尼亚超大陆在此期间成型。狭带纪期间蓝藻、褐藻发育，出现大型宏观藻类。3.3.2拉伸纪（距今约10亿年8.5亿年前）：拉伸纪期间首次出现大型具刺凝源类，形成了古大陆（罗迪尼亚古大陆）。3.3.3成冰纪（覆冰纪）（距今约8.5亿年6.3亿年前）：成冰纪期间出现全球雪球事件，为生物低潮。雪球地球是地质史上的一个名词。描述了迄今大约7.5亿到5.8亿年以前的一次事件。其时，地球表面从两极到赤道全部被结成冰，只有海底残留了少量液态水。罗迪尼亚超大陆大约在七亿五千万年前分裂成两半，打开了古大洋；北美洲往南向冰雪覆盖的南极旋转。罗迪尼亚大陆的北半部基本上包括：南极大陆、澳洲、印度、阿拉伯，以及成为中国的一部份大陆碎块(华南、华北)，以逆时针的方向旋转，向北穿越严寒的北极。介於分成两半的罗迪尼亚大陆之间，是第三大陆-刚果地盾，它组成了中、北非洲的大部分。3.4新元古代（距今约6.3亿年5.42亿年前）：在新元古代中，只有一个埃迪卡拉纪。本纪曾被一些人称为震旦纪（Sinian）。震旦纪的名称来源于中国，“震旦”是中国的古称。由于古印度人称中国为Cinisthana，在佛经中被译为震旦，故名震旦纪时至今日，中国学者仍经常这么称呼，中国教科书上一直称此纪为震旦纪。埃迪卡拉纪的名称来源：埃迪卡拉的名字来自南澳大利亚得里亚的埃迪卡拉山。1946年，Reg Sprigg曾在这里发现显生宙以前的化石。研究这些化石的Martin Glaessner认为这是珊瑚和海虫的先驱。以下几十年，南澳大利亚还找到很多的隐生宙化石，其他各大洲也找到一些。这些化石一起叫做埃迪卡拉动物。这个时期的开始与其他地质时代不同，不按照化石变化。在这个时期的出现的软体生物很少留下化石。埃迪卡拉纪是从一个有不同化学成份的岩石层开始。这个岩石层13C非常少，说明当时全球性的冰河时期结束。在埃迪卡拉纪时期，已经出现了多细胞生物了。1947年，古生物学家在澳大利亚埃迪卡拉地区的岩层中发现了大量距今6、7亿年前的古生物化石，发现的古生物共计8科22属31种，这标志着原始的生命形态在经过30亿年的准备之后，其积累的生命能量和无穷的创造力即将喷薄而出。生命演化的历史翻开了全新的篇章。埃迪卡拉动物：埃迪卡拉动物化石出土越多，反而越没有规律。有几种化石比较象后来动物的先驱。埃迪卡拉后期，有一些虫子爬行的痕迹，也找到一些小的硬壳动物。可是大部分的埃迪卡拉动物是一些不能动的球，盘，叶状体，和以后的动物没有什么关系。学者之间，这些化石到底是什么也有很多争论。4.显生宙（距今5.42亿年开始至今）：显生宙，指“看得见生物的年代”。显生宙以来发生的生物进化事件主要是以多细胞动、植物出现为开始；在显生宙的生物进化舞台上的主角，已经不再是单细胞的原核生物（主要指细菌和藻类植物）的天下，在显生宙的初期（古生代）就出现单细胞的真核生物。因此人们又把多细胞动、植物等真核生物出现以后的地质时代称为显生宙。4.1古生代（距今5.42亿年2.48亿年前）：古生代意为古老生物的时代。生物界从原始生命的形成，经历了漫长时期的演化，古生代时已发展到一个新阶段。从寒武纪开始发生了广泛的海侵，是海生无脊椎动物为主的时代。志留纪时陆生植物开始发展。晚古生代孢子植物大量繁盛。晚二叠世时，裸子植物代替孢子植物占居重要地位。原始脊椎动物的无颚类出现于寒武纪晚期。鱼类在泥盆纪达到全盛。石炭纪、二叠纪两栖类大量繁盛。4.1.1寒武纪(5.42-5.05亿年前）：类型丰富多样的无脊椎动物的出现标志着寒武纪的开始。在这个时期，以三叶虫为代表的节肢动物门以及腕足动物门、软体动物门、多孔动物门、棘皮动物门的许多纲开始形成。这些门类存留至今，仍然有一些种类生存下来。在距今5.1亿年前的海相沉积中，发现了最早的脊椎动物的遗迹-甲胄鱼外甲的碎片。在寒武纪时，所有动物的门都已经形成了。寒武纪是生命大爆发的一纪。4.1.2奥陶纪(5.05-4.38亿年前）：许多动物的门出现适应辐射，形成了大量的纲和目。例如棘皮动物形成了21个纲，腔肠动物门中珊瑚纲也开始出现了。奥陶纪时期，无颌、无鳍的甲胄鱼大量出现并留下了完整的化石。4.1.3志留纪（距今4.38-4.08亿年前）：生物多样性增加，无颌类出现多样化。同时，有颌类中的盾皮鱼开始出现。维管植物（蕨类）和节肢动物（蝎子、多足类）开始侵入陆地。4.1.4泥盆纪（距今4.08-3.60亿年前）：珊瑚和三叶虫发生大规模的适应辐射；头足类出现。无颌类和盾皮鱼达到多样性的高峰。泥盆纪被称为鱼类的时代，软骨鱼类和硬骨鱼类陆续起源并随后发生了适应辐射。与此同时，两栖类、苔藓、维管植物（蕨类、裸子植物）和昆虫起源于这个时期。4.1.5石炭纪（距今3.60-2.86亿年前）：陆生孢子植物（蕨类）繁盛并形成大面积的森林，两栖动物的种类多样化，并出现最早的爬行类。昆虫发生适应辐射，一些原始的目（直翅目、蜚蠊目、蜉蝣目、同翅目等）大量出现。4.1.6二叠纪（距今2.86-2.48亿年前）：爬行动物出现适应辐射，兽孔类成为占优势的类群；昆虫的各个类群多样化，形成了蜻蜓目、半翅目、脉翅目、鞘翅目、双翅目等类群。菊石大量增殖。4.2中生代：（距今约2.5亿年距今约6500万年），中生代可划分为三叠纪、侏罗纪和白垩纪。中生代是地球历史上最引人注目的时代。三叠纪中期，联合的泛大陆达到了鼎盛时期，三叠纪末的印支运动导致古特提斯海的封闭和新特提斯海的扩张，联合泛大陆开始出现开裂的迹象，环太平洋带从晚三叠世开始活动，侏罗纪、白垩纪以联合泛大陆的分裂解体、以及大西洋、印度洋等新海洋出现为特征。从晚侏罗纪开始，海洋板块与周围大陆板块的碰撞俯冲、挤压作用导致亚洲东部和美洲西部陆缘区发生重要的环太平洋构造运动，形成规模宏大的环太平洋造山带。中生代时期最重要的地史特征是泛大陆的解体，尤以白垩纪时冈瓦纳大陆的分裂飘移最为显著，从而导致了的新