古生物学课件-生命的起源与生物进化

391第七章生命的起源与生物进化一、生命的起源(265)二、早期(显生宙以前)生物演化三、显生宙的生物演化四、物种的形成五、生物进化的特点和规律392一、生命的起源(一)两种假说1、外星(地外)来源说：银河系中别的星球上的生命（细菌或孢子）传到地球上证据—

宇宙中发现有机分子的存在。在已发现的57种星际分子中有45种为有机分子

陨石中已分析出氨基酸、密啶、脂肪酸等复杂有机化合物目前尚未获得别的星球上存在生物的直接证据393一、生命的起源(一）两种假说2、地球发生说：地球上的无机物在特定的物理化学条件下形成的各种有机化合物，这些有机化合物后来再经过一系列变化后转变为有机体。

这是目前比较流行，也是多数人接受的说法394一、生命的起源

（二）生命产生的三个阶段1、地球上生命产生过程的三个阶段(地球发生说)（1）形成有机化合物

原始海洋中的无机物（N、H、O、CO、CO2、H2O、NH3、H2S、HCl）

紫外线电离辐射高温高压

有机化合物（氨基酸、核甘酸、多糖、类蛋白质、脂肪酸）395一、生命的起源

（二）生命产生的三个阶段(可能还有其他假说)1、地球上生命产生过程的三个阶段（2）形成生物大分子

有机化合物（氨基酸、脂肪酸、核苷酸、多糖、类蛋白质）

在原始海洋中聚合复杂有机物（甘氨酸、蛋白质、核酸等—生物大分子）396一、生命的起源

（二）生命产生的三个阶段1、地球上生命产生过程的三个阶段（3）形成生命

复杂有机物（甘氨酸、蛋白质、核酸等—生物大分子）

多个生物大分子聚集

蛋白质和核酸为基础的多分子体系，它具有初步的生命现象，从周围环境中吸取营养，亦能将废物排出体外从此，生命开始从化学进化转入生物进化阶段总之,生命的形成从无机到有机,到多分子体系,从化学演化到生物演化阶段.397生命的起源与生物进化一、生命的起源二、早期生物演化三、显生宙的生物演化四、物种的形成五、生物进化的特点和规律398二、早期生物演化

保存于寒武纪以前岩石中的化石---早期生物

早期生物演化经历了4次重大事件（飞跃）：1、从非生物的化学进化，发展到生物进化（46-35亿年）地球年龄约为46亿年，最早的、最可靠的化石记录在35亿年--澳大利亚Ar硅质叠层石中的原核生物化石,标志着生物开始出现。此前（38亿年前，GreenlandAr1变质岩富C12的碳颗粒），说明已有生命的活动。可靠的化石记录表明,最早的生命出现于35亿年前（最早原核生物化石的发现在35亿年前的地层中）重点399二、早期生物演化2、原核生物的繁盛(35-25亿年前)

化石证据：叠层石的广泛发育.澳大利亚,北美,南非10多个地点发现.蓝藻,光合细菌和其他微生物等原核生物组成了微生物群落(微生物席),微生物群落的周期性生长形成叠层石.他是地球上最原始的生态系统,通过光合作用造氧,使地球还原性大气圈演化为有氧性大气圈,为真核生物的创造了条件.(真核生物有丝分裂需氧)3910二、早期生物演化3、原核生物演化出真核生物

化石证据：

华北山西五台山地区25亿年前的地层中发现真核生物。

澳大利亚西北部25-27亿年前地层中发现了真核生物；澳大利亚中部Amadens盆地BitterSprings组(10亿年），发现了内部结构像绿藻的真核生物

中国串岭沟组（17.5亿年）发现真核生物宏观藻。

我国华北雾迷山组燧石（12-14亿年）绿藻化石

印度、美国、加拿大等国相当的地层中均发现真核生物。目前为止，可靠的化石记录表明，真核生物最早发现于25亿年前

重点3911Ar叠层石内原核生物藻丝体(Australia)

上：2800Ma

下：3300-3500Ma3912加拿大GunflintChert(2000ma)中的线状细菌和念珠状蓝绿藻外貌类似现代铁锰还原菌分类位置不明外貌类似现代藻3913Pt2t叠层石（10亿以前）3914二、早期生物演化4、后生生物出现(震旦系)(6亿多年前)

化石证据：

陡山沱期生物群（庙河、瓮安生物群6亿多年前）

澳洲南部Edicara崩德砂岩的埃迪卡拉（Ediacara）动物群（5.6亿年）就是代表。

该动物群后来在西南非洲、加拿大、西伯利亚、英国、瑞典，以及我国的震旦系中都有发现

Ediacara动物群大部分是腔肠动物：水母、水螅、锥石、钵水母、海鳃类等，还有环节动物、节肢动物等软躯体动物重点Ediacara时间，产地，层位，动物群的组成3915EdiacaranFauna3916EdiacaranfaunaofAustralia3917Ediacara动物群3918生命的起源与生物进化一、生命的起源二、早期生物演化三、显生宙的生物演化四、物种的形成五、生物进化的特点和规律3919三、显生宙的生物演化1、小壳动物群的出现(震旦纪末)和分异(寒武纪初)2、寒武纪初澄江动物群出现3、生物大爆发(寒武纪初5.4-5.0亿年)4、动物体分化重大事件5、动植物从水生到陆生发展(植物登陆S末-D1-2,动物登陆:D3)6、生物的绝灭与复苏重点3920三、显生宙的生物演化显生宙出现了5次重大事件：

1、小壳动物群的出现和分异小壳动物群出现的时间:5.4亿年前小壳动物群个体微小(1-2mm)，主要为海生无脊椎动物，包括软舌螺、单板类、腹足类、腕足类等小壳动物群始于震旦纪末期，大量繁盛于寒武纪初期动物界完成了从无壳到有壳的演变，它是继埃迪卡拉动物群之后生物界又一次质的飞跃分布于世界各地,在云南梅树村也有发现.重点3921早期小壳动物群3922小壳动物群(Siberia)3923三、显生宙的生物演化1、小壳动物群的出现和分异2、澄江动物群3、寒武纪生物大爆发4、动物体分化重大事件5、动植物从水生到陆生发展6、生物的绝灭与复苏3924三、显生宙的生物演化2、澄江动物群

澄江动物群最早出现的时间:5.3亿年前

澄江动物群于1984年首次发现于云南澄江地区的下寒武统(∈15.3亿年前)

化石保存极好（软、硬体），有壳和无壳动物120种（10多个门），包括三叶虫、水母、蠕虫类、甲壳类、腕足类、甚至脊索动物（鱼类）等。

重点3925澄江动物群地址云南昆明海口3926澄江动物群景观复原图3927澄江动物群中的鱼类3928三、显生宙的生物演化2、澄江动物群此动物群是二十世纪最重大的发现之一，它比世界著名的布吉斯动物群更引人注目布吉斯动物群产于加拿大中寒武统的BurgessShale中(∈25.2-5.0亿年以前)另外还有我国贵州的凯里（台江）动物群(5亿年前)3929包括节肢、海绵、和水母等∈

2Burgess页岩生态复原14个门124属170种3930三、显生宙的生物演化1、小壳动物群的出现和分异2、澄江动物群3、寒武纪生物大爆发4、动物体分化重大事件5、动植物从水生到陆生发展6、生物的绝灭与复苏3931寒武纪初（5.4-5.0亿年），起点:小壳动物群的出现,高峰期:澄江动物群的出现,最后凯里动物群(Burgess)的出现.动物界出现一次爆发式的大发展,几乎所有具硬体的无脊椎动物门及绝大部分纲都已出现以节肢动物门三叶虫纲占优势，占60%，次为腕足动物门，占30%寒武纪初是造门的时代.三、显生宙的生物演化3、寒武纪生物大爆发重点3932三、显生宙的生物演化1、小壳动物群的出现和分异2、澄江动物群3、寒武纪生物大爆发4、动物分化重大事件5、动植物从水生到陆生发展6、生物的绝灭与复苏三、显生宙的生物演化

单细胞(38亿年)

多细胞（原生

后生）

最低等多细胞动物—两层细胞、无组织，为侧生动物（海绵动物、古杯动物）

低等真正后生动物—两胚层（内、外胚层）、无典型器官（腔肠动物）

两胚层

三胚层，中胚层形成复杂的组织和器官（环节动物、软体动物、节肢动物、腕足动物、苔藓动物、棘皮动物、脊索动物）

寒武纪初,脊椎动物的出现.重点(发生在5-7亿年之间)动物分化重大事件（300页）3934

从变温到恒温的转变，产生原始哺乳动物（三叠纪）

随着脊椎动物神经系统的发展

人类的高级神经系统3亿年以来3935三、显生宙的生物演化1、小壳动物群的出现和分异2、澄江动物群3、寒武纪生物大爆发4、动物体分化重大事件5、动植物从水生到陆生发展6、生物的绝灭与复苏3936三、显生宙的生物演化5、动植物从水生到陆生发展植物：S以前，仅低等菌藻类，完全水生S末：植物开始登陆，产生茎、叶分化，出现原始维管束，茎表皮角质化、具气孔D2：具叶植物大发展T3：显花植物祖先出现脊椎动物：S3：四足类祖先出现（总鳍鱼类中的骨鳞鱼）D3：两栖类发生,动物开始登陆C2：爬行类发生（羊膜卵）重点动植物登陆的时代?3937三、显生宙的生物演化1、小壳动物群的出现和分异2、澄江动物群3、寒武纪生物大爆发4、动物体分化重大事件5、动植物从水生到陆生发展6、生物的绝灭与复苏3938三、显生宙的生物演化6、生物的绝灭与复苏

生物的演化中包括生物的灭绝和复苏（1）灭绝extinction

生物种系的终止、不留下后代重点相关概念3939（2）假灭绝pseudo-extinction

生物种系演变为新种系，而旧类别消失3940（3）背景灭绝backgroundextinction

生物种系的自然更替灭绝，一般0.1-1.0种/Ma根据世界保护和检测中心统计(1992年以前的数据),从1600-1992年,脊椎动物绝灭229个种,0.5种/年当代物种绝灭比古-中生代之交集群绝灭的速率大2倍.(剔除背景值)3941（4）集群灭绝massextinction

生物灭绝率突然数十倍地增高波及全球或大区；生态系统发生巨大变化重点39423943Ma248253258263268286Assel.Sakm.Art.RoadWord.Capitan.Wuch.Chang.Gries.Dien.TriassicPermianSiberianfloodbasaltsApparentsilicicvolcanismFieldReversalsPaleozoicmid-oceanridgesystemBipolarglacialsedimentsMassiveevaporitedepositsPermo-Carboniferousglaciation(southerncontinents)Continuingsea-levelfluctuations2.5myr

cyeclRegressionSealevelMid-TriassicevaporitesHighLowCollisionofSouthChinaFormationofPangeaLongreversedsuperchronErwin,19903944白垩纪末期小行星撞击与恐龙灭绝3945（5）生物复苏bioticrecovery大灭绝后的生物群，通过生物的自组织作用及对新环境的不断适应，逐步回到正常发展水平正常绝灭

适应

回复正常繁盛复苏3946（6）生物演替(种甲被种乙取代)种系代谢phyleticmetabolism生态代谢ecologicmetabolism

父种被其子种所代替而衰退灭亡，叫种系代谢生物竞争,胜利者扩大生存环境，失败者丧失生活领域以至退出历史舞台，叫生态代谢相关概念:3947第三章生命的起源与生物进化一、生命的起源二、早期生物演化三、显生宙的生物演化四、物种的形成(控制因素与相关概念)五、生物进化的特点和规律3948四、物种的形成

物种的形成依靠:遗传、变异、隔离和自然选择四大要素1、遗传遗传的物质基础是基因，基因具有自我复制的能力，使物种在各个世代保持自身的特性每个个体有一定量的基因，一居群中所有个体的基因总和构成基因库一个物种的基因库基本上是稳定的，通过基因把性状传给后代，所以物种的特征能世代遗传了解3949四、物种的形成2、变异同一物种的个体，基因类型都有不同程度的变化，因此每个个体之间都有一定的差异,即变异.基因的突变和重组是个体发生变异的主要原因遗传变异的积累，可形成新种3950四、物种的形成3、隔离

包括地理隔离和生殖隔离由于地理（水体、沙漠、山脉等）隔离，同种不同居群生活在不同地区，使不同居群的个体之间无法杂交，导致各居群向产生不同方向的变异，逐渐形成地理亚种。地理亚种进一步发展，就会形成新种。生殖隔离是指居群间由于基因型差异使基因交换不能进行，杂交不育。3951四、物种的形成4、自然选择自然选择,即生物与环境是统一整体，生物必须改造自已去适应变化中的环境，“适者生存，不适者被淘汰”性状变异是自然选择的原料，选择有利(加强适应环境）的变异积累起来，使居群的基因库发生重大变化，为形成新种准备了条件3952四、物种的形成5、成种方式渐变论成种方式：即达尔文关于物种形成的方式，通过自然选择，将微小的有利变异逐渐积累，最后形成新种。新种与旧种之间有一系列过渡类型。突变论成种方式：即间断平衡论成种方式，物种形成是突变（间断）与渐变（平衡）的辩证统一，但以突变为主，演化量主要靠突变形成。新种在地史时期可在忽略不计的时间内迅速形成（突变），形成后保持长期稳定（渐变）。新种与旧种之间不一定有过渡类型3953第三章生命的起源与生物进化一、生命的起源二、早期生物演化三、显生宙的生物演化四、物种的形成(概念)五、生物进化的特点和规律3954五、生物进化的特点和规律1、进步性和阶段性发展

生物进步性发展生物界发展由简单→复杂，低级→高级。生物的形态结构、生理机能复杂化、高级化，表明进化水平的全面提高

生物发展具阶段性：原核

真核；单细胞

多细胞；多细胞体制不断改进

生物进化中的重大突破性发展：异养

自养；两极（分解者+生产者）生态体系

三极（生产者+消费者+分解者）生态体系；水生

陆生3955五、生物进化的特点和规律2、进化的不可逆性含义：已演变的生物类型不可能回复祖型；已灭亡的类型不可能重新出现。这是道洛（L.Dollo）提出的不可逆定律实例：灭绝类型—三叶虫、笔石、菊石等演变类型—鱼、马趾的演变、鲸鱼意义：地层划分对比的理论依据3956五、生物进化的特点和规律3、生物进化服从器官相关律定义—环境条件使生物的某种器官发生变异而产生新的适应时，必然会有其它的器官随之变异，同时产生新的适应。实例：非洲干旱地区的长颈鹿，颈部伸长，前肢亦随之变长；固着蛤右壳圆锥状，左壳相应为盖状。意义—阐明生物进化，变异过程；推断化石生物的身体结构，生态习性,恢复环境.重点3957五、生物进化的特点和规律4、生物进化符合重演律（生物发生律）个体发育—生物每个个体从生命开始到自然死亡的整个历程。即从受精卵起

个体死亡为止的全过程系统发生—生物类群的起源和进化历史个体发育与系统发生间的关系—生物总是在个体发育早期体现其祖先特征，然后才体现本身较进步的特征。因而，比如,人的胚胎有尾巴与猿有尾巴的关系所以,生物的个体发育可以看成其类群系统发生的简单缩影重演律—个体发育是系统发生的简短而快速重演意义—找出生物间的亲缘关系，作为生物分类的依据重点3958重演律（生物发生律）个体发育与系统发生3959五、生物进化的特点和规律5、生物进化具有适应性适应：在长期的演化过程中，由于自然选择的结果，生物在形态结构及生理机能上，与其生存环境取得良好协调一致能适应