加里东运动与生物演化.doc

加里东运动与生物演化摘要：从地球生命的出现到人类的出现和发展，经历了约35亿年的地史时期，尽管局限于现代科学技术的水平，科学家对自然中的新型物种的寻找结果是不尽人意，但对生物演化的历史的探索结果却让人们眼前一亮，比如地球历史上各种物种的突然灭绝、物种起源等等，关于这方面的书籍和纪录片也推出了不少。这种不可逆的生物发展演化过程，大都记录在从老到新的地层(成层的岩石)中。化石在地层中的分布顺序清楚地记录了有生物化石记录以来的地球发展历史。也得益于那些地质构造运动将生物遗体及遗迹保存为化石，我们如今才能见到它们。因此，了解地质构造运动与生物演化之间的关系对每个地质工作者都有着重要的帮助。本文主要叙述加里东运动对早古生代生物演化的影响，对其进行浅层的分析和讨论，并附带上个人的见解。关键词：加里东运动生物演化自然环境基因引言：在地质历史时代中，生物的发展演化是整个地球发展演化的最重要的方式之一。随着时间的推移，生物界的发展从低级到高级。从简单到复杂。不同类别、不同属种生物的出现，有着一定的先后次序。在演化过程中，都伴随着不同程度的地质构造运动。这些构造运动对生物演化造成的影响不一定是生物物种的灭绝，也可能是新的物种的出现。正文1、 有关两者的含义以及两者之间的关系的讨论生物演化即生物进化，是指一切生命形态发生、发展的演变过程。“进化”一词来源于拉丁文evolutio，原义为“展开”，一般用以指事物的逐渐变化、发展，由一种状态过渡到另一种状态。1762年，瑞士学者邦尼特最先将此词应用于生物学中。在早古生代时，地球发生过强烈的构造运动，地质学家们统称“加里东运动”(即加里东构造旋回)，而狭义的“加里东运动”则是指发生在志留纪末期，或志留纪与泥盆纪之交的褶皱运动、造山运动。其典型地区是英国北方苏格兰延至斯堪地纳维亚半岛西部的挪威。那里分布有褶皱山系和变质程度很高的岩石，对全球地质和生物演化影响很大。早古生代末古大西洋关闭，从而使北美板块与俄罗斯板块碰撞对接，形成“劳亚大陆”。中国西部柴达木板块与中朝板块拼合，古祁连海褶皱关闭。其他许多古海洋(如古鸟拉尔海洋、古北亚海洋、古太平洋、原特提斯洋等)都遭到加里东运动不同程度的影响，导致各大陆板块边缘的陆壳增生。陆地面积进一步扩大，古老地台更趋向于稳定。 加里东运动在寒武纪时最主要的地壳变动为升降运动。自早寒武世开始海侵，中寒武世海侵达到最高峰，海水侵入阿拉伯陆台和印度陆台的北部；到晚寒武世时，由于有些地方陆地开始上升，故海水面积相对缩小，特别在西伯利亚陆台。寒武纪时，亚洲各大地槽带都沉积有砂岩和石灰岩等地层。志留纪时，在陆台区和中央哈萨克斯坦等大地槽区，有大规模的海侵。整个寒武纪和志留纪末期以前，亚洲陆台基本上是沉降时代和海水侵入时代，这是加里东运动的前半期。根据现有化石的记录，科学家目前发现最早发现的大规模物种灭绝就出现在寒武纪末（即早古生代前期），在寒武纪初，海洋中十分温暖，适合各种生物的生长发育。寒武纪时主要是水的世界，已经形成的古陆上全是荒山和荒漠，而且彼此隔离、分隔，不具备生物繁衍的条件。但海洋中则不相同，具有硬壳的不同门类的无脊椎动物如雨后春笋般出现，它们的飞速涌现，其中最有名的生物莫过于三叶虫，其分布遍及全球各个海域，在动物界中占绝对优势，因而寒武纪也被称为“三叶虫时代”，这形成了生物大爆炸的壮观局面，带来生物从无壳到有壳这一演化历程的重大飞跃。至寒武纪末，此时的地球出现大规模的灾变，气候变得寒冷，环境变得恶劣，在相对短时期内造成全球生物8090以上的物种灭绝。但是，少数生命力或逃逸能力强的物种能够通过忍受灾变造成的极端恶劣的环境或逃离灾区至异地避难而残存下来，同时，灾变引起的环境变化也给新物种的诞生创造了条件和机遇。生物集群灭绝事件期间幸存的和新乍的物种在灭绝事件后开始复苏和发展，并进而开创牛物演化的新阶段。因此，随着每次全球性的生物灭绝事件后，奥陶纪初，就伴随着生物的复苏和发展。奥陶纪是自然环境有利于海洋无脊椎动物继续发展的时代，加里东运动不是非常明显，层孔虫、苔藓虫等先后出现，笔石、腕足类、鹦鹉螺等显著分异。树形笔石继续发展，一部分固着在海底生活，而大部分运至远洋进行漂浮生活，遍及全球海域。是早奥陶纪的重要分带化石。腕足类出现了分异的第一个高峰期，在数量上占据重要地位。鹦鹉螺在奥陶纪分异明显，种类繁多，个体较大，是营游泳生活的凶猛食肉动物。珊瑚在晚奥陶世大量繁育，同层孔虫、苔藓虫等一起，是温暖浅海的重要遭礁动物。海洋无脊椎动物新类群的出现和多样化，加剧了浅海陆棚区的生存竞争。海生藻类也开始向陆地进发，陆生孢子植物就随之出现。志留纪延续时间较短，生物界来源于奥陶纪，但有新的发展其中最重要的生物事件是：三叶虫显著衰退，笔石向简化方向演变，单笔石兴起并大量发展。无颌纲的出现也意味着脊索动物开始登上历史的舞台。志留纪末，由于加里东运动的影响海水逐渐退去。部分生物为了适应新的生活环境，由海洋向陆地的生活改变。陆地面积的扩大给予海生藻类植物登陆提供了重要条件。从滨海浅滩绿藻植物演化而来的陆生原蕨植物出现于晚志留世，它是陆生高等植物发展演化的起点，它完成了从水域到陆地的飞跃，是征服陆地的先驱。，到早泥盆世开始出现了鱼类，这也意味着脊索动物门由无颌纲向有颌纲逐渐演化。海洋面积的减少以及生物间激烈的竞争也刺激着部分鱼类向陆地内部迁移。二、就加里东运动对生物演化的影响进行分析达尔文在物种起源一书中论证了两个问题：第一，物种是可变的，生物是进化的产物；第二，自然选择是生物进化的动力。加里东运动对生物演化的影响最显著的事件莫过于晚志留世，在海平面日渐下降，海岸线后退的时刻，滨海浅滩区域，生物间的斗争日益激烈，适者生存，不适者淘汰。在竞争之下，一些具有在陆地上呼吸能力的鱼类爬上了陆地进行生活，它们躲避掉了水中激烈的竞争，在数量上得到快速的增加，这为后来陆地上的生物演化奠定基础，具有重要意义，这是标志生物由水生向陆生发展的里程碑。一般说来，演化过程的进步具有如下特征： 1. 在生物界的前进运动中，可以看到不同层次的形态结构的逐步复杂化和完善化；与此相应，生理功能也愈益专门化，效能亦逐步增高。 2. 从总体上看，遗传信息量随着生物的进化而逐步增加。 3. 内环境调控的不断完善及对环境分析能力和反应方式的发展，加强了机体对外界环境的自主性，扩大了活动范围。 生物进化的道路是曲折的，表现出种种特殊的复杂情况。加里东运动在生物演化上的影响的实质是改变了当时地球上各种生物所具有的基因频率，它将生物向着适合地球环境的方向推进，只有更加适合周围的环境，生物才能得到更好地繁衍，而加里东运动的作用简单的说就是：去粗取精。三、个人的看法生物演化的实质其实就是生物的基因库的变化。基因库是指一个种群所含的全部基因。每个个体所含有的基因只是种群基因库中的一个组成部分。每个种群都有它独特的基因库，种群中的个体一代一代地死亡，但基因库却代代相传，并在传递过程中得到保持和发展。种群越大，基因库也越大，反之，种群越小基因库也越小。当种群变得很小时，就有可能失去遗传的多样性，从而失去了进化上的优势而逐渐被淘汰。 基因频率的改变是由于存在基因突变、基因重组和自然选择等因素，自然选择即环境对变异的选择，即保存有利变异和淘汰不利变异的过程。选择的实质是定向地改变群体的基因频率。 选择是生物进化和物种形成的主导因素，已经发生的变异能否保留下来继续进化或成为新物种的基础必须经过自然选择的考验，则自然选择决定变异类型的生存或淘汰。自然选择只保留与环境相协调的变异类型（有利变异），可见自然选择是定向的。经过无数次选择，使一定区域某物种的有利变异的基因得到加强，不利变异的基因逐渐清除，从而改变了物种在同区域或不同区域内的基因频率，形成同一区域内物种的新类型或不同区域内同一物种的亚种。选择决定着不同类型变异的命运，也就决定了生物进化与物种形成的方向。 种群的基因频率总是在不断变化的。这种基因频率变化的方向是由自然选择决定的。所以生物的进化实质上就是种群基因频率发生变化的过程。现代进化论中主要包含四大观点：1.种群是生物进化的基本单位 ；2.突变为生物进化提供材料；3.自然选择主导着进化的方向；4.隔离是物种形成的必要条件。在大规模的不可抗力前，基因重组和基因突变对基因频率的影响是远远不及自然选择的。种群中产生的变异是不定向的，经过长期的自然选择，其中的不利变异被不断淘汰，有利变异则逐渐积累，从而使种群的基因频率发生定向的改变，导致生物朝着一定的方向缓慢地进化。 物种是指分布在一定的自然区域，具有一定的形态结构和生理功能，而且在自然状态下能够相互交配和繁殖，能够产生出可育后代的一群生物个体。加里东运动时期地面抬升可能会使一些本来生活在海中的生物与种群隔离，它们被封闭在陆地内部的水域，在新的环境下，这样的种群就会向不同的方向发展，就有可能形成不同的物种。隔离常有地理隔离和生殖隔离两种。 地理隔离是指分布在不同自然区域的种群，由于地理空间上的隔离即使彼此间无法相遇而不能进行基因交流。一定的地理隔离及相应区域的自然选择，可使分开的小种群朝着不同方向分化，形成各自的基因库和基因频率，产生同一物种的不同亚种。分类学上把只有地理隔离的同一物种的几个种群叫亚种。 地理隔离是物种形成的量变阶段，生殖隔离是物种形成的质变时期。只有地理隔离而不形成生殖隔离，只能产生生物新类型或亚种，绝不可能产生新的物种。生殖隔离是物种形成的关键，是物种形成的最后阶段，是物种间真正的界线。生殖隔离保持了物种间的不可交配性，从而也保证了物种的相对稳定性。四、结束语随着现代科技的飞速发展，以前我们所未知的事物也逐渐揭开它神秘的面纱。加深地质学与