地球的历史演化

1、地球的历史演化地球的历史演化 2011年11月01日从45亿年至38.5亿年期间，为地球形成时期。地球起源于46亿年以前的原始太阳星云。经过微星的集聚、碰撞和挤压使其内部变热，以后则是放射性物质的衰变使地球内部进一步升温，约在距今45-40亿年前，当温度上升到铁的熔点时，大量融化的 铁向地心沉降，并以热的方式释放重力能，其能量相当于一千多次百万吨级的核爆炸。大量的热使地球内部广泛融化和发生改变，逐步形成了分层结构，其中心是致密的铁核，熔点低的较轻物质则浮在表面，经冷却形成地壳。 地球的演化历史可以分为四个巨大的发展阶段：冥古宙、太古宙、元古宙和显生宙。其中冥古宙(距今4600ma年3800ma

2、年前)和太古宙(距今3800ma年前2500ma年前)与地球演化过程中生命化学进化的关系最为密切。冥古宙时期，大的天体碰撞事件使得有机分子都无法稳定存在，更谈不上生命的诞生，但是这为以后生命的起源提供了强大的物质基础。冥古宙后期（大约在40亿年前左右），这种碰撞事件开始大幅减少，地球也慢慢冷却下来，有机分子的大量合成也使得生命起源成为可能。地球上最古老的沉积岩大约有40多亿年的历史，也就是说，地球凝聚几亿年后才形成硬的地壳， 生命才有了立足之地。位于加拿大北部的一组变质岩acasta片麻岩是已知最古老的、保存完好的地球表面一部分，放射性年代测定表明acasta片麻岩有40亿年的历史。w.h.

3、peck等通过分析澳大利亚西部的地质断层处的jack hills锆石，更是认为世界上最古老的岩石大约形成于44亿年前。 冥古宙是最早的一个地质年代，旧称冥古代。开始时间定义为地球形成时。冥古宙属于前寒武纪，下一个宙是太古宙。冥古代（hadean）是指自地球形成至距今38亿年前这段时期，有些科学家称为地球的天文时期、或地球的前地质时期、或前太古代、或原太古代。这一时期地球历史包括原始地壳、原始陆壳的性质和形成以及原始生命的形式和出现等复杂的问题。从45亿年至38.5亿年期间，地球上无任何生命，也没有水和土壤，整个地球表面均为裸露的岩石。这时的地球就象一个巨大的岩浆球,聚合在内部的水气受热上升,在

4、高空冷却成云致雨,这场大雨连续不断地下了足有几百万年,其中夹杂着一次次的闪电,岩石中的氮氢等元素被不断的催化,逐渐的形成了氨基这种低级生命所必须的有机分子.当地表渐渐地冷却,氨基酸等大分子形成。 太古宙(archean eon)是 地质年代中的一个宙，开始于同位素年龄3800百万年(ma)，结束于2500ma。 太古宙属于前寒武纪，上一个宙是冥古宙，下一个宙是 元古宙。太古宙包括了始太古代、 古太古代、中太古代、 新太古代。太古宙是古老的地史时期。从 生物界看，这是原始生命出现及生物演化的初级阶段，当时只有数量不多的 原核生物，如 细菌和低等 蓝藻，他们只留下了极少的 化石记录。从非生物界看，

5、太古宙是一个 地壳薄、 地热梯度陡、 火山 岩浆活动强烈而频繁、岩层普遍遭受变形与变质、 大气圈与 水圈都缺少自由氧、形成一系列特殊 沉积物的时期；也是一个 硅 铝质地壳形成并不断增长的时期，又是一个重要的成矿时期。 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。古细菌(英文名：archaea、archaeobacteria)：又可叫做 古生菌、古菌、古核细胞或 原细菌，是一类很特殊的细菌，

6、多生活在极端的生态环境中。具有原核生物的某些特征，如无核膜及 内膜系统；也有真核生物的特征，如以甲硫氨酸起始 蛋白质的合成、 核糖体对氯霉素不敏感、 rna聚合酶和真核细胞的相似、dna具有内含子并结合组蛋白；此外还具有既不同于原核细胞也不同于真核细胞的特征，如：细胞膜中的脂类是不可皂化的；细胞壁不含肽聚糖，有的以蛋白质为主，有的含杂 多糖，有的类似于肽聚糖，但都不含胞壁酸、d型氨基酸和 二氨基庚二酸。 立克次氏体（rickettsia）：因1909年， 美国医生h.t.ricketts(1871-1910年)首次发现 落基山斑疹伤寒的独特病原体，并被它夺取生命，故名。立克次氏体是一类专性寄生

7、于真核细胞内的 g-原核生物。是介于细菌与病毒之间,而接近于细菌的一类原核生物。一般呈球状或杆状，是专性细胞内寄生物，主要寄生于节肢动物，有的会通过蚤、虱、蜱、螨传入人体、如斑疹伤寒、战壕热。支原体（mycoplasma）：又称霉形体，为目前发现的最小的最简单的原核生物。支原体细胞中唯一可见的细胞器是核糖体（支原体是原核细胞，原核细胞的细胞器只有核糖体）。衣原体（chlamydia）：为革兰氏阴性病原体，在自然界中传播很广泛。它没有合成高能化合物atp、gtp的能力，必须由宿主细胞提供，因而成为能量寄生物，多呈球状、堆状，有细胞壁，以一般寄生在动物细胞内。从前它们被划归病毒，后来发现自成一类。

8、它是一种比病毒大、比细菌小的原核微生物，呈球形，直径只有o.3-0.5微米，它无运动能力，衣原体广泛寄生于人类，哺乳动物及鸟类，仅少数有致病性。 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。元古宙同位素年龄从256或（5.7）亿年，共经历19亿年的悠久时间。元古宙划分为3个代。2518亿年为古元古代，1810亿年为中元古代，106或（5.7）亿年为新元古代。其中新元古代的后半段，即86或（5.7）亿年单划分称震旦纪。元古宙时 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。叠层石始见于太古宙，而 古元古代时出现第一

9、个发展高潮。近年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，这十个纪。 元古宙始元古代 从距今约2500百万年到1800百万年，700百万年（七亿年）期间就是元古宙始元古代，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。 元古宙始元古代成铁纪就是，从距今大约2500百万年到2300百万年，。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

10、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。 元古宙始元古代层侵纪，从距今约2300百万年到2050百万年。层侵纪期间蓝藻、细菌繁盛。 元古宙始元古代造山纪，从距今约2050百万年到1800百万年。造山纪期间蓝藻、细菌繁盛。 元古宙古元古代 从距今约1800百万年到1200百万年，600百万年（六亿年）期间就是元古宙古元古代，古元古纪分成了固结纪、盖层纪、延展纪三纪。在古元古纪期间，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。 元古宙古元古代固结纪，从距今约1800百万年到1600百万年。固结纪期间蓝藻、细菌繁盛 元古宙古元古代盖层纪，从距

11、今约1600百万年到1400百万年。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。 元古宙古元古代延展纪，距今约1400百万年到1200百万年。延展纪期间蓝藻、褐藻发育，出现大型宏观藻类。 元古宙中元古代 从距今约1200百万年到630百万年，570百万年（五亿七千万年）期间，就是元古宙中元古代，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源类和大陆板块。 元古宙中元古代狭带纪，时间为距今约1200百万年到1000百万年。狭带纪期间蓝藻、褐藻发育，出现大型宏观藻类。 元古宙中元古代拉伸纪，时间为距今约1000百万年到850百万年。拉伸纪期间首次出现大型

12、具刺凝源类，形成了古大陆（罗迪尼亚古大陆）。 元古宙中元古代成冰纪，时间为距今约850百万年到630百万年。成冰纪期间出现全球雪球事件，为生物低潮。 元古宙新元古代 从距今约630百万年到542百万年，88百万年（八千八百万年）期间，就是元古宙新元古代。在新元古代中，只有一个埃迪卡拉纪。 元古宙新元古代埃迪卡拉纪，是冥古宙、太古宙、元古宙（合称， 隐生宙），这三宙时期的最后阶段，它有着特殊的意义。 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

13、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。 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。 由这些，可以证明，在埃迪卡

14、拉纪时期，已经出现了多细胞生物了。 冥古宙+ 太古宙+ 元古宙持续约40亿年，也就是另一说的隐生宙时期 显生宙是从寒武纪开始出现大量较高级动物以后至今的地史阶段地质年代名称。指寒武纪以来的时期。从距今大约5.7亿年前延续至今。包括古生代、中生代和新生代。5.7亿年前，寒武纪始，生物逐渐向较高级的发展阶段进化，动物已具有外壳和清晰的骨骼结构，故称显生宙。 地球上的生命，从最原始的无细胞结构生物进化为有细胞结构的原核生物，从原核生物进化为真核单细胞生物，然后按照不同方向发展，出现了真菌界、植物界和动物界。植物界从藻类到 裸蕨植物再到蕨类植物、裸子植物，最后出现了被子植物。动物界从原始鞭毛虫到多细胞

15、动物，从原始多细胞动物到出现脊索动物，进而演化出高等脊索动物 脊椎动物。脊椎动物中的鱼类又演化到两栖类再到爬行类，从中分化出哺乳类和鸟类，哺乳类中的一支进一步发展为高等智慧生物，这就是人。 从距今约570百万年到250百万年，持续了320百万年（三亿二千万年）的时间分为了，显生宙古生代。在古生代，动物群以海生无脊椎动物中的三叶虫、软体动物和棘皮动物最繁盛。在奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪，相继出现低等鱼类、古两栖类和古爬行类动物。鱼类在泥盆纪达于全盛。石炭纪和二叠纪昆虫和两栖类繁盛。古植物在古生代早期以海生藻类为主，至志留纪末期，原始植物开始登上陆地。泥盆纪以裸蕨植物为主。石炭纪和二叠纪时，蕨

16、类植物特别繁盛，形成茂密的森林，是重要的成煤期。 古生代的地壳运动和气候变化深刻影响自然环境的发展。早古生代的地壳运动在 欧洲称 加里东运动，在 美洲称太康运动，在 中国又称 广西运动。此时古 北美、古欧洲、古亚洲、 冈瓦纳古陆及古 太平洋、 古地中海都已形成。晚古生代地壳运动在欧洲称 海西（华力西）运动，在北美称阿勒盖尼运动，在中国又称 天山运动。经过古生代地壳运动，世界许多巨大的 褶皱山系出现，南方的冈瓦纳古陆和北方的 劳亚古陆联合在一起，形成 泛古陆（ 联合古陆：据推测，这一超级大陆约占地球表面积的一半。环绕联合古陆的原始大洋称泛大洋或联合古洋）。晚古生代在冈瓦纳古陆发生了大规模的 冰川

17、作用，大冰盖分布于古南纬60以内的今 南非、 阿根廷等地，该冰川作用期即地质历史上的石炭二叠纪大冰期。古生代的地层总称，显生宇 古生界。 在寒武纪时，具有硬壳的动物第一次大量地出现，许多大陆都被浅海所泛滥，超大陆刚瓦那(gondwana)则正在 南极附近形成。寒武纪晚期，地球海陆分布图形成于前 寒武世末期(大约距今六亿年前)的超大陆潘诺 西亚(pannotia)，在古生代的时候开始四分五裂，一个新的海洋-巨神海(iapetus ocean)在 劳伦西亚(laurentia,北美)、波罗地(baltica, 北欧)和 西伯利亚(siberia)这几个古大陆之间扩张。超大陆冈瓦那(gondwana

18、)则在泛非褶皱带上组合而成当时最大的大陆，范围从赤道延伸到南极。 在 奥陶世时期，温暖的海水把 石灰岩和盐岩沉淀在冈瓦那大陆的赤道地区(australia 澳洲、india 印度、china中国与antarctica 南极洲)，同时在冈瓦那大陆的 南极地区(africa 非洲与south america南美)则沉淀了冰河的沉积及冰漂的碎屑。 古生代包括了寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪、二叠纪，六纪。又小分为早古生代和晚古生代，早古生代含：寒武纪、奥陶纪、志留纪； 泥盆纪、石炭纪、二叠纪，又合称晚古生代。 早古生代是海生无脊椎动物的发展时代。在早古生代海洋里生活着门类众多的生物。植物界以

19、海藻为主。动物界出现了三叶虫和珊瑚、腕足类等。三叶虫是一种节肢动物，寒武纪是三叶虫的、全盛时代。到奥陶纪时出现了软体动物门的头足纲，主要生物门类还有笔石、腕足类、三叶虫等。最值得注意的是在志留纪中期出现了脊椎动物鱼类和最早的 陆生植物。 例如：寒武纪的节肢动物三叶虫、奥陶纪的笔石和头足类、泥盆纪的珊瑚类和腕足类等。最早的脊椎动物无颚鱼也在奥陶纪出现。植物以水生菌藻类为主，志留纪末期出现裸蕨植物。 元古代末期，大约从8.5-5.7亿年，被命名为 震旦纪，这是因为这段时间在生命演化历程中具有承前启后的意义，并且它的命名地是在中国。 “震旦（sinian）”意指中国， 古印度就称华夏大地为“震旦”，

20、 德国地质学家首先把它用于 地层学，后来许多学者都仿效使用，但含义有所不同。后来地质学家们重新定义了震旦纪，我国著名地质学家 李四光等在 长江三峡建立起完整的震旦纪地质 剖面，这就是有名的峡东剖面，它向全世界提供了 地层对比的依据。 震旦纪已有了明确的生物证据，在 动物界出现了低等的小型具硬壳的物种，以及大量裸露的高级动物，后者就是发现于澳大利亚的 埃迪卡拉动物群。在植物方面表现为高级藻类（如 红藻、褐藻类等）的进一步繁盛，宏观藻类也得到飞速的发展，这时的地球已彻底改变一片死寂、毫无生气的面貌了。 震旦纪（sinian period）是元古代最后期一个独特的地史阶段。从生物的进化看， 震旦系因

21、含有无硬壳的 后生动物化石，而与不含可靠动物化石的 元古界有了重要的区别；但与富含具有壳体的动物化石的寒武纪相比，震旦系所含的化石不仅种类单调、数量很少而且分布十分有限。因此，还不能利用其中的动物化石进行有效的生物地层工作。震旦纪生物界最突出的特征是后期出现了种类较多的无硬壳后生动物，末期又出现少量小型具有壳体的动物。高级藻类进一步繁盛，微体古植物出现了一些新类型，叠层石在震旦纪早期趋于繁盛，后期数量和种类都突然下降。再从岩石圈的构造状况来看，震旦纪时地表上已经出现几个大型的、相对稳定的大陆板块，之上已经是典型的盖层沉积，与 古生界相似。因此，震旦纪可以被认为是元古代与古生代之间的一个过渡阶段

22、。 寒武纪（cambrian）是在地质时间上约为五亿七千万年前至五亿五百万年前古生代初期的一段地质时间。它可区分为三个时期：始寒武纪（五亿七千万年前至五亿四千万年前）、中寒武纪（五亿四千万年前至五亿两千三百万年前）、以及后寒武纪（五亿两千三百万年前至伍亿五百万年前）。寒武纪分为早 寒武世、中寒武世和晚寒武世。 动物群以具有坚硬外壳的、门类众多的海生 无脊椎动物大量出现为其特点，是 生物史上的一次大发展。其中三叶虫最为常见，是划分 寒武系的重要依据。其它尚有无铰、几丁质外壳的腕足类小舌形贝、小园货贝以及古杯类和软舌螺等。植物群以 藻类为主，还有一些微 古植物。寒武纪三叶虫群分区现象特别明显。 动

23、物地理区主要有两个，即东方 太平洋区和西方 大西洋区。大西洋动物群，其分布范围包括大西洋两岸，如西北欧及 美洲最东部新 英格兰地带。早寒武世、中寒武世和晚寒武世分别以贺尔姆虫、奇异虫和油栉虫为代表。太平洋动物群，则以 莱德利基虫、库庭虫和褶盾虫为代表。 寒武纪是现代生物的开始阶段，是地球上现代生命开始出现、发展的时期。寒武纪常被称为“三叶虫的时代”，这是因为寒武纪 岩石中保存有比其他类群丰富的矿化的三叶虫硬壳。寒武纪是显生物的开始，标志着地球生物演化史新的一幕。在寒武纪开始后的短短数百万年时间里，包括现生动物几乎所有类群祖先在内的大量多细胞生物突然出现，这一爆发式的生物演化事件被称为“寒武纪生

24、命大爆炸”。带壳、具骨骼的 海洋无脊椎动物趋向繁荣，它们营底栖生活，以微小的海藻和有机质颗粒为食物，其中，最繁盛的是节肢动物三叶虫，故寒武纪又称为“三叶虫时代”，其次是腕足动物、古杯动物、棘皮动物和腹足动物，寒武纪的 生物形态奇特，和我们现在地球上所能看见的生物极不相同。比较著名的有早寒武世 云南的澄江动物群、加拿大中寒武世的布尔吉斯页岩 生物群。寒武纪的生物界以海生无脊椎动物和海生藻类为主。无脊椎动物的许多高级门类如节肢动物、棘皮动物、软体动物、腕足动物、笔石动物等都有了代表。其中以节肢动物门中的三叶虫纲最为重要，其次为腕足动物。此外，古杯类、古 介形类、软舌螺类、牙形刺类等也相当重要。抛开

25、牙形石不说，高等的脊索动物还有许多其他代表，如我国云南澄江动物群中的华夏鳗、云南鱼、海口鱼等，加拿大布尔吉斯页岩中的皮开虫，美国上寒武统的鸭鳞鱼。 在潮湿的低地，可能分布有苔藓和地衣类的 低等植物，但它们还缺乏真正的根茎组织，难以在干燥地区生活；无脊椎动物也还没有演化出适应在 空气中生活的机能。寒武纪没有真正的陆生生物， 大陆上缺乏生气、荒凉一片。 此外，寒武纪还产生了进化史上的一个重要事件“ 寒武纪生命大爆发”，在很短（地质意义上的很短，其实也有数百万年之久）时间内，生物种类突然丰富起来，呈爆炸式的增加。它意味着，生物进化除了缓慢渐变，还可能以跳跃的方式进行。 寒武纪生命大爆发cambria

26、n explosion）：被称为 古生物学和 地质学上的一大悬案，自 达尔文以来就一直困扰着进化论等学术界。大约6亿年前，在地质学上称做寒武纪的开始，绝大多数无脊椎动物门在几百万年的很短时间内出现了。这种几乎是“同时”地、“突然”地出现在寒武纪地层中门类众多的无脊椎动物化石(节肢动物、软体动物、腕足动物和环节动物等)，而在寒武纪之前更为古老的地层中长期以来却找不到动物化石的现象，被 古生物学家称作“寒武纪生命大爆发”，简称“寒武爆发”。达尔文在其 物种起源的著作中提到了这一事实，并大感迷惑。他认为这一事实会被用做反对其进化论的有力证据。但他同时解释到，寒武纪的动物一定是来自前寒武纪动物的祖先，

27、是经过很长时间的进化过程产生的；寒武纪动物化石出现的“突然性”和前寒武纪动物化石的缺乏，是由于地质记录的不完全或是由于老地层淹没在海洋中的缘故。 中生代（mesozoic）是显生宙的三个地质时代之一，可分为三迭纪， 侏罗纪和白垩纪三个纪。中生代最早是由义大利地质学家giovanni arduino所建立，当时名为第二纪（secondary），以相对於现代的第三纪。在希腊文中，中生代意为“中间的”+“生物”。中生代介於古生代与新生代之间。由於这段时期的优势动物是爬行动物，尤其是 恐龙，因此又称为爬行动物时代（age of the reptiles）。 中生代也是板块、 气候、生物演化改变极大的时

28、代。在中生代开始时，各大陆连接为一块超大陆盘古大陆。盘古大陆后来分裂成南北两片，北部大陆进一步分为北美和欧亚大陆，南部大陆分裂为南美、非洲、印度与 马达加斯加、澳洲和南极洲，只有澳洲没有和南极洲完全分裂。中生代的气候非常温暖，对动物的演化产生影响。在中生代末期，已见现代生物的雏形。 种是最小的生物单位。生物的相同科目越多，共同点也越多。 分类系统是阶元系统，通常包括七个主要级别：种、属、科、目、纲、门、界。种(物种)是 基本单元，近缘的种归合为属，近缘的属归合为科，科隶于目，目隶于纲，纲隶于门，门隶于界。 生物的具体分类层次：总界（域）、界门、亚门、总纲、纲、亚纲、总目、目、亚目、次目、总科、

29、科、亚科、族、属、亚属、种、亚种。 例如，现代人类中的一个黄色人种，就是可以分为：真核生物域动物界脊索动物亚门脊椎动物总纲（超纲）哺乳纲兽亚纲真兽次亚纲灵长总目（超目）真灵长半目直鼻猴亚目人猿次目狭鼻下目真狭鼻小目人超科（总科）人科人亚科人族人属人亚属智人种现代人种黄色人种（蒙 丁利亚人种）。 从远古至中古、近代到现代，历史一层盖过一层。 地球也很类似，不同的地层反映不同的地质世纪。只不过因为无数次山翻地复、沧海桑田，未必有清晰的层次而已。地质历史分宙（或代）、纪、世、期。 相应地层为界、系、统、层。 冥古宙+ 太古宙+ 元古宙持续约40亿年。显生宙持续约5.7亿年。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。