第三章地球演化历史

1、 chapter 3evolving history of the earth地球是从哪儿来的？它一开始就是现在这个模样吗？ ?人们常常思考的问题l比较公认的假设为：约66亿年前，银河系里发生过一次大爆炸约50亿年前开始，尘埃星云收缩。重的物质向内部集中，轻的物质向外逸散，后来重的物质形成行星地球约46亿年形成l如何知道地球的年龄？同位素：1克235u每年有1/7400微克衰变为207pb ，即半衰期为7.1亿年。分析地质绝对年龄的同位素有：87rb（铷）-87sr（锶）； 235u（铀）-207pb（铅）； 40k（钾）-40ar（氩）法（半衰期近十亿年）同位素测定法地球的绝对年龄同位素测定

2、法地球的绝对年龄第一种看法： 原始的地球形成后，小天体不断轰击地球表面，地幔里的熔融岩浆易于上涌喷出，大量的水蒸气、二氧化碳等气体上升到空中并将地球笼罩起来，水蒸气形成云层，产生降雨，并地壳低洼处不断积水，形成了最原始的海洋。第二种看法：海水来自冰慧星雨。火星上陨石坑l地球和海洋是如何形成的？只有当太阳系起源问题得到解决了，地球起源问题、地球上的海洋起源问题才能得到真正解决。 l地球的绝对年龄：用同位素测定。l地球相对年龄：主要依据于化石。 “化石层序律” ：乳孔藻 ，志留纪深厚藻 ，志留纪星叶 ，石炭纪座延羊齿 石炭纪晚期植 物 化 石巨杉 ，渐新世菊石，侏罗纪早期叶菊石，侏罗纪早期三叶虫，

3、寒武纪动物化石恐龙蛋，白垩纪始祖鸟，白垩纪l标准化石l非标准化石l有些门类则演化非常缓慢，或空间分布的局限性很大，因此在划分和确定地质年代时只能起辅助作用。地质年代l人们以生物演化为依据，建立了能反映地球相对年龄的地质年代表。第三节、不同地质时期生物的组成 海洋起源陨石从宇宙中带来无论如何，生命是从海洋中进化的两种观点? ?多数人的观点：海水中的含碳物质偶然间发生了一系列的化学反应 形成外表由油状膜包住的小的泡状物能够吸收周围的化学物质而复制自身细胞 单细胞细菌多细胞生物动物植物微生物1、生命来自于海洋 1970年末以来，潜水器考察了大洋中脊和裂谷大洋中脊和裂谷，洋底水温高达380。热海水与玄

4、武岩发生强烈的化学反应，将岩中的锰、锌、铜和铁淋滤出来，并散逸出大量的气体，其中包括甲烷、硫化氢、氢气甲烷、硫化氢、氢气。温泉口周围细菌大量繁殖，它们使硫化氢氧化来获取能量。细菌与“管状蠕虫”、贝壳、螃蟹和虾在此共生着。 阿尔文号深潜器拍摄的海底世界 实验证实，海底到处一片漆黑。因此有人假设，正是由于这些深海环境导致了地球上生命的诞生。阿尔文号神 秘 的 海 底 世 界证 据 原始地球还原性大气中通过闪电能产生有机物 ch4nh3h2混合气混合气体体1周，共生成周，共生成20种有机物种有机物 ，其中其中11种氨基种氨基酸中有酸中有4种（即种（即甘氨酸、丙氨甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸酸、天冬氨酸和

5、谷氨酸和谷氨酸）是）是生物的蛋白质生物的蛋白质所含有的所含有的 l若进行水解，还可生成天冬酰胺和谷氨酰胺。l若增加h2s，则可生成甲硫氨酸。在ch4、nh3、h2o和h2s混合气体中进行光解作用，可以找到半胱氨酸。对ch4及其它碳氢化合物在高温下进行热解，可以得到苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸。l到目前为止，用米勒模拟实验和其它类似实验，已能合成出20种天然氨基酸中的17种；其余三种（赖氨酸、精氨酸和组氨酸）相信在改进技术之后，不久亦能合成。米勒其人斯坦利米勒(stanley miller) 1952年秋，已经是芝加哥大学化学系研究生的米勒(23岁)找到尤里，说他想过程此的实验。他只花了两个星期，就

6、得到了令他终身享有盛名的实验结果。1951 诺贝尔化学奖得主尤里(haroldurey)在一次讲座中提到还原性的地球大气中出现生命的可能性。俄罗斯科学家奥巴林等人早在1920年代就提出了此想法，并且提出生命最早产生于地球上的“原始汤”尤里和米勒1953年2月初向美国科学杂志投稿。1953年3月8日纽约时报报道说，俄亥俄州立大学科学家进行模拟原始地球大气的放电实验，得到了“十分复杂、难以分析的树脂状物质”。尤里和米勒决定从科学撤回论文，改投美国化学会志。1953年5月15日，米勒那篇论文终于出现在科学2、光合生物的产生及作用l大约26亿年前，一些藻类借助一个原始的光合作用系统开始制造氧气。l16

7、亿年前，地球上终于产生了具备真正核膜的细胞生物，然后，多细胞生物接踵而至 。酵母放线菌 l在7亿年前，生命形态长到足以用肉眼可以观察到的大小。由于氧气的作用，许多生物有了过剩的能力来产生其它的结构。带硬壳的生物及脊椎动物出现。寒武纪大暴炸2、化石的形成过程1）死去与掩埋：死亡后被沉积物或泥沙所掩埋(树脂、冰雪、沥青等)2）变为石头：身体坚硬部分分解或重结晶，新的矿物沉积下来，此过程称之为石化。周围的沉积物也变为坚硬的岩石。常见的交替物质：二氧化硅、方解石、白云石、黄铁矿等。相应的过程就可以叫做：硅化、方解石化、白云石化和黄铁矿化 3）回归地表：化石回归地表才能为人们发现实体化石模铸化石 遗迹化

8、石 化学化石l1）实体化石：是由古生物遗体本身的全部或部分（特别是硬体部分）保存下来而形成的化石。西伯利亚发现的一些保存在冻土里的曾经生存在2万5千年前的第四纪的猛犸象抚顺琥珀里的蚊子 5600万年2300万年前 俄罗斯4000万年前的一只蚱猛琥珀里的蜘蛛树叶化石 硅化木叶子的印痕化石 埃迪卡拉玛奥索尼水母一种双壳类石燕石燕一种腕足动物一种腕足动物 恐龙脚印 古人留下的岩石壁画粪便化石恐龙蛋化石 1万年以前古人类遗留下来的器具也称为化石骨器 4、化石存在何处？l火成岩：是由熔岩或岩浆形成的，它为结晶岩石，非常坚硬。如花岗岩和玄武岩。l变质岩：岩石受压和受热而发生变化，所形成岩石。如大理石的板岩

9、。l沉积岩：是一层一层堆积而成的岩石。如石灰岩、沙岩和白垩。化石存在此岩中页岩 ：5.75.1亿年环境条件：寒武纪时十分温暖，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部是秃山和荒漠，而且彼此孤立、分隔，不具备生物繁衍的条件；但海洋中则是生物形成的主要场所。 l植物：藻类植物繁盛。l动物：具有硬壳的不同门类的无脊椎动物如雨后春笋般的出现，这些动物，包括节肢动物、软体动物、腕足动物、古杯动物以及笔石、牙形刺等。寒武纪时海水温暖，含有正常盐分和大量溶解了的碳酸钙，满足了无脊椎动物分泌硬体骨骼的需要，增强了自我保护功能。软体动物软体动物l古杯动物l牙形刺寒武纪海洋动物水母、三

10、叶虫、古杯动物等水母状生物生态景观昆虫远祖的远祖-抚仙湖虫生态景观澄江动物群浮游双瓣壳节肢动物埃迪卡拉动物群（发现于南澳大利亚的埃迪卡拉山）ordovican：5.1-4.39亿年 l环境条件：奥陶纪是早古生代海浸最广泛的时期，这为无脊椎动物的进一步发展创造了有利的条件。l动物：海生无脊椎动物门类大量出现，在生态习性上也有重要的分异。主要生物种类除三叶虫外，还有笔石、鹦鹉螺、牙形刺动物、腕足类、腹足类等，奥陶纪还出现了原始的鱼类无颌鱼类。鹦鹉螺奥陶纪时，无脊椎动物非常繁盛 ：4.394.01亿年 l环境条件：l志留纪末期的褶皱运动、造山运动“” (苏格兰) ，陆地面积不断扩大。l古大西洋关闭，

11、北美板块与俄罗斯板块碰撞对接，形成“劳亚大陆”。l中国西部柴达木板块与中朝板块拼合，古祁连海褶皱关闭。l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。l植物：植物开始由水生向陆生过渡。（裸蕨类和石松类 ）l动物：有颌鱼类的出现是志留纪的重要特征。 l此时，海洋无脊椎动物发生了重要的更新，繁盛一时的三叶虫逐渐衰退，板足鲎类开始兴起，是当时海洋节肢动物中个体最大的种类。伴随着陆生植物的发展，志留纪晚期还出现了最早的昆虫和节肢动物。 鲎志留纪景象（珊瑚 、海百合、） ：4.09-3.62亿年 l 泥盆纪是地球生物界发生巨大变革的时期，由海洋向陆地

12、大规模进军是这一时期最突出、最重要的生物演化事件。l动物：脊椎动物进入飞跃发展时期，各种鱼类空前繁盛，有颌类、甲胄鱼数量和种类增多，因此，泥盆纪常被称为“鱼类时代”。到在泥盆纪晚期，由鱼类进化而来的两栖类登上陆地，标志着脊椎动物开始了脱离水体并最终征服陆地的演化历程。 l植物：陆生植物裸蕨在陆地上完全站稳了脚根，并且，它们的三支后代石松类、楔叶类和真蕨类开始大发展，到泥盆晚期，出现了许多这类植物构成的成片森林。植物的成功登陆，使荒漠的大陆变成绿洲，标志着植物的发展在泥盆纪进入了新的阶段。另外，泥盆纪中晚期的陆地上还出现了最早的裸子植物，但直到二叠纪晚期它们才成为陆地植物的主角。 l海生动物：海

13、生无脊椎动物的组成发生了重大变化。l古生代早期极为繁盛的三叶虫只剩下少数代表；l奥陶纪和志留纪非常繁荣的笔石仅剩下少量的单笔石和树笔石类；l菊石正逐渐取代鹦鹉螺类成为软体动物中的主要类群。腕足动物和珊瑚动物有进一步发展。l珊瑚则以床板珊瑚和四射珊瑚为主。 陆生蕨类植物海洋生物鱼类、珊瑚5、 ：3.62-2.9亿年 l石炭纪陆生生物飞跃发展，海生无脊椎动物也有所更新。l海生动物：蜓类是石炭纪海生无脊椎动物中最重要的类群，而腕足动物尽管在类群上减少，但数量多，依旧占相当重要地位，头足类则以菊石迅速发展为主。l陆生动物：在石炭纪晚期，脊椎动物演化史出现一次飞跃，从此摆脱了对水的依赖，如蜥类。生活在陆

14、上的昆虫，如蟑螂类和蜻蜓类，是石炭纪突然崛起的一类陆生动物。 l陆生植物：石炭纪的植物以石松类，有节类、真蕨类等为主。晚石炭世早期，植物开始空前繁荣，大型的石松类植物形成沼泽森林。晚石炭世时，由于大陆气候明显分异，出现了不同气候条件下的各种不同的植物群，其中冈瓦纳大陆以舌羊齿植物为主，属种单调，反映南方大陆寒冷的气候特点。石炭纪海洋景象石炭纪陆生植物景象裸蕨植物 permian ：2.90-2.5亿年 l l在二叠纪晚期，全球发生了地质历史中规模最大的生物集群灭绝事件。繁盛于古生代早期的三叶虫、四射珊瑚、横板珊瑚、蜓类有孔虫以及海百合等全部绝灭，腕足动物、菊石、棘皮动物、苔藓虫等也遭受严重的打

15、击。l二叠纪晚期的生物灭绝事件造成了地史中最严重的生物危机，陆生生物大约70%的科未能摆脱灭绝的命运；海洋中则至少有90%以上的物种在这一时期消失，导致古生代海洋中由海百合腕足动物苔藓虫组成的表生、固着生物群落迅速退出历史舞台，为中生代生物群落的崛起创造了条件。l这次灭绝事件对鱼类的影响相对较小。l二叠纪时两栖棲动物大量繁荣，常见的有迷齿类的蝾螈；爬行动物继续发展，代表分子有中龙等；哺乳动物的先驱温血爬行动物兽孔类开始发展。l植物：出现了繁荣于中生代的裸子植物如松柏类和银杏类，逐渐过渡为中生代植物。二叠纪7、 triassic ：2.5-2.08亿年 l中生代的第一个纪，是古生代生物群消亡后现

16、代生物群开始形成的过渡时期。l环境：气候由干热、半干热向温湿转变。l植物：与现代相似的常绿植物趋向繁荣，如松、苏铁等。而盛产于古生代的主要植物群几乎全部灭绝。l海洋生物：l（1）无脊椎动物类群发生了重大变化：游动动物替代了固着类动物。如软体、甲壳动物取代了腕足动物（海百合）；（2）六射珊瑚取代四射珊瑚，并迅速发展，遍及全球。l陆生动物：l脊椎动物得到了进一步的发展。爬行动物出现,并随后发展成为地球上占重要地位的动物。因此，三叠纪也被称为“恐龙世代前的黎明”。l同时，从兽孔类爬行动物中演化出了最早的哺乳动物似哺乳爬行动物。但是，这些动物直到新生代才成为地球的主宰。 三叠纪三叠纪8、 ：2.08-

17、1.35 亿年l侏罗纪是恐龙的鼎盛时期，迅速成为地球的统治者。l鸟类的出现则代表了脊椎动物演化的又一个重要事件。l1861年在德国晚侏罗纪地层中发现的“始祖鸟（archaeopteryx）”化石被公认为是最古老的鸟类代表；近年来，我国古生物学家在辽宁发现的“中华龙鸟（sinosauropteryx）”化石。l伴随着鸟类的出现，脊椎动物首次占据了陆、海、空三大生态领域。始祖鸟化石l 侏罗纪的昆虫更加多样化，约1000种以上的昆虫生活在森林中及湖泊、沼泽附近。这些昆虫绝大多数都延续生存到现代。l植物：裸子植物中的苏铁类，松柏类和银杏类极其繁盛，共同组成茂盛的森林;草本植物主要是羊齿类和其它草类覆掩

18、地面。l侏罗纪之前，地球上的植物分区比较明显，由于侏罗纪的气候大体上是相近，侏罗纪植物群的面貌在地球各区趋于近似。侏罗纪9、 ：1.35-0.65亿年 l白垩纪是中生代最后一个纪，是恐龙由鼎盛走向完全灭绝的时期。由于这一时期欧洲海底沉积物中有大量的白垩而称为“白垩系”，白垩纪因此得名。l白垩纪恐龙种类达到极盛。l白垩纪早期，裸子植物仍然繁茂，到晚白垩纪晚期被子植物迅速兴盛，代替了裸子植物的优势地位，形成延续至今的被子植物群。l被子植物为某些动物，如昆虫、鸟类等，提供了大量的食料，使它们得以繁育；从另一方面看，动物传播花粉与散布种子的作用，同样也助长了被子植物的繁茂和发展。l白垩纪末，地球上的生物经历了又一次重大的灭绝事件：恐龙完全灭绝；一半以上的植物和其他陆生动物也同时消