古生物地史学

1、第三章 生命起源与生物进化一、生命的起源1.生命起源于地外：银河系别的星球上的生命（细菌或孢子）传到地球上。2.生命起源于地球本身：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，经过一系列变化后转变为有机体。 有机化合物形成：N、H元素和H2O、CO、H2S、甲烷等无机化合物氨基酸、核苷酸、单糖等有机化合物。 生物大分子形成：有机化合物甘氨酸、蛋白质、核酸等生物大分子。 生命形成：多个生物大分子聚集，形成以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，将废物排出体系。二、早期生物的发生和演化 保存于地球上前寒武纪岩石中的化石为最早期生物的演化提供了证据。

2、这些化石证据表明早期生物演化存在四大飞跃，一是最早生物的出现，二是生物的分异，三是原核生物向真核生物的演变，四是后生动物的出现。 二、早期生物的发生和演化第一次飞跃：最早生物的出现（35-38亿年前）35亿年前的丝状细菌二、早期生物的发生和演化第二次飞跃：早期生物分异，即多样性的增加（20亿年前）20亿年前的丝状细菌二、早期生物的发生和演化第三次飞跃：原核生物演化出真核生物（出现于18亿年前，繁盛于10亿年前）17亿年前的宏观藻类二、早期生物的发生和演化第四次飞跃：后生动物的出现（5.6亿年前）5.6亿年前的埃迪卡拉动物群埃迪卡拉动物群最早发现于澳大利亚南部埃迪卡拉崩德砂岩中，年代约为5.6亿

3、年；67%是腔肠动物：水母、水螅、锥石、钵水母、海鳃类等；环节动物占25%，节肢动物占5%，还有一些亲缘关系不明的化石和痕迹化石；后来在西南非洲、加拿大、西伯利亚、英国、瑞典以及我国的埃迪卡拉系上部均有发现。埃迪卡拉动物群埃迪卡拉动物群复原图Wengan Fauna瓮安动物群Ediacara F.Chenjiang Fauna590MaMeishucun F.543Ma525Ma560Ma 关于最早后生动物的新进展三、显生宙生物的演化1、寒武纪生物大爆发寒武纪初，不到地球生命发展史1%的“瞬间”，创生出99%的动物门类，几乎所有具硬体的动物门及绝大部分的纲都已出现造门的时代以节肢动物门三叶虫纲

4、占优势，占60%，次为腕足动物门，占30%，软体动物、蠕虫、古杯、海绵及节肢动物门的其它类别约占10%。大爆发第一幕：小壳动物群的出现和分异小壳动物群始现于埃迪卡拉纪末期（5.6亿年前），寒武纪初大量繁盛个体微小(1-2mm)，主要为海生无脊椎动物，包括软舌螺、单板类、腹足类、腕足类等动物界完成了从无壳到有壳的演变大爆发第一幕：小壳动物群的出现和分异单板类腹足类腕足动物软舌螺大爆发第二幕：澄江动物群1984年发现于云南省澄江县城东南帽天山早寒武世早期（5.3亿年前）地层包括大量无壳和有壳动物化石，包括水母、三叶虫、蠕虫类、甲壳类、腕足类，甚至脊索动物等其它还有我国贵州的凯里（台江）动物群、加拿

5、大的Burgess动物群水母状化石大爆发第二幕：澄江动物群三叶虫蠕虫纳罗虫海口鱼海口鱼 一位英国皇家科学院院士认为，澄江动物群“永远是科学的大厦” 。 纽约时报则评论这是“世纪最惊人的发现之一”。 美国科学新闻的评价更为形象：“在地球早期黑暗中探索生物的起源，久追不得其解而绝望的古生物学家，对这些全新的化石证据无比欢欣鼓舞。” Burgess（布尔吉斯）动物群中寒武世中期1909凯里动物群中寒武世早期1995澄江动物群早寒武世早期1984三、显生宙生物的演化2、动植物从水生到陆生的发展二叠纪 P石炭纪 C泥盆纪 D志留纪 S奥陶纪 O寒武纪 第四纪 Q新近纪 N古近纪 E白垩纪 K侏罗纪 J三

6、叠纪 T 三、显生宙生物的演化2、动植物从水生到陆生的发展 时间 地层O3 晚奥陶世 上奥陶统O2 中奥陶世 中奥陶统O1 早奥陶世 下奥陶统三、显生宙生物的演化2、动植物从水生到陆生的发展植物：S以前，仅低等菌藻类，完全水生S末-D1-2：向陆地发展，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C2：爬行类发生（羊膜卵）三、显生宙生物的演化3、动物界各门类的演化谱系动物界各门类的演化谱系显生宙生物进化重大事件无脊椎动物的两侧对称体制进一步发展，出现许多带壳的较高等门类（寒武纪

7、）神经系统进一步发展，中枢神经系统集中化，产生了原始脊索动物和脊椎动物（无颌纲）（寒武纪）陆生植物的出现（晚志留世）鱼纲的鳔和鳍分别向肺和足进化，动物（两栖纲）登陆获得初步成功（晚泥盆世）显生宙生物进化重大事件羊膜卵的出现，从两栖纲分化出陆生的爬行动物（晚石炭世）从变温到恒温的转变，产生原始哺乳动物（三叠纪）高等被子植物的出现（晚三叠世）灵长类的手和脑的形成，劳动工具的创造，语言和概念思维的产生，终于发展成人类（第四纪）1. 遗传2. 变异3. 隔离4. 自然选择5. 微观演化与宏观演化6. 成种方式一、生物进化的一般规律2. 进化的不可逆性3. 相关律和重演律4. 适应、特化、适应辐射和适应

8、趋同1. 进步性发展生物进化的一般规律进步性发展少多，简单复杂，低级高级生物发展的阶段性：原核真核；单细胞多细胞；多细胞体制不断改进生物进化的重大突破：异养自养；两极（菌藻生态体系） 三极（菌藻动物）生态系；水生陆生生物进化的一般规律 在生物演化过程中，已经灭绝的生物和退化的器官，在以后的历史中就不可能再次出现进化的不可逆性生物进化的一般规律 环境条件变化使生物的某些器官发生变异而产生新的适应时，必然会有其他的器官随之变异器官相关律生物进化的一般规律重演律（生物发生律）系统发育：即生物系统的发生和演变过程个体发育史是系统发育史的简短而快速重演个体发育：即个体从生命开始到死亡为止的演变过程生物进

9、化的一般规律适应与特化适应：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特化：生物对某种生活条件特殊适应的结果。它们在形态和生理上发生局部变异，但其整个身体的组织结构和代谢水平并无变化生物进化的一般规律适应辐射与趋同适应辐射：生物进化过程中，由于适应不同的生态条件或地理条件而发生种的分化适应趋同：亲缘关系疏远的生物，由于适应相似的生活环境而在形体上变得相似适应辐射适应趋同适应趋同二、生物演替1、种系代谢和生态代替 灭绝：指生物完全绝种而不留下后裔。如果某生物种演变为新物种而在地史中消失，叫假灭绝。 在阶段性进化过程中，新种总是在旧种的基础上产生，许多旧种被其子种所代替而衰退灭亡，这叫种系代谢。 在争夺生活领域的斗争中，一些生物胜利了，扩大或取得了新的生境；一些生物失败了，丧失了生活领域以至退出了历史舞台，这叫生态代替。二、生物演替2、背景灭绝与集群灭绝 地史上任何时期都有一些生物灭绝，使总的平均绝灭