地球生命的历史
2014-01-29 18:58:04   来源:化石网   评论:0 点击:

地球生命的历史 寒武纪时主要是水的世界,已经形成的古陆上全部是童山和荒漠,而且彼此孤立、分隔,不具备生物繁衍的条件。但海洋中则大不相同,在寒武纪之前的海洋中就有大量的藻类繁殖,同时许多低等的动物活

地球生命的历史

    寒武纪时主要是水的世界,已经形成的古陆上全部是童山和荒漠,而且彼此孤立、分隔,不具备生物繁衍的条件。但海洋中则大不相同,在寒武纪之前的海洋中就有大量的藻类繁殖,同时许多低等的动物活动在海藻间,进入寒武纪后,地球上出现了广泛的海侵现象,海洋的面积进一步扩大,为海洋生物的生长创造了条件,一些原始无脊椎动物逐渐演化发展成具有硬壳的无脊椎动物。寒武纪最显著的特点,就是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。它们的飞速涌现,形成了生物大爆炸的壮观局面,带来了生物从无壳到有壳这一进化历程中的重大飞跃。寒武纪时浅海面积扩大,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。寒武纪常称为"三叶虫时代"。 三叶虫最早是随着寒武纪初期的小壳动物群而出现的,小壳动物群主要是指软舌螺、腹足类、单板类、喙壳类和分类位置不明的一大批个体微小(一般仅1-2mm)、低等的软体动物。三叶虫具有复杂的发育阶段。三叶虫为雌雄异体,卵生,在它们一生的发育中,经历三个生长阶段,即幼年期、分节期和成虫期。要经过多次的蜕壳才能长成,现在的许多节肢动物都承袭了三叶虫的生长方式。三叶虫并不遵循着单一的生活模式,有些种类的三叶虫喜欢游泳,有些种类喜欢在水面上漂浮,有些喜欢在海底爬行,还有些习惯于钻在泥沙中生活,它们占据了不同的生态空间,寒武纪的海洋成了三叶虫的世界。晚古生代时三叶虫数量随着门类众多的海相无脊椎动物的大量涌现而减少,中生代到来时终于绝灭。我国的古生物学家在云南发现的只具软躯体而又保存完美的"澄江动物化石群"蜚声海外,它们代表着在寒武纪时生物多样性已达到较高水平。寒武纪稍晚又出现了头足类、笔石等动物。  
  奥陶纪是早古生代海侵最广泛的时期,这为无脊椎动物的进一步发展创造了有利的条件。这一时期,海生无脊椎动物不仅门类和属种大量丰富,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。当时的海洋中,各式各样的笔石随处漂荡,各种鹦鹉螺在四处觅食,三叶虫及腕足类在海百合组成的"丛林"中缓缓爬行,还有许多蠕虫类和节肢动物藏匿在藻丛和泥沙中,一派生机勃勃的景象。谈到奥陶纪就不能不涉及鹦鹉螺,因为这种动物在奥陶纪的海洋中非常繁盛。鹦鹉螺属于头足类动物,而头足类全部生活在海洋中,从浅海到大洋深处,从热带到寒带都有它们的踪迹。如果我们把无脊椎动物称作低等动物,脊椎动物(包括人类)为高等动物,那么头足类就是低等动物中最高级的种类。包括乌贼、章鱼和鹦鹉螺等。它们的身体两侧对称,头部极其发达,具有一对锐利的眼睛。之所以称它们为头足类,是因为它们的头和足部全都发育在身体的同一侧,足在头部的口周围分裂成8-10条腕或触手,能够捕抓猎物、抵御敌害。头足纲属于软体动物门,因此也具有壳,只不过有的种类壳在体外,有的种类壳在体内或者退化消失。头足类具有由头部神经节组成的脑,雌雄异体,因此无论从那个角度来说,头足类都是在无脊椎动物中与众不同、非常进步的生物,它们从寒武纪时就已出现,迅速在奥陶纪发展成为海洋中的一霸。奥陶纪海洋中分布最广的头足类是角石。角石具有坚硬的外壳,顾名思义,角石外壳的形状象牛或羊的角,一般是直的,也可以是弯的或盘卷的。头足类的另外一族-菊石将在中生代大量出现并扮演着重要角色。

  志留纪时地球表面出现了较大的变化。海洋面积缩小了,陆地生成并逐渐扩大。有了陆地就有了植物,低等植物作为植物界的先驱者登上了历史舞台。海洋中,各种无脊椎动物并不理会领地的萎缩而继续繁盛,毕竟海洋的面积是太大了,更何况随之而来的又将是一次新的海侵。 在志留纪末期发生了"加里东运动",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("加里东"即苏格兰之古称)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。在志留纪的海洋中,珊瑚出现了较多种类,它们为晚古生代(主要是泥盆纪和石炭纪)珊瑚的空前繁荣奠定了基础。笔石属于半索动物,半索动物又称口索动物或隐索动物,一般身体呈蠕虫状,左右对称,全部生活在海洋中。半索动物曾经被列为脊索动物门的一个亚门,理由是它的口索相当于脊索动物的脊索,很可能是脊索动物中最原始的一类。但也有科学家认为口索可能是一种内分泌器官,而不是与脊索相当的构造。从目前已有的研究资料看,半索动物是非脊索动物和脊索动物之间的一种过渡类型,志留纪笔石的涌现和繁盛,预示着高等生物的先驱已经出现了。笔石已经全部绝灭,我们今天只能通过化石来认识它们,这些古老的化石通常保存在岩石层面上,很象用笔书写的痕迹,故称之为笔石。

  泥盆纪是晚古生代的第一个纪,从距今4.05亿年开始,延续了5500万年之久,在这一时期形成的地层,地质学家称为泥盆系。泥盆系最早在英国西南部的Devonshire(泥盆郡)得到研究,日本学者后来将Devon译成片假名"泥盆"。 泥盆纪时,生物界发生了从海洋征服大陆的巨变,只是从这一时期起,生物才开始从海洋向陆地发展。

  在当时,鱼类首先从无脊椎动物中分化出来,形成生物界的新族。由于泥盆纪的鱼类空前繁盛,泥盆纪又称"鱼类的时代"。那时的鱼类都生活在淡水或滨海三角洲半咸水中,早期的鱼类比较原始,还没有上、下颌的分化,后来才出现较进步的类型。

  在当时干热的环境中,水体逐渐干涸促使一部分鱼类不得不用鳍在泥沼中爬行,当肉鳍演变成四肢,使它们能够爬到树林中去时,一个新的门类出现了,这就是两栖类。事实上,部分植物摆脱海洋登陆,客观上为生物界的发展奠定了条件,因此是生物演化史上的重大事件。  另一方面,海洋中的无脊椎动物仍然统治着那里的世界,腕足类、珊瑚、层孔虫、苔藓虫、双壳类、牙形刺等生物在大洋中竞相发展,其中腕足类是非常引人注目的一类生物。腕足类属于底栖固着型生物,软体由两瓣壳所保护,此外,还有一个用于支撑和固定身体的肉茎。它们在喜欢固定生活在安静的海底,与世无争。腕足类品种繁多,在我国南方这一时期的地层中,保存着丰富的腕足动物化石,广西泥盆系号称腕足动物化石的"聚宝盆",在那里,到处都可以见到石燕贝类、扭月贝类、无洞贝类、穿孔贝类、长身贝类等形形色色的腕足动物化石。泥盆纪时,珊瑚也非常繁盛,珊瑚对气候的影响感知灵敏,群体造礁珊瑚分布在热带、亚热带,而在温凉气候下主要是小型单体珊瑚。  根据生物的生态类型,科学家们已经把泥盆纪海洋中的生物划分出三种类型:礁相生物,主要指珊瑚、层孔虫等;壳相生物,基本由腕足类、双壳类组成;浮游相生物,由菊石、笔石和牙形刺等生物构成。这为我们进一步了解它们提供了便利,生物的分异是划分生物群落组合和生态区系的重要依据。

  石炭纪是植物世界大繁盛的代表时期。石炭纪开始于距今3.5亿年,延续了约6500万年。由于这一时期形成的地层中含有丰富的煤炭,因而得名"石炭纪"。据统计,属于这一时期的煤炭储量约占全世界总储量的50%以上。

   在石炭纪的森林中,既有高大的乔木,也有茂密的灌木。乔木中的木贼根深叶茂,木贼的茎可以长到20-40厘米粗。石松是另一类乔木,它们挺拔雄伟,成片分布,最高的石松可达40米。石炭纪时,裸子植物(如苏铁、松柏、银杏等)开始出现,它们一般都具有大型羽状复叶,树干高大。但蕨类植物的数量最为丰富。蕨类植物是灌木林中的旺族,它们虽然低矮,但大量占据了森林的下层空间,在石炭纪时,山西大地历经海水的数次入侵,海陆频频交替。每当海水退却,陆地植物便在温暖潮湿的环境下迅速繁盛,一期又一期的森林就这样生成了。二叠纪是地球发展史上重要的成礁期。当时,海水温暖而又清澈,喜欢生活在浅海的各种钙藻和海绵动物大量繁殖,很难想象柔软的海绵能够造礁,实际上,这种不起眼的小动物本身具有钙质的骨骼,它们的数量很大,死后又被藻类缠绕包覆,天长日久,终于形成了厚厚的礁体。科学家们通过对世界各地二叠纪生物礁的对比研究,发现它们具有许多共同的特征,从而为进一步揭示石油、天然气形成的秘密奠定了基础。生物礁怎么与石油和天然气的形成有关系呢?生物礁是地史期间由各种具有造礁能力的生物形成的,不同时期造礁生物的种类也不同,经过科学家的研究发现,生物礁的形成通常以一两种造礁生物为主。这些具有造礁能力的生物包括钙藻类、古杯动物、钙质海绵、珊瑚、苔藓虫、层孔虫、厚壳蛤等,造礁生物经过年复一年的不断生长,就可以在海洋中筑起坚固的抗浪结构,其规模和大小完全可以和现代海洋里的珊瑚礁媲美。目前在全世界已经发现了许多二叠纪的礁型油气田,二叠纪末大量生物门类的绝灭,海洋中造礁生物种类减少,整个中生代再也没有出现过那样大规模的、能够形成和储集油气资源的生物礁。

  三叠纪是中生代的第一个纪,最早人们在德国西南部发现了代表这段时间的地层,因这套地层的颜色和岩石结构明显地由三个部分组成:下部是陆相杂色砂页岩,中部为海相灰白色石灰岩,上部是陆相红色岩层,三分性质一目了然,故此被称作"三叠系"。

  这时在海洋中,随着二叠纪末大量生物门类的绝灭,代之而起的是软体动物(菊石、双壳类等)、六射珊瑚、海绵类、海百合、有孔虫、苔藓虫等,微体化石牙形刺在三叠纪十分常见,它们处在演化史上的关键时期,属种更替显得极其频繁,至三叠纪末它们全部绝灭。在陆地上,裸子植物继续保持着优势,苏铁类占据主要地位,真蕨和木贼类也逐渐繁盛。陆生脊椎动物出现了水龙兽、犬颌兽等,它们是接近于哺乳类祖先的似哺乳爬行动物。为了适应生存在半干旱的环境,两栖类出现了无尾类型,这就是蛙类和蟾蜍。三叠纪晚期爬行动物向各方面分化,种类繁多。  晚古生代末曾经出现过一次地壳运动,地质学家们称之为"海西运动",经过这次运动,北半球的许多活动海槽都已先后转化为褶皱山系,并对三叠纪早期的地壳演化产生影响。因此,从全球范围看,三叠纪的海侵规模不是很大,海侵区局限于南北两大陆之间近东西方向的狭长地带,即地中海-喜马拉雅海槽,以及环太平洋东西两岸的海槽区。  在我国,三叠纪形成了一条大体上以古昆仑-古秦岭-古大别山连续而成的界限,这条界限以北的广大地区,是内陆盆地型沉积,发育有干燥气候下形成的红色地层,以及三叠纪中晚期半干热和温湿环境下沉积的含煤、含油岩系。而这条界限以南,则属于海相沉积区,主要沉积形成石灰岩等海相地层,因此,我们可以把我国三叠纪时的古地理景观称为"南海北陆"。  但是,这种情况在三叠纪中后期开始又发生了变化,华南的海水由东部稳定浅海区向西部海槽退却,三叠纪末,发生了一次称之为"印支运动"的地壳运动,受印支运动的影响,华南区几乎全部露出海面与华北大地相连,海水只限于西南边缘地带,出现以大陆环境占优势的古地理景观,从此结束了我国东部地区"南海北陆"的局面,南北沉积差异也随之消失。与此同时,一个新的构造格局由晚三叠世开始逐渐形成,地壳运动转为东升西降,我国大陆内东西分异的沉积特点逐渐表现出来,这也是我国整个中生代的沉积特点。由此,这又必然影响着矿产资源的形成和分布。在法国、瑞士交界的阿尔卑斯山区,有一座侏罗山(Jura Mountains),今天在地质学上应用的一些理论或概念都得益于当时对侏罗山区的认识,如古生物学中的"化石层序律"、化石带的建立和划分,地层学中"阶"的概念等。由于这一地区的地层发育特别完整,经过测定认为形成于地质历史的中生代中期,于是称为侏罗系。这个时期

  侏罗纪是爬行动物大繁盛的时期。那时,地球的气候温暖湿润,在全球的许多地方竟然没有热带与温带的差别。这种条件对恐龙的繁衍十分有利,它们迅速占领了陆地、海洋和天空。在中生代时,哺乳动物还没有真正出现,恐龙等爬行动物因此遇不到生存竞争的对手,它们理所当然地成为生物界的真正霸主。

  按照恐龙骨骼的骨盆类型,陆生恐龙可分为蜥臀类和鸟臀类。蜥臀类又分为食草的蜥脚类与食肉的兽脚类。前一类恐龙一般体型硕大、头小尾长、四足行走;后一类恐龙前肢特化、后肢强健、牙齿锋利、善于捕食。在侏罗纪晚期,始祖鸟等的出现是生物演化史上的又一个重要事件,这是爬行动物向鸟类演化的一次变革。

  恐龙等爬行动物之所以能够得到飞速发展,特别是陆生恐龙之所以能够占据地球的表面,主要取决于陆地植物的存在。当时温暖的气候十分有益于陆地植物的生存和繁衍,低矮的蕨类植物长成茂密的灌木林,高大的裸子植物则是苏铁、银杏和松柏类,乔木与灌木相互混合,整个地球都被陆生植物所覆盖,侏罗纪成了名副其实的绿色公园。这一时期非常有益于煤炭的形成。全球许多大煤田都形成于这一时期。  侏罗纪晚期环境开始改变,火山活动频繁,气候变得干燥炎热起来。侏罗纪晚期的沉积条件比较复杂,陆生无脊椎动物主要是双壳类、叶肢介和介形类,但湖泊中鱼类数量逐渐增多,狼鳍鱼就是侏罗纪常见的鱼类化石。

  另一方面,海洋仍然是神秘的世界。侏罗纪时,海洋中的无脊椎动物主要是菊石和双壳类。菊石属软体动物门的头足纲,与鹦鹉螺为同一家族,是一种重要的划分对比地层的化石。

  白垩纪是中生代的最后一个纪,白垩的名称"Creta"来自拉丁文,代表一种灰白色、颗粒较细的碳酸钙沉积,英国东南的多佛尔海峡即由白垩构成陡峭的岩壁,人们认识白垩纪地层也是最早从这里开始的。白垩纪是地史中第一个以岩性命名的纪。白垩纪是地球发展史上的重要时期,这一时期是动植物新生门类蓬勃发展和迅速演变的时期,也是全球发生大陆漂移,又一次出现生物大绝灭的时期。恐龙在那时曾一度占领着世界舞台,著名的霸王龙是当时最强悍的食肉动物。以霸王龙为代表的蜥臀类恐龙大多数具有捕杀猎物的高度适应性,在世界各地都有它们的踪迹。鸟臀类的演化也在这一时期也十分醒目,出现了甲龙、角龙、鸟脚龙类等,鸭嘴龙就是十分常见的鸟脚龙类。除了陆地上的恐龙,白垩纪时,向空中发展的爬行动物有了更完善的适应,它们不仅个体硕大,飞翔能力也可以同某些鸟类相媲美;海洋中的爬行动物以沧龙类和蛇颈龙类为代表。但整个白垩纪鸟类、哺乳类和鱼类的崛起已对恐龙构成威胁,从侏罗纪延续下来的由恐龙主宰世界的格局正面临崩溃。鱼类中真骨鱼得到迅速发展并分布于全球各地。  中生代进入白垩纪后,最重要的事件就是各种恐龙的相继绝灭,使中生代这一生物界的霸主全部退出了历史舞台,从而结束了统治地球长达一亿多年的恐龙时代。科学家们进一步指出,灾难并不仅仅降只是临在恐龙身上,在白垩纪末,出现了一次遍及整个生物界的大劫难。

  科学家们经过研究后指出,中生代末以恐龙为代表的生物大绝灭,是继古生代末二叠纪的生物大绝灭后又一次引人瞩目的事件。这次事件,除恐龙外,还导致菊石、箭石类完全绝灭;有孔虫、珊瑚、海百合、双壳类及许多微体古生物的一些目、科也完全绝灭。统计表明,中生代末的这次浩劫,殃及了各种生物总计达3000个属,有一半以上惨遭淘汰。科学家们认为,生物在短时间内突然绝灭,可以看做是自身演化历程中的调节与平衡,是促进生物继续发展的重要因素,正是这次大绝灭,才引起了新生代哺乳动物的飞速发展,使地球呈现了千姿百态的新景观。  从我国白垩纪的沉积特点看,当时的生物生存条件确实十分恶劣,绝大部分地区属于干燥带,华北和西北地区则为半干旱的气候条件,只有东北北部属温湿带气候。由于气候干燥炎热,沉积形成的地层以红色岩系为主。在整个亚洲的近太平洋沿海一带,曾有过频繁的火山喷发活动。

  中生代是恐龙的一统天下,那时,在丛林和草地上躲躲闪闪地生存着一种小型爬行动物,这就是兽齿类,牙齿已有门齿、犬齿和颊齿之分,这和一般的爬行动物不同。兽齿类的脊柱结构也很复杂,四肢向身体下方直立,这表明,它们是一种行动敏捷、善于奔走的动物。兽齿类进一步发展,出现了三列齿兽类,它们的身体构造特征更接近真正的哺乳动物,广泛分布在欧洲、非洲、北美和中国。科学家们称为似哺乳爬行动物。哺乳类的骨骼结构比爬行动物更为坚固、紧凑,容易保存完整的骨架。但在化石的分类和鉴定中,牙齿化石对哺乳类更为重要。哺乳动物在幼年期都长有乳齿,在发育和生长过程中萌生的恒齿不随身体的增长而发生变化,同时各种哺乳动物的牙齿也具有不同的特征,因此,只要我们依据牙齿的类型和特征就可以对其进行分类和鉴定了。

  当中生代末地壳运动加剧,环境发生重大改变时,恐龙等爬行动物难以适应和生存,而哺乳类则显示了很强的竞争能力。哺乳动物有很好的适应环境的能力,身体恒温,具有乳腺,可对幼仔哺乳,脑发达,能够支配行动,胎生(单孔类除外),有利于延续后代等等。所有这些,都为它们的壮大发展提供了自身的优势。进入新生代后,胎盘类(真兽)成为哺乳动物大家族的主流,化石和现生哺乳动物的绝大多数都属于有胎盘类。且进化速度快,除陆地外,它们在很短的时间内,完成了向海洋(如鲸类)和向空中(如蝙蝠类)的辐射发展。现有胎盘类哺乳动物约有30个目,人们熟知的就有食肉目(如猫科动物)、啮齿目(如各种鼠类)、偶蹄目(如猪、牛、羊等)、奇蹄目(如马、驴等)、灵长目(如猴和猿类等)、翼手目(如蝙蝠等)、长鼻目(如象等)和鲸目(如海豚等)。无胎盘类在澳洲等地也获得了生存空间,有袋类成了那里的主人。鸟类在第三纪已形成众多的目与科,为今天的分类奠定了基础。鸟类的属种繁多,目前已达8500多种。  第四纪脊椎动物中的哺乳动物迅速发展,总的门类与第三纪相似,但属、种演化显著、数量疾增。代表性的化石有:三门马、剑齿虎、肿骨鹿、大熊猫、古菱齿象、杨氏虎、中国鬣狗等。特别应该提到的是,第四纪早期(约中更新世)古人类化石的出现。

  哺乳动物的发展,最终出现了具有改造和征服大自然的人类。人类与一切其它高等动物的本质区别在于能制造工具,并使用它来从事劳动。因此,人类的进化和发展在哺乳动物发展史上书写了光辉的一页,也是生物进化史上的重大事件。人类的发展过程分为早期猿人阶段、晚期猿人阶段、早期智人阶段和晚期智人阶段。最早的猿类四足行走,生活在热带森林,由于环境改变,森林面积缩小,部分猿类迁移到平原生活,开始直立并通过劳动获取食物,以后进一步用后肢行走,在劳动中产生了语言和交流,终于发展成为人类。

 

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