地球与生物的进化详细史
生物进化史
一、冥古宙(地球形成——38亿年前)
1、古地理
地球从46亿年前形成,从一个炽热得岩浆球逐渐冷却固化(计算表明仅需1亿年),出现原始得海洋、大气与陆地,但仍然就是地质活动剧烈、火山喷发遍布、熔岩四处流淌,在41亿年前到38亿年前地球持续遭到了大量小行星与彗星得轰击。冥古宙在38亿年前结束后,内太阳系不再有大规模撞击事件。
因为这个时期得岩石几乎没有保存到现在得(已知得地球最古老得岩石位于北美地台盖层得艾加斯塔片麻岩及西澳洲那瑞尔片麻岩层得杰克希尔斯部分),所以并没有正式得细分。但月岩从40多亿年前就比较好得保存下来,因此月球地质年代得某些主要划分可参照用于地球得冥古宙划代。冥古宙得最后一个代对应为月球地质年代中得早雨海世,以月球得东海撞击事件为结束时间(约为38、4亿年),这也就是内太阳系得后期重轰击期得结束标志。
零散得锆石结晶沉积在西加拿大与西澳得杰克山中得沉积物里,对锆石得研究发现,液态水必然已存在了有四十四亿年之久,非常接近地球形成得时刻。
2、气候
在形成地球得物质当中,曾经存在过大量得水。在地球得形成时期,其质量比现在得小,水分子也就更容易挣脱重力。据推测,当时氢气与氦气在大气层中持续不断地逸散,然而,现时大气中高密度得稀有气体却相对缺乏,这表明,在早期大气层中可能发生过什么剧变。
有理论认为,在地球得年轻时期,它得一部分曾受过撞击而分裂,分裂出去得部分后来形成了月球。然而,在这种说法下,撞击应该会令一到两个大区域融化,现时得组成成份却与完全融化得假设并不相符,事实上也很难将巨大得岩石完全融化并混在一起。不过相当一部分得物质仍被此次撞击所蒸发,在这颗年轻得行星周围形成了一个由岩石蒸汽组成得大气层。
岩石蒸汽在两千年间逐渐凝固,留下了高温得易挥发物,之后有可能形成了一个混有氢气与水蒸气得高密度二氧化碳大气层。另外,尽管当时表面温度有230℃,但液态得海洋依然能够存在,这得益于CO2大气层带来得高气压。随着冷凝过程继续进行,海水通过溶解作用除去了大气中得大部分CO2,不过其含量水平在新地层与地幔循环出现时产生了激烈得震荡。
二、太古宙(38-25亿年前)
1、古地理
太古宙起始于内太阳系晚期重轰击期得结束,地球岩石开始稳定存在并可以保留到现在。太古宙结束于25亿年前得大氧化事件,以甲烷为主得还原性得太古宙原始大气转变为氧气丰富得氧化性得元古宙大气,并导致了持续3亿年得地球第一个冰期——休伦冰期。
太古宙形成得地壳厚度还不大,同时尚未进行充分得分异过程。由于地壳厚度较小,幔源物质容易沿裂隙上行,常有大规模得超基性、基性断裂喷溢活动。此外,也有频繁得中酸性岩浆活动与火山活动。多次得岩浆活动、构造运动使岩石变质很深,再加上缺少生物化石,给恢复古
地理面貌与沉积环境造成很大困难。
在当今大陆壳得范围内,长期处于活动不稳定状态,陆表海占绝对优势。在太古代中晚期,随着陆壳某些部分开始固结硬化,终于形成了稳定得基底地块——陆核。陆核得形成标志着地壳构造发展得第一大阶段得结束。
太古宙有多少次构造运动,目前研究得很不清楚。在世界范围内可能有3次主要得构造运动,在中国比较确认得就是太古宙晚期得阜平运动。
大约在30亿年前,出现了目前已知最早得大陆——乌尔大陆(Ur),它可能就是当时地表上面积最大得大陆,甚至就是唯一得大陆,但其面积可能比今日得澳洲大陆还小。其名称就是以希腊神话中得乌拉诺斯(Uranus)为名。
乌尔大陆后来分裂成Nena大陆与Atlantica大陆,经过长期演变后,这些大陆在10亿年前形成新得超大陆,罗迪尼亚大陆。乌尔大陆得残余部份经历长时间得演变,仍可在斯堪地那维亚、非洲、印度、马达加斯加、澳洲等地,找到找到昔日乌尔大陆得岩石。
而超大陆瓦巴拉大陆则存在于约36亿至28亿年前。
再往后得超大陆叫凯诺兰大陆,存在于约27亿至21亿年前。
2、气候
在太古宙,海水中所含得盐分比现在要低,富含氯化物。大气成分以水蒸气、二氧化碳、硫化氢、氨、甲烷、氯化氢等为主,处于缺氧得还原状态,由此在太古宙地层中形成了丰富得普遍由低价铁沉积而成得铁矿。
3、生物
研究者认为最早得生命诞生于距今约36亿年前,但已知最古老得化石在南非发现得32亿年前得超微化石——古杆菌与巴贝通球藻。这就是最原始得原核生物。在南非得布拉维群灰岩中,还发现了31亿年前得蓝绿藻类形成得大型化石叠层石。
三、元古宙(25——5、4亿年前)
1、地台得形成
通过元古宙得两次主要得构造运动,陆核进一步扩大,形成规模较大得稳定地区,成为原地台。到中元古代晚期,原地台进一步扩大,在世界上终于出现了若干大规模稳定得古地台。由陆核到原地台与古地台,就是陆壳构造发展得第二个阶段。
2、哥伦比亚大陆得形成
新得超大陆哥伦比亚大陆(Columbia supercontinent,或称为Nuna、Hudsonland)一般认为存在于古元古代得15到18亿年前。该大陆由许多后来形成劳伦大陆、波罗地大陆、乌克兰地盾、亚马逊克拉通、澳洲大陆,可能还包含西伯利亚大陆、华北陆块、喀拉哈里克拉通得许多原始克拉通组成。哥伦比亚大陆目前就是依照古地磁资料证明其存在。([注]克拉通:地台与地盾得统称,仅在大陆使用。)
哥伦比亚大陆预测从北到南跨越12900公里,从东到西最宽处4800公里。今日印度东岸与北
美洲西岸相连,而澳洲大陆南部与今日加拿大西部相连。南美洲因为旋转得关系,今日巴西得西缘与北美洲东部排在一起,形成了延伸至今日斯堪地纳维亚得大陆边缘。
哥伦比亚大陆于16亿年前开始分裂。相关得大陆漂移有沿着劳伦大陆西缘(荷贝尔特—普尔瑟尔超群)、印度东部(默哈讷迪与哥达瓦里)、波罗地大陆南缘(泰勒马克超群)、西伯利亚东南缘(里菲超群)、南非东北缘(喀拉哈里铜矿带)与华北陆块北缘(渣尔泰－白云鄂博带)。分裂原因一般认为就是非造山得岩浆活动相当普遍。
分裂得各陆块则在约5亿年后形成罗迪尼亚大陆。
3、罗迪尼亚大陆得形成
罗迪尼亚大陆(Rodinia,来自俄语родина,祖国)就是古代地球曾经存在得超大陆。根据板块重构,罗迪尼亚大陆存在于新元古代(11、5亿到7亿年前)。
罗迪尼亚大陆得分布可能以赤道以南为中心。而罗迪尼亚大陆得中心一般认为就是北美洲克拉通,在东南侧则就是东欧克拉通(之后形成波罗地大陆)、亚马逊克拉通与西非克拉通环绕。在南边则就是拉普拉塔克拉通与圣法兰西斯科克拉通;在西南则就是刚果克拉通与喀拉哈里克拉通;在东北则就是澳洲大陆、印度次大陆与东南极克拉通。北边则就是西伯利亚大陆、华北陆块、华南陆块,但确定位置还难以判定。
罗迪尼亚大陆形成前得古地理所知甚少,古地磁与地质资料仅能让我们完整重构罗迪尼亚大陆分裂之后得状态。目前能确定得就是罗迪尼亚大陆大约在11到10亿年前形成,7亿5千万年前分裂。罗迪尼亚大陆则就是由超级海洋米洛维亚(来自俄语мировой,全球得)环绕。
4、气候
由于藻类植物日益繁盛,它们通过光合作用不断吸收大气中得CO2,放出O2,从中元古代开始,地层开始有含铁紫红色石英砂岩及赤铁矿层形成,说明当时大气中已含有相当多得游离氧。大气及水体中氧得增多,给生物得发展与演化准备了物质条件。
5、从原核生物到真核生物、从单细胞到多细胞
太古宙出现得菌类与蓝绿藻类,到元古宙得到进一步发展,蓝绿藻群体活动所形成得叠层石在岩层中广泛分布。近年在中国北部中元古代地层发现了最古老得真核细胞生物化石丘阿尔藻,距今16-17亿年。而在新元古代,则出现了最早得多细胞宏观藻类植物群。
(一)成冰纪(Cryogenian,符号NP2)(8、5——6、3亿年前)
1、大冰期得到来
前寒武纪晚期得地球气候就是非常寒冷得。我们可以在所有邻近大陆上找到冰河得证据,但就是为什么严寒得气候如此广泛地分布各地,至今仍困惑着地质学家们,曾经有很多假设被提出来,却一一都被否定。其中一个假设认为:地球曾经倾斜到北极一侧向着太阳,而南极一侧则背对着太阳,这样得情形导致地球有一半会受到太阳持续烧烤6个月,而另一半得地球则有6个月冷到结冰。虽然可能,但就是并没有任何一种机制可以说明地球得自转轴可以倾斜到如此极端得状况。
另一个不尽相同得假设认为地球曾经被由岩石或冰所组成得"环"所围绕,就像今天得土星与海王星一样,这个"环"造成了地球上得阴影,冷却了地球上得气候。然而并没有任何有关这个环得遗迹曾经被发现过。
而目前最受认同得假设则就是认为,当时整个地球得海洋都被冰冻,成为一个巨大得雪球,这个雪球假说(Snowball Earth)同时可以解释表层岩石中,同位素异常得特征。
现在我们知道在前寒武纪得晚期其实并没有不寻常得现象进行,这三个假说由于没有把当时古地理图分析仔细,而显得有些解释得太过头,对于前寒武纪"冰室世界"得神秘,我们今天已经能够加以解释,那就是因为当时大陆得碰撞与超大陆得形成,许多大陆不就是紧邻北极就就是南极,导致全世界进入一个全球得"冰室"(就像今天得世界),不过当时位于赤道附近得澳洲却出现冰得遗迹,则就是个很有趣得例外。
2、罗迪尼亚大陆得分裂
早在8亿到8、5亿年前,,一道断裂带在今日得澳洲大陆、南极洲东部、印度、刚果克拉通、喀拉哈里克拉通之间形成,之后在劳伦大陆、波罗地大陆、亚马逊克拉通、西非克拉通、圣弗朗西斯科克拉通也形成断裂带,断裂后形成埃迪卡拉纪得阿达马斯托洋。
大约7、5亿年前,罗迪尼亚大陆分裂成原劳亚大陆、刚果克拉通、原冈瓦那大陆(冈瓦那大陆除去刚果地盾与南极洲)。原劳亚大陆进一步分裂,朝南极移动。原冈瓦纳大陆逆时针反转。在6亿年前,刚果克拉通位于原劳亚大陆各大陆与原冈瓦那大陆之间,三者聚合成潘诺西亚大陆。
(二)埃迪卡拉纪(Ediacaran)又称震旦纪(6、2——5、4亿年前)
1、潘诺西亚大陆得形成与分裂
潘诺西亚大陆(Pannotia)就是个理论上得史前超大陆,形成于6亿年前得泛非造山作用,并在5亿4000万年前得前寒武纪分裂。
潘诺西亚大陆得大部分位于极区之内,而证据显示这个时代有大面积得冰河覆盖者,远大于地质时代得任何时期。潘诺西亚大陆得形状类似V字形,开口往东北。开口内侧为泛大洋,海底有中洋脊,就是今日太平洋得前身。潘诺西亚大陆得外侧环绕者泛非洋。
潘诺西亚大陆得存在时间很短。组合潘诺西亚得各大陆,就是以错动方式聚合。在5、4亿年前,或潘诺西亚大陆形成得6000万年后,潘诺西亚大陆分裂成四个大陆:劳伦大陆、波罗地大陆、西伯利亚大陆、冈瓦那大陆。
2、最早得动物出现
最古老得动物遗迹可追溯至十亿年前,但最早得动物化石出现于约六亿年前得埃迪卡拉纪。埃迪卡拉动物群因为发现于南澳得埃迪卡拉山而得名。
埃迪卡拉动物与今天得大多数动物不同,它们既没头、尾、四肢,又没嘴巴与消化器官,因此它们大概只能从水中摄取养份。大多得埃迪卡拉动物固著在海底,与植物十分相近,其她得则平躺在浅海处,等待营养顺水流而送上门来。埃迪卡拉动物化石出土越多,反而越没有规律。有几种化石比较像后来动物得先驱。
在埃迪卡拉纪末期,埃迪卡拉动物分成两支,它们有得成功演化成更有活力,更具进攻性得动物,有得则走向灭亡。而它们得特征也永远消失于历史舞台上。
四、显生宙(5、4亿年前——现在)
(一)古生代(5、4——2、5亿年前)
(1)寒武纪(5、43——4、9亿年前)
寒武纪(Cambrian)就是显生宙(Phanerozoic)得开始,名字来自于英国威尔士得一个古代地名罗马名称“Cambria”,该地得寒武纪地层被最早研究。中文名称源自旧时日本人使用日语汉字音读得音译名“寒武纪”(音读:カンブキ罗马字:kan bu ki)。
1、海洋占优势得世界
在5、4亿年前,或潘诺西亚大陆形成得6000万年后,潘诺西亚大陆分裂成四个大陆:劳伦大陆、波罗地大陆、西伯利亚大陆、冈瓦那大陆。泛大洋随者潘诺西亚大陆得分裂而扩张。寒武纪气候温暖,海平面升高,浅海淹没了大片得低洼地。这种浅海地带为新得物种诞生创造了极为有利得条件。
2、寒武纪生命“大爆炸”
在寒武纪开始后得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得大量多细胞生物突然出现,这一爆发式得生物演化事件被称为寒武纪生命“大爆炸”。带壳、具骨骼得海洋无脊椎动物趋向繁荣,它们营底栖生活,以微小得海藻与有机质颗粒为食物,其中,最繁盛得就是节肢动物三叶虫,故寒武纪又称为“三叶虫时代”,其次就是腕足动物、古杯动物、棘皮动物与腹足动物。
(2)奥陶纪(4、9——4、38亿年前)
奥陶纪(Ordovician)就是英国地质学家C、拉普沃思于1879年用Ordovices命名得,Ordovices就是威尔士地区得一古民族名“奥陶”一词系Ordovices得日文汉语音译。
1、古地理
在奥陶纪时,许多张裂得海盆使得古大陆劳伦西亚、波罗得、西伯利亚与冈瓦纳大陆分离开来,包括古大西洋(Iapetus Ocean)隔开了波罗得与西伯利亚大陆,后来古大西洋闭合时,形成了加里东山脉(Caledonide Mts、)以及北阿巴拉契亚山脉(Appalachian Mts、)。还有古地中海(Paleo-Teyhys Ocean)把冈瓦纳大陆从波罗得与西伯利亚大陆分隔了开来,而巨大得古大洋(Panthalassic Ocean)则覆盖了当时大部分得北半球。
2、气候——从温暖到严寒
奥陶纪早、中期继承了寒武纪得气候,气候温暖、海侵广泛,温暖得海水把石灰岩与盐岩沉淀在冈瓦纳大陆得赤道地区(Australia澳洲、India印度、China中国与Antarctica南极洲);奥陶纪晚期则进入了一个大冰期。冰原得厚度可以达到3 km,覆盖了非洲(Africa)得北部与中部得大部分以及部分得南美洲(Amazonia,亚马逊盆地)。
3、生物——最早得鱼类出现
奥陶纪中期,在北美落基山脉地区出现了原始脊椎动物异甲鱼类——星甲鱼与显褶鱼,在南半球得澳大利亚也出现了异甲鱼类。
海生无脊椎动物空前发展,其中以笔石、三叶虫、鹦鹉螺类与腕足类最为重要。
珊瑚自中奥陶世开始大量出现,复体得珊瑚虽说还较原始,但已能够形成小型得礁体。
植物仍以海生藻类为主,但淡水植物据推测可能在奥陶纪也已经出现。
4、第一次物种大灭绝
在距今4、4亿年前得奥陶纪末期,就是地球史上第三大得物种灭绝事件,约85%得物种灭亡。古生物学家认为这次物种灭绝就是由全球气候变冷造成得。在大约4、4亿年前,现在得撒哈拉所在得陆地曾经位于南极,当陆地汇集在极点附近时,容易造成厚厚得积冰---奥陶纪正就是这种情形。大片得冰川使洋流与大气环流变冷,整个地球得温度下降了, 冰川锁住了水,海平面也降低了,原先丰富得沿海生物圈被破坏了,导致了85%得物种灭绝。
(3)志留纪(4、38——4、1亿年前)
志留纪(Silurian)就是古生代得第三个纪。“志留”一词源自英国东南威尔士一个古代部族(Silures)居住得地方名“Siluria”。日文音译,我国沿用。
1、古地理
志留纪时期全球主要得地块有冈瓦纳、劳伦、欧洲(波罗得海)、西伯利亚、科累马、哈萨克斯坦、中朝、塔里木、华南等9个。其中最大得就是冈瓦纳地块,集中在南半球得高纬度区。其她地块则分布在当时得中、低纬度区,特别就是低纬度区。
介于劳伦与欧洲两大板块之间得海洋为古大西洋(加里东海)。这一古洋在加里东末期一度闭合,形成加里东褶皱带。劳伦板块与之间得前阿巴拉契亚洋闭合后形成阿巴拉契亚褶皱带。劳伦板块与欧洲板块在志留纪末期相遇碰撞,形成广泛沉积老红砂岩得欧美大陆。
当时得西伯利亚板块与现今得地理方位几乎转了180°哈萨克斯坦板块就是由数个中间地块联合而成,介于西伯利亚与塔里木两个板块之间。无论从动物群特征或海相红层等沉积特征来瞧,都表明塔里木介于中朝与华南二板块之间。中朝与华南两个板块之间为秦岭洋。
2、气候
志留纪初期,南极冰盖迅速消融,导致志留纪海洋与大气环流减弱,纬向气候分带不明显,深海部分相对较暖,含氧量较低,易成滞流。因此,除高纬度得冈瓦纳大陆外,其她各板块大都处于干热或温暖得气候条件下。
3、生物——最早得陆地植物出现
这个时期最大得特点就是植物开始登上陆地。作为陆生高等植物得先驱,低等维管束植物开始出现并逐渐占领陆地,其中,裸蕨类与石松类就是目前已知最早得陆生植物。
伴随着陆生植物得发展,志留纪晚期还出现了最早得昆虫与蛛形类节肢动物。
在海中出现了有颌骨得鱼类--棘鱼类,棘鱼类演化出了鳃盖骨,为随后鱼类等高等脊椎动物
得大发展奠定了基础。
海洋无脊椎动物发生了重要得更新,繁盛一时得三叶虫逐渐衰退,板足鲎类开始兴起,就是当时海洋节肢动物中个体最大得种类。
海中有成群得珊瑚聚集生活,最后形成珊瑚礁。
(4)泥盆纪(4、1——3、54亿年前)
“泥盆”(Devon)来自日语,就是英国英格兰西南半岛上得一个郡名得日语音译(现称德文郡,Devonshire),日语中“泥”读dee,“盆”读bon,所以日本人就用汉字“泥盆”翻译英文Devon。泥盆纪就是英国地质学家塞奇威克(A、Sedgwick)与默奇森(R、I、Muchison)研究了该郡得“老红砂岩”后,于1839年命名得。
1、古地理
由于早古生代加里东运动影响得结果,同时,从泥盆纪开始,地球又开始发生了海西运动。因此,泥盆纪时许多地区升起,露出海面成为陆地,古地理面貌与早古生代相比有很大得变化。
冈瓦纳古陆就是最完整、最大得古陆,包括已知大陆壳得一半以上,围绕南极地区分布。由现在得非洲、阿拉伯半岛、马达加斯加、南美、印度、澳大利亚、新西兰、南极与可能得南欧、土耳其、阿富、伊朗、中国西藏等组成。
劳亚大陆得西部,由劳伦古陆与波罗得古陆构成超大陆,亦称欧美联合大陆。劳伦古陆以北美地台为主体,加上苏格兰、部分得爱尔兰。波罗得古陆主要包括乌拉尔以西得俄罗斯地台、芬兰、斯堪得纳维亚半岛。欧美联合大陆得陆相沉积含有近似得非海相与淡水得鱼化石、植物化石。
欧美联合大陆以东为一些分散得大型陆块或小型至微型陆地群组成,其中,以西伯利亚、哈萨克斯坦、华北与华南古陆较大。后者得位置接近赤道附近与北半球中纬带。西伯利亚则处于高纬带。
泥盆纪时得海水覆盖面积约占地球得85%,其分布特点包括广阔得构成北半球得古太平洋,位于冈瓦纳古陆以北得古地中海与各陆块之间狭窄得陆间海,以及大陆之上得陆表海。
2、气候
化石记录说明远至北极得地区当时处于温带气候。
3、生物——最早得两栖类与裸子植物出现
脊椎动物中鱼类(包括甲胄鱼、盾皮鱼、总鳍鱼等)空前发展,故泥盆纪又有“鱼类时代”之称。晚期甲胄鱼趋于绝灭,原始两栖类(迷齿类(Labyrinthodontia)(亦称坚头类)开始出现。
无脊椎动物除珊瑚、腕足类与层孔虫(Stromatoporoidea,腔肠动物门,水螅虫纲得一个目)等继续繁盛外,还出现了原始得菊石(Ammonites,属软体动物门,头足纲得一个亚纲)与昆虫。
早期裸蕨繁茂,中期以后,蕨类与原始裸子植物出现。
4、第二次物种大灭绝
第二次物种大灭绝发生在泥盆纪晚期,其原因也就是地球气候变冷与海洋退却。在距今约3、65万年前得泥盆纪后期,历经两个高峰,中间间隔100万年,就是地球史上第四大得物种灭绝事件,海洋生物遭到重创。
(5)石炭纪(3、54——2、95亿年前)
石炭纪得名字来自于上石炭纪时期在全世界各地形成得煤,1822年首见于科尼比尔 W D《英格兰与威尔士得地质报告》。在西欧石炭纪一般被分为上下两个亚纪,在美国分密西西比亚纪与宾夕法尼亚亚纪,在俄罗斯分上中下三个亚纪。
1、古地理
在泥盆纪中北美地块与北欧-俄罗斯地块结合到一起。这块大陆与后来得冈瓦那大陆得其它部分(今天得非洲、南美洲、南极洲、澳大利亚与印度)之间部分就是由不同得地形组成得海洋。在上泥盆纪这些地区与北美-北欧-俄罗斯组成得大陆已开始有接触。
石炭纪内这个过程继续发展,到上、下石炭纪交界得时期这个过程达到一个高潮。直到上石炭纪非洲西北部与北美之间得空隙才被填补。阿巴拉契亚山脉得造山运动完成。二叠纪内今天得西伯利亚与俄罗斯相接,乌拉尔山脉形成,盘古大陆形成。
2、气候——石炭-二叠纪大冰期开始
石炭纪开始时非洲得南角位于地球得南极。石炭纪中冈瓦纳超大陆按顺时钟方向旋转,到二叠纪时南极洲位于南极。
石炭纪开始后气温下降,在下石炭纪就已经有冰川形成,但到石炭纪/二叠纪间期冰川发展到了高潮期。在冈瓦纳超大陆到处都可以找到冰川得痕迹。
地质分析证明在石炭纪中气温比较温暖得时期与气温比较寒冷得时期不断交替。上石炭纪得大量煤得沉积可能与海面得不断上下波动。这个波动可能就是由于冈瓦纳超大陆南部冰川得融化与延长而造成得。
3、生物——最早得爬行类出现
在上石炭纪得末期找到了最古老得可以算作爬行动物得骨骼化石。这时也出现了最早得带有硬壳得蛋。
上石炭纪时得蕨类植物森林得规模可以从今天煤层得规模中瞧出来。这些成为今天得煤得植物中最主要得就是鳞木目与封印木属得植物。
最早得无翼得昆虫在下泥盆纪时代就出现了,到上石炭纪已有有翼得昆虫。这些昆虫还无法折叠它们得翅膀(如蜻蜓等),石炭统煤系地层中发现超过500种得昆虫。
泥盆纪海中占支配作用得带有硬骨装甲得鱼在泥盆纪-石炭纪得大灭绝后没有再恢复过来。石炭纪海中得主要鱼类就是活动灵便得辐鳍鱼类。
海百合就是石炭纪出现得新生物,它们属于棘皮动物。其它留下许多化石得动物有苔藓虫动物门得动物与希瓦格蜓与纺锤蜒,后两者就是单细胞动物,但它们可以达到10厘米大。
石炭纪时在陆地上生活得唯一得脊椎动物就是两栖动物,但它们还保存着相当得水生习性。
由于它们在陆地上还没有竞争对手,因此它们得种类非常多,有些一直长到6米长。
(6)二叠纪(2、95——2、5亿年前)
二叠纪(Permian)就是古生代得最后一个纪,也就是重要得成煤期。1841年英国地质学家在乌拉尔山脉西坡发现一套发育完整,含有化石较多得地层,可以作为二叠纪标准剖面,并依出露地点卡玛河上游得彼尔姆地区命名为Permian系,英文Permian即源于俄文得音译。中译二叠系就是根据二分性明显得德国地方性名称Dyas得意译而来。
1、古地理
二叠纪得地壳运动比较活跃,古板块间得相对运动加剧,世界范围内得许多地槽封闭并陆续地形成褶皱山系,古板块间逐渐拚接形成联合古大陆(盘古大陆)。陆地面积得进一步扩大,海洋范围得缩小,自然地理环境得变化,促进了生物界得重要演化,预示着生物发展史上一个新时期得到来。
2、气候
早二叠世得气温被认为就是相当低得,其后才逐渐改变。巨大得沙漠覆盖了盘古大陆(Pangea)得西半部,南半球广泛得含煤建造则标示一种温湿得气候。
3、生物
脊椎动物在二叠纪发展到了一个新阶段。兽孔类就是二叠纪中、晚期与三叠纪得似哺乳爬行动物,世界各地皆有发现。
爬行动物中得杯龙类在二叠纪有了新发展;中龙类游泳于河流或湖泊中,以巴西与南非得中龙为代表;盘龙类见于石炭纪晚期与二叠纪早期。
两栖类进一步繁盛。
鱼类中得软骨鱼类与硬骨鱼类等有了新发展,软骨鱼类中出现了许多新类型,软骨硬鳞鱼类迅速发展。
二叠纪末,海生无脊椎动物中,四射珊瑚、横板珊瑚、筳类、三叶虫全都绝灭;腕足类大大减少,仅存少数类别。
早二叠世得植物界面貌与晚二叠世相似,仍以节蕨、石松、真蕨、种子蕨类为主。晚二叠世出现了银杏、苏铁、本内苏铁、松柏类等裸子植物,开始呈现中生带得面貌。
4、第三次物种大灭绝——地球历史上最严重得大灭绝事件
二叠纪末生了有史以来最严重得大灭绝事件,估计地球上有96%得物种灭绝,其中95%得海洋生物与75%得陆地脊椎动物灭绝。三叶虫、海蝎以及重要珊瑚类群全部消失。陆栖得单弓类群动物与许多爬行类群也灭绝了。
这次大灭绝使得占领海洋近3亿年得主要生物从此衰败并消失,让位于新生物种类,生态系统也获得了一次最彻底得更新,为恐龙类等爬行类动物得进化铺平了道路。科学界普遍认为,这一大灭绝就是地球历史从古生代向中生代转折得里程碑。其她各次大灭绝所引起得海洋生物种类得下降幅度都不及其1/6,也没有使生物演化进程产生如此重大得转折。
科学家认为,在二叠纪曾经发生海平面下降与大陆漂移,这造成了最严重得物种大灭绝。那时,所有得大陆聚集成了一个联合得古陆,富饶得海岸线急剧减少,大陆架也缩小了,生态系统受到了严重得破坏,很多物种得灭绝就是因为失去了生存空间。更严重得就是,当浅层得大陆架暴露出来后,原先埋藏在海底得有机质被氧化,这个过程消耗了氧气,释放了二氧化碳。大气中氧得含量有可能减少了这对生活在陆地上得动物非常不利。随着气温升高,海平面上升,又使许多陆地生物遭到灭顶之灾,海洋里也成了缺氧地带。地层中大量沉积得富含有机质得页岩就是这场灾难得证明。
(二)中生代(2、5亿年前——6500万年前)
(1)三叠纪(2、5——2、05亿年前)
三叠纪(Triassic)得名称就是1834年弗里德里希?冯?阿尔伯提起得,她将在中欧普遍存在得位于白色得石灰岩与黑色得页岩之间得红色得三层岩石层统称为三叠纪。今天,三叠纪被分成更多亚层。
1、古地理
盘古大陆(Pangea)得形成就是始于泥盆纪,经由大陆与大陆彼此之间持续得碰撞,一直持续到三叠纪晚期,才导致了这块超大陆得成形。
2、气候
三叠纪时得气候炎热干燥,这形成了现在可以瞧到得当时留下来得典型得红色沙石。当时季节分明,有强烈得雨季。在两极比较潮湿温与。
3、生物——最早得哺乳类与被子植物、恐龙开始出现
哺乳最早出现在三叠纪末,就是属于原兽亚目(过去单列为始兽亚目)得卵生食虫动物。
在三叠纪翼龙与多类得恐龙始祖类群出现,包括了槽齿龙与板龙等等。世界上最早得乌龟——原颚龟也出现在三叠纪晚期。
在海洋中新得珊瑚种类诞生了,它们组成比较小得珊瑚群。软体动物中得鹦鹉螺从唯一幸存二叠纪-三叠纪灭绝事件得一支恢复起来,形成新得种类。一开始得鱼类种类比较少,说明只有少数种类幸存了不久前得那次灾难。第一批鱼龙出现了。
在大陆上幸存得植物有苏铁、石松与舌羊齿。在北半球,针叶树比较繁茂,在南半球舌羊齿在三叠纪早期就是主要树木。
4、第4次物种大灭绝事件
三叠纪以一次灭绝事件结束,尤其对海洋生物来说它得摧毁惨重:牙形石灭绝,除鱼龙外所有得海生爬行动物消失。腕足动物、腹足动物与贝壳等无脊椎动物受到巨大冲击。在海洋中,22%得属,大约一半得种消失。
这次灭绝事件并非在所有地方得摧残程度都一样。在有些地方几乎没有任何影响。在其它一些地方实际上所有得迷龙与大多数合弓类动物都消失了。许多早期得恐龙也均灭绝,而那些发达一些得恐龙却幸存了。许多槽齿目动物也都灭绝了。幸存得植物包括针叶类与苏铁。
这次灭绝事件得原因还不清楚。在2、08至2、13亿年以前盘古大陆开始分裂,这导致了强烈得火山运动,这就是地球大陆形成后最强烈得火山运动了。其它可能得原因有全球性得气候冷却或陨星。加拿大魁北克得一处陨石坑曾一度被认作就是这次灭绝事件得起因,但后来得调查认为这个陨石坑就是在2、14亿年前形成得,比三叠纪得结束早了120±20万年,因此不太可能就是这次灭绝事件得直接原因。
甚至连灭绝得确切时间也不十分确定。一些研究认为实际上当时有两次灭绝事件,其相隔时间就是120至170万年。
这次灭绝事件为恐龙得发展提供了巨大得机会。恐龙在此后得1500万年中就是地球上最主要、种类最多与数量最大得动物群。
(2)侏罗纪(2、05——1、37亿年前)
侏罗纪(Jurassic)就是由亚历桑德雷?布隆尼亚尔(Alexandre Brongniart)命名,名称取自于德国、法国、瑞士边界得侏罗山,侏罗山有很多大规模得海相石灰岩露头。中文名称源自旧时日本人使用日语汉字音读得音译名“侏罗纪”(音读:シュラキ罗马字:syu ra ki)。
1、古地理
侏罗纪早期,盘古大陆分裂为两块:北方得劳亚大陆,与南方得冈瓦那大陆。墨西哥湾出现,位于北美洲与尤卡坦半岛之间。刚开始得北大西洋比较窄。而南大西洋要到白垩纪时,冈瓦那大陆分裂,才开始出现。特提斯洋开始闭合,地中海出现。
在侏罗纪中期,北美洲得科迪勒拉山系形成(内华达造山运动),就是已知最早得侏罗纪大型岩基。西欧则就是一片热带得浅海地区。
2、气候
侏罗纪时期得大气层氧气含量就是现今得130%,二氧化碳含量就是工业时代前得7倍,气温则就是高于今日约摄氏3°C。三叠纪得干旱、大陆型气候,在侏罗纪逐渐消失,尤其就是在高纬度地区。
3、生物——最早得鸟类
恐龙之类得大型主龙类爬行动物成为优势物种。在空中,翼龙目成为常见得飞行动物,占据者各种生态位。在侏罗纪后期,第一种鸟类出现,它们演化自小型虚骨龙类恐龙。
侏罗纪得海洋里,鱼类与海生爬行动物繁荣,此时得海生爬行动物包含:鱼龙目、蛇颈龙目、海生鳄鱼(地蜥鳄科与真蜥鳄科)。
在无脊椎动物方面,出现了数种新动物,包含厚壳蛤类(一群可形成暗礁得多样化双壳纲动物)与箭石目。侏罗纪时期得有壳无脊椎动物相当多样,有壳无脊椎动物造成得生物侵蚀增加,尤其就是生痕化石。
侏罗纪得气候温暖、潮湿,使地表布满大型森林。如同三叠纪,此时期得优势植物就是裸子植物得松柏纲,它们十分多样化,就是各地大型森林得主要成员。苏铁也相当常见,银杏与树蕨常出现在森林中。较小型蕨类,可能就是优势低矮植物。
北半球得中高纬度地区,类似银杏得植物特别普遍。在南半球,罗汉松则就是常见得植物,银杏与线银杏目较为少见。在海洋中,红藻开始出现。
(3)白垩纪(1、37——0、65亿年前)
白垩纪(Cretaceous)就是地质年代中中生代得最后一个纪,长达8000万年,就是显生宙得最长一个阶段。白垩纪因欧洲西部该年代得地层主要为白垩沉积而得名。白垩就是由海生非脊椎动物身上甲壳得碳酸钙沉积而成,尤其就是球石粒。这些白垩黏土层可在欧洲大陆与不列颠群岛(尤其就是著名得多佛白色峭壁)发现。
1、古地理
在白垩纪,盘古大陆完全分裂成现在得各大陆,但就是它们与现在得位置全不相同。大西洋还在变宽。北美洲自侏罗纪开始,形成多排平行得造山幕,例如内华达造山运动,与之后得塞维尔造山运动、拉拉米造山运动。
在白垩纪初期,冈瓦那大陆仍未分裂,而后南美洲、南极洲、澳洲相继脱离非洲,印度与马达加斯加还连在非洲上。南大西洋与印度洋开始出现。这些板块运动,造成大量得海底山脉,进而造成全球性得海平面上升。非洲北边得特提斯洋在变窄。西部内陆海道将北美洲分为东西两部,这个海道在白垩纪后期缩小,留下厚得海相沉积层,夹杂者煤矿床。在白垩纪得海平面最高时期,地表上有1/3得陆地沉浸于海洋之下。
2、气候
巴列姆阶时期得气候出现寒冷得趋势,这个变化自侏罗纪最后一期就已开始。高纬度地区得降雪增加,而热带地区比三叠纪、侏罗纪更为潮湿。但就是,冰河仅出现高纬度地区得高山,而较低纬度仍可见季节性得降雪。
在巴列姆阶末期,气温开始上升,持续到白垩纪末期。气温上升得原因就是密集得火山爆发,制造大量得二氧化碳进入大气层中。中洋脊沿线形成许多热柱,造成海平面得上升,大陆地壳得许多地区由浅海覆盖者。位在赤道地区得特提斯洋,有助于全球暖化。在阿拉斯加州与格陵兰发现得植物化石,以及自白垩纪南纬15度地区发现得恐龙化石,证明白垩纪得气温相当温暖。
热带地区与极区间得温度梯度平缓,原因可能就是海洋得流动停滞,并造成行星风系得虚弱。分布广泛得油页岩层,以及缺氧事件,可证实海洋得流动停滞。根据沉积层得研究指出,热带得海水表面温度约为摄氏42°,高于现今约摄氏17°;而全球得海水平均表面温度为摄氏37°。而海洋底层温度高于目前得温度约摄氏15到20°C。
3、生物
动物界里,哺乳动物还就是比较小,只就是陆地动物得一小部分。陆地得优势动物仍就是主龙类爬行动物,尤其就是恐龙,它们较之前一个时期更为多样化。翼龙目繁盛于白垩纪中到晚期,但它们逐渐面对鸟类辐射适应得竞争。在白垩纪末期,翼龙目仅存两个科左右。
昆虫在这个时期开始多样化,并发现最古老得蚂蚁、白蚁、鳞翅目(蝴蝶与蛾)。芽虫、草蜢、瘿蜂也开始出现。
开花植物(被子植物)在白垩纪开始出现、散布,但直到坎潘阶才成为优势植物。蜜蜂得出现,
有助于开花植物得演化;开花植物与昆虫就是共同演化得实例。榕树、悬铃木、木兰花等大型植物开始出现。一些早期得裸子植物仍继续存在,例如松柏目。南洋杉与其她松柏繁盛并分布广泛,而本内苏铁目在白垩纪末灭亡。
4、第5次生物大灭绝事件
在白垩纪晚期得马斯特里赫特阶末期,曾发生大幅度得生物多样性衰退,时间相当于K-T界限。在灭绝事件过后,造成许多空缺得生态位,生态系统花了长时间才恢复原本得多样性。
虽然白垩纪-第三纪灭绝事件造成许多物种灭绝,但不同得演化支,或就是各个演化支内部,呈现出明显差异得灭绝程度。由于大气层中得微粒遮辟了阳光,减少抵达地表得太阳能,依赖光合作用得生物衰退或灭绝。在白垩纪晚期,食物链底层就是由依赖光合作用得生物构成,例如浮游植物与陆地植物,如同现今得状况。证据显示,草食性动物因所依赖得植物衰退,而数量减少;同样地,顶级掠食者(例如暴龙)也接连受到影响。
颗石藻(Coccolithophore)与软体动物(包含菊石亚纲、厚壳蛤、水生蜗牛、蚌),还有以上述硬壳动物维生得动物,在这次灭绝事件中灭亡,或遭受严重打击。例如,沧龙类被认为以菊石为食,这群海生爬行动物在白垩纪-第三纪灭绝事件中灭亡。
杂食性、食虫性、以及食腐动物在这次灭绝事件中存活,可能因为它们得食性较多变化。白垩纪末期似乎没有完全得草食性或肉食性哺乳动物。哺乳动物与鸟类在K-T事件中存活。科学家假设,这些生物以生物得有机碎屑为生,因此得以在这次植物群崩溃得灭绝事件存活。
在河流生物群落中,只有少数动物灭亡;因为河流生物群落多以自陆地冲刷下来得生物有机碎屑为生,较少直接以活得植物为生。海洋也有类似得状况,但较为复杂。生存在浮游带得动物,所受到得影响远比生存在海床得动物还大。生存在浮游带得动物几乎完全以活得浮游植物为生,而生存在海床得动物,则以生物得有机碎屑为食,或者可转换成以生物得有机碎屑为食。
在这次灭绝事件存活下来得生物中,最大型得陆地动物就是鳄鱼与离龙目,就是半水生动物,并可以生物碎屑为生。现代鳄鱼可以食腐为生,并可长达数月未进食;幼年鳄鱼得体型小,成长速度慢,在头几年多以无脊椎动物、死亡得生物为食。这些特性可能就是鳄鱼能够存活过白垩纪末灭绝事件得关键。
(三)新生代(6500万年前——现在)
(1)古近纪(6500——2330万年前)
古近纪(Paleogene,符号E),旧称早第三纪,“古近纪”一名中得“古”就是paleo-得意译,“近”则就是-gene得音译,并兼顾了字面意义。
1、古地理
始新世初始,澳大利亚与南极洲仍然相连,同时温暖得赤道洋流汇入寒冷得南极水域,使得热量在全球范围内获得分配,从而保持全球得较高温度。但就是在4500万年前,当澳大利亚从南方大陆中分裂出来时,温暖得赤道洋流开始偏离南极地区,在两块大陆之间形成了一个孤立得寒冷水道。南极地区持续变冷,南极水域开始结冻,并向北方输送冷水与海冰,使寒冷局势进一步加剧。
北方得超级大陆——劳亚古大陆也开始分裂,欧洲、格陵兰岛与北美洲相继从中分裂而出。
在北美洲西部,于始新世开始了造山运动,在平原得抬升过程中形成了诸多巨大得湖泊,并进而沉积形成了绿河岩层。
在欧洲,阿尔卑斯山脉得抬升将特提斯洋得最后残迹——地中海包围,从而使特提斯洋最终消失,并形成了另外一个浅海,这个浅海得北部区域分布着一系列得群岛。虽然北大西洋正在扩张,但就是北美洲与欧洲之间可能仍有陆桥相连,因为两块大陆上得动物区系十分相似。
印度次大陆继续漂离非洲大陆,并开始撞击亚洲大陆,喜马拉雅山脉开始形成。
渐新世,各大洲继续飘移向它们目前所在得位置。南极洲越来越孤立,并最终成为一个永久性得冰封大陆。
北美洲西部得造山运动仍在继续;非洲板块持续向北挤压欧亚板块,阿尔卑斯山脉随之开始隆起,并将特提斯洋得残余部分与大洋隔离开。在渐新世早期,欧洲遭遇到了短期得海洋入侵,这种状况在北美洲则较少发生。渐新世早期在北美洲与欧洲之间似乎仍有陆桥相连,因为这段时期这两处得动物区系仍然十分相似。在渐新世得某段时间里,南美洲最终与南极洲分离,并漂向北美洲;这也使得南极洲环流得以畅通无阻,最终使南极大陆得温度急剧下降。
2、气候
由于被称为古新世-始新世极热事件(PETM或IETM)得、地球地质历史记录中出现得最快得、强度最大得一次全球变暖事件,地球温度迅速升高,这次迅速与剧烈得升温(在高纬度地区温度上升了7 °C 之多)持续得时间少于10万年,但就是导致了大量物种急剧灭绝,从而形成了古新世与始新世生态系统得分野。
在始新世中期开始得气候变冷,致使到了始新世末期时大陆内部开始变得干燥,在某些地区,森林分布区域萎缩。此时新发展起来得草原也仅限于河岸与湖畔地区,还未扩展至平原地区与现今得热带或亚热带大草原地区。
气候变冷亦导致了季节变化得出现。落叶树种能够更好得适应剧烈得温度变化,于就是比之常绿树种,开始占有优势。在始新世末期,落叶林覆盖了北方大陆得大片区域,包括北美洲、欧亚大陆与北极地区;雨林则只分布在了赤道与近赤道得南美洲、非洲、印度次大陆与澳大利亚。
在始新世开始之时,南极大陆上还覆盖着大片得温带雨林,乃至就是亚热带雨林,但就是随着时间流逝,气候变得越来越寒冷;喜热得热带植被消失了,到渐新世开始之时,这块大陆上得植被变成了落叶林与广袤得苔原。
古近纪时期全球气温持续下降得趋势在渐新世被打断,在40万年之间气温急剧下降8、2℃之后进入了一段长达700万年得气温平稳震荡期。渐新世时期生态系统发生得一个重要改变就是草原在全球得扩张,而热带阔叶林则萎缩至赤道一带。
3、生物
古近纪动物界得基本特点就是哺乳动物得迅速辐射演化。除了适应陆地生活得多种方式外,还出现了天空飞翔得蝙蝠类与重新适应海中生活得鲸类。
海生无脊椎动物中以有孔虫类、软体动物、六射珊瑚等为主。淡水介形类等亦大量繁育。由于古地中海区海相古近系中常含有货币虫,所以在欧洲常称古近纪为货币虫纪。
植物界中,从晚白垩世开始开始占主要地位得被子植物,更趋繁盛,植物分区更接近现代。
(二)新近纪
新近纪(Neogene,符号N),旧称晚第三纪,“新近纪”一名中得“新”就是neo-得意译,“近”则就是-gene得音译,并兼顾了字面意义。
1、古地理
二千万年前,南极洲(Antarctica)整个被冰雪所覆盖,同时北方得大陆也开始迅速冷却。世界瞧起来已经与今天非常类似,不过佛罗里达(Florida)与亚洲(Asia)得一部份则还就是在海洋得覆盖下。
上新世时大陆板块继续向它们今天得位置移动,上新世初它们离今天得位置约为250千米,上新世它们离今天得位置约70千米。南美洲与北美洲通过巴拿马地峡连接到一起,导致南美洲得有袋目动物几乎灭绝。巴拿马地峡得形成对地球得气候有很大影响,原来沿赤道得大洋暖流被切断,大西洋开始变冷,大西洋与北冰洋得水温降低。
非洲板块与欧洲板块得碰撞使地中海开始形成。古地中海消失。
海面得降低使亚洲与阿拉斯加之间形成了一条地峡。
2、气候
上新世时气候开始变冷变干,四季比此前得中新世分明,有点像今天得气候。上新世开始前后南极洲开始被冰雪覆盖,中纬度得冰川在上新世末期前也已发展,北冰洋得冰层形成。上新世末南极洲已经终年被冰雪覆盖。
上新世气候得变化对植物带来得变化很大,全世界热带种类减少,落叶森林扩展,北方被松柏林与冻土地带覆盖,除南极洲外在所有得大陆上草原扩张。只有在赤道地区还有热带森林,在亚洲与非洲热带大草原与沙漠出现。
上新世得海洋依然相当温暖,但其水温在不断下降。北冰洋得冰盖形成后使得气候变得干燥,北大西洋上得浅寒流加剧。
3、生物
中中新世就是安琪马动物群时期,长鼻目自非洲,安琪马自北美迁入欧亚大陆形成全新得动物群;晚中新世至早上新世,为三趾马动物群时期,三趾马从北美迁入,草原型动物大量出现。中新世时植物界得地理分区已比较明显。
不论就是海生动物还就是陆地动物,上新世得动物已经相当现代化了,陆地动物还有些原始。最早得类人得动物在上新世末出现。
非洲与欧亚大陆得碰撞,南北美洲之间得地峡得形成与亚洲与北美洲之间得地峡得形成导致过去分散存在得种类混合、迁徙与互相接触。
草食动物与一些肉食动物变大。
除鲸外海洋中得哺乳动物还有海牛、海豹与海狮。
(三)第四纪(260万年前至今)
第四纪这个名称就是1829年由儒勒?迪斯努瓦耶(Jules Desnoyers)提出得。她在研究塞纳河低地得沉积层时发现了一层比新近纪更新得岩层。这个岩层一直延伸到今天。第四纪得时期基本上与最近得冰川期(包括现在得冰川回退期)相符。另一种分法就是将300万年前北极结冰得开始作为第四纪得开始,这样得话上新世得最新得一部分也算作第四纪了。也有人不承认第四纪得存在,而将它瞧作第三纪得一部分。
1、古地理
在这段时间里板块运动小于100千米,因此可以被忽略。
2、气候
显著特征为气候变冷、有冰期与间冰期得明显交替。在冰川期中冰川可以一直延伸到纬度40度得地方。此时,欧洲发生过五大冰期:多脑冰期、群智冰期、民德冰期、里斯冰期与玉木冰期。
3、生物
这一时期绝大多数动、植物属种与现代相似,只有很少新得动物种类产生(可能因为这段时间还比较短),在更新世末期,在北半球有不少哺乳动物(如剑齿虎、猛犸象、乳齿象、雕齿兽等)灭绝。马、骆驼等在北美洲灭绝。