地球生命的歷史
2014-01-29 18:58:04   來源：化石網   評論：0 點擊：

地球生命的歷史

    寒武紀時主要是水的世界，已經形成的古陸上全部是童山和荒漠，而且彼此孤立、分隔，不具備生物繁衍的條件。但海洋中則大不相同，在寒武紀之前的海洋中就有大量的藻類繁殖，同時許多低等的動物活動在海藻間，進入寒武紀后，地球上出現了廣泛的海侵現象，海洋的面積進一步擴大，為海洋生物的生長創造了條件，一些原始無脊椎動物逐漸演化發展成具有硬殼的無脊椎動物。寒武紀最顯著的特點，就是具有硬殼的不同門類的無脊椎動物如雨后春筍般的出現，這些動物，包括節肢動物、軟體動物、腕足動物、古杯動物以及筆石、牙形刺等。它們的飛速涌現，形成了生物大爆炸的壯觀局面，帶來了生物從無殼到有殼這一進化歷程中的重大飛躍。寒武紀時淺海面積擴大，海水溫暖，含有正常鹽分和大量溶解了的碳酸鈣，滿足了無脊椎動物分泌硬體骨骼的需要，增強了自我保護功能。寒武紀常稱為"三葉蟲時代"。 三葉蟲最早是隨著寒武紀初期的小殼動物群而出現的，小殼動物群主要是指軟舌螺、腹足類、單板類、喙殼類和分類位置不明的一大批個體微�。ㄒ话銉H1-2mm）、低等的軟體動物。三葉蟲具有復雜的發育階段。三葉蟲為雌雄異體，卵生，在它們一生的發育中，經歷三個生長階段，即幼年期、分節期和成蟲期。要經過多次的蛻殼才能長成，現在的許多節肢動物都承襲了三葉蟲的生長方式。三葉蟲并不遵循著單一的生活模式，有些種類的三葉蟲喜歡游泳，有些種類喜歡在水面上漂浮，有些喜歡在海底爬行，還有些習慣于鉆在泥沙中生活，它們占據了不同的生態空間，寒武紀的海洋成了三葉蟲的世界。晚古生代時三葉蟲數量隨著門類眾多的海相無脊椎動物的大量涌現而減少，中生代到來時終于絕滅。我國的古生物學家在云南發現的只具軟軀體而又保存完美的"澄江動物化石群"蜚聲海外，它們代表著在寒武紀時生物多樣性已達到較高水平。寒武紀稍晚又出現了頭足類、筆石等動物。  
　　奧陶紀是早古生代海侵最廣泛的時期，這為無脊椎動物的進一步發展創造了有利的條件。這一時期，海生無脊椎動物不僅門類和屬種大量豐富，在生態習性上也有重要的分異。主要生物種類除三葉蟲外，還有筆石、鸚鵡螺、牙形刺動物、腕足類、腹足類等，奧陶紀還出現了原始的魚類。當時的海洋中，各式各樣的筆石隨處漂蕩，各種鸚鵡螺在四處覓食，三葉蟲及腕足類在海百合組成的"叢林"中緩緩爬行，還有許多蠕蟲類和節肢動物藏匿在藻叢和泥沙中，一派生機勃勃的景象。談到奧陶紀就不能不涉及鸚鵡螺，因為這種動物在奧陶紀的海洋中非常繁盛。鸚鵡螺屬于頭足類動物，而頭足類全部生活在海洋中，從淺海到大洋深處，從熱帶到寒帶都有它們的蹤跡。如果我們把無脊椎動物稱作低等動物，脊椎動物（包括人類）為高等動物，那么頭足類就是低等動物中最高級的種類。包括烏賊、章魚和鸚鵡螺等。它們的身體兩側對稱，頭部極其發達，具有一對銳利的眼睛。之所以稱它們為頭足類，是因為它們的頭和足部全都發育在身體的同一側，足在頭部的口周圍分裂成8-10條腕或觸手，能夠捕抓獵物、抵御敵害。頭足綱屬于軟體動物門，因此也具有殼，只不過有的種類殼在體外，有的種類殼在體內或者退化消失。頭足類具有由頭部神經節組成的腦，雌雄異體，因此無論從那個角度來說，頭足類都是在無脊椎動物中與眾不同、非常進步的生物，它們從寒武紀時就已出現，迅速在奧陶紀發展成為海洋中的一霸。奧陶紀海洋中分布最廣的頭足類是角石。角石具有堅硬的外殼，顧名思義，角石外殼的形狀象�；蜓虻慕�，一般是直的，也可以是彎的或盤卷的。頭足類的另外一族-菊石將在中生代大量出現并扮演著重要角色。

　　志留紀時地球表面出現了較大的變化。海洋面積縮小了，陸地生成并逐漸擴大。有了陸地就有了植物，低等植物作為植物界的先驅者登上了歷史舞臺。海洋中，各種無脊椎動物并不理會領地的萎縮而繼續繁盛，畢竟海洋的面積是太大了，更何況隨之而來的又將是一次新的海侵。 在志留紀末期發生了"加里東運動"，或志留紀與泥盆紀之交的褶皺運動、造山運動。其典型地區是英國北方蘇格蘭（"加里東"即蘇格蘭之古稱）延至斯堪地納維亞半島西部的挪威。那里分布有褶皺山系和變質程度很高的巖石，對全球地質和生物演化影響很大。早古生代末古大西洋關閉，從而使北美板塊與俄羅斯板塊碰撞對接，形成"勞亞大陸"。中國西部柴達木板塊與中朝板塊拼合，古祁連海褶皺關閉。其他許多古海洋（如古鳥拉爾海洋、古北亞海洋、古太平洋、原特提斯洋等）都遭到加里東運動不同程度的影響，導致各大陸板塊邊緣的陸殼增生。陸地面積進一步擴大，古老地臺更趨向于穩定。在志留紀的海洋中，珊瑚出現了較多種類，它們為晚古生代（主要是泥盆紀和石炭紀）珊瑚的空前繁榮奠定了基礎。筆石屬于半索動物，半索動物又稱口索動物或隱索動物，一般身體呈蠕蟲狀，左右對稱，全部生活在海洋中。半索動物曾經被列為脊索動物門的一個亞門，理由是它的口索相當于脊索動物的脊索，很可能是脊索動物中最原始的一類。但也有科學家認為口索可能是一種內分泌器官，而不是與脊索相當的構造。從目前已有的研究資料看，半索動物是非脊索動物和脊索動物之間的一種過渡類型，志留紀筆石的涌現和繁盛，預示著高等生物的先驅已經出現了。筆石已經全部絕滅，我們今天只能通過化石來認識它們，這些古老的化石通常保存在巖石層面上，很象用筆書寫的痕跡，故稱之為筆石。

　　泥盆紀是晚古生代的第一個紀，從距今4.05億年開始，延續了5500萬年之久，在這一時期形成的地層，地質學家稱為泥盆系。泥盆系最早在英國西南部的Devonshire（泥盆郡）得到研究，日本學者后來將Devon譯成片假名"泥盆"。 泥盆紀時，生物界發生了從海洋征服大陸的巨變，只是從這一時期起，生物才開始從海洋向陸地發展。

　　在當時，魚類首先從無脊椎動物中分化出來，形成生物界的新族。由于泥盆紀的魚類空前繁盛，泥盆紀又稱"魚類的時代"。那時的魚類都生活在淡水或濱海三角洲半咸水中，早期的魚類比較原始，還沒有上、下頜的分化，后來才出現較進步的類型。

　　在當時干熱的環境中，水體逐漸干涸促使一部分魚類不得不用鰭在泥沼中爬行，當肉鰭演變成四肢，使它們能夠爬到樹林中去時，一個新的門類出現了，這就是兩棲類。事實上，部分植物擺脫海洋登陸，客觀上為生物界的發展奠定了條件，因此是生物演化史上的重大事件�！　×硪环矫�，海洋中的無脊椎動物仍然統治著那里的世界，腕足類、珊瑚、層孔蟲、苔蘚蟲、雙殼類、牙形刺等生物在大洋中競相發展，其中腕足類是非常引人注目的一類生物。腕足類屬于底棲固著型生物，軟體由兩瓣殼所保護，此外，還有一個用于支撐和固定身體的肉莖。它們在喜歡固定生活在安靜的海底，與世無爭。腕足類品種繁多，在我國南方這一時期的地層中，保存著豐富的腕足動物化石，廣西泥盆系號稱腕足動物化石的"聚寶盆"，在那里，到處都可以見到石燕貝類、扭月貝類、無洞貝類、穿孔貝類、長身貝類等形形色色的腕足動物化石。泥盆紀時，珊瑚也非常繁盛，珊瑚對氣候的影響感知靈敏，群體造礁珊瑚分布在熱帶、亞熱帶，而在溫涼氣候下主要是小型單體珊瑚�！　「鶕�生物的生態類型，科學家們已經把泥盆紀海洋中的生物劃分出三種類型：礁相生物，主要指珊瑚、層孔蟲等；殼相生物，基本由腕足類、雙殼類組成；浮游相生物，由菊石、筆石和牙形刺等生物構成。這為我們進一步了解它們提供了便利，生物的分異是劃分生物群落組合和生態區系的重要依據。

　　石炭紀是植物世界大繁盛的代表時期。石炭紀開始于距今3.5億年，延續了約6500萬年。由于這一時期形成的地層中含有豐富的煤炭，因而得名"石炭紀"。據統計，屬于這一時期的煤炭儲量約占全世界總儲量的50%以上。

　　　在石炭紀的森林中，既有高大的喬木，也有茂密的灌木。喬木中的木賊根深葉茂，木賊的莖可以長到20-40厘米粗。石松是另一類喬木，它們挺拔雄偉，成片分布，最高的石松可達40米。石炭紀時，裸子植物（如蘇鐵、松柏、銀杏等）開始出現，它們一般都具有大型羽狀復葉，樹干高大。但蕨類植物的數量最為豐富。蕨類植物是灌木林中的旺族，它們雖然低矮，但大量占據了森林的下層空間，在石炭紀時，山西大地歷經海水的數次入侵，海陸頻頻交替。每當海水退卻，陸地植物便在溫暖潮濕的環境下迅速繁盛，一期又一期的森林就這樣生成了。二疊紀是地球發展史上重要的成礁期。當時，海水溫暖而又清澈，喜歡生活在淺海的各種鈣藻和海綿動物大量繁殖，很難想象柔軟的海綿能夠造礁，實際上，這種不起眼的小動物本身具有鈣質的骨骼，它們的數量很大，死后又被藻類纏繞包覆，天長日久，終于形成了厚厚的礁體�？茖W家們通過對世界各地二疊紀生物礁的對比研究，發現它們具有許多共同的特征，從而為進一步揭示石油、天然氣形成的秘密奠定了基礎。生物礁怎么與石油和天然氣的形成有關系呢？生物礁是地史期間由各種具有造礁能力的生物形成的，不同時期造礁生物的種類也不同，經過科學家的研究發現，生物礁的形成通常以一兩種造礁生物為主。這些具有造礁能力的生物包括鈣藻類、古杯動物、鈣質海綿、珊瑚、苔蘚蟲、層孔蟲、厚殼蛤等，造礁生物經過年復一年的不斷生長，就可以在海洋中筑起堅固的抗浪結構，其規模和大小完全可以和現代海洋里的珊瑚礁媲美。目前在全世界已經發現了許多二疊紀的礁型油氣田，二疊紀末大量生物門類的絕滅，海洋中造礁生物種類減少，整個中生代再也沒有出現過那樣大規模的、能夠形成和儲集油氣資源的生物礁。

　　三疊紀是中生代的第一個紀，最早人們在德國西南部發現了代表這段時間的地層，因這套地層的顏色和巖石結構明顯地由三個部分組成：下部是陸相雜色砂頁巖，中部為海相灰白色石灰巖，上部是陸相紅色巖層，三分性質一目了然，故此被稱作"三疊系"。

　　這時在海洋中，隨著二疊紀末大量生物門類的絕滅，代之而起的是軟體動物（菊石、雙殼類等）、六射珊瑚、海綿類、海百合、有孔蟲、苔蘚蟲等，微體化石牙形刺在三疊紀十分常見，它們處在演化史上的關鍵時期，屬種更替顯得極其頻繁，至三疊紀末它們全部絕滅。在陸地上，裸子植物繼續保持著優勢，蘇鐵類占據主要地位，真蕨和木賊類也逐漸繁盛。陸生脊椎動物出現了水龍獸、犬頜獸等，它們是接近于哺乳類祖先的似哺乳爬行動物。為了適應生存在半干旱的環境，兩棲類出現了無尾類型，這就是蛙類和蟾蜍。三疊紀晚期爬行動物向各方面分化，種類繁多�！　⊥砉派�代末曾經出現過一次地殼運動，地質學家們稱之為"海西運動"，經過這次運動，北半球的許多活動海槽都已先后轉化為褶皺山系，并對三疊紀早期的地殼演化產生影響。因此，從全球范圍看，三疊紀的海侵規模不是很大，海侵區局限于南北兩大陸之間近東西方向的狹長地帶，即地中海-喜馬拉雅海槽，以及環太平洋東西兩岸的海槽區�！　≡谖覈�，三疊紀形成了一條大體上以古昆侖-古秦嶺-古大別山連續而成的界限，這條界限以北的廣大地區，是內陸盆地型沉積，發育有干燥氣候下形成的紅色地層，以及三疊紀中晚期半干熱和溫濕環境下沉積的含煤、含油巖系。而這條界限以南，則屬于海相沉積區，主要沉積形成石灰巖等海相地層，因此，我們可以把我國三疊紀時的古地理景觀稱為"南海北陸"�！　〉�是，這種情況在三疊紀中后期開始又發生了變化，華南的海水由東部穩定淺海區向西部海槽退卻，三疊紀末，發生了一次稱之為"印支運動"的地殼運動，受印支運動的影響，華南區幾乎全部露出海面與華北大地相連，海水只限于西南邊緣地帶，出現以大陸環境占優勢的古地理景觀，從此結束了我國東部地區"南海北陸"的局面，南北沉積差異也隨之消失。與此同時，一個新的構造格局由晚三疊世開始逐漸形成，地殼運動轉為東升西降，我國大陸內東西分異的沉積特點逐漸表現出來，這也是我國整個中生代的沉積特點。由此，這又必然影響著礦產資源的形成和分布。在法國、瑞士交界的阿爾卑斯山區，有一座侏羅山（Jura Mountains），今天在地質學上應用的一些理論或概念都得益于當時對侏羅山區的認識，如古生物學中的"化石層序律"、化石帶的建立和劃分，地層學中"階"的概念等。由于這一地區的地層發育特別完整，經過測定認為形成于地質歷史的中生代中期，于是稱為侏羅系。這個時期

　　侏羅紀是爬行動物大繁盛的時期。那時，地球的氣候溫暖濕潤，在全球的許多地方竟然沒有熱帶與溫帶的差別。這種條件對恐龍的繁衍十分有利，它們迅速占領了陸地、海洋和天空。在中生代時，哺乳動物還沒有真正出現，恐龍等爬行動物因此遇不到生存競爭的對手，它們理所當然地成為生物界的真正霸主。

　　按照恐龍骨骼的骨盆類型，陸生恐龍可分為蜥臀類和鳥臀類。蜥臀類又分為食草的蜥腳類與食肉的獸腳類。前一類恐龍一般體型碩大、頭小尾長、四足行走；后一類恐龍前肢特化、后肢強健、牙齒鋒利、善于捕食。在侏羅紀晚期，始祖鳥等的出現是生物演化史上的又一個重要事件，這是爬行動物向鳥類演化的一次變革。

　　恐龍等爬行動物之所以能夠得到飛速發展，特別是陸生恐龍之所以能夠占據地球的表面，主要取決于陸地植物的存在。當時溫暖的氣候十分有益于陸地植物的生存和繁衍，低矮的蕨類植物長成茂密的灌木林，高大的裸子植物則是蘇鐵、銀杏和松柏類，喬木與灌木相互混合，整個地球都被陸生植物所覆蓋，侏羅紀成了名副其實的綠色公園。這一時期非常有益于煤炭的形成。全球許多大煤田都形成于這一時期�！　≠�羅紀晚期環境開始改變，火山活動頻繁，氣候變得干燥炎熱起來。侏羅紀晚期的沉積條件比較復雜，陸生無脊椎動物主要是雙殼類、葉肢介和介形類，但湖泊中魚類數量逐漸增多，狼鰭魚就是侏羅紀常見的魚類化石。

　　另一方面，海洋仍然是神秘的世界。侏羅紀時，海洋中的無脊椎動物主要是菊石和雙殼類。菊石屬軟體動物門的頭足綱，與鸚鵡螺為同一家族，是一種重要的劃分對比地層的化石。

　　白堊紀是中生代的最后一個紀，白堊的名稱"Creta"來自拉丁文，代表一種灰白色、顆粒較細的碳酸鈣沉積，英國東南的多佛爾海峽即由白堊構成陡峭的巖壁，人們認識白堊紀地層也是最早從這里開始的。白堊紀是地史中第一個以巖性命名的紀。白堊紀是地球發展史上的重要時期，這一時期是動植物新生門類蓬勃發展和迅速演變的時期，也是全球發生大陸漂移，又一次出現生物大絕滅的時期�？铸堅谀菚r曾一度占領著世界舞臺，著名的霸王龍是當時最強悍的食肉動物。以霸王龍為代表的蜥臀類恐龍大多數具有捕殺獵物的高度適應性，在世界各地都有它們的蹤跡。鳥臀類的演化也在這一時期也十分醒目，出現了甲龍、角龍、鳥腳龍類等，鴨嘴龍就是十分常見的鳥腳龍類。除了陸地上的恐龍，白堊紀時，向空中發展的爬行動物有了更完善的適應，它們不僅個體碩大，飛翔能力也可以同某些鳥類相媲美；海洋中的爬行動物以滄龍類和蛇頸龍類為代表。但整個白堊紀鳥類、哺乳類和魚類的崛起已對恐龍構成威脅，從侏羅紀延續下來的由恐龍主宰世界的格局正面臨崩潰。魚類中真骨魚得到迅速發展并分布于全球各地�！　≈猩�代進入白堊紀后，最重要的事件就是各種恐龍的相繼絕滅，使中生代這一生物界的霸主全部退出了歷史舞臺，從而結束了統治地球長達一億多年的恐龍時代�？茖W家們進一步指出，災難并不僅僅降只是臨在恐龍身上，在白堊紀末，出現了一次遍及整個生物界的大劫難。

　　科學家們經過研究后指出，中生代末以恐龍為代表的生物大絕滅，是繼古生代末二疊紀的生物大絕滅后又一次引人矚目的事件。這次事件，除恐龍外，還導致菊石、箭石類完全絕滅；有孔蟲、珊瑚、海百合、雙殼類及許多微體古生物的一些目、科也完全絕滅。統計表明，中生代末的這次浩劫，殃及了各種生物總計達3000個屬，有一半以上慘遭淘汰�？茖W家們認為，生物在短時間內突然絕滅，可以看做是自身演化歷程中的調節與平衡，是促進生物繼續發展的重要因素，正是這次大絕滅，才引起了新生代哺乳動物的飛速發展，使地球呈現了千姿百態的新景觀�！　�從我國白堊紀的沉積特點看，當時的生物生存條件確實十分惡劣，絕大部分地區屬于干燥帶，華北和西北地區則為半干旱的氣候條件，只有東北北部屬溫濕帶氣候。由于氣候干燥炎熱，沉積形成的地層以紅色巖系為主。在整個亞洲的近太平洋沿海一帶，曾有過頻繁的火山噴發活動。

　　中生代是恐龍的一統天下，那時，在叢林和草地上躲躲閃閃地生存著一種小型爬行動物，這就是獸齒類，牙齒已有門齒、犬齒和頰齒之分，這和一般的爬行動物不同。獸齒類的脊柱結構也很復雜，四肢向身體下方直立，這表明，它們是一種行動敏捷、善于奔走的動物。獸齒類進一步發展，出現了三列齒獸類，它們的身體構造特征更接近真正的哺乳動物，廣泛分布在歐洲、非洲、北美和中國�？茖W家們稱為似哺乳爬行動物。哺乳類的骨骼結構比爬行動物更為堅固、緊湊，容易保存完整的骨架。但在化石的分類和鑒定中，牙齒化石對哺乳類更為重要。哺乳動物在幼年期都長有乳齒，在發育和生長過程中萌生的恒齒不隨身體的增長而發生變化，同時各種哺乳動物的牙齒也具有不同的特征，因此，只要我們依據牙齒的類型和特征就可以對其進行分類和鑒定了。

　　當中生代末地殼運動加劇，環境發生重大改變時，恐龍等爬行動物難以適應和生存，而哺乳類則顯示了很強的競爭能力。哺乳動物有很好的適應環境的能力，身體恒溫，具有乳腺，可對幼仔哺乳，腦發達，能夠支配行動，胎生（單孔類除外），有利于延續后代等等。所有這些，都為它們的壯大發展提供了自身的優勢。進入新生代后，胎盤類（真獸）成為哺乳動物大家族的主流，化石和現生哺乳動物的絕大多數都屬于有胎盤類。且進化速度快，除陸地外，它們在很短的時間內，完成了向海洋（如鯨類）和向空中（如蝙蝠類）的輻射發展�，F有胎盤類哺乳動物約有30個目，人們熟知的就有食肉目（如貓科動物）、嚙齒目（如各種鼠類）、偶蹄目（如豬、牛、羊等）、奇蹄目（如馬、驢等）、靈長目（如猴和猿類等）、翼手目（如蝙蝠等）、長鼻目（如象等）和鯨目（如海豚等）。無胎盤類在澳洲等地也獲得了生存空間，有袋類成了那里的主人。鳥類在第三紀已形成眾多的目與科，為今天的分類奠定了基礎。鳥類的屬種繁多，目前已達8500多種�！� 第四紀脊椎動物中的哺乳動物迅速發展，總的門類與第三紀相似，但屬、種演化顯著、數量疾增。代表性的化石有：三門馬、劍齒虎、腫骨鹿、大熊貓、古菱齒象、楊氏虎、中國鬣狗等。特別應該提到的是，第四紀早期（約中更新世）古人類化石的出現。

　　哺乳動物的發展，最終出現了具有改造和征服大自然的人類。人類與一切其它高等動物的本質區別在于能制造工具，并使用它來從事勞動。因此，人類的進化和發展在哺乳動物發展史上書寫了光輝的一頁，也是生物進化史上的重大事件。人類的發展過程分為早期猿人階段、晚期猿人階段、早期智人階段和晚期智人階段。最早的猿類四足行走，生活在熱帶森林，由于環境改變，森林面積縮小，部分猿類遷移到平原生活，開始直立并通過勞動獲取食物，以后進一步用后肢行走，在勞動中產生了語言和交流，終于發展成為人類。