地球與生物的進化詳細史

1、生物進化史一、冥古宙（地球形成38億年前）1.古地理地球從46億年前形成，從一個熾熱的巖漿球逐漸冷卻固化（計算表明僅需1億年），出現(xiàn)原始的海洋、大氣與陸地，但仍然是地質(zhì)活動劇烈、火山噴發(fā)遍布、熔巖四處流淌，在41億年前到38億年前地球持續(xù)遭到了大量小行星與彗星的轟擊。冥古宙在38億年前結(jié)束后，內(nèi)太陽系不再有大規(guī)模撞擊事件。因為這個時期的巖石幾乎沒有保存到現(xiàn)在的(已知的地球最古老的巖石位于北美地臺蓋層的艾加斯塔片麻巖及西澳洲那瑞爾片麻巖層的杰克希爾斯部分)，所以并沒有正式的細分。但月巖從40多億年前就比較好的保存下來，因此月球地質(zhì)年代的某些主要劃分可參照用于地球的冥古宙劃代。冥古宙的最后一個代對

2、應(yīng)為月球地質(zhì)年代中的早雨海世，以月球的東海撞擊事件為結(jié)束時間(約為38.4億年)，這也是內(nèi)太陽系的后期重轟擊期的結(jié)束標志。 零散的鋯石結(jié)晶沉積在西加拿大和西澳的杰克山中的沉積物里，對鋯石的研究發(fā)現(xiàn)，液態(tài)水必然已存在了有四十四億年之久，非常接近地球形成的時刻。2.氣候在形成地球的物質(zhì)當中，曾經(jīng)存在過大量的水。在地球的形成時期，其質(zhì)量比現(xiàn)在的小，水分子也就更容易掙脫重力。據(jù)推測，當時氫氣和氦氣在大氣層中持續(xù)不斷地逸散，然而，現(xiàn)時大氣中高密度的稀有氣體卻相對缺乏，這表明，在早期大氣層中可能發(fā)生過什么劇變。 有理論認為，在地球的年輕時期，它的一部分曾受過撞擊而分裂，分裂出去的部分后

3、來形成了月球。然而，在這種說法下，撞擊應(yīng)該會令一到兩個大區(qū)域融化，現(xiàn)時的組成成份卻與完全融化的假設(shè)并不相符，事實上也很難將巨大的巖石完全融化并混在一起。不過相當一部分的物質(zhì)仍被此次撞擊所蒸發(fā)，在這顆年輕的行星周圍形成了一個由巖石蒸汽組成的大氣層。巖石蒸汽在兩千年間逐漸凝固，留下了高溫的易揮發(fā)物，之后有可能形成了一個混有氫氣和水蒸氣的高密度二氧化碳大氣層。另外，盡管當時表面溫度有230，但液態(tài)的海洋依然能夠存在，這得益于CO2大氣層帶來的高氣壓。隨著冷凝過程繼續(xù)進行，海水通過溶解作用除去了大氣中的大部分CO2，不過其含量水平在新地層和地幔循環(huán)出現(xiàn)時產(chǎn)生了激烈的震蕩。二、太古宙（38-25億年前）

4、1.古地理太古宙起始于內(nèi)太陽系晚期重轟擊期的結(jié)束，地球巖石開始穩(wěn)定存在并可以保留到現(xiàn)在。太古宙結(jié)束于25億年前的大氧化事件，以甲烷為主的還原性的太古宙原始大氣轉(zhuǎn)變?yōu)檠鯕庳S富的氧化性的元古宙大氣，并導(dǎo)致了持續(xù)3億年的地球第一個冰期休倫冰期。太古宙形成的地殼厚度還不大，同時尚未進行充分的分異過程。由于地殼厚度較小，幔源物質(zhì)容易沿裂隙上行，常有大規(guī)模的超基性、基性斷裂噴溢活動。此外，也有頻繁的中酸性巖漿活動和火山活動。多次的巖漿活動、構(gòu)造運動使巖石變質(zhì)很深，再加上缺少生物化石，給恢復(fù)古地理面貌和沉積環(huán)境造成很大困難。在當今大陸殼的范圍內(nèi)，長期處于活動不穩(wěn)定狀態(tài)，陸表海占絕對優(yōu)勢。 在太古代中晚期，隨

5、著陸殼某些部分開始固結(jié)硬化，終于形成了穩(wěn)定的基底地塊陸核。陸核的形成標志著地殼構(gòu)造發(fā)展的第一大階段的結(jié)束。太古宙有多少次構(gòu)造運動，目前研究的很不清楚。在世界范圍內(nèi)可能有3次主要的構(gòu)造運動，在中國比較確認的是太古宙晚期的阜平運動。大約在30億年前，出現(xiàn)了目前已知最早的大陸烏爾大陸（Ur），它可能是當時地表上面積最大的大陸，甚至是唯一的大陸，但其面積可能比今日的澳洲大陸還小。其名稱是以希臘神話中的烏拉諾斯（Uranus）為名。烏爾大陸后來分裂成Nena大陸與Atlantica大陸，經(jīng)過長期演變后，這些大陸在10億年前形成新的超大陸，羅迪尼亞大陸。烏爾大陸的殘余部份經(jīng)歷長時間的演變，仍可在斯堪地那維

6、亞、非洲、印度、馬達加斯加、澳洲等地，找到找到昔日烏爾大陸的巖石。而超大陸瓦巴拉大陸則存在于約36億至28億年前。再往后的超大陸叫凱諾蘭大陸，存在于約27億至21億年前。2.氣候在太古宙，海水中所含的鹽分比現(xiàn)在要低，富含氯化物。大氣成分以水蒸氣、二氧化碳、硫化氫、氨、甲烷、氯化氫等為主，處于缺氧的還原狀態(tài)，由此在太古宙地層中形成了豐富的普遍由低價鐵沉積而成的鐵礦。3.生物研究者認為最早的生命誕生于距今約36億年前，但已知最古老的化石在南非發(fā)現(xiàn)的32億年前的超微化石古桿菌和巴貝通球藻。這是最原始的原核生物。在南非的布拉維群灰?guī)r中，還發(fā)現(xiàn)了31億年前的藍綠藻類形成的大型化石疊層石。三、元古宙（25

7、5.4億年前）1.地臺的形成通過元古宙的兩次主要的構(gòu)造運動，陸核進一步擴大，形成規(guī)模較大的穩(wěn)定地區(qū)，成為原地臺。到中元古代晚期，原地臺進一步擴大，在世界上終于出現(xiàn)了若干大規(guī)模穩(wěn)定的古地臺。由陸核到原地臺和古地臺，是陸殼構(gòu)造發(fā)展的第二個階段。2.哥倫比亞大陸的形成新的超大陸哥倫比亞大陸（Columbia supercontinent，或稱為Nuna、Hudsonland）一般認為存在于古元古代的15到18億年前。該大陸由許多后來形成勞倫大陸、波羅地大陸、烏克蘭地盾、亞馬遜克拉通、澳洲大陸，可能還包含西伯利亞大陸、華北陸塊、喀拉哈里克拉通的許多原始克拉通組成。哥倫比亞大陸目前是依照古地磁資料證明其

8、存在。（注克拉通：地臺和地盾的統(tǒng)稱，僅在大陸使用。）哥倫比亞大陸預(yù)測從北到南跨越12900公里，從東到西最寬處4800公里。今日印度東岸與北美洲西岸相連，而澳洲大陸南部與今日加拿大西部相連。南美洲因為旋轉(zhuǎn)的關(guān)系，今日巴西的西緣和北美洲東部排在一起，形成了延伸至今日斯堪地納維亞的大陸邊緣。哥倫比亞大陸于16億年前開始分裂。相關(guān)的大陸漂移有沿著勞倫大陸西緣（荷貝爾特普爾瑟爾超群）、印度東部（默哈訥迪與哥達瓦里）、波羅地大陸南緣（泰勒馬克超群）、西伯利亞東南緣（里菲超群）、南非東北緣（喀拉哈里銅礦帶）與華北陸塊北緣（渣爾泰白云鄂博帶）。分裂原因一般認為是非造山的巖漿活動相當普遍。分裂的各陸塊則在約5

9、億年后形成羅迪尼亞大陸。3.羅迪尼亞大陸的形成羅迪尼亞大陸（Rodinia，來自俄語 ，祖國）是古代地球曾經(jīng)存在的超大陸。根據(jù)板塊重構(gòu)，羅迪尼亞大陸存在于新元古代（11.5億到7億年前）。羅迪尼亞大陸的分布可能以赤道以南為中心。而羅迪尼亞大陸的中心一般認為是北美洲克拉通，在東南側(cè)則是東歐克拉通（之后形成波羅地大陸）、亞馬遜克拉通和西非克拉通環(huán)繞。在南邊則是拉普拉塔克拉通和圣法蘭西斯科克拉通；在西南則是剛果克拉通和喀拉哈里克拉通；在東北則是澳洲大陸、印度次大陸和東南極克拉通。北邊則是西伯利亞大陸、華北陸塊、華南陸塊，但確定位置還難以判定。羅迪尼亞大陸形成前的古地理所知甚少，古地磁和地質(zhì)資料僅能讓

10、我們完整重構(gòu)羅迪尼亞大陸分裂之后的狀態(tài)。目前能確定的是羅迪尼亞大陸大約在11到10億年前形成，7億5千萬年前分裂。羅迪尼亞大陸則是由超級海洋米洛維亞（來自俄語 ，全球的）環(huán)繞。4.氣候由于藻類植物日益繁盛，它們通過光合作用不斷吸收大氣中的CO2，放出O2，從中元古代開始，地層開始有含鐵紫紅色石英砂巖及赤鐵礦層形成，說明當時大氣中已含有相當多的游離氧。大氣及水體中氧的增多，給生物的發(fā)展和演化準備了物質(zhì)條件。5.從原核生物到真核生物、從單細胞到多細胞太古宙出現(xiàn)的菌類和藍綠藻類，到元古宙得到進一步發(fā)展，藍綠藻群體活動所形成的疊層石在巖層中廣泛分布。近年在中國北部中元古代地層發(fā)現(xiàn)了最古老的真核細胞生物

11、化石丘阿爾藻，距今16-17億年。而在新元古代，則出現(xiàn)了最早的多細胞宏觀藻類植物群。 （一）成冰紀(Cryogenian，符號NP2)（8.56.3億年前）1.大冰期的到來前寒武紀晚期的地球氣候是非常寒冷的。我們可以在所有鄰近大陸上找到冰河的證據(jù)，但是為什么嚴寒的氣候如此廣泛地分布各地，至今仍困惑著地質(zhì)學(xué)家們，曾經(jīng)有很多假設(shè)被提出來，卻一一都被否定。其中一個假設(shè)認為：地球曾經(jīng)傾斜到北極一側(cè)向著太陽，而南極一側(cè)則背對著太陽，這樣的情形導(dǎo)致地球有一半會受到太陽持續(xù)燒烤6個月，而另一半的地球則有6個月冷到結(jié)冰。雖然可能，但是并沒有任何一種機制可以說明地球的自轉(zhuǎn)軸可以傾斜到如此極端的狀況。

12、另一個不盡相同的假設(shè)認為地球曾經(jīng)被由巖石或冰所組成的"環(huán)"所圍繞，就像今天的土星和海王星一樣，這個"環(huán)"造成了地球上的陰影，冷卻了地球上的氣候。然而并沒有任何有關(guān)這個環(huán)的遺跡曾經(jīng)被發(fā)現(xiàn)過。 而目前最受認同的假設(shè)則是認為，當時整個地球的海洋都被冰凍，成為一個巨大的雪球，這個雪球假說（Snowball Earth）同時可以解釋表層巖石中，同位素異常的特征。 現(xiàn)在我們知道在前寒武紀的晚期其實并沒有不尋常的現(xiàn)象進行，這三個假說由于沒有把當時古地理圖分析仔細，而顯得有些解釋得太過頭，對于前寒武紀"冰室世界"的神秘，我們今天已經(jīng)能夠加以解釋，那是

13、因為當時大陸的碰撞與超大陸的形成，許多大陸不是緊鄰北極就是南極，導(dǎo)致全世界進入一個全球的"冰室"（就像今天的世界），不過當時位于赤道附近的澳洲卻出現(xiàn)冰的遺跡，則是個很有趣的例外。2.羅迪尼亞大陸的分裂早在8億到8.5億年前,，一道斷裂帶在今日的澳洲大陸、南極洲東部、印度、剛果克拉通、喀拉哈里克拉通之間形成，之后在勞倫大陸、波羅地大陸、亞馬遜克拉通、西非克拉通、圣弗朗西斯科克拉通也形成斷裂帶，斷裂后形成埃迪卡拉紀的阿達馬斯托洋。大約7.5億年前，羅迪尼亞大陸分裂成原勞亞大陸、剛果克拉通、原岡瓦那大陸（岡瓦那大陸除去剛果地盾與南極洲）。原勞亞大陸進一步分裂，朝南極移動。原岡瓦納

14、大陸逆時針反轉(zhuǎn)。在6億年前，剛果克拉通位于原勞亞大陸各大陸與原岡瓦那大陸之間，三者聚合成潘諾西亞大陸。（二）埃迪卡拉紀（Ediacaran）又稱震旦紀（6.25.4億年前）1.潘諾西亞大陸的形成與分裂潘諾西亞大陸（Pannotia）是個理論上的史前超大陸，形成于6億年前的泛非造山作用，并在5億4000萬年前的前寒武紀分裂。潘諾西亞大陸的大部分位于極區(qū)之內(nèi)，而證據(jù)顯示這個時代有大面積的冰河覆蓋者，遠大于地質(zhì)時代的任何時期。潘諾西亞大陸的形狀類似V字形，開口往東北。開口內(nèi)側(cè)為泛大洋，海底有中洋脊，是今日太平洋的前身。潘諾西亞大陸的外側(cè)環(huán)繞者泛非洋。潘諾西亞大陸的存在時間很短。組合潘諾西亞的各大陸，

15、是以錯動方式聚合。在5.4億年前，或潘諾西亞大陸形成的6000萬年后，潘諾西亞大陸分裂成四個大陸：勞倫大陸、波羅地大陸、西伯利亞大陸、岡瓦那大陸。2.最早的動物出現(xiàn)最古老的動物遺跡可追溯至十億年前，但最早的動物化石出現(xiàn)于約六億年前的埃迪卡拉紀。埃迪卡拉動物群因為發(fā)現(xiàn)于南澳的埃迪卡拉山而得名。埃迪卡拉動物和今天的大多數(shù)動物不同，它們既沒頭、尾、四肢，又沒嘴巴和消化器官，因此它們大概只能從水中攝取養(yǎng)份。大多的埃迪卡拉動物固著在海底，和植物十分相近，其他的則平躺在淺海處，等待營養(yǎng)順水流而送上門來。埃迪卡拉動物化石出土越多，反而越?jīng)]有規(guī)律。有幾種化石比較像后來動物的先驅(qū)。在埃迪卡拉紀末期，埃迪卡拉動物

16、分成兩支，它們有的成功演化成更有活力，更具進攻性的動物，有的則走向滅亡。而它們的特征也永遠消失于歷史舞臺上。四、顯生宙（5.4億年前現(xiàn)在）（一）古生代（5.42.5億年前）（1）寒武紀（5.434.9億年前）寒武紀（Cambrian）是顯生宙（Phanerozoic）的開始，名字來自于英國威爾士的一個古代地名羅馬名稱“Cambria”，該地的寒武紀地層被最早研究。中文名稱源自舊時日本人使用日語漢字音讀的音譯名“寒武紀”（音讀： 羅馬字：kan bu ki）。1.海洋占優(yōu)勢的世界在5.4億年前，或潘諾西亞大陸形成的6000萬年后，潘諾西亞大陸分裂成四個大陸：勞倫大陸、波羅地大陸、西伯利亞大陸、岡

17、瓦那大陸。泛大洋隨者潘諾西亞大陸的分裂而擴張。寒武紀氣候溫暖，海平面升高，淺海淹沒了大片的低洼地。這種淺海地帶為新的物種誕生創(chuàng)造了極為有利的條件。2.寒武紀生命“大爆炸”在寒武紀開始后的短短數(shù)百萬年時間里，包括現(xiàn)生動物幾乎所有類群祖先在內(nèi)的大量多細胞生物突然出現(xiàn)，這一爆發(fā)式的生物演化事件被稱為寒武紀生命“大爆炸”。帶殼、具骨骼的海洋無脊椎動物趨向繁榮，它們營底棲生活，以微小的海藻和有機質(zhì)顆粒為食物，其中，最繁盛的是節(jié)肢動物三葉蟲，故寒武紀又稱為“三葉蟲時代”，其次是腕足動物、古杯動物、棘皮動物和腹足動物。（2）奧陶紀（4.94.38億年前）奧陶紀（Ordovician）是英國地質(zhì)學(xué)家C.拉普沃

18、思于1879年用Ordovices命名的，Ordovices是威爾士地區(qū)的一古民族名“奧陶”一詞系Ordovices的日文漢語音譯。1.古地理在奧陶紀時，許多張裂的海盆使得古大陸勞倫西亞、波羅的、西伯利亞和岡瓦納大陸分離開來，包括古大西洋(Iapetus Ocean)隔開了波羅的和西伯利亞大陸，后來古大西洋閉合時，形成了加里東山脈(Caledonide Mts.)以及北阿巴拉契亞山脈(Appalachian Mts.)。還有古地中海(Paleo-Teyhys Ocean)把岡瓦納大陸從波羅的和西伯利亞大陸分隔了開來，而巨大的古大洋(Panthalassic Ocean)則覆蓋了當時大部分的北半

19、球。2.氣候從溫暖到嚴寒奧陶紀早、中期繼承了寒武紀的氣候，氣候溫暖、海侵廣泛，溫暖的海水把石灰?guī)r和鹽巖沉淀在岡瓦納大陸的赤道地區(qū)(Australia澳洲、India印度、China中國與Antarctica南極洲)；奧陶紀晚期則進入了一個大冰期。冰原的厚度可以達到3 km，覆蓋了非洲(Africa)的北部與中部的大部分以及部分的南美洲(Amazonia,亞馬遜盆地)。3.生物最早的魚類出現(xiàn)奧陶紀中期，在北美落基山脈地區(qū)出現(xiàn)了原始脊椎動物異甲魚類星甲魚和顯褶魚，在南半球的澳大利亞也出現(xiàn)了異甲魚類。海生無脊椎動物空前發(fā)展，其中以筆石、三葉蟲、鸚鵡螺類和腕足類最為重要。珊瑚自中奧陶世開始大量出現(xiàn)，復(fù)

20、體的珊瑚雖說還較原始，但已能夠形成小型的礁體。植物仍以海生藻類為主，但淡水植物據(jù)推測可能在奧陶紀也已經(jīng)出現(xiàn)。4.第一次物種大滅絕在距今4.4億年前的奧陶紀末期，是地球史上第三大的物種滅絕事件，約85%的物種滅亡。古生物學(xué)家認為這次物種滅絕是由全球氣候變冷造成的。在大約4.4億年前，現(xiàn)在的撒哈拉所在的陸地曾經(jīng)位于南極，當陸地匯集在極點附近時，容易造成厚厚的積冰-奧陶紀正是這種情形。大片的冰川使洋流和大氣環(huán)流變冷，整個地球的溫度下降了， 冰川鎖住了水，海平面也降低了，原先豐富的沿海生物圈被破壞了，導(dǎo)致了85%的物種滅絕。（3）志留紀（4.384.1億年前）志留紀（Silurian）是古生代的第三個

21、紀?！爸玖簟币辉~源自英國東南威爾士一個古代部族（Silures）居住的地方名“Siluria”。日文音譯，我國沿用。1.古地理志留紀時期全球主要的地塊有岡瓦納、勞倫、歐洲（波羅的海）、西伯利亞、科累馬、哈薩克斯坦、中朝、塔里木、華南等9個。其中最大的是岡瓦納地塊，集中在南半球的高緯度區(qū)。其他地塊則分布在當時的中、低緯度區(qū)，特別是低緯度區(qū)。介于勞倫和歐洲兩大板塊之間的海洋為古大西洋(加里東海)。這一古洋在加里東末期一度閉合，形成加里東褶皺帶。勞倫板塊與之間的前阿巴拉契亞洋閉合后形成阿巴拉契亞褶皺帶。勞倫板塊與歐洲板塊在志留紀末期相遇碰撞，形成廣泛沉積老紅砂巖的歐美大陸。當時的西伯利亞板塊與現(xiàn)今的

22、地理方位幾乎轉(zhuǎn)了180°哈薩克斯坦板塊是由數(shù)個中間地塊聯(lián)合而成，介于西伯利亞與塔里木兩個板塊之間。無論從動物群特征或海相紅層等沉積特征來看，都表明塔里木介于中朝與華南二板塊之間。中朝與華南兩個板塊之間為秦嶺洋。2.氣候志留紀初期，南極冰蓋迅速消融，導(dǎo)致志留紀海洋和大氣環(huán)流減弱，緯向氣候分帶不明顯，深海部分相對較暖，含氧量較低，易成滯流。因此，除高緯度的岡瓦納大陸外，其他各板塊大都處于干熱或溫暖的氣候條件下。3.生物最早的陸地植物出現(xiàn)這個時期最大的特點是植物開始登上陸地。作為陸生高等植物的先驅(qū)，低等維管束植物開始出現(xiàn)并逐漸占領(lǐng)陸地，其中，裸蕨類和石松類是目前已知最早的陸生植物。伴隨著陸

23、生植物的發(fā)展，志留紀晚期還出現(xiàn)了最早的昆蟲和蛛形類節(jié)肢動物。在海中出現(xiàn)了有頜骨的魚類-棘魚類，棘魚類演化出了鰓蓋骨，為隨后魚類等高等脊椎動物的大發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。海洋無脊椎動物發(fā)生了重要的更新，繁盛一時的三葉蟲逐漸衰退，板足鱟類開始興起，是當時海洋節(jié)肢動物中個體最大的種類。海中有成群的珊瑚聚集生活，最后形成珊瑚礁。（4）泥盆紀（4.13.54億年前）“泥盆”（Devon）來自日語，是英國英格蘭西南半島上的一個郡名的日語音譯（現(xiàn)稱德文郡，Devonshire），日語中“泥”讀dee，“盆”讀bon，所以日本人就用漢字“泥盆”翻譯英文Devon。泥盆紀是英國地質(zhì)學(xué)家塞奇威克（A.Sedgwick）和

24、默奇森（R.I.Muchison）研究了該郡的“老紅砂巖”后，于1839年命名的。1.古地理由于早古生代加里東運動影響的結(jié)果，同時，從泥盆紀開始，地球又開始發(fā)生了海西運動。因此，泥盆紀時許多地區(qū)升起，露出海面成為陸地，古地理面貌與早古生代相比有很大的變化。岡瓦納古陸是最完整、最大的古陸，包括已知大陸殼的一半以上，圍繞南極地區(qū)分布。由現(xiàn)在的非洲、阿拉伯半島、馬達加斯加、南美、印度、澳大利亞、新西蘭、南極和可能的南歐、土耳其、阿富、伊朗、中國西藏等組成。勞亞大陸的西部，由勞倫古陸和波羅的古陸構(gòu)成超大陸，亦稱歐美聯(lián)合大陸。勞倫古陸以北美地臺為主體，加上蘇格蘭、部分的愛爾蘭。波羅的古陸主要包括烏拉爾以

25、西的俄羅斯地臺、芬蘭、斯堪的納維亞半島。歐美聯(lián)合大陸的陸相沉積含有近似的非海相和淡水的魚化石、植物化石。歐美聯(lián)合大陸以東為一些分散的大型陸塊或小型至微型陸地群組成，其中，以西伯利亞、哈薩克斯坦、華北和華南古陸較大。后者的位置接近赤道附近和北半球中緯帶。西伯利亞則處于高緯帶。泥盆紀時的海水覆蓋面積約占地球的85%,其分布特點包括廣闊的構(gòu)成北半球的古太平洋，位于岡瓦納古陸以北的古地中海和各陸塊之間狹窄的陸間海，以及大陸之上的陸表海。2.氣候化石記錄說明遠至北極的地區(qū)當時處于溫帶氣候。3.生物最早的兩棲類和裸子植物出現(xiàn)脊椎動物中魚類（包括甲胄魚、盾皮魚、總鰭魚等）空前發(fā)展，故泥盆紀又有“魚類時代”之

26、稱。晚期甲胄魚趨于絕滅，原始兩棲類（迷齒類（Labyrinthodontia）（亦稱堅頭類）開始出現(xiàn)。無脊椎動物除珊瑚、腕足類和層孔蟲（Stromatoporoidea，腔腸動物門，水螅蟲綱的一個目）等繼續(xù)繁盛外，還出現(xiàn)了原始的菊石（Ammonites，屬軟體動物門，頭足綱的一個亞綱）和昆蟲。早期裸蕨繁茂，中期以后，蕨類和原始裸子植物出現(xiàn)。4.第二次物種大滅絕第二次物種大滅絕發(fā)生在泥盆紀晚期，其原因也是地球氣候變冷和海洋退卻。 在距今約3.65萬年前的泥盆紀后期，歷經(jīng)兩個高峰，中間間隔100萬年，是地球史上第四大的物種滅絕事件，海洋生物遭到重創(chuàng)。（5）石炭紀（3.542.95億年前）石炭紀的名

27、字來自于上石炭紀時期在全世界各地形成的煤，1822年首見于科尼比爾 W D英格蘭和威爾士的地質(zhì)報告。在西歐石炭紀一般被分為上下兩個亞紀，在美國分密西西比亞紀和賓夕法尼亞亞紀，在俄羅斯分上中下三個亞紀。1.古地理在泥盆紀中北美地塊和北歐-俄羅斯地塊結(jié)合到一起。這塊大陸與后來的岡瓦那大陸的其它部分（今天的非洲、南美洲、南極洲、澳大利亞和印度）之間部分是由不同的地形組成的海洋。在上泥盆紀這些地區(qū)與北美-北歐-俄羅斯組成的大陸已開始有接觸。石炭紀內(nèi)這個過程繼續(xù)發(fā)展，到上、下石炭紀交界的時期這個過程達到一個高潮。直到上石炭紀非洲西北部與北美之間的空隙才被填補。阿巴拉契亞山脈的造山運動完成。二疊紀內(nèi)今天的

28、西伯利亞與俄羅斯相接，烏拉爾山脈形成，盤古大陸形成。2.氣候石炭-二疊紀大冰期開始石炭紀開始時非洲的南角位于地球的南極。石炭紀中岡瓦納超大陸按順時鐘方向旋轉(zhuǎn)，到二疊紀時南極洲位于南極。石炭紀開始后氣溫下降，在下石炭紀就已經(jīng)有冰川形成，但到石炭紀/二疊紀間期冰川發(fā)展到了高潮期。在岡瓦納超大陸到處都可以找到冰川的痕跡。地質(zhì)分析證明在石炭紀中氣溫比較溫暖的時期與氣溫比較寒冷的時期不斷交替。上石炭紀的大量煤的沉積可能與海面的不斷上下波動。這個波動可能是由于岡瓦納超大陸南部冰川的融化和延長而造成的。3.生物最早的爬行類出現(xiàn)在上石炭紀的末期找到了最古老的可以算作爬行動物的骨骼化石。這時也出現(xiàn)了最早的帶有硬

29、殼的蛋。上石炭紀時的蕨類植物森林的規(guī)模可以從今天煤層的規(guī)模中看出來。這些成為今天的煤的植物中最主要的是鱗木目和封印木屬的植物。最早的無翼的昆蟲在下泥盆紀時代就出現(xiàn)了，到上石炭紀已有有翼的昆蟲。這些昆蟲還無法折疊它們的翅膀（如蜻蜓等），石炭統(tǒng)煤系地層中發(fā)現(xiàn)超過500種的昆蟲。泥盆紀海中占支配作用的帶有硬骨裝甲的魚在泥盆紀-石炭紀的大滅絕后沒有再恢復(fù)過來。石炭紀海中的主要魚類是活動靈便的輻鰭魚類。海百合是石炭紀出現(xiàn)的新生物，它們屬于棘皮動物。其它留下許多化石的動物有苔蘚蟲動物門的動物和希瓦格蜓和紡錘蜒，后兩者是單細胞動物，但它們可以達到10厘米大。石炭紀時在陸地上生活的唯一的脊椎動物是兩棲動物，但

30、它們還保存著相當?shù)乃?xí)性。由于它們在陸地上還沒有競爭對手，因此它們的種類非常多，有些一直長到6米長。（6）二疊紀（2.952.5億年前）二疊紀（Permian）是古生代的最后一個紀，也是重要的成煤期。1841年英國地質(zhì)學(xué)家在烏拉爾山脈西坡發(fā)現(xiàn)一套發(fā)育完整，含有化石較多的地層，可以作為二疊紀標準剖面，并依出露地點卡瑪河上游的彼爾姆地區(qū)命名為Permian系，英文Permian即源于俄文的音譯。中譯二疊系是根據(jù)二分性明顯的德國地方性名稱Dyas的意譯而來。1.古地理二疊紀的地殼運動比較活躍，古板塊間的相對運動加劇，世界范圍內(nèi)的許多地槽封閉并陸續(xù)地形成褶皺山系，古板塊間逐漸拚接形成聯(lián)合古大陸（盤古

31、大陸）。陸地面積的進一步擴大，海洋范圍的縮小，自然地理環(huán)境的變化，促進了生物界的重要演化，預(yù)示著生物發(fā)展史上一個新時期的到來。2.氣候早二疊世的氣溫被認為是相當?shù)偷?，其后才逐漸改變。巨大的沙漠覆蓋了盤古大陸(Pangea)的西半部，南半球廣泛的含煤建造則標示一種溫濕的氣候。3.生物脊椎動物在二疊紀發(fā)展到了一個新階段。獸孔類是二疊紀中、晚期和三疊紀的似哺乳爬行動物，世界各地皆有發(fā)現(xiàn)。爬行動物中的杯龍類在二疊紀有了新發(fā)展；中龍類游泳于河流或湖泊中，以巴西和南非的中龍為代表；盤龍類見于石炭紀晚期和二疊紀早期。兩棲類進一步繁盛。魚類中的軟骨魚類和硬骨魚類等有了新發(fā)展，軟骨魚類中出現(xiàn)了許多新類型，軟骨硬

32、鱗魚類迅速發(fā)展。二疊紀末，海生無脊椎動物中，四射珊瑚、橫板珊瑚、筳類、三葉蟲全都絕滅；腕足類大大減少，僅存少數(shù)類別。早二疊世的植物界面貌與晚二疊世相似，仍以節(jié)蕨、石松、真蕨、種子蕨類為主。晚二疊世出現(xiàn)了銀杏、蘇鐵、本內(nèi)蘇鐵、松柏類等裸子植物，開始呈現(xiàn)中生帶的面貌。4.第三次物種大滅絕地球歷史上最嚴重的大滅絕事件二疊紀末生了有史以來最嚴重的大滅絕事件，估計地球上有96%的物種滅絕，其中95%的海洋生物和75%的陸地脊椎動物滅絕。三葉蟲、海蝎以及重要珊瑚類群全部消失。陸棲的單弓類群動物和許多爬行類群也滅絕了。這次大滅絕使得占領(lǐng)海洋近3億年的主要生物從此衰敗并消失，讓位于新生物種類，生態(tài)系統(tǒng)也獲得了

33、一次最徹底的更新，為恐龍類等爬行類動物的進化鋪平了道路。科學(xué)界普遍認為，這一大滅絕是地球歷史從古生代向中生代轉(zhuǎn)折的里程碑。其他各次大滅絕所引起的海洋生物種類的下降幅度都不及其1/6，也沒有使生物演化進程產(chǎn)生如此重大的轉(zhuǎn)折。 科學(xué)家認為，在二疊紀曾經(jīng)發(fā)生海平面下降和大陸漂移，這造成了最嚴重的物種大滅絕。那時，所有的大陸聚集成了一個聯(lián)合的古陸，富饒的海岸線急劇減少，大陸架也縮小了，生態(tài)系統(tǒng)受到了嚴重的破壞,很多物種的滅絕是因為失去了生存空間。更嚴重的是，當淺層的大陸架暴露出來后，原先埋藏在海底的有機質(zhì)被氧化，這個過程消耗了氧氣，釋放了二氧化碳。大氣中氧的含量有可能減少了這對生活在陸地上的動物非常不

34、利。隨著氣溫升高，海平面上升，又使許多陸地生物遭到滅頂之災(zāi)，海洋里也成了缺氧地帶。地層中大量沉積的富含有機質(zhì)的頁巖是這場災(zāi)難的證明。（二）中生代（2.5億年前6500萬年前）（1）三疊紀（2.52.05億年前）三疊紀（Triassic）的名稱是1834年弗里德里希?馮?阿爾伯提起的，他將在中歐普遍存在的位于白色的石灰?guī)r和黑色的頁巖之間的紅色的三層巖石層統(tǒng)稱為三疊紀。今天，三疊紀被分成更多亞層。1.古地理盤古大陸(Pangea)的形成是始于泥盆紀，經(jīng)由大陸與大陸彼此之間持續(xù)的碰撞，一直持續(xù)到三疊紀晚期，才導(dǎo)致了這塊超大陸的成形。2.氣候三疊紀時的氣候炎熱干燥，這形成了現(xiàn)在可以看到的當時留下來的典

35、型的紅色沙石。當時季節(jié)分明，有強烈的雨季。在兩極比較潮濕溫和。3.生物最早的哺乳類和被子植物、恐龍開始出現(xiàn)哺乳最早出現(xiàn)在三疊紀末，是屬于原獸亞目（過去單列為始獸亞目）的卵生食蟲動物。在三疊紀翼龍和多類的恐龍始祖類群出現(xiàn)，包括了槽齒龍和板龍等等。世界上最早的烏龜原顎龜也出現(xiàn)在三疊紀晚期。在海洋中新的珊瑚種類誕生了，它們組成比較小的珊瑚群。軟體動物中的鸚鵡螺從唯一幸存二疊紀-三疊紀滅絕事件的一支恢復(fù)起來，形成新的種類。一開始的魚類種類比較少，說明只有少數(shù)種類幸存了不久前的那次災(zāi)難。第一批魚龍出現(xiàn)了。在大陸上幸存的植物有蘇鐵、石松和舌羊齒。在北半球，針葉樹比較繁茂，在南半球舌羊齒在三疊紀早期是主要樹

36、木。4.第4次物種大滅絕事件三疊紀以一次滅絕事件結(jié)束，尤其對海洋生物來說它的摧毀慘重：牙形石滅絕，除魚龍外所有的海生爬行動物消失。腕足動物、腹足動物和貝殼等無脊椎動物受到巨大沖擊。在海洋中，22%的屬，大約一半的種消失。這次滅絕事件并非在所有地方的摧殘程度都一樣。在有些地方幾乎沒有任何影響。在其它一些地方實際上所有的迷龍和大多數(shù)合弓類動物都消失了。許多早期的恐龍也均滅絕，而那些發(fā)達一些的恐龍卻幸存了。許多槽齒目動物也都滅絕了。幸存的植物包括針葉類和蘇鐵。  這次滅絕事件的原因還不清楚。在2.08至2.13億年以前盤古大陸開始分裂，這導(dǎo)致了強烈的火山運動，這是地球大陸形成后最

37、強烈的火山運動了。其它可能的原因有全球性的氣候冷卻或隕星。加拿大魁北克的一處隕石坑曾一度被認作是這次滅絕事件的起因，但后來的調(diào)查認為這個隕石坑是在2.14億年前形成的，比三疊紀的結(jié)束早了120±20萬年，因此不太可能是這次滅絕事件的直接原因。甚至連滅絕的確切時間也不十分確定。一些研究認為實際上當時有兩次滅絕事件，其相隔時間是120至170萬年。這次滅絕事件為恐龍的發(fā)展提供了巨大的機會?？铸堅诖撕蟮?500萬年中是地球上最主要、種類最多和數(shù)量最大的動物群。（2）侏羅紀（2.051.37億年前）侏羅紀（Jurassic）是由亞歷桑德雷?布隆尼亞爾（Alexandre Brongniart

38、）命名，名稱取自于德國、法國、瑞士邊界的侏羅山，侏羅山有很多大規(guī)模的海相石灰?guī)r露頭。中文名稱源自舊時日本人使用日語漢字音讀的音譯名“侏羅紀”（音讀： 羅馬字：syu ra ki）。1.古地理侏羅紀早期，盤古大陸分裂為兩塊：北方的勞亞大陸，與南方的岡瓦那大陸。墨西哥灣出現(xiàn)，位于北美洲與尤卡坦半島之間。剛開始的北大西洋比較窄。而南大西洋要到白堊紀時，岡瓦那大陸分裂，才開始出現(xiàn)。特提斯洋開始閉合，地中海出現(xiàn)。在侏羅紀中期，北美洲的科迪勒拉山系形成（內(nèi)華達造山運動），是已知最早的侏羅紀大型巖基。西歐則是一片熱帶的淺海地區(qū)。2.氣候侏羅紀時期的大氣層氧氣含量是現(xiàn)今的130%，二氧化碳含量是工業(yè)時代前的7

39、倍，氣溫則是高于今日約攝氏3°C。三疊紀的干旱、大陸型氣候，在侏羅紀逐漸消失，尤其是在高緯度地區(qū)。3.生物最早的鳥類恐龍之類的大型主龍類爬行動物成為優(yōu)勢物種。在空中，翼龍目成為常見的飛行動物，占據(jù)者各種生態(tài)位。在侏羅紀后期，第一種鳥類出現(xiàn)，它們演化自小型虛骨龍類恐龍。侏羅紀的海洋里，魚類和海生爬行動物繁榮，此時的海生爬行動物包含：魚龍目、蛇頸龍目、海生鱷魚（地蜥鱷科與真蜥鱷科）。在無脊椎動物方面，出現(xiàn)了數(shù)種新動物，包含厚殼蛤類（一群可形成暗礁的多樣化雙殼綱動物）與箭石目。侏羅紀時期的有殼無脊椎動物相當多樣，有殼無脊椎動物造成的生物侵蝕增加，尤其是生痕化石。侏羅紀的氣候溫暖、潮濕，使地

40、表布滿大型森林。如同三疊紀，此時期的優(yōu)勢植物是裸子植物的松柏綱，它們十分多樣化，是各地大型森林的主要成員。蘇鐵也相當常見，銀杏與樹蕨常出現(xiàn)在森林中。較小型蕨類，可能是優(yōu)勢低矮植物。北半球的中高緯度地區(qū)，類似銀杏的植物特別普遍。在南半球，羅漢松則是常見的植物，銀杏與線銀杏目較為少見。在海洋中，紅藻開始出現(xiàn)。（3）白堊紀（1.370.65億年前）白堊紀（Cretaceous）是地質(zhì)年代中中生代的最后一個紀，長達8000萬年，是顯生宙的最長一個階段。白堊紀因歐洲西部該年代的地層主要為白堊沉積而得名。白堊是由海生非脊椎動物身上甲殼的碳酸鈣沉積而成，尤其是球石粒。這些白堊黏土層可在歐洲大陸與不列顛群島（

41、尤其是著名的多佛白色峭壁）發(fā)現(xiàn)。1.古地理在白堊紀，盤古大陸完全分裂成現(xiàn)在的各大陸，但是它們和現(xiàn)在的位置全不相同。大西洋還在變寬。北美洲自侏羅紀開始，形成多排平行的造山幕，例如內(nèi)華達造山運動，與之后的塞維爾造山運動、拉拉米造山運動。在白堊紀初期，岡瓦那大陸仍未分裂，而后南美洲、南極洲、澳洲相繼脫離非洲，印度和馬達加斯加還連在非洲上。南大西洋與印度洋開始出現(xiàn)。這些板塊運動，造成大量的海底山脈，進而造成全球性的海平面上升。非洲北邊的特提斯洋在變窄。西部內(nèi)陸海道將北美洲分為東西兩部，這個海道在白堊紀后期縮小，留下厚的海相沉積層，夾雜者煤礦床。在白堊紀的海平面最高時期，地表上有1/3的陸地沉浸于海洋之

42、下。2.氣候巴列姆階時期的氣候出現(xiàn)寒冷的趨勢，這個變化自侏羅紀最后一期就已開始。高緯度地區(qū)的降雪增加，而熱帶地區(qū)比三疊紀、侏羅紀更為潮濕。但是，冰河僅出現(xiàn)高緯度地區(qū)的高山，而較低緯度仍可見季節(jié)性的降雪。在巴列姆階末期，氣溫開始上升，持續(xù)到白堊紀末期。氣溫上升的原因是密集的火山爆發(fā)，制造大量的二氧化碳進入大氣層中。中洋脊沿線形成許多熱柱，造成海平面的上升，大陸地殼的許多地區(qū)由淺海覆蓋者。位在赤道地區(qū)的特提斯洋，有助于全球暖化。在阿拉斯加州與格陵蘭發(fā)現(xiàn)的植物化石，以及自白堊紀南緯15度地區(qū)發(fā)現(xiàn)的恐龍化石，證明白堊紀的氣溫相當溫暖。熱帶地區(qū)與極區(qū)間的溫度梯度平緩，原因可能是海洋的流動停滯，并造成行星

43、風(fēng)系的虛弱。分布廣泛的油頁巖層，以及缺氧事件，可證實海洋的流動停滯。根據(jù)沉積層的研究指出，熱帶的海水表面溫度約為攝氏42°，高于現(xiàn)今約攝氏17°；而全球的海水平均表面溫度為攝氏37°。而海洋底層溫度高于目前的溫度約攝氏15到20°C。3.生物動物界里，哺乳動物還是比較小，只是陸地動物的一小部分。陸地的優(yōu)勢動物仍是主龍類爬行動物，尤其是恐龍，它們較之前一個時期更為多樣化。翼龍目繁盛于白堊紀中到晚期，但它們逐漸面對鳥類輻射適應(yīng)的競爭。在白堊紀末期，翼龍目僅存兩個科左右。昆蟲在這個時期開始多樣化，并發(fā)現(xiàn)最古老的螞蟻、白蟻、鱗翅目（蝴蝶與蛾）。芽蟲、草蜢、癭蜂也

44、開始出現(xiàn)。開花植物（被子植物）在白堊紀開始出現(xiàn)、散布，但直到坎潘階才成為優(yōu)勢植物。蜜蜂的出現(xiàn)，有助于開花植物的演化；開花植物與昆蟲是共同演化的實例。榕樹、懸鈴木、木蘭花等大型植物開始出現(xiàn)。一些早期的裸子植物仍繼續(xù)存在，例如松柏目。南洋杉與其他松柏繁盛并分布廣泛，而本內(nèi)蘇鐵目在白堊紀末滅亡。4.第5次生物大滅絕事件在白堊紀晚期的馬斯特里赫特階末期，曾發(fā)生大幅度的生物多樣性衰退，時間相當于K-T界限。在滅絕事件過后，造成許多空缺的生態(tài)位，生態(tài)系統(tǒng)花了長時間才恢復(fù)原本的多樣性。雖然白堊紀-第三紀滅絕事件造成許多物種滅絕，但不同的演化支，或是各個演化支內(nèi)部，呈現(xiàn)出明顯差異的滅絕程度。由于大氣層中的微粒

45、遮辟了陽光，減少抵達地表的太陽能，依賴光合作用的生物衰退或滅絕。在白堊紀晚期，食物鏈底層是由依賴光合作用的生物構(gòu)成，例如浮游植物與陸地植物，如同現(xiàn)今的狀況。證據(jù)顯示，草食性動物因所依賴的植物衰退，而數(shù)量減少；同樣地，頂級掠食者（例如暴龍）也接連受到影響。顆石藻（Coccolithophore）與軟體動物（包含菊石亞綱、厚殼蛤、水生蝸牛、蚌），還有以上述硬殼動物維生的動物，在這次滅絕事件中滅亡，或遭受嚴重打擊。例如，滄龍類被認為以菊石為食，這群海生爬行動物在白堊紀-第三紀滅絕事件中滅亡。雜食性、食蟲性、以及食腐動物在這次滅絕事件中存活，可能因為它們的食性較多變化。白堊紀末期似乎沒有完全的草食性或

46、肉食性哺乳動物。哺乳動物與鳥類在K-T事件中存活。科學(xué)家假設(shè)，這些生物以生物的有機碎屑為生，因此得以在這次植物群崩潰的滅絕事件存活。在河流生物群落中，只有少數(shù)動物滅亡；因為河流生物群落多以自陸地沖刷下來的生物有機碎屑為生，較少直接以活的植物為生。 海洋也有類似的狀況，但較為復(fù)雜。生存在浮游帶的動物，所受到的影響遠比生存在海床的動物還大。生存在浮游帶的動物幾乎完全以活的浮游植物為生，而生存在海床的動物，則以生物的有機碎屑為食，或者可轉(zhuǎn)換成以生物的有機碎屑為食。在這次滅絕事件存活下來的生物中，最大型的陸地動物是鱷魚與離龍目，是半水生動物，并可以生物碎屑為生?，F(xiàn)代鱷魚可以食腐為生，并可長達數(shù)月未進食

47、；幼年鱷魚的體型小，成長速度慢，在頭幾年多以無脊椎動物、死亡的生物為食。這些特性可能是鱷魚能夠存活過白堊紀末滅絕事件的關(guān)鍵。（三）新生代（6500萬年前現(xiàn)在）（1）古近紀（65002330萬年前）古近紀（Paleogene，符號E)，舊稱早第三紀，“古近紀”一名中的“古”是paleo-的意譯，“近”則是-gene的音譯，并兼顧了字面意義。1.古地理始新世初始，澳大利亞和南極洲仍然相連，同時溫暖的赤道洋流匯入寒冷的南極水域，使得熱量在全球范圍內(nèi)獲得分配，從而保持全球的較高溫度。但是在4500萬年前，當澳大利亞從南方大陸中分裂出來時，溫暖的赤道洋流開始偏離南極地區(qū)，在兩塊大陸之間形成了一個孤立的寒

48、冷水道。南極地區(qū)持續(xù)變冷，南極水域開始結(jié)凍，并向北方輸送冷水和海冰，使寒冷局勢進一步加劇。北方的超級大陸勞亞古大陸也開始分裂，歐洲、格陵蘭島和北美洲相繼從中分裂而出。在北美洲西部，于始新世開始了造山運動，在平原的抬升過程中形成了諸多巨大的湖泊，并進而沉積形成了綠河巖層。在歐洲，阿爾卑斯山脈的抬升將特提斯洋的最后殘跡地中海包圍，從而使特提斯洋最終消失，并形成了另外一個淺海，這個淺海的北部區(qū)域分布著一系列的群島。雖然北大西洋正在擴張，但是北美洲和歐洲之間可能仍有陸橋相連，因為兩塊大陸上的動物區(qū)系十分相似。印度次大陸繼續(xù)漂離非洲大陸，并開始撞擊亞洲大陸，喜馬拉雅山脈開始形成。漸新世，各大洲繼續(xù)飄移向

49、它們目前所在的位置。南極洲越來越孤立，并最終成為一個永久性的冰封大陸。北美洲西部的造山運動仍在繼續(xù)；非洲板塊持續(xù)向北擠壓歐亞板塊，阿爾卑斯山脈隨之開始隆起，并將特提斯洋的殘余部分與大洋隔離開。在漸新世早期，歐洲遭遇到了短期的海洋入侵，這種狀況在北美洲則較少發(fā)生。漸新世早期在北美洲和歐洲之間似乎仍有陸橋相連，因為這段時期這兩處的動物區(qū)系仍然十分相似。在漸新世的某段時間里，南美洲最終與南極洲分離，并漂向北美洲；這也使得南極洲環(huán)流得以暢通無阻，最終使南極大陸的溫度急劇下降。2.氣候由于被稱為古新世-始新世極熱事件(PETM或IETM)的、地球地質(zhì)歷史記錄中出現(xiàn)的最快的、強度最大的一次全球變暖事件，地

50、球溫度迅速升高，這次迅速和劇烈的升溫（在高緯度地區(qū)溫度上升了7 °C 之多）持續(xù)的時間少于10萬年，但是導(dǎo)致了大量物種急劇滅絕，從而形成了古新世和始新世生態(tài)系統(tǒng)的分野。在始新世中期開始的氣候變冷，致使到了始新世末期時大陸內(nèi)部開始變得干燥，在某些地區(qū)，森林分布區(qū)域萎縮。此時新發(fā)展起來的草原也僅限于河岸和湖畔地區(qū)，還未擴展至平原地區(qū)和現(xiàn)今的熱帶或亞熱帶大草原地區(qū)。氣候變冷亦導(dǎo)致了季節(jié)變化的出現(xiàn)。落葉樹種能夠更好的適應(yīng)劇烈的溫度變化，于是比之常綠樹種，開始占有優(yōu)勢。在始新世末期，落葉林覆蓋了北方大陸的大片區(qū)域，包括北美洲、歐亞大陸和北極地區(qū)；雨林則只分布在了赤道和近赤道的南美洲、非洲、印度次大陸和澳大利亞。在始新世開始之時，南極大陸上還覆蓋著大片的溫帶雨林，乃至