《地球故事第二讲地球的历史.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《地球故事第二讲地球的历史.doc（12页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、. .地球故事第二讲地球的历史小厮2006-04-06 23:47在科幻影片中，我们经常听到“时间隧道”这个词，并在影片中看到人们穿越“时间隧道”回返到史前世界中去，然而在现实生活中这是难以实现的。地质历史有多长？大约有45亿年，人的生命与宏大的地质时限无法相提并论，但是化石却给我们提供了这样的便利，它使人们能够回溯历史，认识几百万年甚至几十亿年前的地球和生物界。整个生物界，从无生命到有生命，从单细胞的生命到结构构造复杂的物种，都有一个发展的历程。无论是鱼类、鸟类、两栖类、爬行类、哺乳类等都有一个起源问题，即从无到有的过程，这一过程只有在地质历史中才能得以体现。生物是怎样产生的？不同的生物之间
2、存在着什么样的关系？生物是怎样发展的？它们对人类有什么影响？让我们掀开地质历史的每一页，回顾和认识漫长的地球发展和生物演化的历史吧。小厮2006-04-06 23:48化石-地球历史的见证者 化石是保存在地质历史时期的岩层或沉积物中的生物遗体和遗迹。科学家们认为，化石首先应具备生物特征，如形状、结构、纹饰和有机化学组分等，或者是能够反映生物生活活动而遗留下来的痕迹。假如地球历史是一部书，化石就是镶嵌在文字中的图片，它们不仅能生动地注解神秘的史前世界，而且本身也是地球历史的见证者。 根据化石的成因，古生物学家把它们划分成几类。实体化石 人们曾经在西伯利亚第四纪的冰冻土层中发现了巨大的猛玛象，这些
3、庞然大物不仅保存了完整的骨骼，连粗厚的皮肤、长长的体毛，甚至胃内的食物都保存了下来。现代科学认为，巨厚的冻土地带可以使动物的遗传基因不受到任何破坏，甚至有可能通过克隆的方法赋予这种动物第二次生命。后来，科学家们又在波兰发现过完整的披毛犀，所有这些实体得到保存的化石都是实体化石，实体化石通常保存了动物、植物遗体的全部或绝大部分（特别是坚硬的骨骼部分），既有研究价值，又有观赏价值，是一种很珍贵的化石。铸模化石动植物遗体在保存为化石的过程中，通过挤压作用在地层的岩石表面留下的印模、铸型等称作铸模化石，这种化石能清晰地显示生物硬体表面的精细结构，可以划分出若干类型，其中印痕化石最常见。遗迹化石 顾名思
4、义，遗迹化石主要是动物在生命活动中遗留下来的痕迹或遗物，前者如爬迹、足迹等，后者如粪便、蛋等，恐龙足迹和恐龙蛋就是经过漫长的地质作用形成的著名遗迹化石。遗迹化石是研究动物生活习性及生命活动的重要证据。不要小瞧这些化石，科学家们已经赋予这些地球历史的见证者众多的使命。1、地层的划分与对比 许多无脊椎动物化石由于在短时间范围内演化迅速，特征变化明显，易于辨别，因此成为标准化石。利用标准化石可以有效地划分和对比地层，如我国古生物学家曾在广西的泥盆纪地层中分别利用珊瑚、腕足动物、牙形刺等建立起若干标准化石带，依据这些特征明确的化石，不仅可以精确地进行我国南方泥盆纪地层的划分和对比，还可以同时完成更大范
5、围（如与北美、欧洲等）内的国际间地层对比。2、地层系统的建立 化石能够客观地反映所在地层的新老顺序，在一般情况下，地层的层位越高，所含化石的种类越丰富，其面貌与现代生物越接近；反之，地层层位越低，所含化石的结构越趋于简单，种类越单调。这样，科学家们可以利用化石恢复从老到新的完整地层系统，地质年代表就是这样建立的。 3、重新塑造古环境 人们根据发掘到的化石可以推断当时的环境类型，根据古生物群落的分析，可以恢复环境背景及环境变迁的模式，如有孔虫、鹦鹉螺、三叶虫等为海洋生物，赋存这些化石的地方在远古时期就是海洋。钙质海绵、藻类化石的出现不但表明海洋环境，而且可以从它们的生态特点进一步确认产有这些化石
6、的地方是水深不足百米，温暖而又清澈的浅海。4、揭示生物的进化途径 对于已经绝灭了的生物，若要了解它们的形态、结构及演化线索，一定离不开化石。化石是生物产生和演变的直接证据，实践证明，人类目前掌握的有关动植物在演化方面的信息绝大多数都是从化石中找到的。如此看来，化石确实不同寻常，以化石为对象，研究地球历史时期的生物界及其发展的科学就是古生物学。作为地质科学的一个重要分支，古生物学已经取得了在科学界应有的地位，并获得了巨大的发展。小厮2006-04-06 23:49漫谈化石的世界之最 从最微小的植物花粉化石到最巨大的恐龙化石，使我们目睹到不同种类生物之间的差异，特别是形态上的差异。这些差异不仅展示
7、了生物的多样性，也同时启迪人们展开了无穷的联想。人们在搜集化石的时候，把兴趣更多地放到肉眼可见的目标上，这不奇怪，因为体形庞大的动植物化石最容易吸引人们的视线。但这无形中冷落了那些体形小、肉眼难以寻见的化石。世界上最小的化石只能用毫米或微米度量，必须借助显微镜或电子显微镜才能观察和研究。微体化石是化石家族中的重要成员，无脊椎动物中的有孔虫、放射虫、牙形刺等，植物的繁殖器官孢子和花粉，以及某些藻类等都是常见的微体化石。一些更微小的菌藻类化石是超微化石的代表，所有这些化石，构成了五花八门、奥妙神奇的另一个世界，就象童话故事中的“小人国”。微体化石是人类探索地球上生命发生和演化的关键环节。在化石的“
8、巨人”领域里，可以发现许多世界之最。软体动物门中的头足类有许多“巨无霸”，古生物学家在头足类繁盛的奥陶纪地层发现过体壳长达10米的鹦鹉螺。在奥地利的戈绍盆地，人们曾发掘出世界上最大的菊石，它们的壳是旋卷型的，直径超过了2米，如果没有沉积物充填，可以躺进去一个人。 在鱼类化石中，原始盾皮鱼类出现在泥盆纪，其中节甲鱼的体型最大，长度可达10米，我国四川江油县就发现过这种鱼化石。鱼类中的重量级冠军是鲨鱼，产于第三纪地层中的著名白鲨化石，在张开的嘴中可以站立一个人，其身躯之高、身体之长就可想而知了。爬行动物在中生代繁盛一时，恐龙是众所周知的庞然大物。当然，恐龙也不一定都是很大，近年来美国哥伦比亚大学的
9、古生物学家在美国、加拿大边境地区考察发掘到一批珍贵的袖珍恐龙，其中有一只恐龙从阌饬砍銎渥愠?厘米，整个身躯不过和麻雀一样大。最大的恐龙当属食草类恐龙，在我国四川自贡恐龙博物馆陈列的标本中，最引人注目的是天府峨嵋龙，它身长20米，高10米，估计它的体重在40吨左右，但它只是亚洲第二号恐龙，目前亚洲最大的恐龙是合川马门溪龙，这条恐龙“巨人”全长22米，光是脖子就有9米长，如果把它的脖子伸直，有三层楼房那么高，估计活着时的体重有50吨。1972年，在美国科罗拉多州曾发现了巨大的恐龙骨骼，研究认为，这是食草类恐龙腕龙的化石，根据对骨骼测量后的推算，它的体长可达30米。七年后又在这一地区发掘到新的骨骼材
10、料，据信这条恐龙长达30.5米，头以下的高度就达18米，被称为超级恐龙。食肉类恐龙中最有名的就是霸王龙，霸王龙最早发现于北美，在我国山东、河南、新疆等地也有发现。它的体长一般在15-20米左右，高5-6米，体重8-10吨，相当于三头大象体重的总和。霸王龙的头可能是恐龙中最大的，这与它的食肉性有关，头骨一般长1.2-1.5米，嘴可以张开很大，嘴里布满锋利的牙齿，每颗牙齿足有20厘米长。中生代爬行动物不仅占据了陆地，也扩展到了海洋和天空。我国科学家曾在珠穆朗玛峰地区海拔4800米的聂拉木县发现了珍贵的鱼龙化石，这条鱼龙长达10米以上，被命名为喜马拉雅鱼龙。1984年，在法国里昂也发现过大小相近的鱼
11、龙化石，全世界已知的50具较完整的鱼龙化石中，体长在10米以上的的确不多见。翼龙是翱翔在空中的爬行动物，人们曾在美国堪萨斯地区发现过翼长8米的翼龙，但翼龙的身躯比较小，通常与火鸡相似。最大的翼龙是产于中生代晚期的巨翼龙，翼长可达12米。说到哺乳动物化石的“巨人”之最，自然是非象化石莫属了。产于我国的东方剑齿象，在体形上远远大于现代的亚洲象和非洲象。猛玛象最高达3.5米，体长约6米，一对长而弯曲的巨牙，长度就在3米以上。七十年代初，在安徽怀远县发现一具长8米、高4米多的体形巨大的象化石，经古生物学家研究，确认为古棱齿象，它生存在30万年前的更新世晚期。在鸟类中，体型最大的是恐鸟，这种绝灭了的巨型
12、鸟主要分布在南半球，是早期鸟类向大型化发展的一个分支，十八世纪中叶，英国探险家们曾在新西兰目睹过这种巨鸟的丰姿，据信这是人类最后一次见到这种巨大的鸟类。恐鸟与鸵鸟神态相似，前翅退化，不能飞翔，靠两条粗壮的后腿奔跑。恐鸟的体高可达4米，估计体重在200公斤以上。恐鸟的蛋与篮球相仿，壳厚不易破，小恐鸟出世后，个体比鸡还要大。在植物界中，超级“巨人”是硅化木，硅化木是高大乔木保存在地层中形成的化石，世界上最长的硅化木化石产在中国江西玉山县，它的主干长28米，直径达1.1米，重约60吨。比藏于意大利博物馆中原称“世界之最”的硅化木长出1倍，是目前世界上保存最长的硅化木化石，但还不是最粗，最粗的硅化木发
13、现于新疆北部将军庙地区，在那片巨大的硅化木林中，许多树干的直径都超过2米，最粗的需要7、8个人才能合抱，堪称世界第一。而这片巨型硅化木林也是全球保存规模最大的硅化木林，在12平方公里范围内，暴露于地表的硅化木数以百计，树基和断残的树干一个接一个，仿佛是刚刚被砍伐过的原始森林。世界上数量最多的化石在动、植物界各有代表，植物界自然是孢粉，想象一下弥散在空气中的现代孢粉就知道它们的数量之大了，但这些微小的植物生殖器官只是在中新生代的地层中才出现。在动物界中，海绵骨针化石是数量最多的化石。海绵骨针是海绵动物骨骼的主要单元，它们分布在几十亿年间不同时代的地层中，十分微小，但形态多样，数量不计其数，世界各
14、地都有在地层中发现富集的海绵骨针层的报道。世界上数量最大的恐龙蛋化石产地在中国河南西峡地区，在那里，有世界上分布面积最大、数以万计的形形色色的恐龙蛋化石。世界上最重要的鸟类化石产地也在我们中国，在辽宁北票等地先后发现孔子鸟、中华龙鸟等震惊世界的化石，为研究爬行动物向鸟类演化提出了最有利的证据。小厮2006-04-06 23:49地质年代是怎样划分的 我们谈到地球的年龄，一般涉及到相对年龄和绝对年龄。 地球相对年龄的确立主要依据于化石。自从英国地质学家史密斯提出“化石层序律”后，就把时间与生物演化阶段联系起来。人们知道，在不同时代的地层中含有不同的化石，同样，我们得到了这些化石后也可以推断产出这
15、些化石的地层年代。 在众多的古生物门类中，有些门类特征显著，演化迅速，在反映地质年代上非常“灵敏”，这种化石被科学家们称作“标准化石”，它们被用作划分时间地层单位时往往起主导作用。而有些门类则演化非常缓慢，或空间分布的局限性很大，因此在划分和确定地质年代时只能起辅助作用。前者如三叶虫，它们只生存在古生代，而且演化明显，在古生代不同时代中都有各具特色的属种代表，是著名的标准化石；后者如舌形贝，这是一种腕足动物，从寒武纪就已出现，在现代海洋中仍十分常见，在几亿年的时间跨度内，这种化石从形态、大小到内部结构，几乎没有显著变化，它们的地层意义同三叶虫相比就逊色多了。假如我们在某个地方采集到三叶虫化石，
16、我们可以肯定地说，这个地区的地层年代是古生代，而且还可以根据三叶虫的属种进一步确定是生活在古生代的某一段具体时间，比如是寒武纪还是奥陶纪，但采集到舌形贝化石我们就感到茫然了，因为它不能帮助我们确定地质年代。 以生物演化为依据，人们建立了能反映地球相对年龄的地质年代表（见附表）。在这个表上，最大的时间概念是宙，其次是代、纪、世、期。如古生代包括寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪、二叠纪六个纪，其中，寒武纪又可进一步分为早寒武世、中寒武世和晚寒武世三个世，每个世还可以分成若干个期。以地质时代相对应，代表每一地质时期的地层也建立起地层单位。最大的地层单位是宇，其次是界、系、统、阶，如代表古生代的
17、地层，我们就称作古生界，其中，寒武纪时形成的地层就被称为寒武系，奥陶纪期间形成的地层则被称为奥陶系，以此类推。 我们在讨论地球发展史时，涉及到了地质时代和地球的年龄，地质年代有时还应进一步明确，比如，我们讲寒武纪始于5.7亿年前，这个数据是怎样得来的？结束于5亿年前，这个数据又是怎样得来的？这就必然涉及地球的绝对年龄。 人们通过同位素测定法可以准确地得到地球的绝对年龄。很早以来，人们发现岩石中放射性同位素都会自动并以不变的速率逐渐衰变为非放射性的子体同位素，同时释放出能量。只要温度、压力等因素不变，人们就可以获得准确的数值，利用放射性同位素来测定岩石或矿物的年龄了。常用的同位素年龄测定法有铀-
18、钍-铅法、铷锶法以及钾氩法。这些方法为获得地球不同时期绝对年龄值和各个地质时代的准确时限提供了便利，当然，这些方法也不是没有缺点的，在进行同位素年龄测定时，所选取的样品很难消除后期热变质作用的影响，如果样品是遭受过风化的岩石，与母岩的性质更是相差甚远，所得到的绝对年龄值往往不能代表岩层的真正年龄。看来，要想通过同位素测定法得到一个地区准确的地质年代，精确的取样、先进的设备和缜密的测定过程缺一不可小厮2006-04-06 23:50漫长的前寒武纪 寒武纪的开始，标志着地球进入了生物大繁荣的新阶段。而在寒武纪之前，地球早已经形成了，只是在几十亿年的漫长过程中一片死寂，那时地球上还没有出现门类众多的
19、生物。这样，科学家们便把寒武纪之前这一段漫长而缺少生命的时间称作前寒武纪。前寒武纪约占全部地史时间的六分之五，由于没有足够的生物依据，我们对地球的这段历史知之甚少。 根据有关生命活动迹象的宝贵资料，也是为了研究上的便利，地质学家把漫长的前寒武纪分为太古代、元古代两部分。 太古代离我们久远，其时限约从38亿年至26亿年前，长达12亿年。太古代是具有明确地史记录的最初阶段。在这漫长的12亿年间，是地球形成后的初始期，地表到处形成童山和荒漠，由于年代久远，确实很难寻觅到化石，人们对这一时期的生命活动了解得很少。但20世纪后半期，科学家们陆续在南非和澳大利亚获得了重大收获，在变质程度不太剧烈的沉积岩层
20、中发现了叠层石，这是微生物和藻类活动的产物。此外，人们在这些古老的岩层中还分析出大量的有机化合物（如苯、烃基苯等）和环形化合物（如呋喃、甲醇、乙醛等）。在南非的一套古老沉积岩中，科学家们借助先进的精密观测仪器，发现了200多个与原核藻类非常相似的古细胞化石，这些微体化石一般为椭圆形，具有平滑的有机质膜，这是人们迄今为止发现的最古老、最原始的化石，也是在太古代地层中发现的最有说服力的生物证据。 元古代的时限自26亿年前至5.7亿年，在这段地史中，原核生物演化为真核细胞生物，形成地史时期的菌-藻类时代。人们在这一时期的古老地层中发现过微古植物化石、宏观藻类化石及叠层石。仅在我们中国，古生物学家就已
21、发现元古代不同时期的微古植物化石80余属、近200个种，生命在元古代得到进一步繁荣，那时的地球已不再是满目荒芜了。 元古代末期，大约从8.5-5.7亿年，被命名为震旦纪，这是因为这段时间在生命演化历程中具有呈前启后的意义，并且它的命名地是在中国。 “震旦（Sinian）”意指中国，古印度就称华夏大地为“震旦”，德国地质学家首先把它用于地层学，后来许多学者都仿效使用，但含义有所不同。后来地质学家们重新定义了震旦纪，我国著名地质学家李四光等在长江三峡建立起完整的震旦纪地质剖面，这就是有名的峡东剖面，它向全世界提供了地层对比的依据。 震旦纪已有了明确的生物证据，在动物界出现了低等的小型具硬壳的物种，
22、以及大量裸露的高级动物，后者就是发现于澳大利亚的埃迪卡拉动物群。在植物方面表现为高级藻类（如红藻、褐藻类等）的进一步繁盛，宏观藻类也得到飞速的发展，这时的地球已彻底改变一片死寂、毫无生气的面貌了。 埃迪卡拉动物群主要由类似水母类、蠕虫类、海鳃纲的生物所组成，多保存为印痕化石，尽管它们的形态、结构都很原始，但它们被认为是20 世纪古生物学最重大的发现之一。这一发现使科学界摈弃了长期以来认为在寒武纪之前不可能出现后生动物化石的传统观念。所谓后生动物即是指相对于原生动物的各种多细胞动物。小厮2006-04-06 23:51地球经历过几次冰期？ “大冰期”是地球上极为寒冷的时期，气温很低，极地和高纬度
23、区广布冰盖，中、低纬地区也分布有很多大陆冰川和山岳冰川，冰川地质作用十分强烈。 “大冰期”是相当长的时段，气候并非恒定不变，其中以有相对更寒冷的时期，称为“冰期”，和与它相对温暖些的时期，即间冰期，它们相互交替。在冰期到来时，高纬度地区的冰盖向中、低纬度地区伸展，在高寒地区表现为雪线下降，山岳冰川规模都增大，海水蒸发后形成固体冰，停留在陆地，海水量减少，海平面下降，形成“海退”。间冰期时，冰盖向高纬度退缩，使大量冰融水流回海洋，海下面上升，形成“海进”。现代冰川作用可以通过观察冰川形成的地貌及留下的沉积物（即冰碛层）来识别；古代冰川作用及大冰期的存在只有靠地层中的冰碛层来确认。地球所经历的大冰
24、期，一般认为明显的有3次，第一次发生在元古代末期；第二次发生在古生代后期（石炭一二叠纪）；第三次发生在第四纪。科学家们通过地质调查后认为，第一次大冰期在我国很明显，在震旦纪早期的地层中，大量的证据保存在下震旦统上部的南沱组冰碛岩上。第二次大冰期主要出现在冈瓦纳古陆，其证据主要见于非洲、印度、澳大利亚等大陆上的石炭一二叠纪冰碛岩上。第三次大冰期的证据在全世界都有发现，并可以辨别出冰期和间冰期，如在欧洲体现为阿尔卑斯山区的4次冰期（钧茨、民德、里斯、玉木）及相应的4次间冰期、冰后期。在我国，冰期的出现频率更为复杂。研究发现，我国西部体现为3次冰期（喀克地普生、契克达万、塔特开特）及3次间冰期、冰后
25、期。但在我国中、东部则体现为4次冰期（鄱阳、大姑、庐山、大理）和4次间冰期、冰后期，尽管以上冰期都存在着相应的冰碛物为证，但中国东部冰期问题一直存有争议 。另外也有人提出元古代初期（距今约23亿年）有一次最早的大冰期，其后，在奥陶一志留纪之交有一次大冰期，侏罗纪也有一次寒冷期，但这些提法证据不够充分，即便存在规模也不够大。地球上为什么会出现大冰期呢？科学家们认为，天文因素可能是大冰期周期性出现的原因之一。太阳系在银河系中的运行，银河系空间物质的疏密不同，太阳系经过星际物质的稠密地段时，太阳光热辐射的传导受阻，地球接受日光能较少，因而出现冷的周期。也有学者认为，太阳运行到距银河系中心最近时，亮度
26、也会变小，使行星变冷。太阳最绕银心一周的公转周期是大约是3亿年左右，不管上述假说哪个正确，太阳绕银河公转一周，行星会变冷一次，由于地球表面多水，在这一周期到来时便会产生一次大冰期。应当指出，这3亿年的周期与元古代未期（震旦纪）、石炭一二叠纪及第四纪这3次大冰期的时间间隔是基本吻合的，故此假说基本成立。但在震旦纪以前相隔若干个3亿年却没有或没有确切发现冰碛层证据，这是为什么呢？科学家们认为，这也许与古老岩层的深变质作用有关。小厮2006-04-06 23:52地史学的诞生 地史学也叫“历史地质学”（Historical geology），是地质学的重要分支学科，它主要研究岩石圈，即地壳和部分上地
27、幔的发展历史及其规律性。其具体研究内容包括沉积（地层）发育史、生物演化和构造运动史。它来源于区域地质调查、填图和矿产普查勘探实践所积累的丰富资料，其研究成果又反过来指导这些工作。 虽然远古人类就有关于地层、化石等方面的知识，但地史学学科体系的形成还是主要起源于1819世纪欧洲的英、法、德、意等国，特别是英、法两国。18世纪中期，法国的一些地质学家和生物学家调查了巴黎盆地的大量化石和地层，他们以特殊的沉积岩和生物化石划分了反映地理环境的海滨相带和深海相带的界线，对巴黎盆地地层层序作了系统研究。后来，又有学者系统研究了维拉雷山脉的地层和化石，提出存在着由老到新的五个层序，这些，成为用化石和沉积物的
28、性质恢复过去环境的地史学的基本方法。18世纪末、19世纪初，英国的史密斯调查研究了威尔士到泰唔士河广大地区的地层和化石，绘制了大面积地质图、地层剖面图、地层柱状图，用地名命名不同层序，如“伦敦粘土”、“里阿斯层”等。他又出版了专著用生物化石鉴定地层，从此奠定了地层学、地史学的基础。在他之后，地质学家们尝试以化石为基本依据，确定地质历史时期的大的时间单位和地层单位，先后建立了志留系和寒武系，又将二者间重复部分单独分出建立奥陶系，以及后来的泥盆系、石炭系和二叠系。“系”代表地层单位，相对应的时间单位是“纪”，于是就有了寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪和二叠纪。在“纪”的基础上，地质学家们发现
29、还能区分出更大一些的时间单位和地层单位。早在18世纪中期，德国的地质学家莱曼和意大利的地质学家阿尔杜伊诺就提出将成层岩石分为“原始层”、“第二层”和“第三层”。18世纪后期德国地质学家维尔纳归纳了前人的工作，将地层划分为“原始层”、“过渡层”、“覆盖层”和“冲积层”，这些都是比“纪”更笼统、更粗略的大的地层单位的雏形。到了19世纪中期，英国地质学家菲力普斯将寒武、奥陶、志留、泥盆、石炭、二叠几个系合并称为古生界；将三叠、侏罗、白垩三个系合并成为中生界；将第三系与第四系合并称为新生界，从而产生了第一个地层系统表或地质年代的顺序。更古老的地层单位是在美国产生的，地质学家洛根根据对北美大陆大量不含化
30、石的古老结晶岩、片麻岩的研究，建立了“劳伦系”和“休伦系”。后来，地质学家丹纳称劳伦系为“太古界”；地质学家万海斯又称其上的休伦系为“元古界”。地质历史上的太古界、元古界、古生界、中生界和新生界就是这样产生的，它们是地层单位，与它们相应的就有五个“代”（年代单位），每个“代”都包含着不同的“纪”，以古生物化石作为划分依据。一般说来，太古代和元古代只有很原始的、特征不清的生物；古生代具有古老的、多数现已绝灭的生物；中生代具有中等复杂程度的生物，并与现代生物有若干相似；新生代具有高等生物，并与现代生物大多类同。小厮2006-04-06 23:53寒武纪是不是寒冷 寒武纪是古生代的第桓黾停笤伎加诰峤
31、?亿年，至5亿年结束，共经历了一亿年漫长的时间。从名字上听来，寒武纪给人以阴冷恐怖的感觉，实际上，“寒武”是英文Cambria的译音，它原本是英国威尔士西部一座山脉的名称，只因地质学家塞奇威克（A.Sedgwick，1785-1873）在这里进行过详细的研究，发现过许多那一时期的生物化石并确认了相应的地层，所以才被作为一个专门的名称使用至今。现在，寒武纪这个名字被全世界广泛应用，它代表地球上有大量生物开始出现的新时期开始，在此之前，由于地球上的生物极其稀少，便被人们统称为前寒武纪。因为有大量生物开始出现，可见寒武纪时并不寒冷，恰恰相反，寒武纪时海洋中十分温暖，适合各种生物的生长发育。寒武纪时主
32、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。作为一个远古的时代，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。试想，在寒武纪
33、之前，地球上一遍荒寂，海洋中的生物寥寥无几，那时的世界与寒武纪有多么巨大的差异啊。只有到了寒武纪，地球才呈现出欣欣向荣的面貌，而改变地球面貌的恰恰是这些众多的生物。生物从无壳到有壳，给我们带来了两方面的信息，首先是生存环境向更有利的方面变化，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；其次，生物具备硬壳后通过变革改变了栖息条件同时增强了自我保护功能，在生存竞争中向有利于自身方面发展。在我们中国，寒武纪的地层在南方和北方都有广泛的分布，并产有丰富的古生物化石，众所周知，化石可以用来划分和对比地层，利用标准化石，可以准确地识别出不同年代的地
34、层，已故地质学家孙云铸、卢衍豪等为研究这一时期的古生物和地层倾注了毕生的心血。中国的寒武纪地层由于研究水平较高，生物化石丰富，建立了许多完整的地质剖面，现已由国际科学界公认为亚澳太平洋区的标准，吸引了来自五大洲的科学家前来观摩和考察。寒武纪时形成了许多沉积型的矿产，这些矿藏包括磷、石膏、盐类等，其中磷矿最为重要，我国这一时期的磷矿主要分布在南方。小厮2006-04-06 23:53三叶虫的世界 三叶虫是一种已经绝灭了的节肢动物，我国早在300多年前，即明朝崇桢年间就在山东泰安发现了三叶虫化石。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、喙抢嗪头掷辔
35、恢貌幻鞯囊淮笈鎏逦。话憬?-2mm）、低等的软体动物，当时的海洋条件已经适合于它们生存，这些动物给三叶虫带来了丰富的食源，在那时的海洋中，三叶虫还没有遇到有力的竞争对手，因此它们横行霸道，迅速发展，整个寒武纪成了三叶虫的世界。三叶虫的身体分为头部、胸部和尾部三个部分，背面的甲壳坚硬，正中突起，两肋低平，也形成纵列的三部分，三叶虫的名字就是这么来的吧。由于三叶虫的背壳坚硬，所以容易被保存成为化石。我们今天了解这种绝灭了的动物，全是通过化石来认识它们的。三叶虫的头部由于覆盖有硬甲，可称为头甲，头甲上中央隆起的部分叫头鞍，头鞍的形状和大小在不同种类中变化较大，头鞍前部是头盖，上面发育着眼脊、眼叶和眼
36、。头盖两侧的边缘下凹并延展形成活动颊，活动颊常常进一步形成十分尖锐的颊刺，伸向身体的后方，整个头甲是三叶虫分类和种属鉴定的重要依据。胸甲由许多形状相似的胸节组成，这些胸节相互衔接，与绝大多数节肢动物的体节相似，胸节可以活动，并有弯曲的功能。三叶虫身体能够蜷起或伸展开全靠这些活动的胸节，但幼年体的三叶虫没有胸节。尾甲是指三叶虫身体末端由若干体节融合而成的部分，它们形成三叶虫独特的尾部。三叶虫的尾一般都是半圆形，由于尾的边缘常常形成大小不同的尾刺，使许多三叶虫的尾伸展、放射，变得很美丽。整个三叶虫的背面硬而光滑，但科学家们发现有些种类在背甲上具有小瘤或小结节，这些小瘤和小结节与背甲上的颊刺、肋刺、
37、尾刺一起，构成了复杂的防护盔甲，可见，当时海洋中即使有比三叶虫强悍的动物，也不敢轻易冒犯它们。经过各国古生物学家多年的研究，认为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，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。三叶虫从幼虫到成虫，一般经历三个生长阶段，即幼年期、分节期和成虫期。了解这点，对我们在野外采集三叶虫化石很有必要，如果人们稍微具备一些有关三叶虫发育阶段的知识，就能对采集到的三叶虫化石做出大致的鉴定，不致于把不同发育阶段的同一种三叶虫当做不同形态的属种了。幼年期的三叶虫除身体很小外，常常凸起明显，头部与尾部区分不明显，没有胸节，虫
38、体呈圆球状。以后，随着三叶虫不断生长，胸节逐渐增加，当胸节全部长成不再增加时就进入成年期，此时意味着三叶虫已达到性成熟阶段，能够生儿育女了。三叶虫每蜕一次壳，身体都会增大，壳上的刺、瘤、甚至尾甲的分节数也会增加。三叶虫长大以后就可以在海洋中无忧无虑地生活了，至今为止，人们还没有在陆相地层中发现三叶虫化石，这说明这种动物确实只生存在海洋里。由于三叶虫化石常常与珊瑚、腕足动物、头足动物共同出现，表明它们都喜欢生活在比较温暖的浅海，在那里，三叶虫以各种微小的生物为食，或者也对海草及动物的尸体感兴趣。可以肯定，它们不具有主动攻击的能力，因为三叶虫没有良好的游泳器官，也不具备流线形的体形，在水中行进的速
39、度较慢。从它们的坚固背甲可以想象，一旦有凶猛的动物（如鹦鹉螺类）向它们摆出进攻的架势时，三叶虫会迅速把身体蜷起，象穿山甲那样把自己保护起来，悄悄沉入海底。寒武纪时为什么出现那么多三叶虫呢？科学家们通过古生态学的研究认为，三叶虫具有很好的适应环境的生存方式。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。在寒武纪以后的地质时代，这种不同寻常的生物与其它无脊椎动物又共同生存了很长时间，才逐渐数量减少和衰退。我国三叶虫化石非常丰富，仅在寒武纪的早期就发现了200
40、多个属，山东泰安盛产的“燕子石”，经研究发现就是当时大量活动的三叶虫死后堆积形成的，那些显露在岩石表面纷纷欲飞的“燕子”，实际上全是一种长有长长尾刺三叶虫的尾甲。三叶虫出现后，在整个早古生代（包括寒武纪、奥陶纪和志留纪）都可作为众多生物的代表，它们和许多其它生物一起共同揭开了地球走进生物多样化的序幕，从此，一个欣欣向荣的生物世界才真正出现。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小厮2006-04-06 23:54奥陶纪与头足类动物 寒武纪过后，地球历史进入奥陶纪。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
41、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。 奥陶纪的命名颇有些戏剧性：1835年，英国地质学家塞奇威克（ASedgwick）建立寒武纪时，泛指整个早古生代及其那一时期形成的地层。同年，莫奇逊（RIMurchison）研究英格兰的同一地区的这套地层，提出了志留纪的称谓，指早古生代地层的大部分。这样，两个
42、名称涵盖的内容在时限和地层上有很大一段的重复，造成应用上的困难和长达50年的争论。后来，地质学家拉沃斯（CLapworth）提出建议，将原称寒武纪或志留纪之间的重复部分另外取名奥陶纪（Ordovician，威尔士一个古代民族的名字），从此，才有了早古生代地球发展史的寒武纪、奥陶纪、志留纪先后三个不同的发展阶段。 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极的种类。在生物分类位置上，头
43、足类被称作头足纲，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
44、，也可以是弯的或盘卷的。角石从开始发育到最终长成，壳的直径逐渐变大，肉体生长时不断前移并分泌钙质的壳，最后着生在壳体最前部，形成住室。住室后面向壳的尖端一方则形成一系列的气室，气室对角石的升降和平衡具有重要的作用。角石死亡以后，肉体通常很难保存，只有硬壳才能够保存成为化石。角石壳的外表不一定都是光滑的，许多种类壳的表面发育有不同的纹饰，如结节、瘤、各种横纹、竖纹等，体内隔壁、体管等构造也很不相同，它们都是重要的鉴定依据。我国角石化石资源非常丰富，北方奥陶纪地层中的鄂尔多斯角石、阿门角石、灰角石；南方奥陶纪地层中的震旦角石、盘角石、米契林角石等都是代表性属种，它们长期以来被有效地应用于划分对比地
45、层。 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。小厮2006-04-06 23:55志留纪和笔石 早古生代的最后一个时代是志留纪。 由于发生猛烈的造山运动，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。志留纪的主要珊瑚类型是床板珊瑚和四射珊瑚，尽管当时的珊瑚中许多是单体而不是群体，
46、但由于数量丰富，海洋中已经形成了珊瑚礁。层孔虫是另一类海洋生物，它们可以分泌钙质的骨骼，也具有造礁能力。腕足类是一种固着生物，具有两瓣硬壳，死后容易保存成为化石，形成壳相地层。 此外，志留纪时的重要生物还有苔藓虫、三叶虫、鹦鹉螺类和笔石类。其中，笔石是一种非常重要的生物。 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
47、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。 志留纪的笔石种类很多，但都有一些共同的特征。笔石动物分泌的群体骨骼称为笔石体，笔石体大小不一，通常大型笔石体长50-70厘米或更长，小型的仅有几毫米长。笔石体的一端是一个长锥型的胎管，从这里芽生出一系列笔石虫体居住的胞管，胞管的数目在不同种类中相差悬殊，有的仅具有5-6个胞管，而有的则具有上万个胞管。许多胞管接连生长就形成了笔石枝，由一个或多个笔石枝就形成了笔石体，笔石体在海水中漂浮，可以到达很远的地方。 古生物学家根据胞管的特征，把笔石划分为许多目，如树形笔石目、管笔石目、腔笔石目、正笔石目等等。在众多的笔石目中，以树形笔石目和正笔石目的延续时间最长，数量多、分布广，具有重要的地质意义，常见的化石也多属于这两个目。 我国的笔石非常丰富，分布极广，一些世界性的标准属种几乎都在我国出现，还有一些中国特有的种类，化石保存完好，层位齐全，其中许多是演化上的关键属种，而且在我国出现较早，为研究笔石的系统分类、生态学及其演化等提供了难以替代的材料。 研究志留纪的