寒武纪之后的奥陶纪发生了海洋生物大分化事件,尤其是“古生代演化动物群”在这次事件结束后取代了“寒武纪演化动物群”。
寒武纪之后的奥陶纪发生了海洋生物大分化事件,尤其是“古生代演化动物群”在这次事件结束后取代了“寒武纪演化动物群”。
科学研究表明,地球生命的起源和演化大约经历了38亿年的漫长历史,经历了从原核单细胞到真核多细胞、从简单到复杂的发展过程。
《远古的辉煌——生物大辐射》是“远古生命的探索”丛书之一,是《远古的灾难——生物大灭绝》的姐妹篇。
真核生命的出现,元古宙一系列演化生物事件,寒武纪生命大爆发,奥陶纪生物大辐射,志留纪晚期至泥盆纪鱼类大发展,石炭纪早期两栖类和蕨类植物大发展,三叠纪中晚期海生爬行动物大辐射,侏罗纪、白垩纪生物大辐射,始新世中晚期被子植物大辐射和新生代哺乳动物大辐射。
在最初的1亿年内,原始地球基本上处于一种熔融状态。
一方面,随着高温和熔岩流沿大型裂缝向上喷涌而出,形成了熔融和半熔融岩石组成的海洋。
另一方面,在熔融物质的冷却过程中,密度大、熔点低且难以挥发的铁、镍等物质首先沉降到地心,形成地核。密度小、熔点高的硅酸盐类物质则逐渐上浮,形成地幔和地壳。
距今39亿年前发生的一场大规模的陨石雨,使地球和月球遭到了数千个直径达80千米的小天体的撞击。这场撞击融化了大部分地球地壳,约50%的地壳含有深达16千米的撞击坑。地球最初的7亿年是陨星不断撞击和地球内部火山持续喷发的时代,因而被称为没有生命现象的“无生代”。
在地球早期,受陨石不断的撞击,地下大量玄武岩浆沿着地球薄弱处喷薄而出,形成红色的玄武岩浆海洋。由于缺乏大气保护,地球内部散逸到空中的热量迅速蒸发,地球表面迅速冷却,从而在地表形成大规模类似金星的薄层玄武岩,构成地球最初的地壳。
火山喷出大量还原性气体和水蒸气,久而久之就在地球上空形成一厚厚的次生大气层。原始大气层主要由二氧化碳、氮气、水蒸气和其他火山喷发出的气体组成。
在地球早期,地壳才固结不久,其下全是“岩浆海洋”,火山喷发此起彼伏,带出了大量的水汽直冲九霄,聚集成无比巨厚的云层。随着地球逐渐冷却,当水汽超过其饱和点时,就开始凝结成水滴、冰晶,从而引发了“排山倒海”的狂风暴雨,一“下”就是几千年。雨水不停地向洼地集中,由此诞生了原始海洋,地球变成了蓝色的巨型球体。
生命的起源与早期地球环境密切相关。科学家研究发现,地球早期形成的大气层充满了还原性气体,这使原始地球初期形成的生物有机分子得以积累保存。那时的大气层无游离氧,地球外层空间也未形成臭氧层,因此,强烈的太阳紫外线对早期大气中的化学反应起着重要作用。频繁的雷电、宇宙射线也是原始地球化学进化中的重要能源,更重要的是原始海洋的形成为生命诞生准备了必要条件。
如苏联科学家奥巴林所提出的团聚体学说,蛋白质和核苷酸聚合成团聚体,形成具有类似膜的结构,并能在酶的作用下产生淀粉,或聚合核苷酸等反应,终于聚合为多分子体系形态的最初生命细胞。
从距今40亿年前地球大陆地壳形成至25亿年前的地质时期划属太古宙。
经过数十亿年的进化,原核生物也才有4000余种。
由于氧化作用,海洋浅层开始变成氧化环境,对沉积作用产生了显著的影响。在前寒武纪距今36亿年~18亿年间,全球范围广泛形成了条带状铁层,这是地球上最古老的沉积岩石之一。
条带状铁层是早期的不产氧光合铁氧化菌和后来的产氧光合细菌使海水中溶解的丰富的二价铁离子被大规模氧化成三价铁离子氧化物而形成的,也就是说,铁层的形成需要大量的氧气,氧含量的增多使得原本可溶于水的二价铁离子被氧化成三价铁离子,进而形成了氧化铁沉积。
内共生学说也对线粒体的起源进行了解释,该假说认为原线粒体被原始真核生物吞噬后与宿主间形成共生关系。原线粒体可以从宿主那儿获得更多的营养,而宿主可借用原线粒体具有的氧化分解功能获得更多的能量。在长期共生过程中通过演变形成线粒体。蓝藻被吞噬后经过共生则演变成叶绿体,螺旋体被吞噬后经过共生则演变成原始鞭毛。
后来,内膜系统的一部分包住了染色质,于是就形成了最原始的细胞核。
地球在距今7.5亿年到5.8亿年前,曾经历了一段极其严酷而漫长的冰河时代。期间,全球总共出现了4次冰期:凯噶斯冰期(距今7.57亿年~7.41亿年)、斯图特冰期(距今7.18亿年~6.6亿年),马瑞诺冰期(距今6.51亿年~6.35亿年)和噶斯奇厄斯冰期(距今5.83亿年~5.82亿年)。其中斯图特冰期和马瑞诺冰期属于大洋型冰川,且马瑞诺冰期的全球化程度最高。而凯噶斯冰期和噶斯奇厄斯冰期为局部的大陆/山岳型冰川。当时不仅陆地全部被冰川覆盖,海洋表面也几近被完全冻结,液态水靠来自地球核心的热量支持,存在于1千米厚的冰层之下。如果从太空看,地球完全是一个巨大的“雪球”。因此,科学界将此冰河时代形象地称为“雪球事件”。
“雪球事件”假说认为,新元古代晚期聚集在赤道附近的罗迪尼亚超级大陆的裂解,使大陆边缘海面积迅速增加,边缘海生物初级生产率和有机碳埋藏量随之大大增加,造成大气中二氧化碳含量迅速减少,进而驱动失控的冰反射灾变,形成“雪球地球”。当时的海洋都被冰冻,冰盖扩展到赤道,平均厚约1千米,全球温度骤降至大约零下50摄氏度。
澄江动物群的发现石破天惊,为解开寒武纪生命大爆发和现代生物多样性起源之谜提供了关键证据,因而很快引起了国内外科学家的高度关注,被誉为“20世纪最惊人的发现之一”,并在2012年7月1日被正式列入《世界遗产名录》。
30多年来的研究表明,寒武纪生命大爆发是地球历史时期成种作用和生物分异最强烈、高级分类阶元诞生最频繁、最集中、功能形态悬殊度最显著、生物结构造型可塑性最强的一次特大型生物演化
在生物登陆历史剧中,脊椎动物的登陆尽管在植物和无脊椎动物之后,却备受世人关注。因为脊椎动物从水到陆,适应截然不同的环境,必须克服重力、失水、支持、呼吸、感觉和繁殖等一系列困难。
水的浮力几乎可以抵消重力,因此,水生脊椎动物通常不需要发展出对抗重力的骨架,只需要专心解决运动效率的问题。但是脊椎动物一旦登陆,重力就成为它们第一个面对的问题,它们必须发展出足以支撑身体重量、将身体抬离地面的骨架。同时因为陆地上已经没有水流帮助运动,所以必须摆脱鱼类全身连动式的线型骨架,转而发展出可独立运作的颈部、肩带、腰带以及发达的四肢骨架。
为什么会产生陆生四足动物呢?也就是说动物为什么要登上陆地呢?对此,科学家们提出了很多假说,其中最有名的有以下三种。第一种是罗默的经典理论,他认为四足动物是它们的祖先在离开干涸的池塘,寻找新池塘的过程中产生的。第二种观点认为,是为了逃避水中越来越激烈的捕食压力才登上陆地的。第三种观点则认为,当时陆地上出现了新的机遇,例如,原始的维管植物在河湖附近的地区大量繁殖,昆虫则在这些原始的植被中穿行,因此,在陆地上生活可以获取更多的食物,四足动物就是在穿行沼泽地过程中获得行走能力的。
裸子植物是以种子来繁衍后代的,因裸子植物的雄配子体能通过花粉管直接送到大孢子囊内,进入颈卵器与雌配子结合,所以它们受精过程不必依赖水,这是裸子植物更能适应陆地和干旱环境生长的重要特征。
当时低纬度的贵州地区是个巨大的海湾,气候温暖潮湿,海湾四周植物郁郁葱葱,大量有机质流入海湾,海湾浮游生物极为丰富,无脊椎动物的双壳类、腹足类、腕足类、菊石类大量发育,这些都为各类海生爬行动物提供了丰富食物。
印度板块在距今4500万年与西藏相撞,巨大的力量促使印度板块俯冲至西藏地下,从而造成西藏地区始新世以前沉积的古生代和中生代等巨厚地层发生强烈褶皱,形成青藏高原。