地球由於處於太陽系的特殊有利區域,孕育了大量的生命。從細菌到單細胞,從單細胞到複雜生命,這之間的歷程承載了46億年的地球歷史。而物種進化則在其中充當著主要角色。 當我們驚歎於生命如此神奇的時候,是否應該瞭解一下生命起源以及生物進化歷程呢?
一、地球形成
二、生命的起源
三、早期生物演化
四、顯生宙的生物演化
一、地球形成
1.1 地球從環繞早期太陽旋轉的吸積盤之中形成(45.7億年前)
1.2 建立地球生命的形成環境(45.33億年前)
依大碰撞假說,原始的地球與忒伊亞相撞,在原始地球周圍產生一個環,這個環在數百萬年之後形成月球。重力的拉扯使地球的自轉軸傾斜,建立了地球生命的形成環境。
1.3 大氣與海洋形成(41億年前)
地球表面溫度降低使地殼得以凝固,大氣與海洋形成。
二、生命的起源
關於生命起源,目前有兩種學說:外星來源說和地球發生說。
外星來源說指的是銀河系別的星球上的生命(細菌或孢子)傳到地球上。
地球發生說指的是地球上的無機物在特定的物理化學條件下形成的各種有機化合物,這些有機化合物後來再經過一系列變化後轉變為有機體。地球發生說目前比較流行,也是多數人接受的說法
2.1 形成有機化合物
原始海洋中的無機物經過紫外線、電離輻射、高溫、高壓等條件發生化學反應形成有機化合物(氨基酸、核甘酸、多糖、類蛋白質、脂肪酸)
2.2 形成生物大分子
有機化合物(氨基酸、脂肪酸、核苷酸、多糖、類蛋白質)在原始海洋中聚合形成複雜有機物(甘氨酸、蛋白質、核酸等—生物大分子)
2.3 形成生命
複雜有機物(甘氨酸、蛋白質、核酸等—生物大分子)經過多個生物大分子聚集形成以蛋白質和核酸為基礎的多分子體系,它具有初步的生命現象,從周圍環境中吸取營養,亦能將廢物排出體外。
從此,生命開始從化學進化轉入生物進化階段
三、早期生物演化
早期生物演化經歷了4次重大事件(飛躍):
3.1 從非生物的化學進化,發展到生物進化
地球年齡約為46億年,而最早的化石記錄在38億年——-南非東部Barberton鎮無花果樹組燧石石中的許多單細胞生物,球狀、棒狀,直徑17-20微米。它們可能是一些藻類演化的先驅。
最早的化石記錄表明非生物的化學進化發展到生物進化(最早生物)
3.2 生物發生分異,多樣性增加
化石證據:加拿大Ontario西部蘇必利爾湖沿岸,前寒武紀Gunflint組(20億年)中,發現的微化石有8屬12種。表明經10多億年的演化,原核生物已發展到相當繁盛的程度,這可能與當時大氣開始充氧有關。
3.3 原核生物演化出真核生物
澳大利亞Amadens盆地Bitter Springs組(10億年)中發現了4個屬的微化石,一個象絲狀的藍綠藻(原核生物),其他3個屬的內部結構似綠藻(真核生物)
真核生物出現於18億年前,繁盛於10億年前
3.4 後生動物出現
澳洲南部Edicara崩德砂岩的埃迪卡拉(Ediacara)動物群(5.9-7.0億年)就是代表。該動物群后來在西南非洲、加拿大、西伯利亞、英國、瑞典,以及我國的震旦系中都有發現。Ediacara動物群大部分是腔腸動物:水母、水螅、錐石、缽水母、海鰓類等,還有環節動物、節肢動物等。
四、顯生宙的生物演化
4.1 小殼動物群的出現和分異
小殼動物群個體微小(1-2mm),主要為海生無脊椎動物,包括軟舌螺、單板類、腹足類、腕足類等。小殼動物群始於震旦紀末期,大量繁盛於寒武紀初期。動物界完成了從無殼到有殼的演變,它是繼埃迪卡拉動物群之後生物界又一次質的飛躍。
4.2 澄江動物群
澄江動物群於二十世紀八十年代發現於雲南澄江、晉寧地區的下寒武統(∈1)化石保存極好(軟、硬體),有殼和無殼動物61屬、67種,包括三葉蟲、水母、蠕蟲類、甲殼類、腕足類、甚至脊索動物(魚類)等。
4.3 寒武紀生物大爆發
寒武紀初(5.7億年),動物界出現一次爆發式的大發展,幾乎所有具硬體的無脊椎動物門及絕大部分綱都已出現。以節肢動物門三葉蟲綱佔優勢,佔60%,次為腕足動物門,佔30%。
4.4 動物體分化重大事件
單細胞➟多細胞(原生➟後生)
最低等多細胞動物—兩層細胞、無組織,為側 生動物(海綿動物、古杯動物)
低等真正後生動物—兩胚層(內、外胚層)、無典型器官(腔腸動物)
兩胚層➟三胚層,中胚層形成複雜的組織和器官(環節動物、軟體動物、節肢動物、腕足動物、苔蘚動物、棘皮動物、脊索動物)
脊椎動物神經系統的發展➟人類的高級神經系統
4.5 動植物從水生到陸生髮展
動植物從水生髮展到陸地,主要發生瞭如下的變化:
植物:
S以前,僅低等菌藻類,完全水生
S末-D1-2:向陸地發展,產生莖、葉分化,出現原始維管束,莖表皮角質化、具氣孔
D2:具葉植物大發展
T3:顯花植物祖先出現
脊椎動物:
S3:四足類祖先出現(總鰭魚類中的骨鱗魚)
D3:兩棲類發生
C2:爬行類發生(羊膜卵)
本故事為公益科普傳播使用
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