1. 首页 > 快讯

原核生物生物地球化学过程

从单细胞生命到人类,地球生物是怎么进化的?

自从神话故事,盘古开天地来说,盘古的四肢变成了相应的山脉和河流,但这些只是神话传说而已。在很久很久以前的时候,地球上只有一些碳氢氧等元素组成的甲烷,氨气,水汽等气体。那么从单细胞生命到人类地球生物是怎样进化的呢?其实人类的进化是一个漫长的过程,是通过不断的演变而形成的,就像人类的祖先猿猴一开始是四肢行走,为了跑得快,就学会独立两肢行走,然后就变成了人。

原核生物生物地球化学过程

在最开始的时候,原核生物是从无细胞结构演变为有细胞结构才产生的,然后又从原核真细胞变为真核细胞,原核细胞和真核细胞的差距就是有无细胞核的存在,如果有细胞核的话,那么就是真核细胞,相反若没有的话就是原核细胞了。当出现了真核细胞之后就向各个不同的方向进行发展,形成了真菌界,植物界和动物界。植物的形成也是经历了很长的时间,先是从藻类植物演变到蕨类植物,再慢慢的演变为被子植物,最后到大型植物如树木。

接着动物又分为脊椎动物,无脊椎动物两栖动物等,而脊椎动物是在无脊椎动物的基础上演变的,然后脊椎动物当中的鱼类又演变成两栖动物再到匍匐类动物。最终又分化出了哺乳动物和鸟类,而哺乳动物当中,进化最快、最高级的生物就是人,所以人的进化过程就是这样的。

人的祖先是猿猴,当猿猴在进化的过程当中是比较漫长的,为了能找到食物他是先学会用一些工具,学会钻木取火等技术,为了逃避猎物的追杀,它学会了直立行走,慢慢的在生活当中学到了经验,褪去了身上的毛,然后就点变成了人类。

什么是原核生物 Prokaryotes?包括哪些?

地球上最早出现的生命是原核生物,这种生物的细胞没有细胞核,遗传物质分散在细胞质中或集中在细胞的某些部位而形成“核区”。原核生物是最原始的单细胞生物,细胞还没有真正分化出细胞核和细胞器,核质与细胞质之间不存在明显的核膜。原核生物只能进行无性分裂和接合生殖,生命短促,变异和进化十分缓慢。原核生物是地球上已知的最原始的生命存在形式,它们在地球上生存的时间最长,在33亿年至35亿年以前就已经出现,分布的区域最为广泛。在现代地球上的表层几乎都能找到它们的踪迹。它们与现代蓝藻在形态上极为相似,是一类主要以太阳光为能源的自养生物。这类生物在地球早期海洋可以形成较大规模的叠层石——微生物席。

叠层石——微生物席 Stromatolites Microbial Mats叠层石是因原核生物(主要是蓝藻、光合细菌及其他微生物)的生命活动引起的周期性的矿物沉积和胶结作用而形成的叠层状生物沉积构造,形成叠层石的微生物群落称为微生物席(张昀,1989)。由叠层石-微生物席群落组成的生态系统是地球上最原始的生态系统。最老的叠层石可以追溯到35亿年前,最古老的原核生物化石就发现于澳大利亚西部距今35亿年的太古宇瓦拉伍纳群(Warrawoona Group)硅质叠层石中(Awramik et al., 1983)。

组成叠层石的微生物群落参与了地球早期元素的氧化和还原反应,转移和积聚了化学能和太阳能,并在代谢过程中释放氧气,把早期地球的还原性大气圈逐渐转变成氧化性大气圈,为以后真核生物的出现和生物的多细胞化奠定了基础。在这个阶段,原核生物主宰着地球,也在改变着地球环境

距今约16亿年的叠层石

概括下生物进化的过程,

大约在66亿年前,银河系内发生过一次大爆炸,其碎片和散漫物质经过长时间的凝集,大约在46亿年前形成了太阳系。作为太阳系一员的地球也在46亿年前形成了。接着,冰冷的星云物质释放出大量的引力势能,再转化为动能、热能,致使温度升高,加上地球内部元素的放射性热能也发生增温作用,故初期的地球呈熔融状态。高温的地球在旋转过程中其中的物质发生分异,重的元素下沉到中心凝聚为地核,较轻的物质构成地幔和地壳,逐渐出现了圈层结构。这个过程经过了漫长的时间,大约在38亿年前出现原始地壳,这个时间与多数月球表面的岩石年龄一致。

生命的起源与演化是和宇宙的起源与演化密切相关的。生命的构成元素如碳、氢、氧、氮、磷、硫等是来自“大爆炸”后元素的演化。资料表明前生物阶段的化学演化并不局限于地球,在宇宙空间中广泛地存在着化学演化的产物。在星际演化中,某些生物单分子,如氨基酸、嘌呤、嘧啶等可能形成于星际尘埃或凝聚的星云中,接着在行星表面的一定条件下产生了象多肽、多聚核苷酸等生物高分子。通过若干前生物演化的过渡形式最终在地球上形成了最原始的生物系统,即具有原始细胞结构的生命。至此,生物学的演化开始,直到今天地球上产生了无数复杂的生命形式。

38亿年前,地球上形成了稳定的陆块,各种证据表明液态的水圈是热的,甚至是沸腾的。现生的一些极端嗜热的古细菌和甲烷菌可能最接近于地球上最古老的生命形式,其代谢方式可能是化学无机自养。澳大利亚西部瓦拉伍那群中35亿年前的微生物可能是地球上最早的生命证据。

原始地壳的出现,标志着地球由天文行星时代进入地质发展时代,具有原始细胞结构的生命也开始逐渐形成。但是在很长的时间内尚无较多的生物出现,一直到距今5.4亿年前的寒武纪,带壳的后生动物才大量出现,故把寒武纪以后的地质时代称为显生宙

太古代[前震旦纪(18亿年前到45亿年前)]和元古代[震旦纪(5亿7千万年前到18亿年前)]

太古宙(Archean)是最古老的地史时期。从生物界看,这是原始生命出现及生物演化的初级阶段,当时只有数量不多的原核生物,他们只留下了极少的化石记录。从非生物界看,太古宙是一个地壳薄、地热梯度陡、火山—岩浆活动强烈而频繁、岩层普遍遭受变形与变质、大气圈与水圈都缺少自由氧、形成一系列特殊沉积物的时期;也是一个硅铝质地壳形成并不断增长的时期,又是一个重要的成矿时期。

元古宙(Proterozoic)初期地表已出现了一些范围较广、厚度较大、相对稳定的大陆板块。因此,在岩石圈构造方面元古代比太古代显示了较为稳定的特点。早元古代晚期的大气圈已含有自由氧,而且随着植物的日益繁盛与光合作用的不断加强,大气圈的含氧量继续增加。元古代的中晚期藻类植物已十分繁盛,明显区别于太古代。

震旦纪(Sinian period)是元古代最后期一个独特的地史阶段。从生物的进化看,震旦系因含有无硬壳的后生动物化石,而与不含可靠动物化石的元古界有了重要的区别;但与富含具有壳体的动物化石的寒武纪相比,震旦系所含的化石不仅种类单调、数量很少而且分布十分有限。因此,还不能利用其中的动物化石进行有效的生物地层工作。震旦纪生物界最突出的特征是后期出现了种类较多的无硬壳后生动物,末期又出现少量小型具有壳体的动物。高级藻类进一步繁盛,微体古植物出现了一些新类型,叠层石在震旦纪早期趋于繁盛,后期数量和种类都突然下降。再从岩石圈的构造状况来看,震旦纪时地表上已经出现几个大型的、相对稳定的大陆板块,之上已经是典型的盖层沉积,与古生界相似。因此,震旦纪可以被认为是元古代与古生代之间的一个过渡阶段。

古生代开始

藻类和无脊椎动物时代

寒武纪(5亿7千万年前到5亿1千万年前 三叶虫时代

寒武纪(Cambrian period)是古生代的第一个纪,开始于距今5.4亿年,延续了4000万年。寒武纪是生物界第一次大发展的时期,当时出现了丰富多样且比较高级的海生无脊椎动物,保存了大量的化石,从而有可能研究当时生物界的状况,并能够利用生物地层学方法来划分和对比地层,进而研究有机界和无机界比较完整的发展历史。

比较著名的有早寒武世云南的澄江动物群、加拿大中寒武世的布尔吉斯页岩生物群。寒武纪的生物界以海生无脊椎动物和海生藻类为主。无脊椎动物的许多高级门类如节肢动物、棘皮动物、软体动物、腕足动物、笔石动物等都有了代表。其中以节肢动物门中的三叶虫纲最为重要,其次为腕足动物。此外,古杯类、古介形类、软舌螺类、牙形刺、鹦鹉螺类等也相当重要。抛开牙形石不说,高等的脊索动物还有许多其他代表,如我国云南澄江动物群中的华夏鳗、云南鱼、海口鱼等,加拿大布尔吉斯页岩中的皮开虫,美国上寒武统的鸭鳞鱼。

奥陶纪(5亿1千万年前到4亿3千8百万年前

原始的脊椎动物出现

奥陶纪(Ordovician period)是古生代的第二个纪,开始于距今5亿年,延续了6500万年。奥陶纪是地史上海侵最广泛的时期之一。在板块内部的地台区,海水广布,表现为滨海浅海相碳酸盐岩的普遍发育,在板块边缘的活动地槽区,为较深水环境,形成厚度很大的浅海、深海碎屑沉积和火山喷发沉积。奥陶纪末期曾发生过一次规模较大的冰期,其分布范围包括非洲,特别是北非、南美的阿根廷、玻利维亚以及欧洲的西班牙和法国南部等地。

奥陶纪的生物界较寒武纪更为繁盛,海生无脊椎动物空前发展,其中以笔石、三叶虫、鹦鹉螺类和腕足类最为重要,腔肠动物中的珊瑚、层孔虫,棘皮动物中的海林檎、海百合,节肢动物中的介形虫,苔藓动物等也开始大量出现。

奥陶纪中期,在北美落基山脉地区出现了原始脊椎动物异甲鱼类——星甲鱼和显褶鱼,在南半球的澳大利亚也出现了异甲鱼类。植物仍以海生藻类为主。

裸蕨植物和鱼类时代

志留纪(4.38亿年前到4.1亿年前) 笔石的时代,陆生植物和有颌类出现

志留纪(Silurian period)是早古生代的最后一个纪。本纪始于距今4.35亿年,延续了2500万年。由于志留系在波罗的海哥德兰岛上发育较好,因此曾一度被称为哥德兰系。

志留系三分性质比较显著。一般说来,早志留世到处形成海侵,中志留世海侵达到顶峰,晚志留世各地有不同程度的海退和陆地上升,表现了一个巨大的海侵旋回。志留纪晚期,地壳运动强烈,古大西洋闭合,一些板块间发生碰撞,导致一些地槽褶皱升起,古地理面貌巨变,大陆面积显著扩大,生物界也发生了巨大的演变,这一切都标志着地壳历史发展到了转折时期。

志留纪的生物面貌与奥陶纪相比,有了进一步的发展和变化。海生无脊椎动物在志留纪时仍占重要地位,但各门类的种属更替和内部组分都有所变化。如笔石动物保留了双笔石类,新兴的单笔石类也很繁盛;腕足动物内部的构造变得比较复杂,如五房贝目、石燕贝目、小嘴贝目得到了发展;软体动物中头足纲、鹦鹉螺类显著减少,而双壳纲、腹足纲则逐步发展;三叶虫开始衰退,但蛛形目和介形目大量发展;节肢动物中的板足鲎,也称“海蝎”在晚志留世海洋中广泛分布;珊瑚纲进一步繁盛;棘皮动物中海林檎类大减,海百合类在志留纪大量出现。

脊椎动物中,无颌类进一步发展,有颌的盾皮鱼类和棘鱼类出现,这在脊椎动物的演化上是一重大事件,鱼类开始征服水域,为泥盆纪鱼类大发展创造了条件。

植物方面除了海生藻类仍然繁盛以外,晚志留世末期,陆生植物中的裸蕨植物首次出现,植物终于从水中开始向陆地发展,这是生物演化的又一重大事件。

志留纪:

生命在海洋中生,在海洋中发展壮大。在4亿多年前的志留纪,水域中的生物千姿百态,热闹非凡,植物已发展到大海藻,动物发展到低等的脊椎动物鱼类。而陆地上的生命却十分罕见,几乎到处是童山秃岭,一片荒凉。 末期,由于地壳剧烈运动,地球表面普遍出现了海退现象,不少水域变成了陆地,有的海底崛起了高山。沧海巨变,对水中的生物产生了巨大的影响。

圆口类很象鱼,但缺乏成对的胸、腹鳍、特别是嘴巴上没有上下颌,所以又叫"无颌类"。古代的无颌类,都是些体外披着硬骨片的"甲胄鱼"。古代的无颌类,从奥陶纪出现以后,在志留纪很繁盛。但因为无颌,生活方式落后,仅能以流入中内的水中夹杂的食物为食,所以在生存斗争中,它们敌不过新兴的有颌鱼类而日趋衰落了。

泥盆纪(4.1亿年前到3.6亿年前) 鱼类的时代

泥盆纪(Devonian period)是晚古生代的第一个纪,开始于距今4.1亿年,延续了约5500万年。泥盆纪古地理面貌较早古生代有了巨大的改变。表现为陆地面积的扩大,陆相地层的发育,生物界的面貌也发生了巨大的变革。陆生植物、鱼形动物空前发展,两栖动物开始出现,无脊椎动物的成分也显著改变。

腕足类在泥盆纪发展迅速,志留纪开始出现的石燕贝目成为泥盆纪的重要化石。此外,穿孔贝目、扭月贝目、无洞贝目和小嘴贝目在划分和对比泥盆纪地层中也极为重要。

泡沫型和双带型四射珊瑚相当繁盛。早泥盆世以泡沫型为主,双带型珊瑚开始兴起;中、晚泥盆世以双带型珊瑚占主要地位。

鹦鹉螺类大大减少,菊石中的棱菊石类和海神石类繁盛起来。

正笔石类大部分绝灭,早泥盆世残存少量单笔石科的代表。

竹节石类始于奥陶纪,泥盆纪一度达到最盛,泥盆纪末期绝灭。其中以薄壳型的塔节石类最繁盛,光壳节石类也十分重要。

牙形石演化到泥盆纪又进入一个发展高峰,这个时期以平台型分子大量出现为特征。

昆虫类化石最早也发现于泥盆纪。

泥盆纪是脊椎动物飞越发展的时期,鱼类相当繁盛,各种类别的鱼都有出现,故泥盆纪被称为 “鱼类的时代”。早泥盆世以无颌类为多,中、晚泥盆世盾皮鱼相当繁盛,它们已具有原始的颚,偶鳍发育,成歪形尾。

早泥盆世裸蕨植物较为繁盛,有少量的石松类植物,多为形态简单、个体不大的草本类型;中泥盆世裸蕨植物仍占优势,但原始的石松植物更发达,出现了原始的楔叶植物和最原始的真蕨植物;晚泥盆世到来时,裸蕨植物濒于灭亡,石松类继续繁盛,节蕨类、原始楔叶植物获得发展,新的真蕨类和种子蕨类开始出现。

进入 蕨类植物和两栖动物的时代

石炭纪 两栖动物的时代

石炭纪(Carboniferous period)开始于距今约3.55亿年至2.95亿年,延续了6000万年。石炭纪时陆地面积不断增加,陆生生物空前发展。当时气候温暖、湿润、沼泽遍布,大陆上出现了大规模的森林,给煤的形成创造了有利条件。

石炭纪又是地壳运动非常活跃的时期,因而古地理的面貌有着极大的变化。这个时期气候分异现象又十分明显,北方古大陆为温暖潮湿的聚煤区,冈瓦纳大陆却为寒冷的大陆冰川沉积环境。气候分带导致了动、植物地理分区的形成。

石炭纪的海生无脊椎动物与泥盆纪比较起来,有了显著的变化。浅海底栖动物中仍以珊瑚、腕足类为主。早石炭世晚期的浮游和游泳的动物中,出现了新兴的筳类,菊石类仍然繁盛,三叶虫到石炭纪已经大部分绝灭,只剩下几个属种。

最早发现于泥盆纪的昆虫类,在石炭纪得到进一步的繁盛,已知石炭、二叠纪的昆虫就达1300种以上。陆生脊椎动物进一步繁盛,两栖动物占到了统治地位。早石炭世一开始,两栖动物蓬勃发展,主要出现了坚头类(也称迷齿类),同时繁盛的还有壳椎类。

早石炭世的植物面貌与晚泥盆世相似,古蕨类植物延续生长,但只能适应于滨海低地的环境;晚石炭世植物进一步发展,除了节蕨类和石松类外,真蕨类和种子蕨类也开始迅速发展。裸子植物中的苛达树是一种高大的乔木,成为造煤的重要材料之一。

二叠纪 重要的成煤期

二叠纪(Permian period)是古生代的最后一个纪,也是重要的成煤期。二叠纪开始于距今约2.95亿年,延至2.5亿年,共经历了4500万年。二叠纪的地壳运动比较活跃,古板块间的相对运动加剧,世界范围内的许多地槽封闭并陆续地形成褶皱山系,古板块间逐渐拚接形成联合古大陆(泛大陆)。陆地面积的进一步扩大,海洋范围的缩小,自然地理环境的变化,促进了生物界的重要演化,预示着生物发展史上一个新时期的到来。

二叠纪是生物界的重要演化时期。海生无脊椎动物中主要门类仍是筳类、珊瑚、腕足类和菊石,但组成成分发生了重要变化。节肢动物的三叶虫只剩下少数代表,腹足类和双壳类有了新的发展。二叠纪末,四射珊瑚、横板珊瑚、筳类、三叶虫全都绝灭;腕足类大大减少,仅存少数类别。

脊椎动物在二叠纪发展到了一个新阶段。鱼类中的软骨鱼类和硬骨鱼类等有了新发展,软骨鱼类中出现了许多新类型,软骨硬鳞鱼类迅速发展。两栖类进一步繁盛。爬行动物中的杯龙类在二叠纪有了新发展;中龙类游泳于河流或湖泊中,以巴西和南非的中龙为代表;盘龙类见于石炭纪晚期和二叠纪早期;兽孔类则是二叠纪中、晚期和三叠纪的似哺乳爬行动物,世界各地皆有发现。

早二叠世的植物界面貌与晚二叠世相似,仍以节蕨、石松、真蕨、种子蕨类为主。晚二叠世出现了银杏、苏铁、本内苏铁、松柏类等裸子植物,开始呈现中生带的面貌。

古生代到此结束....中生代开始啦!!!

中生代是裸子植物和爬行动物的时代!

三叠纪 爬行动物和裸子植物的崛起

三叠纪(Triassic period)是中生代的第一个纪。始于距今2.5亿年至2.03亿年,延续了约5000万年。海西运动以后,许多地槽转化为山系,陆地面积扩大,地台区产生了一些内陆盆地。这种新的古地理条件导致沉积相及生物界的变化。从三叠纪起,陆相沉积在世界各地,尤其在中国及亚洲其它地区都有大量分布。古气候方面,三叠纪初期继承了二叠纪末期干旱的特点;到中、晚期之后,气候向湿热过渡,由此出现了红铯岩层含煤沉积、旱生性植物向湿热性植物发展的现象。植物地理区也同时发生了分异。

生物变革方面,陆生爬行动物比二叠纪有了明显的发展。古老类型的代表(如无孔亚纲和下孔亚纲)基本绝灭,新类型大量出现,并有一部分转移到海中生活。原始哺乳动物在三叠纪末期也出现了。由于陆地面积的扩大,淡水无脊椎动物发展很快,海生无脊椎动物的面貌也为之一新。菊石、双壳类、有孔虫成为划分与对比地层的重要门类,而筳及四射珊瑚则完全绝灭。

爬行动物在三叠纪崛起,主要由槽齿类、恐龙类、似哺乳的爬行类组成。典型的早期槽齿类表现出许多原始的特点,且仅限于三叠纪,其总体结构是后来主要的爬行动物以至于鸟类的祖先模式;恐龙类最早出现于晚三叠世,有两个主要类型:较古老的蜥臀类和较进化的鸟臀类。海生爬行类在三叠纪首次出现,由于适应水中生活,其体形呈流线式,四肢也变成桨形的鳍;似哺乳爬行动物亦称兽孔类,四肢向腹面移动,因此更适于陆地行走。

原始的哺乳动物最早见于晚三叠世,属始兽类,所见到的化石都是牙齿和颌骨的碎片。

三叠纪时,晚二叠世幸存的齿菊石类大量繁盛起来,中、晚三叠世的大部分菊石有发达的纹饰,有许多科是三叠纪所特有的。菊石的迅速演化为划分和对比地层创造了极重要的条件。

双壳类也有明显变化,晚古生代的种类只有很少数继续存在,产生了许多新种类,并且数量相当繁多。尤其在晚三叠世,一些种属的结构类型变得复杂,个体也往往比较大。由于三叠纪的环境与古生代不同,非海相双壳类逐渐繁盛起来。

裸子植物的苏铁、本内苏铁、尼尔桑、银杏及松柏类自三叠纪起迅速发展起来。其中除本内苏铁目始于三叠纪外,其它各类植物均在晚古生代就开始有了发展,但并不占重要地位。二叠纪的干燥性气候延续到了早、中三叠世,到了中三叠世晚期植物才开始逐渐繁盛。晚三叠世时,裸子植物真正成了大陆植物的主要统治者。

朱罗纪 爬行动物和裸子植物的时代

侏罗纪(Jurassic period)是中生代的第二个纪,始于距今2.03亿年,结束于1.35亿年,共经历了6800万年。

生物发展史上出现了一些重要事件,引人注意。如恐龙成为陆地的统治者,翼龙类和鸟类出现,哺乳动物开始发展等等。陆生的裸子植物发展到极盛期。淡水无脊椎动物的双壳类、腹足类、叶肢介、介形虫及昆虫迅速发展。海生的菊石、双壳类、箭石仍为重要成员,六射珊瑚从三叠纪到侏罗纪的变化很小。棘皮动物的海胆自侏罗纪开始占领了重要地位。

侏罗纪时爬行动物迅速发展。槽齿类绝灭,海生的幻龙类也绝灭了。恐龙的进化类型——鸟臀类的四个主要类型中有两个繁盛于侏罗纪,飞行的爬行动物第一次滑翔于天空之中。鸟类首次出现,这是动物生命史上的重要变革之一。恐龙的另一类型——蜥臀类在侏罗纪有两类最为繁盛:一类是食肉的恐龙,另一类是笨重的植食恐龙。海生的爬行类中主要是鱼龙及蛇颈龙,它们成为海洋环境中不可忽视的成员。

三叠纪晚期出现的一部分最原始的哺乳动物在侏罗纪晚期已濒于绝灭。早侏罗世新产生了哺乳动物的另一些早期类型——多瘤齿兽类,它被认为是植食的类型,至新生代早期绝灭。而中侏罗世出现的古兽类一般被认为是有袋类和有胎盘哺乳动物的祖先。

软骨硬鳞鱼类在侏罗纪已开始衰退,被全骨鱼代替。发现于三叠纪的最早的真骨鱼类到了侏罗纪晚期才有了较大发展,数量增多,但种类较少。

侏罗纪的菊石更为进化,主要表现在缝合线的复杂化上,壳饰和壳形也日趋多样化,可能是菊石为适应不同海洋环境及多种生活方式所致。侏罗纪的海相双壳类很丰富,非海相双壳类也迅速发展起来,它们在陆相地层的划分与对比上起了重要作用。

侏罗纪是裸子植物的极盛期。苏铁类和银杏类的发展达到了高峰,松柏类也占到很重要的地位。

白垩纪 爬行动物和裸子植物由极盛走向衰灭

白垩纪(Cretaceus period)是中生代的最后一个纪,始于距今1.35亿年,结束于距今6500万年,其间经历了7000万年。无论是无机界还是有机界在白垩纪都经历了重要变革。

剧烈的地壳运动和海陆变迁,导致了白垩纪生物界的巨大变化,中生代许多盛行和占优势的门类(如裸子植物、爬行动物、菊石和箭石等)后期相继衰落和绝灭,新兴的被子植物、鸟类、哺乳动物及腹足类、双壳类等都有所发展,预示着新的生物演化阶段——新生代的来临。

爬行类从晚侏罗世至早白垩世达到极盛,继续占领着海、陆、空。鸟类继续进化,其特征不断接近现代鸟类。哺乳类略有发展,出现了有袋类和原始有胎盘的真兽类。鱼类已完全的以真骨鱼类为主。

白垩纪的海生无脊椎动物最重要的门类仍为菊石纲,菊石在壳体大小、壳形、壳饰和缝合线类型上远较侏罗纪多样。海生的双壳类、六射珊瑚、有孔虫等也比较繁盛。淡水无脊椎动物以软体动物的双壳类、腹足类和节肢动物的介形类、叶肢介类为主。

早白垩世仍以裸子植物中的苏铁类、本内苏铁类、银杏类和松柏类为主,真蕨类仍然繁盛。从早白垩世晚期兴起的被子植物到晚白垩世得到迅速发展,逐渐取代了裸子植物而居统治地位。

中生代(三叠纪-侏罗纪-白垩纪):[/b2]地球历史的中生代,被称为"裸子植物时代"。但是,在真正的陆生植物--裸子植物--兴盛的时候,真正的陆生脊椎动物--爬行动物--也发展起来了。因此,从动物的角度来看,中生代双可称为"爬行动物时代"。 爬行动物到中生代成了当时最繁荣昌盛的脊椎动物,它们形态各异,各成系统,霸占一方,到处是"龙"的天下。向海洋发展的,如鱼龙;向天空发展的,如飞龙;向陆地发展的,如各式各样的恐龙。 2亿多年前的三迭纪早期以后,有些陆生爬行动物又返回海洋,先后形成了各具特铯的鱼龙、蛇颈龙等,其中,一些还是当时海洋中显赫一时的大动物。 爬行类由爬行到飞行的种类也不少,如喙嘴龙,翼手龙等。上天不容易,由爬行到飞行不是一下子形成的,而是经过了漫长的岁月,是一代代有利于飞行的变异积累的结果。

新生代开始啦!!它是被子植物和哺乳动物的时代!!

第三纪 被子植物的时代

中生代(三叠纪-侏罗纪-白垩纪): 地球历史的中生代,被称为"裸子植物时代"。但是,在真正的陆生植物--裸子植物--兴盛的时候,真正的陆生脊椎动物--爬行动物--也发展起来了。因此,从动物的角度来看,中生代双可称为"爬行动物时代"。 爬行动物到中生代成了当时最繁荣昌盛的脊椎动物,它们形态各异,各成系统,霸占一方,到处是"龙"的天下。向海洋发展的,如鱼龙;向天空发展的,如飞龙;向陆地发展的,如各式各样的恐龙。 2亿多年前的三迭纪早期以后,有些陆生爬行动物又返回海洋,先后形成了各具特铯的鱼龙、蛇颈龙等,其中,一些还是当时海洋中显赫一时的大动物。 爬行类由爬行到飞行的种类也不少,如喙嘴龙,翼手龙等。上天不容易,由爬行到飞行不是一下子形成的,而是经过了漫长的岁月,是一代代有利于飞行的变异积累的结果。

第四纪 劳动创造了人类

地球生命、人类和文明的起源、发展演化过程

最早的生命从何而来,他是怎样产生的?从古至今科学家们进行了长期的 探索 研究,但是还没有公认的结论。但是,普遍比较认同生命和人类文明的演变大致经历了8个关键节点,分别是 生命物质的产生、原始大气的形成、化学演变、菌类和原核细胞出现、真核细胞出现、鱼类出现、中生代恐龙统治地球、人类起源 。

人类文明诞生的关键时间和发生事件分别如下:

一.100亿年前生命物质的产生

宇宙诞生了约138亿年,尽管太阳和地球诞生只有约46亿年,但是大概在100亿年前宇宙的演化已经为太阳和地球诞生提供了物质条件。

二.46亿前原始大气

太阳和地球的产生为生命演化提供了可能性。

首先,地球与太阳的距离合适,产生了适合地球生命诞生的 温度条件 。

其次,地球大气层为地球脆弱生命的产生创造了 理想的环境 。

再次,地球大气层的特殊化学构成为生命演化提供了物质基础。早期大气层有 碳、氢和氧 几种元素, 生命元素 具备了。

生命元素逐渐形成 大分子;

大分子再在某种条件下形成生命物质的基本结构- 氨基酸 ;

氨基酸 进一步结合形成生命的基本单位- 蛋白质 。

地球刚形成时候的原始大气层为地球生命的产生提供了环境和物质条件。

三.30亿年前化学演化

1.39亿年前,地球 出现海洋 ;

2.演化出现 氨基酸和糖类 ,逐渐演化产生 原核生物 ;

3.化学进化的时间大概10亿年,直到后来 细胞生物 出现。

四.20亿年前,菌类和原核细胞出现

现代生命的物质基础是 细胞 。细胞有 细胞膜、蛋白质、酶 ,关键是有完整的遗传系统,包括遗传物质 DNA,RNA和核糖体 ,可以产生出子细胞。

在原始海洋环境下,出现了不能进行光合作用的细菌,这个时候地球还没有氧气。

光合作用 的出现是生命进化的一件大事,意味着 原核细胞 出现了。

光合作用改变了环境,地球上有了 氧气 。

五.10亿年前,真核细胞出现

真核细胞由原核细胞经过漫长、复杂的过程演变而来,真核细胞的出现使得生物类型多样化,生态系统增加了新的内容,产生了 性和多细胞生物 ,从此,生物进化速度大大加快了。

六.4亿年前,鱼类出现

经过漫长的进化,约4亿年前鱼类脊椎动物的出现,随着地球环境和海洋的改变,鱼类逐渐登上陆地,发展成为陆生的 脊椎动物 。

七.2亿年前至中生代,恐龙统治地球

恐龙是统治地球最长久的生物,时间跨度从2.25亿年前到7000万年前,突然从地球消失,这也是一个未解之谜。为了适应地球环境,产生了种类繁多的恐龙。

八.500万年前,人类起源

在人类起源中, 直立行走、工具制造和生活方式 的改变是最关键的步骤。在从猿人到人的过程中,手和脑相互促进发展改变了身体其他器官的构造,真正的“人”出现了。

人类和文明的出现是一个偶然和随机的几十亿漫长过程。

生物地球化学作用的演化

地球上最古老生命的记录——球状和棒状的单细胞细菌化石,发现于南非巴布顿地区和澳大利亚西部的燧石层,经同位素年龄测定,两者分别形成于3.8 Ga 和3.5 Ga前,均为海底热液喷发成因的SiO2胶体沉积形成的岩石(Awramik et al.,1983)。这些发现表明,至少在太古宙早期生命已在地球上出现,并且这些原始细菌十分类似现今活动于洋底热液喷口附近缺氧环境中的原始细菌(Brock,1980)。此后在漫长的地质年代中,生命通过厌氧异养原核生物阶段→厌氧自养原核生物阶段→真核海洋生物阶段→真核生物登陆→人类出现的进化,形成了丰富多采的生物圈大千世界。随着生物的进化,生物赖以与环境进行物质和能量交换的新陈代谢机制——生物地球化学作用,也在不断地随时间发生演化。生物圈的发展不断地改变着地球的环境,而地球环境的变化又影响着生物的进化。

9.4.2.1 早期的光合作用

光合作用的演化是生物对地球最重要的影响之一。在2 Ga 前的早前寒武纪,大气圈曾是缺氧的,生命进化处于厌氧异养原核生物阶段及随后的厌氧自养原核生物阶段。研究发现这一时期中可能存在以下几种光合作用。

(1)产生甲烷的光合作用。最原始的光合作用可能是原始细菌分解简单有机分子(诸如,醋酸盐)从而产生出甲烷(CH4)的新陈代谢过程。这些简单有机分子由非生物方式形成,并存在于当时的洋中。此种光合作用可表示为:

地球化学

利用这种新陈代谢方式的生物曾是非生物合成产物的清除剂,属于专性异养生物,可归类于化学异样生物。此种微生物十分类似现代甲烷菌目中的发酵细菌。在这种产生甲烷的新陈代谢之后,早期异养微生物中可能曾出现借助还原CO2产生甲烷的光合作用:

地球化学

一般反应分两步进行:真菌将有机物质转变为醋酸盐、H2和CO2,然后原始细菌再将它们转化为甲烷(Wolin and Miller,1987)。

(2)使硫氧化的光合作用。在缺氧条件下能进行光合作用的原始细菌,可能与现今紫硫细菌和绿硫细菌很相像,不能在有氧的条件中发生光合作用,但能在缺氧条件下使还原态 H2S和 S氧化以形成 S0 和,这种新陈代谢可分别表示如下:

地球化学

地球化学

光合作用中产生的有机物质以(CH2O)表示。

不像蓝细菌、较高级的藻类和植物等所进行的光合作用,在此类光合作用中没有氧的参与,因此这个过程归属于无氧光合作用。已在3.5 Ga 前形成的沉积岩层中发现了硫酸盐矿物,这为那时存在这种光合作用提供了最好的证据(Welter,et al.,1980)。虽然水的光分解反应曾经产生少量的氧致使还原态硫化物氧化形成硫酸盐,但是地球早期的部分或大部分硫酸盐很可能由这种缺氧的光合作用所产生(Butcher,et al.,1992)。

9.4.2.2 产生氧的光合作用

由硫细菌进行的光合作用及由蓝细菌进行的产氧光合作用均已被发现曾存在于古海洋中(Schopf,1993)。两种形式光合作用均能产生出有机碳,其中13C丰度(13 C=-28‰)相对于溶解态重碳酸盐中的13 C丰度(13 C≈0‰)要贫得多,并且没有其他已知过程能在碳的稳定同位素之间产生如此强烈的分馏(Schidlowski,1988)。具有如此贫的13 C 的有机物化石近年已在年龄古达3.8 Ga 的岩石中发现(Mojzsis,1996)。然而,仅对产氧光合作用而言,其证据最早只见于大约3.5 Ga前形成的变质岩中,在此变质岩中条带状Fe2O3沉积被发现于燧石层中。虽然不能排除其他生物作用形成 Fe2O3沉积的可能,但是太古宙和古元古代全球性条带状铁建造的大量沉积一般均被视为是存在产氧光合作用的证据。

蓝细菌能够用水代替硫化氢进行光合作用而产生出氧:

地球化学

这样的新陈代谢过程称为产氧(含氧)光合作用,以示与无氧光合作用的区别。所有蓝细菌、藻类和较高等的植物均能进行这类光合作用。

产氧光合作用除去呼吸和分解作用消耗后剩余的那部分氧才是组成地球大气圈的氧。上述已经指出产氧光合作用在地质记录中出现的时间远早于2.0 Ga 前,因为大量条带状铁建造的沉积已归因于洋水中Fe2+被O2所氧化。形成条带状铁建造所需要的O2是巨量的,它只能以能进行光合作用的生物所产生的氧来解释。前寒武纪惟一能进行这种光合作用的生物是蓝细菌,而且像蓝细菌的化石也广泛出现于这个时代的地质建造中。大约在2.0 Ga前出现的红层具有更氧化的铁,这表明它们只能形成于较条带状铁建造沉积时期更多氧的环境中。大气圈的氧含量看来是在几百万年的期间缓慢增长的,作为产氧光合作用的结果,地球大气圈曾在2.0 Ga至0.5 Ga期间发生了由缺氧过渡为氧含量达21%的转变。

9.4.2.3 氧对生命演化的效应

大多数复杂生物需要氧才能生长,因此,这些生物的演化在地球上出现自由氧(2.0 Ga)之前发生是不可以想象的。当自由氧开始在地球上积累时,初始出现的氧对于那时存在的所有生物来说均是有毒的,正如现今O2能杀死大多数生活于缺氧环境中的生物那样。这可能是生物学上的首次的污染事件,它造成了绝大部分厌氧微生物的灭绝,仅留下极少量的此类生物生活于现代局部缺氧的环境中。然而,自由O2的出现也改变了地球上生命的面貌,使真核生物逐渐发展起来。

真核生物的新陈代谢在大气圈O2达到现今水平的1%时就能够进行(Chapman and Schopf,1983)。真核生物的化石已发现于1.7 Ga至1.9Ga前形成的岩石中(Knoll,1992)。环境中的O2能使真核生物将它们的异养呼吸局限于线粒体中,这提供了一种有效的新陈代谢机制,并促进较高级生命形式的快速增殖。同时,真核植物细胞中的叶绿体能够进行更有效的光合作用,从而提高O2产量,使O2在大气圈中进一步聚集起来。

总之,细菌和蓝细菌曾统治了自生命出现以来的约四分之三的时间,而丰富多采、种类繁杂的高级生命形式则主要出现和演化于以后的600 Ma期间。一般认为寒武纪的生物爆发与氧的产生和积累密切相关。

9.4.2.4 生物登陆后的地球化学作用

大气圈平流层中O2遭受光化学分解反应,导致了臭氧层屏障的出现,这为生物登陆创造了必要条件。虽然有某些化石证据说明在前寒武纪曾有广泛的微生物群落出现于陆地(Horodyski and Knauth,1994),但是在臭氧屏障出现之前较高级生物大量移居大陆的可能性甚微。多细胞生物曾在680 Ma前形成的海洋沉积物中被发现,但植物登陆看来发生在志留纪之后(Gensel and Andrews,1987)。植物登陆后不久就发展出了木质化的木质组织(Lowry et al.,1980),并与菌根真菌有效共生,这使植物能从土壤的磷贮存中获取非活动性的磷(Pirozynski and Molloch,1975;Simon et al.,1993)。

几种新的对于全球生物地球化学循环具有关键作用的新陈代谢方式,也在氧的促进下发展起来。其中主要的有:

(1)影响硫地球化学循环的有氧化学自养作用。这种作用由各种硫杆菌以硫或H2S为基础来完成(Ralph,1979):

地球化学

反应中产生的氢离子与将CO2固定于有机物质中产生能量的反应相耦合。在原始地球上这些微生物能够利用来自缺氧光合作用产生的元素硫(S0),而现今它们只出现于存在元素硫和H2S的局部地方,包括深海某些热液出口附近。

(2)影响氮地球化学循环的有氧化学自养作用。由亚硝基化毛细菌和硝化细菌完成的氮转化反应也很重要:

地球化学

这些反应构成氮的硝化作用,释放的能量将与这些化学自养细菌进行的固定碳的作用相耦合。这些反应产生的硝酸盐在水中是易溶解的,所以它是河流供给海洋无机氮的主要形式。

(3)影响氮地球化学循环的缺氧异养作用。现今生存于土壤和湿的沉积物中的Pseudomonas属细菌能够进行缺氧异养的脱硝反应(Knowles,1982):

地球化学

虽然脱硝反应需要无氧环境,但是脱硝细菌只是在功能上是厌氧的。有几方面的证据表明,脱硝作用的出现可能晚于产甲烷的和硫酸盐还原的严格厌氧新陈代谢过程(Betlach,1982)。大多数脱硝细菌,如Pseudomonas,都属于较原始细菌更进化的真菌类。再者,脱硝作用只能在海洋中浓度达到较高的水平之后才能有效地进行,而早期海洋水可能只含很低的(Kasting and Walker,1981),因此,脱硝作用过程应直到环境中存在足够的氧能驱动氮的硝化反应之后才能出现。

(4)大陆吸附地球化学障的出现。生物登陆逐渐改变着大陆地表岩石裸露的地貌,使之不断为土壤植被所覆盖,从而构成了大陆表面的吸附地球化学障。此后,大陆岩石风化释放出的大量可溶性元素,尤其微量元素就被土壤中有机质和粘土矿物所吸附而存留在土壤内,这必然减少了它们通过河流向海洋的输入量,这也可能是早古生代黑铯页岩较后来的同类岩石明显富金属元素的主要原因之一。虽然当时海底热液来源的金属元素输入不应被排除,但迄今尚无在早古生代海底热液活动较以后明显强烈的确切证据。

本文采摘于网络,不代表本站立场,转载联系作者并注明出处:https://www.baowenzhan.com.cn//kuaixun/14946.html

联系我们

在线咨询:点击这里给我发消息

微信号:666666