地质生物发展史

冥古代的地球冥古代（Hadean）是指自地球形成至距今38亿年前这段时期，有些科学家称为地球的天文时期、或地球的前地质时期、或前太古代、或原太古代。这一时期地球历史包括原始地壳、原始陆壳的性质和形成以及原始生命的形式和出现等复杂的问题。地球起源于46亿年以前的原始太阳星云。经过微星的集聚、碰撞和挤压使其内部变热，以后则是放射性物质的衰变使地球内部进一步升温，约在距今45-40亿年前，当温度上升到铁的熔点时，大量融化的铁向地心沉降，并以热的方式释放重力能，其能量相当于一千多次百万吨级的核爆炸。大量的热使地球内部广泛融化和发生改变，逐步形成了分层结构，其中心是致密的铁核，熔点低的较轻物质则浮在表面，经冷却形成地壳。当时地表的温度、大气和水体的组分和性质可能还不具备生命产生的条件，因而也不会出现风化侵蚀等地质作用及其产物。那时地球岩浆活动剧烈，火山爆发频繁，表面覆盖着熔化的岩浆海洋。以后，随着地球温度的缓慢下降和冷却，同时由于上述的分异作用，一开始就可能使气体逸出，蒸发的气体不断上升，在空中又凝聚成雨落回地面，随着不间断的雨水的侵入，原始大气圈和海洋诞生了。这时大气圈中含有大量的二氧化碳，地球也被厚厚的云层封锁着，太阳光几乎穿不透地球橘红色的天空，海洋的温度高于150摄氏度。在这沸腾的海洋里，孕育生命的各种元素在不断积累太古代的地球太古代(ArchaeozoicEra)是最古老的一个地质年代，开始于距今38亿年前，结束于距今25亿年前。这一时期，地球上是一片深浅多变的广阔海洋，没有宽广的大陆，只有一些孤岛--原始的陆地，称为陆核。海洋里分散着一些火山岛，陆地上只有秃山，一片荒凉。太古代时，地壳（原始陆壳）的组成成分可能与上地幔更为接近，或者由于地壳厚度较不，幔源物质容易向上运动，出现大规模的火山喷发。因此，那时岩浆活动剧烈，火山喷发频繁，经常出现烟雾漫天的景象。太古代，我国的华北大部、东北部分地区和新疆西部的部分地区已经露出海面，成为陆地，其它地区还是一片汪洋。北方大陆区--劳亚古陆包括北美、东欧和西伯利亚，已形成许多原始的古陆。同样，南方大陆--冈瓦纳大陆包括非洲、印度、澳洲、南美和南极洲，也形成了许多的原始古陆。但是，这些大陆区的古陆都被广宽的海水所分隔，彼此并不相连。太古代早期，海水中逐渐形成了一种类似蛋白质的有机质，慢慢就成为最原始的生命体。大约在距今约34亿年前，原始海洋里出现了能够进行光合作用的蓝藻。虽然在早期就开始有蓝藻等原核生物出现，但那时形成的岩石在漫长元古代的地球元古代(ProterozoicEra)开始于距今大约25亿年以前，结束于距今大约6亿年前的生命大爆炸。这一时期，现在的陆地在那时大部仍然被海洋所占据，地壳运动剧烈，到了晚期，北方劳亚古陆和南方冈瓦纳大陆的面积扩大了许多，出现了若干大片陆地。在我国，许多地区已经露出海面而成为陆地，而西的大部分仍然被海水占据。元古代晚期在我国被称为震旦纪(SinianPeriod)，时间为大约从距今8亿年以前到元古代结束，震旦是古代印度对我国的称呼。在震旦纪，出现了全球性的大冰期，称为震旦纪大冰期，是地球发展史上的三大冰期之一。冰川最盛时覆盖了亚洲、欧洲、美洲、大洋洲的许多地区，有的地方冰层厚达千米。元古代时期，海水里的生命活动明显地加强了，生物界由原核细胞形式演变为真核细胞形式，但演变的过程和时间还不清楚。这时细菌和蓝藻开始繁盛，后来又出现了红藻、绿藻等真核藻类。藻类在生长过程中粘附海水中的沉积物颗粒形成层纹状结构物，称作叠层石，叠层石是地球上最早的生物礁，出现于太古代而在元古代达到顶盛。除了藻类生物外，元古代结束前，海洋里出现了一些如海绵等低等无脊椎动物。元古代的意思，就是原始时代。的时期内经过了深度的变质，因此保留下来的可靠的化石非常少。太古代是形成铁矿的重要时代。早古生代的地球从古生代（距今6亿年～2.5亿年）开始，地球历史的发展进入了一个新的发展时期。古生代分为早古生代和晚古生代两个代。早古生代（距今约6-4亿年前），地球发生了规模巨大的加里东运动，地壳变动剧烈，许多地方反复上升和下沉，陆地面积逐渐扩大。这一时期，北方大陆各地区仍然彼此分离，南方各大陆则相对集中，但也不是完全相互连接，北美与南方大陆的相对位置愈晚愈趋于接近，其与欧洲之间也是互相接近。当时隔开北方各大陆与南方大陆的古地中海（特提斯海）比现代的地中海更为宽广，而亚洲东部和南部与澳大利亚东部有密切的关系。早古生代结束时，我国的陆地与震旦纪的区域基本一致，但面积有所扩大，南方大部分地区出露海面成为陆地。由于上述原因，早古生代的生物区，一是以北美和欧洲为中心，称北大西洋区；二是自东北亚向南，包括东亚、东南亚直到澳洲，称为亚澳太平洋区；三是逐渐分异发展的古地中海区，又以有广海隔绝而分为南北两个亚区。早古生代又分为寒武纪、奥陶纪和志留纪三个纪。寒武纪的地球寒武纪（距今6--5亿年前）是早古生代的第一个纪，地球开始爆发了全球性的加里东构造运动，地球各板块互相碰撞、挤压，火山喷发频繁，南、北大陆发生多次反复升降，许多地区重新又被海水所淹没。北方各大陆的相对位置较震旦纪时靠近，但互相并没有连接；南方冈瓦纳大陆逐渐连在一起，但并不是全相连，且可能通过非洲与北方大陆相连通。寒武纪，最主要的特征是生物界的显著繁盛和化石的大量保存。早期，气候干旱，浅海分布广泛，门类众多的海洋无脊椎动物突然之间出现在地球上，这是生物史上的第一次大发展，被称为著名的“生命大爆发”事件。从此，地球上的生物开始了大发展时期，并且空前繁盛，海水里出现了许许多多种动物，如三叶虫、头足类、珊瑚等。奥陶纪的地球奥陶纪（距今5--4.4亿年前）是地球历史上大陆地区遭受广泛海侵的时代，是火山活动和地壳运动比较剧烈的时代，也是气候分异、冰川发育的时代。从奥陶纪起，海生无脊椎动物真正达到繁盛的时期，也是这些生物发生明显的生态分异的时期。在奥陶纪后期，各大陆上不少地区发生重要的构造变动、岩浆活动和热变质作用，使得这些活动区的部分地区褶皱成为山系，从而在一定程度上改变了地壳构造和古地理轮廓。科学家认为，奥陶纪时期，各大陆相对于两极的位置和大陆之间的相对位置都曾发生过重要的改变。当时，西伯利亚中北部、加拿大北部的部分地区、中国北部和澳大利中西部都属于干热气候的地区；相反，北非的撒哈拉沙漠、南非开普地区曾经覆盖着厚厚的冰层，属于寒冷气候地区。这说明，奥陶纪时，古南极在现在的撒哈拉沙漠以南，古北极位于南太平洋，古赤道恰好穿过西伯利亚中西部和中亚一带，经加拿大西部向南太平洋岸南下。志留纪的地球到了志留纪（距今4.4--4亿年前），由于加里东运动的影响，地壳运动的强度和古地理地貌都发生了比较显著的变化。从志留纪中期以后，地球各大陆区普遍发生海退，陆地隆起、面积扩大，许多地区也生褶皱成为山区，同时岩浆运动和热变质作相对集中。志留纪时期，北方各大陆逐渐靠近，但各大陆之间仍然被广阔的海洋所分隔；而南方冈瓦纳古大陆虽然各陆块联系紧密，但它们之间并非一个整体，各陆块之间还是有海水分隔，有些地块之间还存在广阔海域。同时，分隔南北两大古陆的古地中海逐渐缩小。志留纪中期，生物界最著名的事件是生物从海洋向陆地进军，开始征服大陆。由于志留纪中后期大面积海退，生物礁大规模出现，原来的海生鱼类等逐渐适应半淡水生活，志留末期已有淡水生物、滨海半淡水动物和半陆物植物。同时，半陆生的裸蕨类进一步繁育，逐渐形成泥盆纪的真正陆生植物群。晚古生代的地球早古生代末，北美大陆与古欧洲大陆经过加里东运动而拼合在一起。因此，在晚古生代（距今4-2.5亿年前）开始的时候，全球存在四个相互分离的巨型大陆板块:古欧美大陆、古西伯利亚大陆、古中国大陆和冈瓦纳大陆。在晚古生代时期，地壳又发生海西构造运动，使这些大陆之间发生了一系列的碰撞、拼合终于在二叠纪末（距今2.5亿年前）形成了统一的联合泛大陆--盘古大陆。在晚古生代，特别是石炭、二叠纪，全球的气候分带日益明显，冈瓦纳大陆在石炭晚期至二叠早期时处于南半球的高纬度区内；在低纬度的热带和亚热带浅海地区则常常形成大型的生物礁和介壳滩。陆地上温暖湿润的地区，陆生植物的异常繁茂，常常形成大量煤层，而干旱地区则形成盐类矿产。受气候带和地理隔绝的影响,晚石炭至二叠纪的植物群具有明显的植物地理分区。泥盆纪、石炭纪早期,全球的生物分区不明显,说明气候分异较弱。冈瓦纳大陆上仅有局部地区有冰川活动，晚石炭世、早二叠世早期，冈瓦纳大陆进入冰川活动的全盛时期，冰碛物几乎遍布冈瓦纳，全球气温显著下降，生物的纬度分异效应相应增强，出现类似现代地表生物纬度分异现象。早二叠世晚期起，气候逐渐转暖，温暖气候带向南北扩展。泥盆纪的地球泥盆纪（距今4-3.6亿年前）是晚古生代的第一个纪，从距今4亿年前开始，延续了4000万年之久。由于早古生代加里东运动影响的结果，同时，从泥盆纪开始，地球又开始发生了海西运动。因此，泥盆纪时许多地区升起，露出海面成为陆地，古地理面貌与早古生代相比有很大的变化。在北方劳亚大陆，许多原来被海洋占据的地区升出海面，成为陆地，而原为陆地的地区则重新凹陷，又被海水占据。泥盆纪起，北美板块与俄罗斯板块已经连成一片大陆，欧洲北部成为山系，并在波罗的板块连成一片大陆；而南欧仍然为宽广的海洋所占据，东欧俄罗斯板块大部分地区发生凹陷，重新被海水占据；新疆北部、内蒙古及兴安岭地区在泥盆纪时期仍为分隔华北、塔里木和西伯利亚板块的古亚洲多岛洋。但是，劳亚古陆内各大陆之间并没有相连，它们之间仍然被广阔的海洋所分隔。在南方的冈瓦纳大陆，各大陆的位置互相间靠得更近，但还没有形成统一的整体。中国泥盆纪的古地理面貌受加里东影响，与早古生代相比，古地理面貌发生了重大变化，大部分地区上升为陆地，华南和华北板块之间的秦岭洋明显收缩。因此，在泥盆纪时期，华北和华南板块呈现相隔不远而又独立发展的局面。华北、塔里木和西伯利亚板块之间仍被古亚洲洋所分隔。扬子板块与冈瓦纳板块及羌塘地块之间则被古特提斯洋分隔。昆仑山、滇西、西藏等地仍为古特提斯海洋所占据。泥盆纪时，生物界发生了从海洋征服大陆的巨变，从这一时期起，生物才开始由海洋向陆地发展。加里东运动完结后，形成全球范围的海域缩退，其结果是陆地面积进一步扩充了，地形起伏复杂，气候变得干燥炎热。在泥盆纪早期，适宜这种环境的裸蕨植物和原始的石松类为主获得了迅速发展，逐渐占据了辽阔的大地，地球开始披上了绿装；泥盆中期出现了楔叶和前裸子植物，泥盆纪晚期，石松和真蕨类形成的森林已经初具规模，这为陆生生物的发展准备了条件。事实上，部分植物摆脱海洋登陆，客观上为生物界的发展奠定了条件，是生物演化史上的重大事件。泥盆纪最引人注目的是是鱼类的进步，原始的甲胄鱼类和真正的有颌鱼类都非常繁盛，被称为鱼类的时代。盾皮鱼中的恐鱼可超过十米，是海洋中的统治者。晚泥盆晚期，水体逐渐干涸，促使部分鱼类--古总鳍鱼类，不得不用鳍在泥沼中爬行，当肉鳍演变成四肢，使它们能够爬到树林中去时，一个新的门类出现了，这就是两栖类。最早的两栖动物是鱼石螈。那时的鱼类都生活在淡水或滨海三角洲半咸水中，早期的鱼类比较原始，还没有上、下颌的分化，后来才出现较进步的类型。另一方面，海洋中的无脊椎动物仍然统治着那里的世界，腕足类、珊瑚、层孔虫、苔藓虫、双壳类、牙形刺等生物在大洋中竞相发展，其中腕足类是非常引人注目的一类生物。腕足类属于底栖固着型生物，软体由两瓣壳所保护，此外，还有一个用于支撑和固定身体的肉茎。它们在喜欢固定生活在安静的海底，与世无争。石炭纪的地球石炭纪（距今3.6--2.9亿年前）是地质历史上最早的世界性重要的成煤时期，也是地壳运动比较活跃和气候分异明显的时代。当时地球上首次出现大规模森林，不但广布于滨海低地同时也延伸至大陆内部。石炭纪中、晚期的地壳运动使许多地区出现大型拗陷盆地，为世界规模的聚煤期提供有利的古地理条件。北方劳亚大陆，早古生代时北美和南方冈瓦纳大陆的位置是彼此分离的，但从石炭纪到三叠纪却互相连接。根据陆生脊椎动物的分布情况，石炭纪时北美东部与西欧之间也存在广泛的陆地联系。早石炭世末期，西欧发生了强