加里东运动与生物演化.doc

1、加里东运动与生物演化摘要：从地球生命的出现到人类的出现和发展，经历了约 35 亿年的地史时期，尽管局限于现代科学技术的水平，科学家对自然中的新型物种的寻找结果是不尽人意，但对生物演化的历史的探索结果却让人们眼前一亮，比如地球历史上各种物种的突然灭绝、物种起源等等，关于这方面的书籍和纪录片也推出了不少。这种不可逆的生物发展演化过程，大都记录在从老到新的地层(成层的岩石)中。化石在地层中的分布顺序清楚地记录了有生物化石记录以来的地球发展历史。也得益于那些地质构造运动将生物遗体及遗迹保存为化石，我们如今才能见到它们。因此，了解地质构造运动与生物演化之间的关系对每个地质工作者都有着重要的帮助。本文主要

2、叙述加里东运动对早古生代生物演化的影响，对其进行浅层的分析和讨论，并附带上个人的见解。关键词：加里东运动 生物演化 自然环境 基因引言：在地质历史时代中，生物的发展演化是整个地球发展演化的最重要的方式之一。随着时间的推移，生物界的发展从低级到高级。从简单到复杂。不同类别、不同属种生物的出现，有着一定的先后次序。在演化过程中，都伴随着不同程度的地质构造运动。这些构造运动对生物演化造成的影响不一定是生物物种的灭绝，也可能是新的物种的出现。正文1、有关两者的含义以及两者之间的关系的讨论生物演化即生物进化，是指一切生命形态发生、发展的演变过程。 “进化”一词来源于拉丁文 evolutio，原义为“展开

3、” ，一般用以指事物的逐渐变化、发展，由一种状态过渡到另一种状态。1762 年，瑞士学者邦尼特最先将此词应用于生物学中。在 早 古 生 代 时 ， 地 球 发 生 过 强 烈 的 构 造 运 动 ， 地 质 学 家 们 统 称 “加 里 东 运 动 ”(即 加 里 东 构 造 旋 回 )， 而 狭 义 的 “加 里 东 运 动 ”则 是 指 发 生 在 志 留 纪 末 期 ， 或 志 留 纪与 泥 盆 纪 之 交 的 褶 皱 运 动 、 造 山 运 动 。 其 典 型 地 区 是 英 国 北 方 苏 格 兰 延 至 斯 堪 地 纳 维 亚半 岛 西 部 的 挪 威 。 那 里 分 布 有 褶

4、皱 山 系 和 变 质 程 度 很 高 的 岩 石 ， 对 全 球 地 质 和 生 物 演 化影 响 很 大 。 早 古 生 代 末 古 大 西 洋 关 闭 ， 从 而 使 北 美 板 块 与 俄 罗 斯 板 块 碰 撞 对 接 ， 形 成“劳 亚 大 陆 ”。 中 国 西 部 柴 达 木 板 块 与 中 朝 板 块 拼 合 ， 古 祁 连 海 褶 皱 关 闭 。 其 他 许 多古 海 洋 (如 古 鸟 拉 尔 海 洋 、 古 北 亚 海 洋 、 古 太 平 洋 、 原 特 提 斯 洋 等 )都 遭 到 加 里 东 运 动不 同 程 度 的 影 响 ， 导 致 各 大 陆 板 块 边 缘 的

5、陆 壳 增 生 。 陆 地 面 积 进 一 步 扩 大 ， 古 老 地 台 更趋 向 于 稳 定 。 加 里 东 运 动 在 寒 武 纪 时 最 主 要 的 地 壳 变 动 为 升 降 运 动 。 自 早 寒 武 世 开 始 海 侵 ， 中寒 武 世 海 侵 达 到 最 高 峰 ， 海 水 侵 入 阿 拉 伯 陆 台 和 印 度 陆 台 的 北 部 ； 到 晚 寒 武 世 时 ， 由 于有 些 地 方 陆 地 开 始 上 升 ， 故 海 水 面 积 相 对 缩 小 ， 特 别 在 西 伯 利 亚 陆 台 。 寒 武 纪 时 ， 亚 洲各 大 地 槽 带 都 沉 积 有 砂 岩 和 石 灰 岩

6、等 地 层 。 志 留 纪 时 ， 在 陆 台 区 和 中 央 哈 萨 克 斯 坦等 大 地 槽 区 ， 有 大 规 模 的 海 侵 。 整 个 寒 武 纪 和 志 留 纪 末 期 以 前 ， 亚 洲 陆 台 基 本 上 是 沉 降时 代 和 海 水 侵 入 时 代 ， 这 是 加 里 东 运 动 的 前 半 期 。 根 据 现 有 化 石 的 记 录 ， 科 学 家 目 前发 现 最 早 发 现 的 大 规 模 物 种 灭 绝 就 出 现 在 寒 武 纪 末 （ 即 早 古 生 代 前 期 ） ， 在 寒 武 纪 初 ，海 洋 中 十 分 温 暖 ， 适 合 各 种 生 物 的 生 长 发

7、育 。 寒 武 纪 时 主 要 是 水 的 世 界 ， 已 经 形 成 的 古陆 上 全 是 荒 山 和 荒 漠 ， 而 且 彼 此 隔 离 、 分 隔 ， 不 具 备 生 物 繁 衍 的 条 件 。 但 海 洋 中 则 不 相同 ， 具 有 硬 壳 的 不 同 门 类 的 无 脊 椎 动 物 如 雨 后 春 笋 般 出 现 ， 它 们 的 飞 速 涌 现 ， 其 中 最 有名 的 生 物 莫 过 于 三 叶 虫 ， 其 分 布 遍 及 全 球 各 个 海 域 ， 在 动 物 界 中 占 绝 对 优 势 ， 因 而 寒 武纪 也 被 称 为 “三 叶 虫 时 代 ”， 这 形 成 了 生 物

8、大 爆 炸 的 壮 观 局 面 ， 带 来 生 物 从 无 壳 到 有壳 这 一 演 化 历 程 的 重 大 飞 跃 。 至 寒 武 纪 末 ， 此 时 的 地 球 出 现 大 规 模 的 灾 变 ， 气 候 变 得 寒冷 ， 环 境 变 得 恶 劣 ， 在相对短时期内造成全球生物 80 90以上的物种灭绝。但是，少数生命力或逃逸能力强的物种能够通过忍受灾变造成的极端恶劣的环境或逃离灾区至异地避难而残存下来，同时，灾变引起的环境变化也给新物种的诞生创造了条件和机遇。生物集群灭绝事件期间幸存的和新乍的物种在灭绝事件后开始复苏和发展，并进而开创牛物演化的新阶段。因此，随着每次全球性的生物灭绝事件后

9、，奥陶纪初，就伴随着生物的复苏和发展。奥陶纪是自然环境有利于海洋无脊椎动物继续发展的时代，加里东运动不是非常明显，层孔虫、苔藓虫等先后出现，笔石、腕足类、鹦鹉螺等显著分异。树形笔石继续发展，一部分固着在海底生活，而大部分运至远洋进行漂浮生活，遍及全球海域。是早奥陶纪的重要分带化石。腕足类出现了分异的第一个高峰期，在数量上占据重要地位。鹦鹉螺在奥陶纪分异明显，种类繁多，个体较大，是营游泳生活的凶猛食肉动物。珊瑚在晚奥陶世大量繁育，同层孔虫、苔藓虫等一起，是温暖浅海的重要遭礁动物。海洋无脊椎动物新类群的出现和多样化，加剧了浅海陆棚区的生存竞争。海生藻类也开始向陆地进发，陆生孢子植物就随之出现。志

10、留 纪 延 续 时 间 较 短 ， 生 物 界 来 源 于 奥 陶 纪 ， 但 有 新 的 发 展 其 中 最 重 要 的 生 物 事 件是 ： 三 叶 虫 显 著 衰 退 ， 笔 石 向 简 化 方 向 演 变 ， 单 笔 石 兴 起 并 大 量 发 展 。 无 颌 纲 的 出 现 也意 味 着 脊 索 动 物 开 始 登 上 历 史 的 舞 台 。 志 留 纪 末 ， 由 于 加 里 东 运 动 的 影 响 海 水 逐 渐 退 去 。部 分 生 物 为 了 适 应 新 的 生 活 环 境 ， 由 海 洋 向 陆 地 的 生 活 改 变 。 陆 地 面 积 的 扩 大 给 予 海 生藻 类

11、植 物 登 陆 提 供 了 重 要 条 件 。 从 滨 海 浅 滩 绿 藻 植 物 演 化 而 来 的 陆 生 原 蕨 植 物 出 现 于 晚志 留 世 ， 它 是 陆 生 高 等 植 物 发 展 演 化 的 起 点 ， 它 完 成 了 从 水 域 到 陆 地 的 飞 跃 ， 是 征 服 陆地 的 先 驱 。 ， 到 早 泥 盆 世 开 始 出 现 了 鱼 类 ， 这 也 意 味 着 脊 索 动 物 门 由 无 颌 纲 向 有 颌 纲 逐渐 演 化 。 海 洋 面 积 的 减 少 以 及 生 物 间 激 烈 的 竞 争 也 刺 激 着 部 分 鱼 类 向 陆 地 内 部 迁 移 。二 、 就

12、加 里 东 运 动 对 生 物 演 化 的 影 响 进 行 分 析达 尔 文 在 物 种 起 源 一 书 中 论 证 了 两 个 问 题 ： 第 一 ， 物 种 是 可 变 的 ， 生 物 是 进化 的 产 物 ； 第 二 ， 自 然 选 择 是 生 物 进 化 的 动 力 。 加 里 东 运 动 对 生 物 演 化 的 影 响 最 显 著 的事 件 莫 过 于 晚 志 留 世 ， 在 海 平 面 日 渐 下 降 ， 海 岸 线 后 退 的 时 刻 ， 滨 海 浅 滩 区 域 ， 生 物 间的 斗 争 日 益 激 烈 ， 适 者 生 存 ， 不 适 者 淘 汰 。 在 竞 争 之 下 ， 一

13、些 具 有 在 陆 地 上 呼 吸 能 力 的鱼 类 爬 上 了 陆 地 进 行 生 活 ， 它 们 躲 避 掉 了 水 中 激 烈 的 竞 争 ， 在 数 量 上 得 到 快 速 的 增 加 ，这 为 后 来 陆 地 上 的 生 物 演 化 奠 定 基 础 ， 具 有 重 要 意 义 ， 这 是 标 志 生 物 由 水 生 向 陆 生 发 展的 里 程 碑 。一 般 说 来 ， 演 化 过 程 的 进 步 具 有 如 下 特 征 ： 1. 在 生 物 界 的 前 进 运 动 中 ， 可 以 看 到 不 同 层 次 的 形 态 结 构 的 逐 步 复 杂 化 和 完 善 化 ；与 此 相 应

14、， 生 理 功 能 也 愈 益 专 门 化 ， 效 能 亦 逐 步 增 高 。 2. 从 总 体 上 看 ， 遗 传 信 息 量 随 着 生 物 的 进 化 而 逐 步 增 加 。 3. 内 环 境 调 控 的 不 断 完 善 及 对 环 境 分 析 能 力 和 反 应 方 式 的 发 展 ， 加 强 了 机 体 对 外界 环 境 的 自 主 性 ， 扩 大 了 活 动 范 围 。 生 物 进 化 的 道 路 是 曲 折 的 ， 表 现 出 种 种 特 殊 的复 杂 情 况 。加 里 东 运 动 在 生 物 演 化 上 的 影 响 的 实 质 是 改 变 了 当 时 地 球 上 各 种 生 物

15、 所 具 有 的 基 因频 率 ， 它 将 生 物 向 着 适 合 地 球 环 境 的 方 向 推 进 ， 只 有 更 加 适 合 周 围 的 环 境 ， 生 物 才 能 得到 更 好 地 繁 衍 ， 而 加 里 东 运 动 的 作 用 简 单 的 说 就 是 ： 去 粗 取 精 。三 、 个 人 的 看 法生 物 演 化 的 实 质 其 实 就 是 生 物 的 基 因 库 的 变 化 。 基 因 库 是 指 一 个 种 群 所 含 的 全 部基 因 。 每 个 个 体 所 含 有 的 基 因 只 是 种 群 基 因 库 中 的 一 个 组 成 部 分 。 每 个 种 群 都 有 它 独 特的

16、 基 因 库 ， 种 群 中 的 个 体 一 代 一 代 地 死 亡 ， 但 基 因 库 却 代 代 相 传 ， 并 在 传 递 过 程 中 得 到保 持 和 发 展 。 种 群 越 大 ， 基 因 库 也 越 大 ， 反 之 ， 种 群 越 小 基 因 库 也 越 小 。 当 种 群 变 得 很小 时 ， 就 有 可 能 失 去 遗 传 的 多 样 性 ， 从 而 失 去 了 进 化 上 的 优 势 而 逐 渐 被 淘 汰 。 基 因 频 率 的 改 变 是 由 于 存 在 基 因 突 变 、 基 因 重 组 和 自 然 选 择 等 因 素 ， 自 然 选 择 即环 境 对 变 异 的 选

17、择 ， 即 保 存 有 利 变 异 和 淘 汰 不 利 变 异 的 过 程 。 选 择 的 实 质 是 定 向 地 改 变群 体 的 基 因 频 率 。 选 择 是 生 物 进 化 和 物 种 形 成 的 主 导 因 素 ， 已 经 发 生 的 变 异 能 否 保 留下 来 继 续 进 化 或 成 为 新 物 种 的 基 础 必 须 经 过 自 然 选 择 的 考 验 ， 则 自 然 选 择 决 定 变 异 类 型的 生 存 或 淘 汰 。 自 然 选 择 只 保 留 与 环 境 相 协 调 的 变 异 类 型 （ 有 利 变 异 ） ， 可 见 自 然 选择 是 定 向 的 。 经 过 无

18、数 次 选 择 ， 使 一 定 区 域 某 物 种 的 有 利 变 异 的 基 因 得 到 加 强 ， 不 利 变异 的 基 因 逐 渐 清 除 ， 从 而 改 变 了 物 种 在 同 区 域 或 不 同 区 域 内 的 基 因 频 率 ， 形 成 同 一 区 域内 物 种 的 新 类 型 或 不 同 区 域 内 同 一 物 种 的 亚 种 。 选 择 决 定 着 不 同 类 型 变 异 的 命 运 ， 也 就决 定 了 生 物 进 化 与 物 种 形 成 的 方 向 。 种 群 的 基 因 频 率 总 是 在 不 断 变 化 的 。 这 种 基 因频 率 变 化 的 方 向 是 由 自 然

19、选 择 决 定 的 。 所 以 生 物 的 进 化 实 质 上 就 是 种 群 基 因 频 率 发 生 变化 的 过 程 。 现 代 进 化 论 中 主 要 包 含 四 大 观 点 ： 1.种群是生物进化的基本单位 ；2.突变为生物进化提供材料；3.自然选择主导着进化的方向；4.隔离是物种形成的必要条件。在大规模的不可抗力前，基因重组和基因突变对基因频率的影响是远远不及自然选择的。种群 中 产 生 的 变 异 是 不 定 向 的 ， 经 过 长 期 的 自 然 选 择 ， 其 中 的 不 利 变 异 被 不 断 淘 汰 ， 有 利变 异 则 逐 渐 积 累 ， 从 而 使 种 群 的 基 因

20、频 率 发 生 定 向 的 改 变 ， 导 致 生 物 朝 着 一 定 的 方 向 缓慢 地 进 化 。 物 种 是 指 分 布 在 一 定 的 自 然 区 域 ， 具 有 一 定 的 形 态 结 构 和 生 理 功 能 ， 而 且 在 自 然 状态 下 能 够 相 互 交 配 和 繁 殖 ， 能 够 产 生 出 可 育 后 代 的 一 群 生 物 个 体 。 加 里 东 运 动 时 期 地面 抬 升 可 能 会 使 一 些 本 来 生 活 在 海 中 的 生 物 与 种 群 隔 离 ， 它 们 被 封 闭 在 陆 地 内 部 的 水 域 ，在 新 的 环 境 下 ， 这 样 的 种 群 就

21、会 向 不 同 的 方 向 发 展 ， 就 有 可 能 形 成 不 同 的 物 种 。 隔 离常 有 地 理 隔 离 和 生 殖 隔 离 两 种 。 地 理 隔 离 是 指 分 布 在 不 同 自 然 区 域 的 种 群 ， 由 于 地 理 空 间 上 的 隔 离 即 使 彼 此 间 无 法相 遇 而 不 能 进 行 基 因 交 流 。 一 定 的 地 理 隔 离 及 相 应 区 域 的 自 然 选 择 ， 可 使 分 开 的 小 种 群朝 着 不 同 方 向 分 化 ， 形 成 各 自 的 基 因 库 和 基 因 频 率 ， 产 生 同 一 物 种 的 不 同 亚 种 。 分 类 学上 把

22、只 有 地 理 隔 离 的 同 一 物 种 的 几 个 种 群 叫 亚 种 。 地 理 隔 离 是 物 种 形 成 的 量 变 阶 段 ， 生 殖 隔 离 是 物 种 形 成 的 质 变 时 期 。 只 有 地 理 隔 离而 不 形 成 生 殖 隔 离 ， 只 能 产 生 生 物 新 类 型 或 亚 种 ， 绝 不 可 能 产 生 新 的 物 种 。 生 殖 隔 离 是物 种 形 成 的 关 键 ， 是 物 种 形 成 的 最 后 阶 段 ， 是 物 种 间 真 正 的 界 线 。 生 殖 隔 离 保 持 了 物 种间 的 不 可 交 配 性 ， 从 而 也 保 证 了 物 种 的 相 对 稳

23、 定 性 。四 、 结 束 语随 着 现 代 科 技 的 飞 速 发 展 ， 以 前 我 们 所 未 知 的 事 物 也 逐 渐 揭 开 它 神 秘 的 面 纱 。 加 深地 质 学 与 生 物 学 之 间 的 相 互 渗 透 ， 才 能 促 进 两 者 之 间 的 进 步 。 要 想 将 地 质 学 学 好 ， 势 必将 涉 及 多 门 科 学 的 领 域 ， 多 掌 握 一 门 知 识 ， 对 我 们 今 后 的 工 作 就 多 一 份 帮 助 。参 考 文 献【1】 生物的起源与演化 郝守刚 高等教育出版社 2000 版【2】比 伊?普里戈金著，曾庆宏、沈小峰译从混沌到有序 ，上海译文出版社出版 1987年 8 月版。【3】张昀编著：生物进化 ，北京大学出版社出版，1998 年版【4】 B 齐格勒（赵祥麟等译） 1992，现代古生物学导论 地质出版社