古生物学课件4（中国地质大学地球生物学系 童金南）.pdf

4242 1 1 演化古生物学演化古生物学演化古生物学演化古生物学 evolutionary paleontologyevolutionary paleontology 是研究生物发展历史和演变规律的科学是研究生物发展历史和演变规律的科学 也即生物进化论也即生物进化论theory of biotic evolution 4242 2 2 演化古生物学演化古生物学 evolutionary paleontology 达尔文首次对生物进化的过程和原因作了 科学和较系统的说明 达尔文首次对生物进化的过程和原因作了 科学和较系统的说明 杜布赞斯基把居群遗传学应用到进化论， 使进化论更加充实和完善 杜布赞斯基把居群遗传学应用到进化论， 使进化论更加充实和完善 进化论是研讨生物进化的模式和机理进化论是研讨生物进化的模式和机理 进化模式是各种进化关系特征的表现进化模式是各种进化关系特征的表现 进化机理是进化的过程或原因进化机理是进化的过程或原因 生命 起源 生命 起源 早期生物演化早期生物演化 显生宙 生物 进化 显生宙 生物 进化 演化古生物学演化古生物学 生命的起源生命的起源 早期生物演化早期生物演化 显生宙的生物演化显生宙的生物演化 生物进化的特点和规律生物进化的特点和规律 生命的起源生命的起源 两种假说两种假说 外星来源说外星来源说银河系别的星球上的生命（细菌 或孢子）传到地球上（ 银河系别的星球上的生命（细菌 或孢子）传到地球上（有生源论有生源论、、宇宙胚种论宇宙胚种论）） 地球发生说地球发生说地球上的无机物在特定的物理化 学条件下形成的各种有机化合物，经过一系列 变化后转变为有机体（ 地球上的无机物在特定的物理化 学条件下形成的各种有机化合物，经过一系列 变化后转变为有机体（化学进化化学进化）） 吴庆余, 2002 米勒实验米勒实验 生命的起源生命的起源 地球上生命产生过程的三个阶段地球上生命产生过程的三个阶段 有机化合物形成有机化合物形成N、、H元素和元素和H2O、、CO、、H2S、 甲烷等无机化合物⎯→氨基酸、核苷酸、单糖等有 机化合物 、 甲烷等无机化合物⎯→氨基酸、核苷酸、单糖等有 机化合物 生物大分子形成生物大分子形成有机化合物⎯→甘氨酸、蛋白质、 核酸等生物大分子 有机化合物⎯→甘氨酸、蛋白质、 核酸等生物大分子 生命形成生命形成多个生物大分子聚集，形成以蛋白质和 核酸为基础的多分子体系，它具有初步的生命现象 ⎯⎯从周围环境中吸取营养，将废物排出体系 多个生物大分子聚集，形成以蛋白质和 核酸为基础的多分子体系，它具有初步的生命现象 ⎯⎯从周围环境中吸取营养，将废物排出体系 4242 8 8 演化古生物学演化古生物学 生命的起源生命的起源 早期生物演化早期生物演化 显生宙的生物演化显生宙的生物演化 生物进化的特点和规律生物进化的特点和规律 地球早期生命演化地球早期生命演化最具挑战性课题最具挑战性课题 （（1 1）生命）生命无无有有 （（2 2）细胞）细胞原核原核真核真核 （（3 3）个体）个体单细胞单细胞多细胞多细胞 （（4 4）前寒武纪地球环境距今久远、未知领域多、与现今差异大）前寒武纪地球环境距今久远、未知领域多、与现今差异大 真核细胞起源的内共生学说实验证据真核细胞起源的内共生学说实验证据 吴庆余, 2002 多细胞生物的起源问题多细胞生物的起源问题 吴庆余, 2002 早期生物演化早期生物演化 早期生物演化的早期生物演化的4次重大事件次重大事件 从非生物的化学进化发展到生物进化从非生物的化学进化发展到生物进化 最早化石记录最早化石记录35-38亿年亿年 生物分异生物分异 22-24亿年前大气开始充氧亿年前大气开始充氧 从原核生物演化到真核生物从原核生物演化到真核生物 真核生物出现于真核生物出现于21亿年前，繁盛于亿年前，繁盛于10亿年前亿年前 后生动物出现后生动物出现 Ediacara动物群动物群5.6亿年亿年 Tong oldest prokaryote fossils Warrawoona Group, W. Australia shows fossilized bacteria; 3.5 Ga old Schopf et al, 1994 Science, 2002 Nature., questioned by MD Brasier 2002, Nature Schopf JW, 2000, PNAS, 2.1Ga2.1Ga, Gunflint Chert, Canada Eukaryotes Cyanobacteria Zhu SX et al,1999, Chin Sci Bull, macroscopic algae fossils from Changzhougou Fm, Hebei, ca 1.7Ga1.7Ga Zhu et al, 1995, Chi Sci Bull, 4012 Macrospcopic algae fossils from Tuashanzi Fm. ,ca 1.65Ga1.65Ga, Tianjin Rasmussen B. et al, 2002, Science, 296 1113 Discoidal Impressions between 2.02 to 1.21Ga2.02 to 1.21Ga, tidal sandstone Possibly motile vermi organism Morris SC, 2002, Sci, 298 57 author’s explanation unfavorable； with special structures, not metazoan, biogenetic origin may related to folded microbial mat 42422020中国天津蓟县中元古界团山子组（距今约中国天津蓟县中元古界团山子组（距今约16亿年）叠层石亿年）叠层石 42422121 中国天津蓟县中元古界串岭沟组（距今 17-18亿年）的单细胞真核生物化石 中国山西永济汝阳群（距今10-12亿年） 大型带刺的单细胞真核生物化石 中国湖北三峡庙河新元古代陡山沱组页 岩中的宏体藻类化石（直立崆岭藻） 显示真核生物在该时期已经具有复杂的 细胞骨架。1水幽沟藻；2塔盘藻 化石具有开裂特征 42422222 中国贵州瓮安新元古代陡山沱组磷酸盐化动物胚胎化石 显示动物的授精卵从 中国贵州瓮安新元古代陡山沱组磷酸盐化动物胚胎化石 显示动物的授精卵从1个细胞开始，以个细胞开始，以2n的增长方式进行细胞分裂的增长方式进行细胞分裂 Wen’an FaunaEdiacara F.Chenjiang Fauna 590Ma Meishucun F. 543Ma525Ma570Ma Ediacara Fauna 早期生物演化早期生物演化 EdiacaraEdiacara动物群动物群动物群动物群 最早发现于澳大利亚南部埃迪卡拉崩德砂岩最早发现于澳大利亚南部埃迪卡拉崩德砂岩最早发现于澳大利亚南部埃迪卡拉崩德砂岩最早发现于澳大利亚南部埃迪卡拉崩德砂岩 中，年代为中，年代为中，年代为中，年代为5.65.6亿年亿年亿年亿年 后来在西南非洲、加拿大、西伯利亚、英国、后来在西南非洲、加拿大、西伯利亚、英国、后来在西南非洲、加拿大、西伯利亚、英国、后来在西南非洲、加拿大、西伯利亚、英国、 瑞典，以及我国的瑞典，以及我国的瑞典，以及我国的瑞典，以及我国的EdiacaranEdiacaran（震旦系）发现（震旦系）发现（震旦系）发现（震旦系）发现 大部分是腔肠动物水母、水螅、锥石、钵水大部分是腔肠动物水母、水螅、锥石、钵水大部分是腔肠动物水母、水螅、锥石、钵水大部分是腔肠动物水母、水螅、锥石、钵水 母、海鳃类等，还有环节动物、节肢动物等母、海鳃类等，还有环节动物、节肢动物等母、海鳃类等，还有环节动物、节肢动物等母、海鳃类等，还有环节动物、节肢动物等 Ediacara动物群动物群 A. Cyclomedusa radiata（似水母类）（似水母类） B. Charniodiscus opposites（似海鳃类）（似海鳃类） C. Rangea longa （似海鳃类）（似海鳃类） D. Tribrachidium heraldicum（分类位置不明）（分类位置不明） E. Dickinsonia minima（分类位置 不明） （分类位置 不明） F. Spinther alaskensis（分类位置不明）（分类位置不明） G. Spriggina floundersi（分类位置不明）（分类位置不明） Ediacara动物群动物群 42422727 演化古生物学演化古生物学 生命的起源生命的起源 早期生物演化早期生物演化 显生宙的生物演化显生宙的生物演化 生物进化的特点和规律生物进化的特点和规律 42422828 演化古生物学演化古生物学 evolutionary paleontology 生物演化的三个层次生物演化的三个层次生物演化的三个层次生物演化的三个层次 小进化小进化小进化小进化microevolution microevolution 生物在居群内部的演生物在居群内部的演生物在居群内部的演生物在居群内部的演 变，是生物进化的起始阶段变，是生物进化的起始阶段变，是生物进化的起始阶段变，是生物进化的起始阶段 成种作用成种作用成种作用成种作用speciation speciation 是物种分化、增加的过程是物种分化、增加的过程是物种分化、增加的过程是物种分化、增加的过程 大进化大进化大进化大进化macroevolution macroevolution 涉及种以上的分类群的涉及种以上的分类群的涉及种以上的分类群的涉及种以上的分类群的 进化问题进化问题进化问题进化问题 小进化和物种形成主要涉及进化的机理，大进化 主要探讨进化的模式 小进化和物种形成主要涉及进化的机理，大进化 主要探讨进化的模式 42422929 小进化小进化microevolution 小进化的决定因素是变异和遗传以及自然选择小进化的决定因素是变异和遗传以及自然选择小进化的决定因素是变异和遗传以及自然选择小进化的决定因素是变异和遗传以及自然选择 变异变异变异变异variabilityvariability 是同种生物个体之间的差异，但不包是同种生物个体之间的差异，但不包是同种生物个体之间的差异，但不包是同种生物个体之间的差异，但不包 括年龄、性别等方面的差异括年龄、性别等方面的差异括年龄、性别等方面的差异括年龄、性别等方面的差异 变异是相关的，有机体一部分发生变异，也会引起其变异是相关的，有机体一部分发生变异，也会引起其变异是相关的，有机体一部分发生变异，也会引起其变异是相关的，有机体一部分发生变异，也会引起其 他部分的变异他部分的变异他部分的变异他部分的变异，如哺乳动物对肉食的适应，不仅引起，如哺乳动物对肉食的适应，不仅引起，如哺乳动物对肉食的适应，不仅引起，如哺乳动物对肉食的适应，不仅引起 肉食直接有关牙齿和肠的变化，同时还导致指端生爪、肉食直接有关牙齿和肠的变化，同时还导致指端生爪、肉食直接有关牙齿和肠的变化，同时还导致指端生爪、肉食直接有关牙齿和肠的变化，同时还导致指端生爪、 肌肉增强等相关变异。于是即有肌肉增强等相关变异。于是即有肌肉增强等相关变异。于是即有肌肉增强等相关变异。于是即有器官相关律器官相关律器官相关律器官相关律 law of law of correlationcorrelation 变异有些能够遗传，有些不能遗传。只有遗传的变异 才对进化产生作用 变异有些能够遗传，有些不能遗传。只有遗传的变异 才对进化产生作用 42423030 小进化小进化microevolution 变异不仅表现在外部形态上，也表现在内部结构上变异不仅表现在外部形态上，也表现在内部结构上变异不仅表现在外部形态上，也表现在内部结构上变异不仅表现在外部形态上，也表现在内部结构上 变异所以能够遗传，是由于有遗传的物质基础。这种变异所以能够遗传，是由于有遗传的物质基础。这种变异所以能够遗传，是由于有遗传的物质基础。这种变异所以能够遗传，是由于有遗传的物质基础。这种 物质基础存在于染色体中的遗传因子，即物质基础存在于染色体中的遗传因子，即物质基础存在于染色体中的遗传因子，即物质基础存在于染色体中的遗传因子，即基因基因基因基因genegene 生 物 遗 传 内 容 （ 基 因 ） 的 总 和 ， 称 为生 物 遗 传 内 容 （ 基 因 ） 的 总 和 ， 称 为生 物 遗 传 内 容 （ 基 因 ） 的 总 和 ， 称 为生 物 遗 传 内 容 （ 基 因 ） 的 总 和 ， 称 为 基 因 型基 因 型基 因 型基 因 型 genotypegenotype，，，，它是肉眼看不见的，但是遗传的实质它是肉眼看不见的，但是遗传的实质它是肉眼看不见的，但是遗传的实质它是肉眼看不见的，但是遗传的实质 相应地，外表上可以看到的是相应地，外表上可以看到的是相应地，外表上可以看到的是相应地，外表上可以看到的是表现型表现型表现型表现型phenotypephenotype，，，，它它它它 是生物性状的总和，是基因型和外界环境相互作用的是生物性状的总和，是基因型和外界环境相互作用的是生物性状的总和，是基因型和外界环境相互作用的是生物性状的总和，是基因型和外界环境相互作用的 结果结果结果结果 相同的基因型在相似的环境下，表现型基本上是相似 的。但相同的表现型却不一定有相同的基因型 相同的基因型在相似的环境下，表现型基本上是相似 的。但相同的表现型却不一定有相同的基因型 42423131 小进化小进化microevolution 在生物进化中，变异是一种创造性因素，遗传是在生物进化中，变异是一种创造性因素，遗传是在生物进化中，变异是一种创造性因素，遗传是在生物进化中，变异是一种创造性因素，遗传是 一种稳定性因素一种稳定性因素一种稳定性因素一种稳定性因素 没有变异，没有变异，没有变异，没有变异，生物只能产生同样的物种，进化生物只能产生同样的物种，进化生物只能产生同样的物种，进化生物只能产生同样的物种，进化 无法进行无法进行无法进行无法进行 没有遗传，生物没有相对稳定性，不成其种没有遗传，生物没有相对稳定性，不成其种没有遗传，生物没有相对稳定性，不成其种没有遗传，生物没有相对稳定性，不成其种 类，也不可能有进化类，也不可能有进化类，也不可能有进化类，也不可能有进化 变异和遗传相互作用是生物进化的基本动力变异和遗传相互作用是生物进化的基本动力 42423232 小进化小进化microevolution 自然选择自然选择natural selection 生物个体之间的变异，有些对生存有利，有些对生存生物个体之间的变异，有些对生存有利，有些对生存生物个体之间的变异，有些对生存有利，有些对生存生物个体之间的变异，有些对生存有利，有些对生存 不利。在生存斗争中（争夺食物、生存空间、配不利。在生存斗争中（争夺食物、生存空间、配不利。在生存斗争中（争夺食物、生存空间、配不利。在生存斗争中（争夺食物、生存空间、配 偶），具有利变异的个体得到保存，具不利变异的个偶），具有利变异的个体得到保存，具不利变异的个偶），具有利变异的个体得到保存，具不利变异的个偶），具有利变异的个体得到保存，具不利变异的个 体受到淘汰体受到淘汰体受到淘汰体受到淘汰 自然选择是一个历史过程，需要较长的时间（地质时自然选择是一个历史过程，需要较长的时间（地质时自然选择是一个历史过程，需要较长的时间（地质时自然选择是一个历史过程，需要较长的时间（地质时 代），通过遗传把对生存有利的变异一代一代地积累代），通过遗传把对生存有利的变异一代一代地积累代），通过遗传把对生存有利的变异一代一代地积累代），通过遗传把对生存有利的变异一代一代地积累 起来起来起来起来 自然选择的实质就是使种内居群的遗传物质朝着更有 利于适应外界环境的改变 自然选择的实质就是使种内居群的遗传物质朝着更有 利于适应外界环境的改变 42423333 成种作用成种作用speciation 从单一始祖居群分化成两个或多个同时物种的过程从单一始祖居群分化成两个或多个同时物种的过程 种种种种speciesspecies既是生物分类的基本单位，也既是生物分类的基本单位，也既是生物分类的基本单位，也既是生物分类的基本单位，也 是生物进化的基本单位是生物进化的基本单位是生物进化的基本单位是生物进化的基本单位 生物进化的实质，就是种的起源和演变生物进化的实质，就是种的起源和演变生物进化的实质，就是种的起源和演变生物进化的实质，就是种的起源和演变 42423434 成种作用成种作用speciation 居群居群Population 由栖息在同一地域中的同种生物的个体组成由栖息在同一地域中的同种生物的个体组成 构成种的基本结构的居群，其遗传性状的分异主要决构成种的基本结构的居群，其遗传性状的分异主要决构成种的基本结构的居群，其遗传性状的分异主要决构成种的基本结构的居群，其遗传性状的分异主要决 定于基因频率的改变以及自然选择对居群中个体的选定于基因频率的改变以及自然选择对居群中个体的选定于基因频率的改变以及自然选择对居群中个体的选定于基因频率的改变以及自然选择对居群中个体的选 择作用择作用择作用择作用 在一个居群里，某一等位基因存在的数目或出现的次在一个居群里，某一等位基因存在的数目或出现的次在一个居群里，某一等位基因存在的数目或出现的次在一个居群里，某一等位基因存在的数目或出现的次 数，就是这个基因的数，就是这个基因的数，就是这个基因的数，就是这个基因的基因频率基因频率基因频率基因频率gene frequencygene frequency 两个居群个体互相交配，遗传物质进行交换，往往引 起新的基因的加入，从而有了 两个居群个体互相交配，遗传物质进行交换，往往引 起新的基因的加入，从而有了基因流基因流gene flow 42423535 成种作用成种作用speciation 异域成种作用异域成种作用异域成种作用异域成种作用 allopatricallopatric speciationspeciation 由于地理隔离而在不同地点产生的成种作用由于地理隔离而在不同地点产生的成种作用由于地理隔离而在不同地点产生的成种作用由于地理隔离而在不同地点产生的成种作用 地理隔离地理隔离地理隔离地理隔离geographical isolationgeographical isolation阻止了基因阻止了基因阻止了基因阻止了基因 交流。分布于不同地理环境下的居群，基因得交流。分布于不同地理环境下的居群，基因得交流。分布于不同地理环境下的居群，基因得交流。分布于不同地理环境下的居群，基因得 不到交流，性状各自向不同方向发展，最终导不到交流，性状各自向不同方向发展，最终导不到交流，性状各自向不同方向发展，最终导不到交流，性状各自向不同方向发展，最终导 致新种的形成致新种的形成致新种的形成致新种的形成 42423636 成种作用成种作用speciation 同域成种作用同域成种作用同域成种作用同域成种作用sympatric speciationsympatric speciation 尽管多数物种是在地理隔离情况下产生的，但不少研尽管多数物种是在地理隔离情况下产生的，但不少研尽管多数物种是在地理隔离情况下产生的，但不少研尽管多数物种是在地理隔离情况下产生的，但不少研 究者认为有些物种可在同一局部地区形成究者认为有些物种可在同一局部地区形成究者认为有些物种可在同一局部地区形成究者认为有些物种可在同一局部地区形成 这种成种作用是由于一个居群中栖息地的分化、基因这种成种作用是由于一个居群中栖息地的分化、基因这种成种作用是由于一个居群中栖息地的分化、基因这种成种作用是由于一个居群中栖息地的分化、基因 突变、多倍体形成，以及生殖行为不协调等导致生殖突变、多倍体形成，以及生殖行为不协调等导致生殖突变、多倍体形成，以及生殖行为不协调等导致生殖突变、多倍体形成，以及生殖行为不协调等导致生殖 隔离引起的隔离引起的隔离引起的隔离引起的 这种成种作用在植物界中较多，动物界较少发生这种成种作用在植物界中较多，动物界较少发生这种成种作用在植物界中较多，动物界较少发生这种成种作用在植物界中较多，动物界较少发生 42423737 成种作用成种作用speciation 世系渐变世系渐变世系渐变世系渐变 phyleticphyletic gradualismgradualism 达尔文等认为成种作用是渐变的，即一个原始物种在达尔文等认为成种作用是渐变的，即一个原始物种在达尔文等认为成种作用是渐变的，即一个原始物种在达尔文等认为成种作用是渐变的，即一个原始物种在 自然选择作用下，性状逐渐分化经变种而成新种，达自然选择作用下，性状逐渐分化经变种而成新种，达自然选择作用下，性状逐渐分化经变种而成新种，达自然选择作用下，性状逐渐分化经变种而成新种，达 尔文称之为尔文称之为尔文称之为尔文称之为性状分歧性状分歧性状分歧性状分歧divergence of characterdivergence of character 据此模式，就应该在连续地层的化石记录中见到进化据此模式，就应该在连续地层的化石记录中见到进化据此模式，就应该在连续地层的化石记录中见到进化据此模式，就应该在连续地层的化石记录中见到进化 连续体，即应该存在一系列的中间过渡类型连续体，即应该存在一系列的中间过渡类型连续体，即应该存在一系列的中间过渡类型连续体，即应该存在一系列的中间过渡类型 42423838 成种作用成种作用speciation 间断平衡间断平衡间断平衡间断平衡punctuated punctuated equilibriaequilibria N. N. EldredgeEldredge和和和和S. J. GouldS. J. Gould分别根据泥盆纪三叶虫和更分别根据泥盆纪三叶虫和更分别根据泥盆纪三叶虫和更分别根据泥盆纪三叶虫和更 新世陆生腹足动物的研究共同提出新世陆生腹足动物的研究共同提出新世陆生腹足动物的研究共同提出新世陆生腹足动物的研究共同提出 他们认为一个谱系的进化是由物种形成时的他们认为一个谱系的进化是由物种形成时的他们认为一个谱系的进化是由物种形成时的他们认为一个谱系的进化是由物种形成时的迅速变化迅速变化迅速变化迅速变化 时期和形态没有什么变化的时期和形态没有什么变化的时期和形态没有什么变化的时期和形态没有什么变化的静态平衡静态平衡静态平衡静态平衡时期所组成时期所组成时期所组成时期所组成 一旦旧种绝灭，其原来占据的生活地域又被新种占 据，从而使新种数量增加，并获得广泛分布。但这时 遗传性状趋于稳定，不再发生明显变化 一旦旧种绝灭，其原来占据的生活地域又被新种占 据，从而使新种数量增加，并获得广泛分布。但这时 遗传性状趋于稳定，不再发生明显变化 42423939 成种方式成种方式成种方式成种方式 42424040 大进化大进化macroevolution 是指发生在种以上分类群的特征演变，是长期的地质是指发生在种以上分类群的特征演变，是长期的地质是指发生在种以上分类群的特征演变，是长期的地质是指发生在种以上分类群的特征演变，是长期的地质 历史过程，而不象小进化在较短的世代更迭中就能显历史过程，而不象小进化在较短的世代更迭中就能显历史过程，而不象小进化在较短的世代更迭中就能显历史过程，而不象小进化在较短的世代更迭中就能显 示出来示出来示出来示出来 小进化的研究主要采用遗传学和生态学的方法，而大小进化的研究主要采用遗传学和生态学的方法，而大小进化的研究主要采用遗传学和生态学的方法，而大小进化的研究主要采用遗传学和生态学的方法，而大 进化则要借助于古生物学和比较形态学的研究进化则要借助于古生物学和比较形态学的研究进化则要借助于古生物学和比较形态学的研究进化则要借助于古生物学和比较形态学的研究 大进化是种选择大进化是种选择大进化是种选择大进化是种选择species selectionspecies selection的结果，而小进的结果，而小进的结果，而小进的结果，而小进 化受控于自然选择化受控于自然选择化受控于自然选择化受控于自然选择 与自然选择不同，种选择的变异来源是成种作用，而 不是基因突变和基因重组；其选择的结果是种的生存 和绝灭，而不是个体的生和死 与自然选择不同，种选择的变异来源是成种作用，而 不是基因突变和基因重组；其选择的结果是种的生存 和绝灭，而不是个体的生和死 显生宙的生物演化事件显生宙的生物演化事件 小壳动物群的出现和分异小壳动物群的出现和分异 澄江动物群澄江动物群 寒武纪生物大爆发寒武纪生物大爆发 动物体分化重大事件动物体分化重大事件 动植物从水生到陆生发展动植物从水生到陆生发展 生物的灭绝与复苏生物的灭绝与复苏 显生宙的生物演化事件显生宙的生物演化事件 小壳动物群的出现和分异小壳动物群的出现和分异 小壳动物群个体微小小壳动物群个体微小1-2mm，主要为海生无 脊椎动物，包括软舌螺、单板类、腹足类、腕 足类等 ，主要为海生无 脊椎动物，包括软舌螺、单板类、腹足类、腕 足类等 小壳动物群始于埃迪卡拉纪（震旦纪）末期， 寒武纪初大量繁盛 小壳动物群始于埃迪卡拉纪（震旦纪）末期， 寒武纪初大量繁盛 动物界完成了从无壳到有壳的演变动物界完成了从无壳到有壳的演变 寒武纪初（寒武纪初（5.3-5.4亿年），几乎所有具硬体的 动物门及绝大部分的纲都已出现 亿年），几乎所有具硬体的 动物门及绝大部分的纲都已出现 造门的时代造门的时代 以节肢动物门三叶虫纲占优势，占以节肢动物门三叶虫纲占优势，占60，次为 腕足动物门，占 ，次为 腕足动物门，占30 显生宙的生物演化事件显生宙的生物演化事件 寒武纪生物大爆发寒武纪生物大爆发 42424444 寒武纪大爆发谱系树（寒武纪大爆发谱系树（5.3亿年前）亿年前） 显生宙的生物演化事件显生宙的生物演化事件 澄江动物群澄江动物群 发现于云南的澄江和晋宁地区下寒武统发现于云南的澄江和晋宁地区下寒武统5.3亿年前亿年前中中, 1984年发现以来已被描述化石年发现以来已被描述化石120余种余种, 其其10多个动物门 及一些分类位置不明的奇异类群 多个动物门 及一些分类位置不明的奇异类群, 还有多种藻类还有多种藻类 包括大量无壳和有壳动物化石，包括水母、三叶虫、蠕虫 类、甲壳类、腕足类，甚至脊索动物等 包括大量无壳和有壳动物化石，包括水母、三叶虫、蠕虫 类、甲壳类、腕足类，甚至脊索动物等 在早寒武世不到两千万年时间内，现生地球上各个动物门 类几乎都已先后出现 在早寒武世不到两千万年时间内，现生地球上各个动物门 类几乎都已先后出现 42424646澄江动物群复原图澄江动物群复原图 显生宙的生物演化事件显生宙的生物演化事件 动物体分化重大事件动物体分化重大事件 单细胞⎯→多细胞单细胞⎯→多细胞 原生动物⎯→后生动物原生动物⎯→后生动物 两胚层动物⎯→三胚层动物两胚层动物⎯→三胚层动物 无器官、无组织⎯→有器官、组织无器官、无组织⎯→有器官、组织 无脊椎动物⎯→脊椎动物无脊椎动物⎯→脊椎动物 显生宙的生物演化事件显生宙的生物演化事件 动植物从水生到陆生发展动植物从水生到陆生发展 ♠植物植物 S以前，仅低等菌藻类，以前，仅低等菌藻类，完全水生完全水生 S末末-D1-2向陆地发展，产生向陆地发展，产生茎、叶分化茎、叶分化，出现原始维 管束，茎表皮角质化、具气孔 ，出现原始维 管束，茎表皮角质化、具气孔 D2具叶植物具叶植物大发展大发展 T3显花植物显花植物祖先出现祖先出现 ♠脊椎动物脊椎动物 S3四足类四足类祖先出现（总鳍鱼类中的骨鳞鱼）祖先出现（总鳍鱼类中的骨鳞鱼） D3两栖类两栖类发生发生 C2爬行类爬行类发生（羊膜卵）发生（羊膜卵） 显生宙的生物演化事件显生宙的生物演化事件 生物的灭绝与复苏生物的灭绝与复苏 ♥灭绝灭绝extinction生物种系的终止、不留下后代生物种系的终止、不留下后代 ♥假灭绝假灭绝pseudo-extinction生物种系演变为新种系， 而旧类别消失 生物种系演变为新种系， 而旧类别消失 ♥背景灭绝背景灭绝background extinction生物种系的自然更 替灭绝，一般 生物种系的自然更 替灭绝，一般0.1-1.0种种/Ma ♥集群灭绝集群灭绝mass extinction生物灭绝率突然数十倍地 增高 生物灭绝率突然数十倍地 增高 ♥生物复苏生物复苏biotic recovery大灭绝后的生物群，通过 生物的自组织作用及对新环境的不断适应，逐步回到 正常发展水平 大灭绝后的生物群，通过 生物的自组织作用及对新环境的不断适应，逐步回到 正常发展水平 1900 900 300 600 0 6004002000 VCamOSDCPTr GEOLOGIC TIME （106 yrs JKT NUMBER OF FAMILIES Cm Pz Mz Erwin, 1990 地史时期的重大地质事件地史时期的重大地质事件地史时期的重大地质事件地史时期的重大地质事件 42425252 演化古生物学演化古生物学 生命的起源生命的起源 早期生物演化早期生物演化 显生宙的生物演化显生宙的生物演化 生物进化的特点和规律生物进化的特点和规律 生物进化的特点和规律生物进化的特点和规律 进步性发展进步性发展 少⎯→多，简单⎯→复杂，低级⎯→高级少⎯→多，简单⎯→复杂，低级⎯→高级 生物发展的阶段性原核⎯→真核；单细胞⎯→多细 胞；多细胞体制不断改进 生物发展的阶段性原核⎯→真核；单细胞⎯→多细 胞；多细胞体制不断改进 生物进化的重大突破异养⎯→自养；两极（合成者 生产者） ⎯→三极（生产者消费者还原者）生态 系；水生⎯→陆生 生物进化的重大突破异养⎯→自养；两极（合成者 生产者） ⎯→三极（生产者消费者还原者）生态 系；水生⎯→陆生 生物进化的特点和规律生物进化的特点和规律 进化的不可逆性进化的不可逆性 在生物演化过程中，已经灭绝的生物和退化的 器官，在以后的历史中就不可能再次出现 在生物演化过程中，已经灭绝的生物和退化的 器官，在以后的历史中就不可能再次出现 生物进化的特点和规律生物进化的特点和规律 器官相关律器官相关律 环境条件变化使生物的某些器官发生变异而产生 新的适应时，必然会有其他的器官随之变异 环境条件变化使生物的某些器官发生变异而产生 新的适应时，必然会有其他的器官随之变异 生物进化的特点和规律生物进化的特点和规律 重演律（生物发生律）重演律（生物发生律） 系统发育系统发育即 生物系统的发 生和演变过程 即 生物系统的发 生和演变过程 个体发育史是系统发育史的简短而快速重演个体发育史是系统发育史的简短而快速重演 个体发育个体发育即个体从生命开始到死亡为止的演 变过程 即个体从生命开始到死亡为止的演 变过程 生物进化的特点和规律生物进化的特点和规律 适应与特化适应与特化 适应适应在长期的演化过程中，由于自然选择的结果， 生物在形态结构及生理机能上，与其生存环境取得良 好协调一致 在长期的演化过程中，由于自然选择的结果， 生物在形态结构及生理机能上，与其生存环境取得良 好协调一致 特化特化生物对某种生活条件特殊适应的结果。它们在 形态和生理上发生局部变异，但其整个身体的组织结 构和代谢水平并无变化 生物对某种生活条件特殊适应的结果。它们在 形态和生理上发生局部变异，但其整个身体的组织结 构和代谢水平并无变化 生物进化的特点和规律生物进化的特点和规律 适应辐射与趋同适应辐射与趋同 适应辐射适应辐射生物进化过程中，由于适应不同的生态条 件或地理条件而发生物各分化 生物进化过程中，由于适应不同的生态条 件或地理条件而发生物各分化 适应趋同适应趋同亲缘关系疏远的生物，由于适应相似的生 活环境而在形体上变得相似 亲缘关系疏远的生物，由于适应相似的生 活环境而在形体上变得相似 适 应 辐 射 适 应 辐 射 适应趋同适应趋同 Storer and Usinger, 1965 适应趋同适应趋同适应趋同适应趋同 Storer and Usinger, 1965 显生宙生物进化重大事件显生宙生物进化重大事件显生宙生物进化重大事件显生宙生物进化重大事件 无脊椎动物的两侧对称体制进一步发展，出现许多带壳的 较高等门类（寒武纪） 无脊椎动物的两侧对称体制进一步发展，出现许多带壳的 较高等门类（寒武纪） 神经系统进一步发展，中枢神经系统集中化，产生了原始 脊索动物和脊椎动物（无颌纲）（寒武纪） 神经系统进一步发展，中枢神经系统集中化，产生了原始 脊索动物和脊椎动物（无颌纲）（寒武纪） 陆生植物的出现（志留纪到泥盆纪）陆生植物的出现（志留纪到泥盆纪） 鱼纲的鳔和鳍分别向肺和足进化，动物（两栖纲）登陆获 得初步成功（泥盆纪） 鱼纲的鳔和鳍分别向肺和足进化，动物（两栖纲）登陆获 得初步成功（泥盆纪） 羊膜卵的出现，从两栖纲分化出陆生的爬行动物（晚石炭 世） 羊膜卵的出现，从两栖纲分化出陆生的爬行动物（晚石炭 世） 从变温到恒温的转变，产生原始哺乳动物（三叠纪）从变温到恒温的转变，产生原始哺乳动物（三叠纪） 高等被子植物的出现（晚三叠世）高等被子植物的出现（晚三叠世） 灵长类的手和脑的形成，劳动工具的创造，语言和概念思灵长类的手和脑的形成，劳动工具的创造，语言和概念思 维的产生，终于发展成人类（第四纪）维的产生，终于发展成人类（第四纪）