生物地层学

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指某些化石属、种最繁盛时期的一段地层(并非该属种 全部时间分布范围)。
间隔带(interval-zone)
指两个明显生物地层界面之间的 一段本身不具有特殊生物化石组 合或生物化石特征的地层间隔。
它可以含不特别明显的生物地层组合或 生物地层特征。 “没有特征的特征”
总 结
1、很明显,生物地层各单位之间不存在大 小级别关系; 2、并非所有地层都能用生物地层学方法进 行划分对比;因而,生物地层单位本身并不 构成独立的地层系统 3、生物地层仍是目前进行远距离、高精度 (古生代以来)地层对比所普遍采用的、较 为可靠的方法
澄江动物群生态复原
• 3、寒武纪生物大爆发 • 寒武纪初(5.7亿年),动物界出现一次 爆发式的大发展 • 造门的时代,几乎所有具硬体的无脊椎 动物门及绝大部分纲都已出现 • 以节肢动物门三叶虫纲占优势,占60%, 次为腕足动物门,占30%
寒武纪生物群落 Jellyfish, scavenging trilobite
哑带
biozone
barren zone
若不含化石的地层就不是有生物地层研究的对象。 在北川桂溪剖面,根据腕足化石特征建立了18个组 合带。 甘溪组:Otospirifer Xiejiawanensis 顶峰带; Euryspirifer paradarus-E.beichuanensis 顶峰带; Dicodelostrophia punctata—Rostrospirifer Tonkinensis 组合带 Acrospirifer medius—Athyrisinoids 组合带
• 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 • 小壳动物群始于震旦纪末期,大量繁盛于寒武 纪初期 • 动物界完成了从无壳到有壳的演变,它是继埃 迪卡拉动物群之后生物界又一次质的飞跃
早期小壳 动物群
(与伊迪卡拉 动物群共生)
小壳动物 群(Siberia)
地 史 时 期 事的 件重 大 地 质
白垩纪末期小行星撞击与恐龙灭绝
二叠纪末生物绝 灭的可能的原因
(7)、物种的形成
• 物种的形成依靠:遗传、变异、隔离和自然选 择四大要素
• 1、遗物种在各个世代保持自身的特性 每个个体有一定量的基因,一居群中所有个 体的基因总和构成基因库 一个物种的基因库基本上是稳定的,通过基 因把性状传给后代,所以物种的特征能世代遗传
外貌类似现代藻
• 事件三:
• 原核生物演化出真核生物
化石证据: 澳大利亚Amadens盆地Bitter Springs组(10亿年) 发现了4个属的微化石,一个象丝状的蓝绿藻(原核生 物),其他3个属的内部结构似绿藻(真核生物) 中国串岭沟组(17.5亿年)已有真核生物宏观藻 类 的报道 我国华北雾迷山组燧石(12-14亿年)绿藻化石 印度、美国、加拿大等国相当的地层中均发现真核 生物。 真核生物出现于18亿年前,繁盛于10亿年前
small shellbearing fauna
2 澄江动物群 Chengjiang fauna
寒武系底部继小壳动物群之后出现的第一 个无壳和具壳化石混生化石群。包括三叶 虫、水母、蠕虫类、甲壳纲及分类位臵不 明的节肢动物、腕足类、藻类及脊索动物 ----鱼。最早发现于云南澄江
意义:是寒武纪初期生物大爆发的典型代表
组合带(Assemblage-zone)
指含有一定特征的化石组合的一 段地层。该地层中所含的化石或其中某
一类化石,从整体上说构成一个自然的组 合,并且该组合与相邻地层中的生物化石 组合有明显区别。
组合带
组合带可以以出现的全部化石类型为基础,
也可以只限于某一类化石为基础。因此,可以以 动物化石群为基础的组合带,也可以植物。 珊瑚组合带、有孔虫组合带、孢粉组合带; 组合带的名称必须取自化石组合中两个或两个以 上,显著而特征的生物分类单元名称。
澄江动物群地址—帽天山
Chengjiang fauna
叶足动物门,
Microdictyon sinicum Chen, Hou et Lu,1989
澄江动物群
澄 江 动 物 群
澄江动物群中的昆明鱼化石
澄江动物群中的海口鱼化石 Chengjiang fauna
Chengjiang fauna
地球上生命产生过程的三个阶段
• (1)形成有机化合物阶段 • 原始海洋中的无机物(N、H、O、CO、 CO2、H2O、NH3、H2S、Hcl、甲烷) • 紫外线 电离辐射 高温 高压 • 有机化合物(氨基酸、核甘酸、多糖、 类蛋白质、脂肪酸)
(2)形成生物大分子阶段
有机化合物(氨基酸、脂肪酸、核苷 酸、多糖、类蛋白质) 在原始海洋中聚合 复杂有机物(甘氨酸、蛋白质、核酸 等—生物大分子)
第四章 生物地层学
生物地层学是根据生物发展历史及
其空间分布规律,阐明地层的发育顺序,
并研究生物化石在地层划分,和对比中
的原理和方法。
讲课内容
一、生物地层学的理论基础 二、生物地层单位 三、生物地层学的应用
一、生物地层学的理论基础
生物地层学之所以能成为一个独立的学科, 是因为它有自身的规律,并有不同于其他学科 的理论基础。主要表现在: 1、生物进步性发展和生物进化不可逆性— —成为地层顺序的最主要标志 2、生物进化中的阶段性与地质历史发展的 阶段互相辉映,使生物进化成为反映地球历史 的一个重要方面。
遗传变异隔离和自然选择四大要素遗传的物质基础是基因基因具有自我复制的能力使物种在各个世代保持自身的特性每个个体有一定量的基因一居群中所有个体的基因总和构成基因库一个物种的基因库基本上是稳定的通过基因把性状传给后代所以物种的特征能世代遗传基因的突变和重组是个体发生变异的主要原因遗传变异的积累可形成新种同一物种的个体基因类型都有不同程度的变化因此每个个体之间都有一定的差异由于地理水体沙漠山脉等隔离同种不同居群生活在不同地区使不同居群的个体之间性状发生差异导致各居群产生不同方向的变异逐渐形成地理亚种
• 2、变异
基因的突变和重组是个体发生变异的主要原因 遗传变异的积累,可形成新种 同一物种的个体,基因类型都有不同程度的变 化,因此每个个体之间都有一定的差异
• 3、隔离
包括地理隔离和生殖隔离
由于地理(水体、沙漠、山脉等)隔离,同种 不同居群生活在不同地区,使不同居群的个体之 间性状发生差异,导致各居群产生不同方向的变 异,逐渐形成地理亚种。地理亚种进一步发展, 就会形成新种。 生殖隔离是指居群间由于基因型差异使基因交 换不能进行,杂交不育。
成种方式示意图
三 生物地层单位
生物地层单位是以含有相同的化石内 容和分布为特征,并与相邻单位化石有 别的地层体。
它可以根据化石类型、化石的分布范围、 化石的富集程度,化石的系统演化阶段或与 化石有关的其它现象的任何一种变化来建立。
生物地层单位为生物带。常用的有:
生 物 带
延限带 range-zone 顶峰带 acme-zone 组合带 Assemblage-zone 间隔带 interval-zone
早泥盆世 裸蕨类植物
早泥盆世陆生植物
晚 泥 盆 世 陆 相 生 境
芦木 (C2-P)
科达 (C-P)
鱼石螈(D3-C1)—最早原始两栖类
amphibian
蜥螈(P1)—原始爬行类
6、生物的绝灭与复苏
(1)灭绝extinction

生物的演化中也包括生物的灭绝和复苏

生物种系的终止、不留下后代
• 5、动植物从水生到陆生发展
植物: • S以前,仅低等菌藻类,完全水生 • S末-D1-2:向陆地发展,产生茎、叶分化,出 现原始维管束,茎表皮角质化、具气孔 • D2:具叶植物大发展 • T3:显花植物祖先出现 脊椎动物: • S3:四足类祖先出现(总鳍鱼类中的骨鳞鱼) • D3:两栖类发生 • C2:爬行类发生(羊膜卵)
• 4、动物体分化重大事件
• 单细胞多细胞(原生后生) • 最低等多细胞动物—两层细胞(海绵动物、古 杯动物) • 低等真正后生动物—两胚层(内、外胚层)、 无典型器官(腔肠动物) • 两胚层三胚层,中胚层形成复杂的组织和器 官(环节动物、软体动物、节肢动物、腕足动物、 苔藓动物、棘皮动物、脊索动物) • 脊椎动物神经系统的发展人类的高级神经系 统
• 生物发生分异,多样性增加 化石证据: 加拿大Ontario西部苏必利尔湖沿岸,前寒武 纪Gunflint组(20亿年)中,发现的微化石有8 属12种。表明经10多亿年的演化,原核生物已发 展到相当繁盛的程度,这可能与当时大气开始 充氧有关
外貌类似现代铁锰还原菌
分类位置不明
Gunflint Chert (1900ma) 中的线状 细菌和念 珠状蓝绿 藻
延限带(range-zone)
指任一生物分类单位在整个延续范围 之内所代表的地层体。 代表该类生物从“发生”到“消亡” 所占用的地层。
延限带
延限带(range-zone)
单位延限带—指某个生物分类单位总延续时限内的地
层体;
共存延限带—指两个或两个以上特定分类单位延限带
相重叠的部分。
顶峰带(Acme-zone)
Ediacara 动物群
Ediacaran 动物群
(3)、显生宙的生物演化
• • • • • 1、小壳动物群的出现和分异 2、澄江动物群 3、寒武纪生物大爆发 4、动物体分化重大事件 5、动植物从水生到陆生发展
• 6、生物的绝灭与复苏
• 显生宙出现了5次重大事件: • 1、 小壳动物群的出现和分异
从非生物的化学进化,发展到生物进化
• 地球年龄约为46亿年,而最早的化石记录在38 亿年----南非东部Barberton镇无花果树组的燧石 中的许多单细胞生物,球状、棒状,直径17-20微 米。它们可能是一些藻类演化的先驱。 最早的化石记录表明非生物的化学进化发展到 生物进化(最早生物)

• 事件二:
(3)形成生命阶段
复杂有机物(甘氨酸、蛋白质、核酸 等—生物大分子) 多个生物大分子聚集 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,亦能将废物排出体外 从此,生命开始从化学进化转入生物进 化阶段
生命的起源示意图
(2)、早期生物演化
(经历了4次重大事件)
事件一:
(2)假灭绝pseudo-extinction
生物种系演变为新种系,而旧类别消失
(3)背景灭绝 background extinction
生物种系的自然更替灭绝,一般0.1-1.0 种/Ma
(4)集群灭绝 mass extinction
生物灭绝率突然数十倍地增高波及全球 或大区;生态系统发生巨大变化
(一)、生物进步性发展和生物进化不可逆性
生物的进步性发展和不可逆性 由低级——高级——简单——复杂,由不完
善——趋于完善,种的数目不断增加,是古生物
演化研究中已证明了的事实。
进化的不可逆性
含义:已演变的生物类型不可能回复祖型; 已灭亡的类型不可能重新出现。这是道洛(L. Dollo)提出的不可逆定律 实例:灭绝类型—三叶虫、笔石、菊石等 演变类型—鱼、马趾的演变、鲸鱼 意义:地层划分对比的理论依据
Ar叠层石内 原核生物藻 丝体 (Australia)
前 寒 武 纪 叠 层 石 及 其 藻 细 胞
Stromatolites, Pt2, Beijing
• 事件四:
• 后生动物出现 • 化石证据: • 澳洲南部Edicara崩德砂岩的埃迪卡拉(Ediacara)
动物群(5.9-7.0亿年)就是代表。 • 该动物群后来在西南非洲、加拿大、西伯利亚、 英国、瑞典,以及我国的震旦系中都有发现 • Ediacara动物群大部分是腔肠动物:水母、水螅、 锥石、钵水母、海鳃类等,还有环节动物、节肢动物 等
• 4、自然选择
生物与环境是统一整体,生物必须改造自已 去适应变化中的环境,“适者生存,不适者 被淘汰” 性状变异是自然选择的原料,选择有利(加 强适应环境)的变异积累起来,使居群的基 因库发生重大变化,为形成新种准备了条件
• 5、成种方式
渐变论成种方式:即达尔文关于物种形成的方 式,通过自然选择,将微小的有利变异逐渐积累, 最后形成新种。新种与旧种之间有一系列过渡类 型。 突变论成种方式:即间断平衡论成种方 式,物种形成是突变(间断)与渐变(平衡)的 辩证统一,但以突变为主,演化量主要靠突变形 成。新种在地史时期可在忽略不计的时间内迅速 形成(突变),形成后保持长期稳定(渐变)。 新种与旧种之间不一定有过渡类型
2、生物进化中的阶段性与地质历史发展的阶 段互相辉映,使生物进化成为反映地球历史的 一个重要方面。
地 质 时 代 、 生 物 演 化 简 表
生物进化的十次进步
(1)从无机到有机——生命的起源
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,这些有机化合 物后来再经过一系列变化后转变为有机体。
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