古生物第一章 生物界及其进化

第二篇地层学与地质发展史，由地层学基本原理
和方法，前寒武系、古生界、中生界、新生界等五章 所组成，在介绍和分析各时代地层发育情况、分布规 律及典型剖面基础上，重点突出了我国各成煤时期的 含煤地层的分布及聚煤规律，并对我国成煤时期的地 质发展史进行了重点阐述，同时概略地介绍了各时代 全球发展史和古地理、古气候的一般特征。
第一章 第二节 生命的起源与早期演化
后生动植物的出现与早期演化
最早的后生动物的可靠化石记录是从最早期的埃 迪卡拉动物群（Ediacarian fauna）开始的，距今约 5.6-6亿年前。最早于1947年发现于澳大利亚中南部 的埃迪卡拉地区庞德石英岩中。
第一章 第二节 生命的起源与早期演化
对于埃迪卡拉动物群性质有两种解释： 塞拉赫学派认为它们是一些无硬骨骼的、宏体 的奇特动物，其中的后生动物不是印痕化石，而 是由遗迹化石所代表。 格拉斯纳学派认为，埃迪卡拉动物群完全是由 软躯体后生动物的遗体和印痕化石，以及遗迹化 石组成的，它们与寒武纪开始后出现的化石类型， 甚至还有一些现生的种类，显然是有联系的，支 持埃迪卡拉生物是某些寒武纪后生动物的祖先这 一演化模式。
第二节 生命的起源与早期演化
（一）多彩的生物世界 原核生物界（Monera） 生 物 的 分 类
原生生物界（Protista）
植物界（Plantae） 真菌界（Fungi） 动物界（Animalia）
第一章 第二节 生命的起源与早期演化
（二）生命的起源及其化石记录
地球上最古老的生物化石来自澳大利亚西部古 太古代皮尔巴拉超群瓦拉乌纳群的硅质结核中，含 化石岩石距今34-35亿年。 在格陵兰西部始太古代依苏瓦绿岩带的变质沉 积岩中发现了富含轻碳（C12）的有机碳颗粒，年龄 值为距今38.5亿年。 上述的两个年龄值进一步把生命起源的时间缩 小在40-38.5亿年之间。
第一章 第一节 进化的概念及其发展
20世纪70年代以来，出现了否认自然选择为进化 主要因素而强调随机事件在进化中作用的“随机论”。
“间断平衡论”则是由埃尔德里奇（N.Eldredge）
和高尔德（S.J.Gould）于1972年提出的，他们认为物 种的形成是突变（间断）和渐变（平衡）的结合，认
为进化是由两种过程：成种作用和线系渐变综合作用
第一章 第一节 进化的概念及其发展
适应辐射（adaptive radiation）
适应辐射指的是从一个祖先类群，在较短时间内 迅速地产生许多新物种。它包括两种情况： ①当某一类群产生了一种进化革新，使得它们能 更好地适应环境或开拓新的生活方式。 ②当集群灭绝（mass extinction）发生后，由于种 间竞争压力减少，使得某些生物在腾空的生态环境 中得以适应辐射。
1859 1859
500 BC
0
8
现代进化学说发展
1940 1960 1980 新 灾 变 论 中 性 论
1920 现 代 综 合 论
进化思想与进化学说的产生和发展历史图解
几种进化理论示意图
第一章 第一节 进化的概念及其发展
小进化和大进化
发生在种内个体和居群层次上的进化称为小进化；
种和种以上分类群的进化被定义为大进化。 生物学家研究现生生物居群和个体在短时间内的进 化是小进化；生物学家和古生物学家在研究现代生物和 古生物资料基础上，研究种和种以上高级分类群的在长
导致的。其中成种作用是演化的主流。
第一章 第一节 进化的概念及其发展
古代自然哲学 （进化思想）
古 希 腊 哲 学 庄 老 哲 学
不变论与变化论对立
自 然 变 化 论 颜 真 卿 沈 括 近 代 进 化 哲 学 培 根 、 康 德 等 1600 1700 林 奈 不 变 论
进化论产生
布 丰 主 义 拉 马 克 主 义 居 维 叶 灾 变 论 1800 1900 魏 斯 曼 新 达 尔 文 学 说 达 尔 文 学 说 孟 德 尔 遗 传 说
主讲：张 志 沛
古生物地层学的主要内容
本课程由两部分内容组成: 第一篇古生物学基础，由生物界及其进化、古生物学基 础、古无脊椎动物学、古脊椎动物亚门、古植物、遗迹化 石等六章所组成，阐述了近年来最新的有关生物起源、进 化的基本概念和理论，古生物学的基础知识。在系统介绍 各门类古生物的形态、构造及重要化石代表的基础上，重 点突出了含煤地层中常见的一些门类，如蜓类、珊瑚类、 腕足类、双壳类、菊石类、牙形石和古植物等，为学习地 层学奠定了理论基础。
生物进化示意图
第一章 第二节 生命的起源与早期演化
（三）早期生物进化 原核生物是地球上已知的最原始的生命形式,这类生 物在地球早期海洋中可以形成较大规模的“叠层石－微 生物席”（Stromatolite－microbial mats）。
叠层石－微生物席是原核生物的生命活动所引起周 期性的矿物沉积和胶结作用所形成的综合产物。它参与 了地球早期元素的氧化、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，把早期还原性 大气圈逐渐转变为氧化性大气圈，为以后真核生物的出 现和生物的多细胞化奠定了基础。
第一章 第一节 进化的概念及其发展
正态化选择：又叫稳定性选择 前进性选择：包括单向性选择和分歧性选择。 平衡性选择（多态现象） 性选择
第一章 第一节 进化的概念及其发展
大进化的型式
（1）适应辐射（adaptive radiation） （2）趋同（convergence）与平行演化（parallel evolution） （3）线系渐变（phyletic gradualism）与间断平衡 （punctuated equilibrium）
第一章 第一节 进化的概念及其发展
第一节
进化的概念及其发展
（一）进化的概念
生物是进化（evolution）的，即由低级到高级，由
简单到复杂，体现在其形态构造的复杂化及生理机能的提 高。但生物界的发展也有特例，如退化、分化、特化。因 此，它们都属于广义进化的范畴。
第一章 第一节 进化的概念及其发展
第一章 第一节 进化的概念及其发展
遗传漂变：遗传漂变是指由于居群大小引起的
基因频率随机增减甚至丢失的现象。 适应：适应是生物界的普遍现象，从生物的大 分子、细胞、组织、器官，到个体组成的居群等生 物组织层次上，结构都与功能相适应。
自然选择：自然选择是指那些具有最适应环境
条件的有利变异的个体有较大的生存和繁殖机会。
一个神秘而遥远的国度
第一篇
古生物学基础
第一章生物界及其进化
目的和要求： 理解生物的进化方式，对生物进化理论的发展 过程和主要进化思想，以及生命起源假说和生物的 早期演化做一般性的认识； 重点掌握生物与环境之间相互影响相互制约的 关系。 重点和难点： 生物进化的层次（小进化、大进化）； 生物与环境的相互关系。
第一章 第二节 生命的起源与早期演化
寒武纪大爆发的第二幕是以距今约5.3亿年的“澄江
动物群”为代表。该动物群是1984年首次发现于云南省 澄江县抚仙湖畔的帽天山早寒武世玉案山组帽天山泥岩 段，已被描述的化石动物有13个门类120余属161种，分 属于海绵动物、腔肠动物、鳃曳动物、叶足动物、腕足
动物、软体动物、节肢动物、棘皮动物、脊索动物等。
第一章 第二节 生命的起源与早期演化
各种形态的原核生物
第一章 第二节 生命的起源与早期演化
大约在距今27至25亿年前，由于大气圈中氧含量达到一 定程度，真核生物才得以出现。这是由于真核生物的新陈 代谢是一个需氧过程，同时真核生物本身不能防御强紫外 线，只有在氧化大气圈形成的同时，臭氧层形成后，地球 上才能适合真核生物生存。
第一章 第一节 进化的概念及其发展
趋同（convergence） 指不同祖先的生物类 群，由于相似的生活方 式，整体或部分形态构 造向同一个方向改变。
不同类群生物由于趋同
演化而形成相同功能的 器官称为同功器官。
第一章 第一节 进化的概念及其发展
平行演化
时间（地质时间）内的进化现象即大进化。
小进化是进化的基础，大进化的进化事件大多数是 小进化的积累。
第一章 第一节 进化的概念及其发展
小进化的机制
突变：突变是指生物体的DNA发生改变。基因 突变所形成的突变型可以是中性的、有利的、有害 的。其中有利的基因突变将为生物进化提供丰富的 原料。 迁移：迁移是指居群间的个体移动或基因流动。
此外，还有一些分类位臵不明的奇异类群、及一些海藻 等，其中90％为软体动物。
寒武纪生物大爆发在生物进化史中的意义
第一章 第二节 生命的起源与早期演化
灰姑娘虫（上）和谜虫（下）复原图
昆虫远祖的远祖----抚仙湖虫生态景观
寒武纪（约5亿年以前）早期水下生物景观图
云南虫觅食和栖息景观
寒武纪水下生物复原图
龟的进化图
第一章 第一节 进化的概念及其发展
（二）进化学说的发展
达尔文及其之前的主要进化思想
18世纪，法国学者布丰（G.Buffon）最早科学地涉及了进 化观念。他的进化思想主要表现为： ①生物为生存而斗争，繁衍速度要超过资源承受力； ②同一类物种具有共同的祖先，不同类群物种没有共同 的祖先； ③遗传因素和环境因素引起生物演变； ④物种之间形态有变异，不能相互交配； ⑤物种绝灭是不能适应正在变冷的地球。
第一章 第二节 生命的起源与早期演化
生命起源的假设模式
“原始汤”假说:20世纪30年代，俄国学者奥巴林和英 国学者荷尔丹认为生命是从非生命的有机物合成并形成 “原始汤”的形式开始，再由似胶状形式的有机物质演 化成厌氧的异养生物，吸收原始海洋中的有机物质进行 生长和自我复制。
宇宙胚种论:在20世纪后半叶认为生命是以孢子或其它 生命形式，从宇宙的某个地方来到地球。一是彗星，另 一个是陨石。 生命的热泉起源假说:美国学者克里斯等人在1980年的 巴黎国际地质大会上提出了“生命起源于热水的模式”。
达尔文与《物种起源》
Байду номын сангаас一章 第一节 进化的概念及其发展
新版本的《物种起源》
早期进化论的地位
第一章 第一节 进化的概念及其发展
达尔文之后的主要进化思想
底弗里斯（De Vries）根据植物染色体突变 提出“物种通过突变而产生”，后人称之为突变 论。
新达尔文主义是20世纪初由德国学者魏斯曼 （A.Weismann）等对达尔文进化论进行修正后提 出的，强调了自然选择，消除了原达尔文进化论 中的拉马克的“获得性遗传”及布丰的“环境直 接作用”等。
退化：生物体形态结构和生理机能的简单化，
例如某些洞穴生物视觉器官的丧失或减弱。 分化：生物对不同环境的适应，表现为生物由 少到多的演化。 特化：生物对某种生活条件高度适应结果，使
其形态和生理发生局部变异，但整个身体的组织结
构和代谢水平并无变化。
第一章 第一节 进化的概念及其发展
进化的定义
生物进化是生物与其生存环 境之间相互作用的变化所导致的 部分或整个生物种群遗传组成的 一系列不可逆的改变。它包括了 对新环境的适应辐射，对环境变 化的调节，以及产生新型的生活 方式去适应变化了的环境。这些 适应促使生物在发育方式、生理 反映以及种群与环境之间相互关 系方面产生更复杂的改变。
拉马克进化思想核心“用进废退法则”
第一章 第一节 进化的概念及其发展
1859年达尔文 （C.Darwin）发表了 《物种起源》给自 然科学带来了新的 世界观。达尔文进 化学说主要内容包 括变异和遗传、自 然选择及性状分歧， 认为生物的进化速 度主要是渐变的。 适者生存（自然选 择）是达尔文进化 论的核心。
第一章 第一节 进化的概念及其发展
19世纪生物学家拉马克 （J.B.Lamarck）首次比较系统 地提出了一个进化学说。主要 观点：
①生物进化的原因：低级 生物进化是由于对环境缓慢变 化而无意识的生理反应所引起 的；脊椎动物进化则是受到内 在意志或欲望及器官的使用程 度的影响，即器官使用法则 （用进废退法则）。 ② 获得性遗传：后天所获 得的进步性状可以遗传下去。
第一章 第二节 生命的起源与早期演化
寒武纪海洋生物大爆发
小壳化石是指在前寒武系/寒武系界线附近开始 出现、在寒武纪初大量繁盛和分异、个体微小、具 硬壳的多门类海生无脊椎动物化石，包括软舌螺、 似牙形石、软体动物以及大量分类位臵不明的管状、 帽状、片状等形态的化石。小壳化石的出现被称为
寒武纪大爆发的第一幕。