对生物演化的认识

对生物演化的认识

信息科学技术与工程学院计算机科学与技术10—06 王学志

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。生物演化史既是系统发育的历史，又是不断适应环境、扩大生存空间的过程。系统发育包括从无到有的起源，从少到多的分支发展和从低级到高级的阶段发展。每一新类型的出现，都是一次重大的飞跃，在生物演化史上曾经有过多次重大的飞跃。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)巾。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。

关键字：生物演化化石启示保护地球

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而之一。随着时问的推移，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，已有的生物，或演化为更高级的门类、属种，或灭绝而不再重新出现。在不同地质历史时期所形成的地层内，保存着不同的化石类群或组合，即在某一地质时期的地层中，有着某一地质时期所特有的化石，这就是史密斯(w．Smith)的“生物层序律”。

正文：生物化石的古生态研究是重建地史时期古地理、古气候的重要依据。每种生物都是生活在一定的环境，适应环境的结果。各种生物在其习性行为和身体形态构造上都具有反映环境条件的特征。利用这些特征就可以推断生物的生活环境，例如海生生物化石珊瑚、有孔虫等反映海洋环境；陆生植物叶片、树根、昆虫等则反映大陆环境。根据一个地质时期各种生物化石的生活环境和气候条件的研究，就可以推断该时期的海陆分布、海岸线位置和湖泊、河流、沼泽的范围等。古环境和古气候的重建对地质历史的了解是十分重要的。此外，生物的硬体部分还可以形成反映古环境、古气候的岩石标志，如贝壳岩反映海滨环境，生物岩礁反映低纬度暖海环境，泥炭或煤反映潮湿沼泽环境等。

化石资料的大量收集还为古生物的系统分类提供了基础。现代生物是古代生物经过漫长的地质时期发展而成的，各种生物之间都存在着不同程度的亲缘关系，从而建立了一个反映生物界亲缘关系和进化发展的自然分类系统。

一．化石为生命的起源和演化研究提供直接的证据

化石研究为探讨生物演化规律提供了有力的证据。从老到新的地层中所保存的化石，清楚地揭示了生命从无到有、生物构造由简单到复杂、门类由少到多、与现生生物的差异由大到小和从低等生物到高等生物的一幅生物演化的图画。地层中化石出现的顺序清楚地显示了细菌一藻类一裸蕨一裸子植物一被子植物的植物演化，和从无脊椎一脊椎动物的动物演化、鱼类两栖类一爬行类一哺乳类一人类的脊椎动物的演化规律。

我国贵州前寒武纪瓮安生物群（距今约5 8亿年），云南寒武纪澄江生物群(距今约54亿年)，辽西中生代晚期恐龙、鸟类、真兽类和被子植物的发现，为早期无脊椎动物、脊椎动物、鸟类和被子植物的演化揭示了新的珍贵资料。

地外星体(如火星)上有无生命或是否曾出现过生命，是当今科学家们既感兴趣义觉困惑的一大难题。随着对陨石或从诸如火星等星球上获取的“岩石”或“士壤”材料中有机大分子或化石有机大分子的存在与否的测试和研究，这一科学问题一定能得到最终的结论。

二．生物演化的大体过程

单细胞的原始鞭毛虫可能是动物的祖先.由原始鞭毛虫进化到原生动物,再演化为多细胞动物,进而分化出海绵动物和腔肠动物.腔肠动物进一步演化为原口动物和后口动物.原口动物包括扁形动物,线形动物,环节动物,软体动物和节肢动物.后口动物包括棘皮动物,脊索动物.由脊索动物发展为脊椎动物.脊椎动物的出现是动物进化的大飞跃,其组织器官更完备,特别是枢神经系统发达,已分出大脑和脊髓.原始脊椎动物进化为鱼类和两栖类.由两栖类再演变为爬行动物,继续演变分化出鸟类和哺乳类.哺乳类经过长时间的进化,出现一个分支——灵长类,再分化演变发展为智慧生物——人类.生物进化是一个非常漫长而复杂的过程,至今仍不能在实验条件下得到验证,有些只是模拟,有些是从地质年代的各种不同化石中进行推测,并从中推出生物进化的时间表.大约在12亿年前出现最早的真核细胞,5亿年前出现海洋无脊椎动物,4.5亿年前,一种称为顶囊蕨的植物开始登陆.哺乳动物的出现大约在2亿年前.而智慧人类从动物中的分化出来的进化历程大约经历200～300万年.

生物的出现将大气圈中大量CO2转移到岩石圈中,形成了大量的碳酸岩层,促成了CO2在海洋与陆地上的平衡,不仅改变了岩石圈的组成,而且生物与岩石的风化物和相互作用,在地表形成了土壤.可见土壤圈的形成是与生物圈息息相关,相互促进的.

生物在漫长的进化演变过程中,也使得地球的环境与之相应的发生深刻的变化.地球与其它行星不同所表现出的独特性在于它是一个靠生命来捕获,转移和储存太阳辐射的能量,靠生命活动来驱动地球表层的物质元素循环,靠生命过程调控地球上的物质循环,能量循环和信息循环并保持其远离天体物理学平衡的开放系统.从地球各圈层发育的过程中,我们看到了生物的能动作用.可以毫不夸张地说,正是地球上的生物多样性,才保持了地球今天的生态系统。

三．我国在对生物演化研究中的贡献

我国具有独特的地理环境和丰富多样的地质资源，是地球上结构和演化过程最为复杂的地域，岩石地层发育齐全，不同地质时期的地球环境和生物历史记录完整，为深入开展地球环境和生命过程研究，回答其中的主要科学问题提供了得天独厚的研究条件。在我国，地层古生物学研究积累丰富，中国特色的地层古生物记录已经成为认识生物演化基本规律不可缺少或独一无二的宝贵资源。特别是近十几年来，中国的古生物学研究取得了举世瞩目的成就，如"澄江生物群"、"热河生物群"和二叠-三叠纪之间的生物灭绝和复苏等，为揭示生物的起源、辐射、危机和复苏演化过程提供了重要的历史证据。同时我国又是一个经济快速发展的人口大国，强烈的人为活动带来的环境污染，严重威胁着区域生态安全。因此，开展地球环境和生命过程的研究尤为迫切。近年来，科技部和国家自然科学基金委员会陆续资助了一系列与本领域相关的研究项目，如"重大地史时期生物的起源、辐射、灭绝和复苏"，"首都北京及其周边地区大气、水、土环境污染机理与调控原理"，"长江流域生物多样性变化、可持续利用与区域生态安全"等国家重点基础研究发展规划项目，"珠江三角洲地表系统中优控有机物迁移转化机制与调控"，"古、中生代之交的泛大陆聚散、古全球变化与生物演化"，"台湾海峡生源要素生物地球化学过程研究"，"中国中生代晚期以来鱼类区系演变、地质事件与气候变迁"，"热河生物群的演化与环境演变研究"，"典型微量有机污染物的区域环境过程"，"胶州湾流域生源要素流失与海湾富营养化演变过程","台湾海峡两岸生物地理格局、过程及其与古地理的关系","环境类激素污染物对人类健康的影响及其作用机理研究","极端环境细菌的资源分类及分子生物学研究","陆地植物起源和早期演化的研究等国家自然科学基金重点项目。这些项目的实施为开展本领域的系统研究奠定了基础，也在资料积累和队伍培养等方面提供了重要的条件。

四．对生物演化的启示