二、地球上生命的进化

尽管生命起源的真谛仍有待探讨，但是，南非岩石中所发现的 30 亿年以前的细菌化石却已提供了确凿的证据，证明至少从那时起，地球上已经存在着细菌。生命起源的时间还可能更早一些，大约 40 亿年以前，开始了地球的生命时代（图 2.2B）。有生命的细菌和蓝藻等生物的出现开始了一种新的生命过程——光合作用，使大气圈中出现 O2，以后又逐渐形成能抵御紫外线辐射的 O3 层，为更高级生物的出现创造了条件。

此后，生物进化的化石证据逐渐增加。上述细菌化石已具有简单的分裂作用，美国加利福尼亚州东部发现了距今 20 亿年的更为进化的原始细菌化石，并有类似于藻类的生物，内部已含有细胞核。这时含氧的大气圈开始形成。

又经过 10 亿年的进化，至距今 10 亿年以前，即中元古代结束、晚元古代开始之时（表 2.1），在温暖的海岸和河口地带，类似海藻的生物大量繁殖，通过光合作用放出大量的氧气。

迄今所发现最早的多细胞生物是澳大利亚爱迪阿加拉山脉的蠕节虫化石，距今 7 亿年，属震旦纪中后期。这时虽然已经存在不少生物，但因其身体缺乏坚硬的部分，因此所保存的化石很少。

到了大约 6 亿年以前（较确切的数字是 5.7 亿年），即前寒武纪结束， 寒武纪开始之时，发生了大规模的海侵，陆缘浅海分布广泛，生长着大量的浮游生物，同时无脊椎动物兴盛，其中属于节肢动物的三叶虫种类最多，占寒武纪海洋动物已知种类的 70％。此外还有水生腕足类贝壳动物生长于海底。化石的大量出现开始了地球史上化石记录的时代（图 2.2c）。文献资料尚未记载过脊椎动物的存在，但 1985 年我国地质学家发现了距今 6 亿年的被

囊虫化石，它已开始向脊椎动物转化。这一发现把脊椎动物的历史上溯了 1 亿年。

奥陶纪（距今 4.4—5.0 亿年）时无脊椎动物大量发育，但三叶虫的相对比例急剧下降，腕足类增加，笔石明显增多。但更为主要的事件是脊椎动物的出现，发现了空气呼吸的七鳃鳗和八目鳗。

志留纪（距今 4.0—4.4 亿年）出现了珊瑚礁。由于大气层中 O3 的保护作用，发生了生命史上的又一次飞跃——生命登陆。迄今所发现最原始的陆生植物化石顶囊蕨（cooksonia），距今约 4.5 亿年。这些最早的陆生植物可能是从河口沿着河流上溯而登陆的。

泥盆纪（距今 3.5—4.0 亿年）珊瑚礁达到鼎盛期，海洋腕足类也达到了其多样性的顶峰。陆地上开始出现森林，蕨类植物刚登上陆地时个体较小， 无叶，只限于阴湿处生长，但泥盆纪末期已进化成繁茂的大树，最高者可达10 米。林中出现昆虫，并从无翅发育至有翅。脊椎动物开始分化，一支成为用鳃呼吸的鱼类，鳞片开始发育；另一支仍属鱼类，但已向两栖类进化，成为介于鱼类与两栖类之间的物种。

石炭纪（距今 2.8—3.5 亿年）发生第二次海侵，雨量的增多加强了河流的侵蚀作用，许多大河的河口形成巨大的三角洲，间歇性沉降地区沼泽森林中泥炭不断积累，并被沉积物掩埋，形成了大煤田，其中的植物化石表明， 除了原有的蕨类和灌木外，树木的种类增多。陆地上有些昆虫发育成巨大的

个体，蜗牛大量增加。以栖息在陆地上为主的两栖类发育成最初的爬行类， 日后进化为恐龙并在动物界占据统治地位。在浅水的边缘海中，属于棘皮动物的海百合在数量上和种类上均发生了空前的爆发性增长。

二叠纪（距今 2.3—2.8 亿年）首次出现恐龙（源自希腊语，意为可怕的蜥蜴）化石，但个体仍然很小，无法和日后的巨兽相比拟。与此同时，在软体动物门头足纲中出现了菊石。二叠纪的重大事件是一些物种的大规模灭绝：两栖类灭绝了约 75％，爬行类灭绝了 80％，同时急剧减少的还有苔藓虫、棘皮动物、菊石和腕足类等。其中苔藓中虽免于完全灭绝，但已大伤元气， 此后再也未能恢复，三叶虫则从此消失。