地史中的生命 课件整理 香芋地史中的生命考试题型：名词解释；填空；正误判断；论述一 化石和古生物学的基本概念1. 什么是化石？从化石的定义可分为哪三类？现代定义： 保存 在岩（地）层中的古代生物的遗体、活动痕（遗）迹 和生命有机成分的残余。根据定义，化石有3大类型：实体化石：生物体本身形成的化石。全部或部分。遗迹化石(trace fossil)：生物活动留下的痕迹和遗弃物所形成的化石。如动物在沉积物表面留下的足迹和爬痕、在沉积物中的钻孔和潜穴，动物的粪便等。化学化石：生物体可能因腐烂分解而全部或部分消失，但构成生物体的一些有机分子有可能在实体化石中或沉积物中被保留下来。化石的定义有两个基本要点： 1) 成因特征-生物 无机成因的树枝状硬锰矿虽具有植物的形态，但不能称其为化石 (假化石) 2) 时间特征古代 2影响化石保存的主要因素？生物本身的因素生物具有矿化骨骼或具有耐酸碱稳定化学成分的硬体部分比其软体部分更容易保存成为化石。在特殊的条件下，软体部分也可以保存成为化石。如在页岩中保存的笔石和植物印痕、琥珀中的昆虫等。沉积环境因素迅速埋藏 、 宁静的沉积环境和细粒沉积物掩埋是化石形成和保存的最理想环境条件，特别有利于完整精美化石的形成。能够形成比较稳定密闭的长期埋藏保存条件，有效阻断遗体与空气和水体的接触，降低自然和生物的破坏作用，有利于生物遗体的石化加固。后期地质作用影响构造抬升：造成原来深埋地下的岩层暴露到地表，遭受风化剥蚀作用。变质作用：高温或高压会造成含化石岩层结构和化学组分的改变。如重结晶作用3从化石的保存方式上可有哪些类型？各有什么特点？未变实体化石 ：保存在岩层中的古代生物全部遗体(软体和硬体)没有发生明显变化。在极其特殊的条件下才可形成。猛犸象-冷冻变化实体化石：遗体在沉积掩埋中经过明显变化而形成的-石化作用（矿化作用）模铸化石：在埋藏和成岩过程中生物体本身可能会由于某种原因全部或部分消失，在围岩中留下或形成印痕、印模和铸型。模铸化石就数量来说仅次于变化实体化石。印模化石通常与实体化石保存在一起印痕化石软体印模化石-硬体贝壳类生物的印模化石还可以分为以下几种类型：外模： 贝壳外表面在围岩上留下的印模。内模： 贝壳内表面在围岩上留下的 印模 。外核：贝壳溶解消失后，外模内充填所形成的与贝壳外形模样完全相同，但非属贝壳物质的化石。内核： 贝壳溶解消失后，留下原来壳体内部充填物形成与原贝壳内形模样相同但凹凸相反的化石。 铸型： 贝壳消失后在外模和内模之间的空间被充填而形成的化石。在内外形态上与原壳体完全一致。 4化石的石化作用有哪几种类型？1）炭化作用(升溜作用)如植物的叶子，笔石2）填充作用矿物质填充疏松多孔的硬体组织。3）交代作用硬体的原来成分，逐渐被地下水溶解，同时逐渐被新物质置换。常见的交代作用有硅化、方解石化、白云石化、磷酸盐化、5西伯利亚冻土中发现的猛犸象是化石吗？是，未变实体化石，冷冻作用。6硅化木是如何形成的？ 交代作用；古代树木经过硅化形成的。硅化木，又叫“木化石”。是地质历史时期的树木经历地质变迁，最后埋藏在地层中，经历地下水的化学交代、填充作用，从而这些化学物质结晶沉积在树木的木质部分，将树木的原始结构保留下来，于是就形成为木石化。 7模铸化石中的印模化石可有哪些类型？1）-内模； 2）-外模；8什么是标准化石？什么是指相化石？A“标准化石”是指数量丰富、特征明显、演化迅速、地理分布广泛的化石。B绝大多数生物都是狭适性的，适应特定的温度、湿度或盐度。因此不同环境有不同类型的生物。在地质学中，我们把能够指示环境特征的化石称为指相化石9地层层序律和化石层序律的概念，以及化石层序律的科学内涵？地层层序律： 层状岩石的原始形成序列总是新岩层叠覆在老岩层之上，即“下老上新”。化石层序律：很古老的地层只存在简单原始的化石类型，而比较年青的地层含有较高级、较复杂的生物化石。地层时代愈老，所含化石的生物群面貌与现代生物群面貌的差别愈大；反之，就愈接近现代生物群的面貌。同种生物绝不会重复出现于不同时代的地层中。不同时代的地层中含有不同种类的化石；同一时代的地层则含有相同种类的化石。化石层序律的科学内涵是生物进化的不可逆性。10生物化石有什么用途？1）生物进化、地质年代确定2）古地理环境和古气候 的恢复3）生物类型及其结构形态特征的推测4）沉积矿产成因的确定5）天文学方面的应用地球的形成二、 生物分类系统与生物的进化思考题：1、 生物界的分类级别单位界、门、岗、目、科、属、种。 (林奈划分法)2、 生物界的主要类群及划分(亚界或门级以上)古菌超界原核生物超界：原始生物界：病毒 无核生物界 细菌门 蓝藻门真核生物超界： 植物界 叶状体植物亚界：各种藻类、 真菌 茎叶植物亚界： 苔藓植物门：无根、维管 蕨类植物门：裸蕨、石松、节厥、真蕨 种子植物门：裸子植物、被子植物 动物界 原生动物亚界侧生动物亚界：古杯、海绵真后生动物亚界：腔肠、栉水母、蠕虫类、软体、节肢、腕足、棘 皮、脊索动物等3、 动物界机体的阶段性发展两胚层、辐射对称原生动物 原始扁平后生动物三胚层、两侧对称扁形动物门体分节原口动物、后口动物等 4、 进化的定义，达尔文进化论包括哪些主要内容？1） 概念：生物进化是由低级到高级，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。进化的定义: “生物进化主要是由于与环境相互关系的改变，使得居群的基因组成产生一系列部分或全部的、并且不可逆转的变化。”从定义来看，诸如分化、退化、特化等均属于进化。还有的进化在生物的形态上没有表现。2）达尔文学说：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。附：拉马克学说器官使用法则或用进废退法则；获得性遗传。（早于达尔文）突变论 ：19世纪末到20世纪初，出现了多种进化学说，如底弗里斯(De Vries)根据植物的染色体突变提出“物种通过突变而产生”，后人称之为“突变论”。新拉马克主义：新拉马克主义由英国人斯宾塞等人提出，认为变异是定向的，生物通过获得性状的遗传而进化，否认自然选择在生物进化过程中的作用。 新达尔文主义第一次修正。现代综合论第二次修正 20世纪30年代随着遗传学的发展，群体遗传学与自然选择的结合 5、 物种的概念生物种(biospecies)是指在自然状况下所有潜在地能够相互交配，并能产生能育的后代的群体。上述种的定义包括了两个方面，一是在自然条件下，二是产生能生育的后代。地理亚种：一个种可包括一个至若干个地理亚种。环北极分布的驯鹿由七个亚种组成。6、 名词术语：双名法、间断平衡、适应辐射、平行演化、趋同与趋异双名法：种名由两个词组成，第一个为属名，第二个为种本名。 间断平衡：一个系谱长期所处的静止或平衡状态被短期的、爆发性的大进化所打破，伴随着产生大量新物种。 适应辐射：趋异进化的结果使亲缘相同或相近的一类动物适应多种不同的环境而分化成多个在形态、生理和行为上各不相同的种，形成一个同源的辐射状的进化系统，即是适应辐射。平行演化：两个或多个相关但不同种系的生物，因生活在相似环境而发育了相似的形状。趋同：由于生活习性或环境相似，导致亲缘关系较远的生物获得形态相似或功能相同的特征的演化现象。如翼龙、鸟类和蝙蝠的翅膀。趋异： 指生物在形态和生理上发生分化，以适应不同环境的分歧演化现象。如中生代的恐龙、鱼龙和翼龙便是趋异演化的结果。 8、生殖隔离可以有哪几种方式？ 1）、季节隔离，例如产卵季节的不同2）、行为隔离(如不同的求偶行为) 等多种情况。3）、地理隔离1） 生态隔离三、 生命的起源和后生动物的早期演化1. 什么是生命？从生物学角度的定义生命是由核酸和蛋白质等物质组成的多分子体系，它具有不断自我更新、繁殖后代以及对外界产生反应的能力。生命定义的要素：生命的物质基础是蛋白质和核酸生命运动的本质特征是不断自我更新，是一个不断与外界进行物质和能量交换的开放系统生命是物质的运动，是物质运动的一种高级的特殊实在形式从物理学角度的定义 “负熵”生物从外界摄取低熵状态的物质和能（食物），通过新陈代谢，转化为高熵状后排出体外，从而使生物系统的总熵不致增加。生物体通过增加环境中的熵值，使环境的无序性增加并维持自身的有序性生命的属性：化学成份的同一性结构的组织化新陈代谢作用生长发育能力遗传和繁殖能力适应和进化2. 地球生命的由来1） (神创论)创世说（Creation）定义： 地球上一切生命都是上帝设计和创造的，或者某种超自然的东西干预而产生的2）自然发生说: 认为生命是由无生命的物质自然发生的。19世纪前广泛流传的理论；古代中国人也相信“腐草化为萤”。19世纪60年代法国微生物学家巴斯德著名的“鹅颈瓶实验“，最后否定了自然发生说。3) 生命是宇宙中固有的固有论泛种论（panspeamia）解释地球生命是地外来的，认为生命物质、能量一样是永恒的，没有发生和起源，只有传播和变迁。4） 前生命的化学进化进化起源说地球上的生命是地球历史的早期，在特殊的环境条件下，通过所谓“前生命化学进化”过程，由非生命物质产生出来的。是达尔文进化理论的延伸达尔文认为各种生物起源于远古时期少数的共同祖先，这些原始的祖先必定也是通过特殊的进化过程而产生的。附：生命起源研究的新进展和新假说： 地球外的化学进化：新泛种论 现代的非生物有机合成与“新自然发生说”3. 探索地球生命起源的三条途径1）研究生命起源的历史环境背景地质学已经提供了地球早期地壳形成与演化、构造、岩石、地球化学、古地理、古海洋以及大气圈的特征和状态的有价值的资料空间科学对太阳系、慧星的考察研究，对陨石的研究也大大丰富了我们对化学进化的环境背景的认识对现代极端的或特殊的生境（如太平洋洋嵴水热喷口的生态系统）的考察研究也提供了关于前生命化学进化的环境模式2）化学进化的实验模拟生命起源的“原始汤”假说：奥巴林荷尔丹假说 - 俄国奥巴林（1924），英国荷尔丹（1929）卡尔文（M. Calvin）实验室尤里（Harold Urey）和米勒（Stanley Miller）3）寻找早期生命存在的直接和间接的证据，即化学进化和最早的原始生命的遗迹。4. 最早的后生动物化石证据翁安生物群中的动物胚胎化石(Xiao et al., 1998, Nature)薄片中的海绵骨针化石(Li & Chen, 1998, Nature)寒武纪埃迪卡拉生物群5. 用那些方法探测火星上是否有生命？发射火星探测器，或直接采集样本，做化学分析。如发现了液态水 则增大生命存在的可能性 还有通过探测是否存在甲烷 还有氨基酸的 来推测是否存在或存在过生命。研究火星陨石。火星环境探测，模拟实验。太古岩中找到的最早生命纪录归纳为以下：有机微结构具有有机质外壁的微化石叠层石沉积炭、石墨四、后生生物的起源和寒武纪生命大爆炸1、 多