进化生物学课件

1、灾变论和新灾变论第二小组灾变论 -何强、刘刚n定义：与均变论相对立，此理论认为在地球历史上发生过多次巨与均变论相对立，此理论认为在地球历史上发生过多次巨大的灾变事件，每经一次灾变，原有生物被毁灭，新的则被创造大的灾变事件，每经一次灾变，原有生物被毁灭，新的则被创造出来出来(特创论特创论)。(Catastrophism ;convulsionism) 又称灾变说。又称灾变说。是一个地质学理论，认为地球曾经遭受许多短暂的灾难，其中有是一个地质学理论，认为地球曾经遭受许多短暂的灾难，其中有些是世界性的。这个理论后来在科学界逐渐被另一派认为地球历些是世界性的。这个理论后来在科学界逐渐被另一派认为地球历

2、史是长远且渐进的均变论（或称渐变论）所取代。史是长远且渐进的均变论（或称渐变论）所取代。 不过到了不过到了20世纪之后，灾变论中的某些思想，又重新出现在科学当中，例如世纪之后，灾变论中的某些思想，又重新出现在科学当中，例如生物的大灭绝，或是月球形成理论。法国学者居维叶生物的大灭绝，或是月球形成理论。法国学者居维叶(Cuvier, Gtorge 1769-1832)于于1821年提出，居维叶是灾变论的主要代年提出，居维叶是灾变论的主要代表。他在表。他在论地球表面的革命论地球表面的革命一书中根据岩层不整合面上、下一书中根据岩层不整合面上、下生物群的不同，提出海盆一定经历过革命，并认为自然的进程改生

3、物群的不同，提出海盆一定经历过革命，并认为自然的进程改变了，没有一种现在还在起作用的因素足以产生古代地质作用的变了，没有一种现在还在起作用的因素足以产生古代地质作用的结果。结果。 居维叶（居维叶（Georges Cuvier，1769年年8月月23日日1832年年5月月13日）法国动物学家，比较解剖日）法国动物学家，比较解剖学和古生物学的奠基人。他留下学和古生物学的奠基人。他留下的不朽遗产，主要是那些堪称经的不朽遗产，主要是那些堪称经典的比较解剖学、古生物学、典的比较解剖学、古生物学、动动物分类学物分类学和科学组织各方面的著和科学组织各方面的著作。居维叶著述之繁多，收集材作。居维叶著述之繁多，

4、收集材料之广泛，为世人所罕见。居维料之广泛，为世人所罕见。居维叶生前的影响遍及叶生前的影响遍及西方世界西方世界，被，被当时的人们誉为当时的人们誉为“第二个第二个亚里士亚里士多德多德”。 背景n18世纪晚期到19世纪初，从各时代地层中发现了大量的各种形态的生物化石，这些化石与现代生物既相似又不同，表明地球历史上生存过许多现今不再存在的物种。圣经不能解释这些物种绝灭的事实，为了解释古生物学的发现而又不违背圣经，于是有了灾变论。十九世纪初，著名地质学家居维叶提出了灾变论，而同时期的莱伊尔和达尔文则主张均变论。前者认为，地球的构造，岩石的形成，古代生物的变化主要是那些全球性的突然而剧烈的自然事件，如一

5、场大的洪水等造成的。后者认为，地球未曾发生过全球性灾变，地质现象都是缓慢变化发展的。居维叶的观点居维叶的观点n认为“地球上的生命（进程）曾多次被可怕的事件所打断”，“地球曾经经历过相继的革命及各种灾变”，“大多数的这种灾变是突然的”。贡献n居维叶提出生物绝灭并将它与多次灾变事件联系在一起，这是一个创见。自渐变论统治以来的很长一段时间里，人们讳言灾变。因此居维叶提出灾变论是功而不是过。局限性n居维叶把灾变的作用绝对化了，否认了渐变的作用。认为地球上现在进行的地质作用不能导致海退成陆、生物绝灭等等，这不符合客现实际，犯了片面性错误。n居维叶所提出的灾变因素是比较肤浅和粗糙的，有许多并不是或不一定是

6、灾变造成的。例如海水的进退，这是因为他不认识不整合面及假整合面代表很长的一段时间间隔，而把它简单地看做是一种瞬时的地质过程造成的现象。现代一般认为主要灾变因素是地外成因的，比如：超新星爆发、陨石、彗星等等，居维叶对这些因素是没有预见到的。但是，也存在这样一种现象，存在着一些非灾变的因素也是能够造成全球性的生物绝灭的，比如：北美晚寒武世三个生物段之间的生物绝灭可能与升温或缺氧事件有关；古、中生代与中、新生代之交的全球性绝灭，有许多人将原因归因于海退、气候、盐度等的改变。因此，居维叶提出的因素不是完全对的。n物种有共同的起源，居维叶反对物种通过演变，由低到高发展，他反对物种同源和自然起源，这是他的

7、根本错误。 殷鸿福院士是这样评价居维叶的：“居维叶对演化论是功过兼有，不应全盘否定。在演化论发展史上，他应当有一席之地。” 新灾变论方彦昊、李旭东、张雪飞n新灾变论（Neocatastrophism）最初为德国的O.H.申德沃尔夫于1954年所提出，他把生物大绝灭（mass extinction）与宇宙间超新星爆发这种“天外横祸”相联系。特别是到1980年Alvarez等发现在中生代、新生代界线处的粘土层富含铱元素，进而提出了是由于小行星撞击地球而导致了生物大绝灭，在学术界引起了广泛影响，使新灾变论迅速成为地学家关注的焦点。用地球以外的因素解释生物大量绝灭事件。地球以外因素的周期性规律也被用以

8、解释地史发展中的旋回和阶段划分现象。 新灾变论n新灾变论的基本观点是，罕见的灾变事件在物理上不是不可能的，它只是一种小概率事件，其概率小不是由其本质决定的而是由其规模决定的。巨大规模的事件在充分长的时间中是可能出现的，而且必定使周围事物发生彻底变化，或者说引起突变。新灾变论大致可分为两大类：一类是从地球本身来寻找灾变原因，称为地内成因说;一类是地外成因说，从地球之外的宇宙空间寻找灾变原因。前一类新灾论难以解释灾变现象的突变性和全球性，所产生的影响较小;后一类假说是新灾变论的主流，它包括超新星爆发说、小行星撞击说、慧星撞击说、太阳超级耀斑爆发说、太阳伴星说等等。新灾变说的代表可以首推美国加州大学

9、伯克利分校的阿尔瓦雷斯，1979年他领导的小组对富含铱元素地质层位进行了研究，认为在6500万年以前曾有一直径约为10公里的小行星与地球相撞，引发剧烈爆炸，向天空抛放了巨量的尘埃，形成环绕全球的尘埃云，致使昏天暗日达数月之久，造成世界性气温下降，最终使恐龙和其它许多生物绝灭。 n德国 地质学家、古生物学家。1896年6月7日生于汉诺威。1971年 6月10日卒于图宾根。他的研究领域涉及地层学、古生物学各方面，尤专长菊石动物和四射珊瑚的研究。他的主要著作有古生物学、进化论和遗传学(1936)、古生物年代学基础和方法(1944)、古生物学基本问题(1950)、菊石系统发育研究(19601968)和

10、地层学原理(1970)等。 背景n现代地质学的发展大致可分为两个阶段，从十八世纪到十九世纪初，地质学处于早期的发展阶段，当时占统治地位的是灾变论，其主要代表人物是现代地质学奠基人之一居维叶，他通过对地球演化史中生物大绝灭的研究。n在十八世纪末，赫顿等人首先提出了古今类比的现实主义思想，后来莱伊尔在他的巨著地质学原理中给以详细阐述而形成了均变论。均变论是针对灾变论发展起来的。十九世纪中叶，伟大的生物学家达尔文的物种起源问世，提出了物种共同起源、渐进演化和自然选择原理，为生物学和古生物学的研究奠定了坚实的基础，但他受渐变论的影响，认为生物演化“不能产生大的或是突然的变化，它只能是以极短或者缓慢的步

11、伐进行，主张“自然界无跃进”的渐变观。他将古生物演化过程中大部分中间类型的缺失和生物界的突然变化都归因于“地质记录的不完整性” 。达尔文的生物渐进演化观，对居维叶的灾变论产生了强烈的冲击，使“均变论”在地质学领域中的统治地位长达一百余年。n新灾变论就是在上述的历史背景下出现的，在现实主义原理和进化论思想占统治地位达一个半世纪之后，灾变思想的重新抬头激起了地质学者们的极大兴趣，再次成为地质学领域内的热点问题。贡献n新灾变论的发展对地层学的崛起有巨大的推动作用。事件地层学强调用突发的、甚至是灾变的地质事件来研究、划分和比对地层。在新灾变论强调灾变对地层和生物演化的影响，在某种程度上不谋和。n达尔文

12、的进化论无论在过去还是现在都放射出伟大的真理光芒，新灾变论对达尔文的渐变进化论带来了极大地冲击。二者的矛盾主要集中在生物演化的型式上。n达尔文的进化论认为，生物的演化是无跃进的，是长期缓慢的渐进过程。生物的演化是在自然选择和漫长的有利变异的积累下进行的。达尔文过分的强调了外因（自然环境）在生物演化方面的作用，而忽视了内因（基因突变）在生物演化方面的作用，这是他理论的一大缺陷。生物演化的型式既有渐变，又有突变，还有灾变。 n其中灾变可以看做是突变的一种特殊的形式。渐变是演化在平衡中渐进，突变是演化的集中和加速，印证了在界线事件中呈现的生物大绝灭的事实。灾变对于演化是外因，与演化的生物内因无关，它

13、打断演化的正常进程是造成大绝灭的原因。在演化型式中，突变对演化起主导作用。在演化的稳定时期，渐变又起到主导作用。渐变和灾变就像一对矛盾，彼此之间向矛盾的对立面转化。渐变是生物演化的量变，灾变是生物演化的质变。量变积累到一定时间，必然要发生质变，这也符合马克思主义哲学原理。n关于演化过程方面，历来重视强调生物从简单到复杂，从低级到高级的进步性渐进发展。实际上生物界中很少有门类是按照逐渐展开过程演化的；大多数呈阶梯性的收缩与扩张，这就是由“渐变突变（灾变）渐变”的演化型式决定的。因此，演化过程不仅是进步性发展，还是阶段性发展。国内外的研究现状n国内研究方面，对新灾变论的研究主要集中于新旧灾变论的不

14、同之处、新灾变论的主要内容、比较流行的假说和证据以及对新灾变论科学思想的哲学研究等方面。例如在殷鸿福、徐道一、吴瑞堂合编的地质演化突变观中，探讨了灾变与生物绝灭的关系，论述了当前的比较流行的几种灾变假说以及对地学产生的影响；殷鸿福详细地论述了灾变论新思潮对统治地学长达一世纪之久的渐变论的强烈冲击作用，开辟了地学研究的新思路；许靖华的研究成果表明，彗星冲撞地球是导致白垩纪末期地球上发生灾难的原因；徐钦琦认为，晚更新世末的哺乳动物大灭绝与超新星爆发有关；长安大学的郭军在其硕士论文中主要对新灾变论的科学思想从哲学的层面上进行了研究等等。n国外研究方面，研究主要是提出新灾变论的几种假说和相关的证据。例

15、如美国学者Alvarez等应用中子活化法在意大利和丹麦等地的白垩纪与第三纪界限粘土层上发现铱元素异常；Brakenridge认为在1.05万年前太阳系附近有一次超新星爆发，它的爆发使地球大气中氮含量增加，氧含量降低，刺激了藻类植物大发育，在世界上很多地方形成了泥炭层，其中14C含量异常。灾变论与新灾变论n居维叶的灾变论正好迎合了宗教的洪水的说教，因此被宗教推崇。而新灾变论认为地球历史上确实发生过一系列规模和大小不等的自然灾变事件和生物灭绝事件的理论，它与居维叶灾变论的区别在于完全抛弃了特创论。而特创论是用来解释生命起源的一种理论。将生命的起源归于超自然力量的干涉，并认为物种是互不相关的，切永恒

16、不变。是在一些达尔文的生物进化理论无法解释的前提下又使人们重新提起了灾变导致生物进化的观点。当然这个新灾变论完全不同于居维叶的灾变论，更与宗教的洪水说毫无关联。n虽然新灾变论与灾变论形式上相近，但是新灾变论具有全新的内涵。首先，它所提的灾变虽然是突发事件，却具有必然性，偶然性只表现在事件加入到地球活动进程中这一关节点上，其次，灾变事件持续时间只是相对地球历史而言一个“短”的时期，不是灾变论所指的几天，而是数万年、数千年、数百年。与灾变论完全相同之处只在于它也承认灾变的巨大破坏性。由于新灾变说以地质学、天文学、古生物学、地磁学等一系列学科的最新成就为依据，并且很好地解释了一些地球史上的疑难问题，因此，80年代以来许多地球科学接受了新灾变论思想，把地球演变历史视为时而平稳、时而痉挛，渐变时期与灾变时期交替的演化史。 n地史上的五大灾变n第一次大灾变发生在距今4.3亿年前的奥陶纪晚期。40%的海生无脊椎动物灭绝，大量的脊椎动物鱼类取而代之。n第二次大灾变发生在距今3.5亿年前的泥盆纪晚期。造礁珊瑚、海绵动物、腕足动物和许多浮游生物绝灭，约占总数的2540%，代之而起的是陆地上裸厥的繁盛和两栖动物的兴起。n第三次大灾变发生距今2.3亿年前的二叠纪与三叠纪之间。海陆绝大部分鞠石动物、腕足类、四射珊瑚、海百合、苔藓虫及繁