第五讲生物进化的证据5

1、Hi!同学们好！ 嗨！嗨！进化生物学进化生物学陈忠法主讲生物与环境学院第五讲 生物进化的证据n枭头贝贝壳化石n 枭头贝贝壳化石枭头贝贝壳化石一、化石n n 化石是经过自然界的作用，保存于地层中的古生物遗体、遗物和他们生活的遗迹。从时间上全新世之前的地层中挖掘出的才可称之为化石。是古生物学研究的对象。n 化石就能够或多或少地反映出当时生物及其生存环境的状况，也就为人类了解生命的历史和地球上生态环境变迁的历史提供了重要的线索。 n化石动物与现存动物之间的相似性亲缘关系n生物进化最主要的证据是化石.古生物学n是研究地史时期生物发生、发展、分类、分布、进化等规律的科学。n它的研究对象是化石，通过研究，

2、可阐明生物界生物的发展历史，确定地层形成的先后顺序，了解地壳发展的历史，推断地质史上的水陆分布和气候变迁，以及指导对矿产资源的普查勘探和开发利用。（一）化石种类nA、按保存的特点，化石常分为遗体化石、模铸化石、遗物化石和遗迹化石四大类：1、遗体化石（实体化石）n最常见的，代表生物遗体或其中一部分。如骨骼、茎秆等，也有微体化石。大部分石化，极少数不变保存。2、模铸化石n指生物体在底层或围岩中所留下的各种印模和复铸物。n印痕化石n印模化石3、遗物化石n指古代生物生活时留下的物品、工具、粪便、卵等。n粪粒（鱼）、蛋（恐龙）、卵、珍珠、石器等4、遗迹化石n古代生物生活时留下的活动痕迹。n如足迹、移迹、

3、栖孔、潜穴等。B、按化石的大小分类n1、大化石：不借助仪器用眼睛或放大镜就能直接观察的化石。n2、微体化石：用光学显微镜才能观察到的一些化石。个体微小的古生物、较大生物的某些微小部分，如放射虫、细胞、孢子、花粉等。n3、超微化石：电子显微镜，超微浮游生物。4、分子化石n 古代生物的遗体有些因腐烂分解而消失，但一些残留的有机物分子，可在化石中或掺入沉积物中而获保存。n如：氨基酸、脂肪酸、多糖、核苷酸等n古生物化学（二）化石形成的条件和原因n1、生物死亡种群的大小、生物死亡种群的大小n种群越大、密度越大、形成化石的机会越多。n如鱼类比其化脊椎动物多2、生物体组成部分的坚硬度n生物本身最好具有硬体（

4、hard part)n壳体、硬骨头、牙齿、植物纤维素、木质素3、生物尸体被掩埋的速度和环境n外界环境因素：n有掩盖物质将遗体迅速掩埋起来，免生物、机械和化学的破坏。n 一般来说，掩盖物质的粒度较小（致密的环境介质）、沉积作用宁静、再加上保存时没有生物的破坏和氧化作用，容易形成完整而精美的化石。n搬运作用：原地埋葬n 异地埋葬孔子鸟n在一块火山岩上，躯干、骨骼、利爪清晰可见，只鸟身长23厘米，展翅宽33厘米，一只少年鸟，这只孔子鸟化石距今已有1.25亿年，当时火山爆发，火山熔岩在瞬间包裹住孔子鸟，以致化石形态才这样完整。 孔子鸟n复原的雄性孔子鸟貌似现在的野鸡，翅膀上也有爪，且相当发达。现代鸟类

5、全都没有牙齿，但在远古的中生代，大多数鸟类依靠的是嘴中的牙齿取食。与绝大多数中生代早期鸟类不同，孔子鸟牙齿已经完全退化，且已有角质喙。“始祖鸟始祖鸟”n孔子鸟与年德国发现只孔子鸟与年德国发现只能滑行的能滑行的“始祖鸟始祖鸟”相比，已有相比，已有了初步的飞行能力，能主动飞行，了初步的飞行能力，能主动飞行，这就从根本上改变了上百年来世这就从根本上改变了上百年来世界鸟类研究以德国界鸟类研究以德国“始祖鸟始祖鸟”为为主的现象。主的现象。 n爬行类无翅膀但有爪，嘴里有牙爬行类无翅膀但有爪，嘴里有牙齿，今在国外发现始祖鸟化石，齿，今在国外发现始祖鸟化石，有翅膀，但翅尖有爪，嘴里也有有翅膀，但翅尖有爪，嘴里

6、也有牙齿，鸟类是从牙齿，鸟类是从 古代爬行类古代爬行类 进化进化而来？而来？4、石化的程度和速度n物理作用：硬体中的疏松多孔处，矿物质填充其孔隙、得以保存，并增加其重量，或外形印烙在岩石上。n化学置换作用：指生物硬体或软体的原来成分被水溶解，以新的物质填充。钙化（方解石）、硅化（石英）和黄铁矿化。有些能保存精细结构。（三）化石保存的方式n1、未变保存n条件有三：密封密封，昆虫被古代树脂包n 冷冻冷冻：北极猛玛象、犀牛尸体n干燥干燥：美国洞穴中的地獭、北美恐龙皮肤（木乃伊）n别外：防腐作用的泥炭、沥青琥珀n千万年前植物所分泌出来的树脂，经过地壳变动而深埋地下，逐渐演化而成的一种天然化石。品种有金

7、珀、虫珀、香珀、灵珀、石珀、花珀、水珀、明珀、蜡珀等，尤以含有完整昆虫或植物的琥珀为珍贵 。2、变化保存(石化作用)n1）物理作用：硬体中的有机质因散失呈疏松多孔，而后水中的矿物质填充其孔隙、得以保存，并增加其重量。n 如：新生代骨骼、贝壳n2）化学置换作用：指生物硬体或软体的原来成分被水溶解，以新的物质填充。钙化（方解石）、硅化（石英）和黄铁矿化。有些能保存精细结构。3）炭化作用n生物遗物中易挥发的成分（H、O、N）经蒸腾作用而逃逸，留下较稳定的炭质薄膜，是为炭化作用。n植物、含几丁质骨骼的动物（虾）n此外：植物压型化石3、模铸保存n印痕n外模、内模n铸型、复型二、化石、地质年代、生物进化

8、地球历史中的生命是以化石的形式保存下来的。 运用放射性元素测定化石的地质年代n化石的地质年代对于生物进化顺序研究关系重大。（一）地质年代的划分n地质年代是地球演化过程中某一时间阶段的划分方法。n地壳上不同时期的岩石和地层，在形成过程中的时间（年龄）和顺序。n地质年代可分为相对年代和绝对年龄（或同位素年龄）两种。n相对地质年代是指岩石和地层之间的相对新老关系和它们的时代顺序。n46亿年n地质学家和古生物学家根据地层自然形成的先后顺序，将地层分为6代12纪n地质年代 地层系统n代 界 n纪 系n世 统n期 层 地质时代距今百万年地质构造阶段古气候特征生物发展阶段 代 纪 世动物植物元古代 晚震旦纪

9、-570-850-1000-1600-2500-3800-4600-加里东构造阶段震旦纪大冰期气候不具硬壳动物出现菌藻植物时代真核元古代大冰期气候中早太古代太古代大冰期气候菌类蓝藻出现冥古代生命现象开始出现 地质时代距今百万年地质构造阶段古气候特征生物发展阶段 代 纪 世动物 植物古生代晚古生代二叠纪晚早-230-290-363-409-439-510-570-海西宁构造阶段石炭二叠纪大冰期气候两栖动物时代陆生孢子植物时代石炭纪晚中早泥盆纪晚中早大间冰期气候鱼类时代早古生代志留纪晚中早加里东构造阶段水生无脊椎动物时代半陆生孢子植物时代奥陶纪晚中早寒武纪晚中早菌藻植物时代 地质时代距今百万年地质

10、构造阶段古气候特征生物发展阶段 代 纪 世动物 植物 中 生 代白垩纪晚早-67-146-208-230-燕山构造阶段（老阿尔卑斯阶段）大间冰期气候爬行动物时代裸子植物时代侏罗纪晚中早三叠纪晚中早印枝构造阶段 地质时代距今百万年地质构造阶段古气候特征生物发展阶段 代 纪 世动物植物 新 生 代第四纪 全新世-0.01-2-5.2-23-35-57-67-喜马拉雅构造阶段（新阿尔卑斯阶段）第四纪大冰期气候人类时代 被子植物时代更新世新第三纪上新世大间冰期气候哺乳动物时代中新世老第三纪渐新世始新世古新世（二）地质年代的测定n绝对年龄是根据测出岩石中某种放射性元素及其蜕变产物的含量而计算出岩石的生成

11、后距今的实际年数。n越是老的岩石，地层距今的年数越长。每个地质年代单位应为开始于距今多少年前，结束于距今多少年前，这样便可计算出共延续多少年。 常用放射测年法测定。n原子核衰变恒速，不稳定的母体核素衰变成子体核素的速率是恒定的n钾-40，氩-40，13亿年n岩石38亿年n14C，5730年n古地磁法测年和电子回旋共振法测年（三）地质年代、生物进化史、地层系统n在各个不同时期的地层里，大都保存有古代动、植物的标准化石。各类动、植物化石出现的早晚是有一定顺序的，越是低等的，出现得越早，越是高等的，出现得越晚。 n在愈古的地层中，所发现的化石，愈是下等生物；地层愈新，所发现的化石，愈是高等生物。什么

12、是地层？n地层是指在某一地质年代因岩浆活动形成的岩体及沉积作用形成的地层的总称。（所谓的地层是指在地壳发展过程中形成的各种成层和非成层岩石的总称。）从岩性上讲，地层包括各种沉积岩、岩浆岩和变质岩；n从时代上讲，地层有老有新，具有时间的概念。） 地层学n 主要研究地层层序的建立，及其相互间的时间关系的确定，即地层系统的建立和地层的划分与对比。这是一切地质工作的基础，所以地层学是地质学的一个基础学科。象的进化马的进化地质年代-生物进化史-地层系统三、生物进化的其他证据n1、比较解剖学n2、比较胚胎学n3、分子生物学n4、生物地理学n5、分类学（一）比较解剖学n比较解剖学通常是指脊椎动物的比较解剖学

13、，它是对各类脊椎动物的器官和系统进行解剖和比较研究的科学。n生物进化在比较解剖学上最重要的证据是同源器官。同源器官是指起源相同，结构和部位相似，而形态和功能不同的器官。n一些脊椎动物的前肢鸟的翼、蝙蝠的翼手、鲸的鳍、马的前肢和人的上肢，这些器官的外形和功能很不相同，但是它们的内部结构基本一致。它们都是由肽骨、综骨、尺骨、腕骨、掌骨和指骨组成的，而且排列方式也基本上一致（见图）。n同源器官的存在，证明凡是具有同源器官的生物，都是由共同的原始祖先进化而来的。只是在进化过程中，它们的生活环境不同，同源器官适应于不同的生活环境，出现了形态和功能上的不同。n不同种群生物，某些器官在解剖结构上有相同或相似

14、性,反应亲源关系和共同祖先进化的轨迹.残余器官n 人体中有些器官看来似乎没有用处，如肓肠等等。进化论者认为这是人类进化的遗迹，这些器官已往是有用的，后来人类渐渐进化，那些器官就因无用而退化萎缩，成为残余器官，当时他们共举出有二百七十七种之多。n如:动耳肌、阑尾、体毛（毛孩返祖）、尾椎骨。（二）比较胚胎学n是应用比较的方法，研究各门类动物自卵受精起，到幼体动物形成止的胚胎发育过程，探索其演变规律的科学。n与比较解剖学、比较组织学的关系极为密切。n为动物系统发生和动物的进化问题提供了重要依据。 n亲源关系相近的生物在它们发育过程中有相同的发育阶段。n如脊椎动物在其早期发育的胚胎阶段都出现发尾巴和鳃

15、囊。 n人类是从曾经有尾巴和鳃的祖先进化而来的n“重演祖先进化的各个阶段”。n。 n是19世纪俄国的AO科瓦列夫斯基关于海鞘发育的研究。在AO科瓦列夫斯基研究以前，海鞘的分类位置是不定的，因它的成体内有鳃裂，但无脊索，也没有管状神经。虽远在2000多年前就被发现，但一直被认为是无脊椎动物的一类。n当他研究了海鞘的比较胚胎发育过程后，才阐明海鞘应确定为低等脊索动物。由于海鞘的脊索只局限在短暂幼体的尾内，所以称它为尾索动物。（三）分子生物学n生命的化学组成生物大分子n氨基酸 蛋白质 核苷酸 多 糖 脂 类 n遗传密码的通用性n亲源关系相近的生物，其DNA或蛋白质分子具有更多的相似性，反之也然。8/

16、5%30125/86%146（四）生物地理学 研究物种地理分布的科学。 为物种形成和生物进化提供最早的证据。生物地理学的主要研究内容有：n（1）动植物生态与动植物群落的地理分布；n（2）不同地区动植物种类的组成及生物区划；n（3）动植物区系的历史演变过程；n（4）现代生物区系形成的环境变迁原因等。生物地理学的研究对于阐明生物与地理环境的关系，对现代动植物资源的保护、开发利用都有重要意义。 由于自然的地理隔离产生了独特的动植物系,进一步造成了更重要的生殖隔离,区域进化/环境选择袋鼠是澳大利亚的象征和国宝n国徽。“为什么澳大利亚人要给予袋鼠如此崇高的荣誉呢？”n原因大概有三：n其一，袋鼠是最古老的史前动物，世上独有；n其二，袋鼠乃澳大利亚最高大的动物，无以匹敌；n其三，袋鼠“温文尔雅”，平和善良。 n由于澳洲整个大陆与其他大洲与世隔绝，因此保持了物种在进化上的独特性，使其独有的动物种类繁多，令人耳目一新。n犹以袋鼠、树熊、鸭嘴兽和鸸鹋这四种动物最为著名。n在生物进化史上，形成过强盛的两大类哺乳动物：有袋类动物和胎盘类动物。有袋类动物繁殖力强，在世界大陆占尽优势，当然也渗入了澳大利亚。后来，地理联系中断，胎盘类动物继续进化，直至出现人