自早古生代海洋无脊椎动物大发展开始，许多高级门类如节肢动物、棘皮动物、软体动物、古杯类动物、腕足动物、笔石动物等都在寒武纪出现，其中最繁盛的是三叶虫，因此寒武纪又被称为“三叶虫时代”。发现于我国云南的澄江动物群就是保存较完整的寒武纪早期古生物化石群之一，为研究寒武纪生命大爆发提供了珍贵材料。
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寒武纪生命大爆发与澄江生物群
在距今约5.4亿年前寒武纪的开始，绝大多数无脊椎动物在几百万年的很短时间内大量出现了。这种几乎是“同时”地、“突然”地出现在寒武纪地层中门类众多的无脊椎动物化石（节肢动物、软体动物、腕足动物和环节动物等），而在寒武纪之前更为古老的地层中长期以来却找不到多少动物化石的现象，被古生物学家称作“寒武纪生命大爆发”。
在我国云南澄江发现的“澄江生物群”，是保存完整的寒武纪早期古生物化石群，从最简单的多细胞动物到结构复杂的脊索动物无所不包，大多数现生的各动物门类代表在澄江生物化石群中都有发现，为“寒武纪生命大爆发”事件提供了确确实实的直接证据，生动再现了当年海洋生物世界的真实面貌。将包括脊索动物在内的大多数现生动物门类的最早化石记录追溯到寒武纪初期，充分展示出寒武纪早期生物的多样性。澄江动物群已经于2012年被正式列入《世界遗产名录》，成为我国第一个化石类世界遗产。
澄江生物群复原图（图片来自中国科学院南京地质古生物研究所网站）
标本名：永顺湘西虫
收 藏：中国地质大学逸夫博物馆
三叶虫是寒武纪出现的最有代表性的动物，属节肢动物门三叶虫纲，寒武纪甚至又被称为“三叶虫时代”。三叶虫繁荣了整个古生代，直到二叠纪时完全灭绝，前后在地球上生存了3亿多年，是古生代地层划分的重要标志。在漫长的时间长河中，它们演化出许多种类，大小悬殊，有的可长达70cm，有的只有几毫米。三叶虫背壳一般为椭圆形，被两条纵向背沟分为三部分：中轴及其两侧的肋部，因此而得名“三叶虫”。
三叶虫生活场景想象图
标本名：三叶虫
时 代：奥陶纪
收 藏：湖北地质博物馆
标本名：扬子缅甸虫
时 代：中奥陶世
收 藏：湖北地质博物馆
标本名：彗星虫
时 代：早志留世
收 藏：湖北地质博物馆
标本名：王冠虫尾部
时 代：志留纪
产 地：武汉关山
收 藏：湖北地质博物馆
原古杯属于古杯动物的一种，古杯动物是 类绝灭了的底栖海洋动物，多数为单体，少数为群体。单体外形多似杯状，故有“古杯”一名。古杯动物的生物归属一般视为一个独立的动物门，它们主要生存于寒武纪，是划分寒武纪地层的重要化石之一。
珊瑚为海生无脊椎动物，隶属腔肠动物门珊瑚纲。单体或复体，复体常成珊瑚礁。珊瑚为固着海底生活，大多生活于温暖的浅海地区，主要生长在水深不超过90m的海底。珊瑚虫在海中以捕食海洋里细小的浮游生物为食，在生长过程中能吸收海水中的钙和二氧化碳，然后分泌出石灰石，变为自己生存的外壳。每一个单体的珊瑚虫只有米粒那样大小，它们一群一群地聚居在 起，代代地新陈代谢，生长繁衍，同时不断分泌出石灰石，并黏台在一起。这些石灰石经过以后的压实、石化，形成岛屿和礁石，也就是所谓的珊瑚礁。
标本名：蜂巢珊瑚
收 藏：湖北地质博物馆
标本名：原古杯
时 代：早寒武世
产 地：湖北宜昌
收 藏：湖北地质博物馆
标本名：珊瑚类
收 藏：湖北地质博物馆
标本名：蜂巢珊瑚
收 藏：湖北地质博物馆
标本名：贵州珊瑚
收 藏：湖北地质博物馆
在奥陶纪时，地球上出现了软体动物门的头足纲，当时的主要生物门类还有笔石、腕足类、三叶虫等，之后的泥盆纪则是珊瑚类和腕足类等种类的繁盛时代。随着时间的推移，到志留纪末的时候，由于海水逐渐退去，部分生物为了适应新的生活环境，开始由海洋向陆地生活转变。
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湖北的“金钉子”
在地层相关的研究中，“金钉子”具有特殊的意义。“金钉子”是全球标准层型剖面和点位（GSSP）的俗称，它是划分和定义全球年代地层基本单位“阶”的国际标准。全球地质年代表就是在各处“金钉子”组合起来的基础上形成的，是划分全世界不同地区各地质年代的通用标准。因此，“金钉子”是全世界科学家公认的、全球范围内的标准，它的成功获取往往标志着一个国家在这一领域的地学研究成果达到世界领先水平。
全球地层年表中一共有“金钉子”110颗，截至2013年底，已经正式审批确立的有65颗，我国有10颗，其中湖北就有2颗，即宜昌王家湾奥陶系赫南特阶界线层型剖面和黄花场中奥陶统底界暨大坪阶界线层型剖面。这两处都是奥陶纪地层中的“金钉子”，对奥陶纪古生物、古地史环境变迁等方面的研究有着重大意义。
宜昌王家湾赫南特阶标准界线层型剖面位于中国湖北省宜昌市以北42km处的王家湾村，地理坐标：N30°58′56″，E111°25′10″。赫南特阶底界的GSSP点位以笔石Normalograptus extraordinaris的首现为标志。碳同位素在此层位显示的正漂移以及笔石N.ojsuensis的首现可作为第二标志。赫南特期前后发生了始于Diceratograptusmirus亚带的奥陶纪末全球性生物大灭绝事件。王家湾北剖面出露完整，沉积和生物序列连续，笔石和壳相动物化石丰富并保存良好，王家湾北、王家湾南和王家湾小河边剖面都发育了合适的沉积相和生物相并具有广泛对比的潜力。该地区地质构造简单，岩石未经历较强的变质作用，且交通便利。王家湾小河边剖面尤其适合开展化学地层学的研究。建立赫南特阶底界的全球标准层型剖面和点位的提案报告于2004年10月被国际地层委员会奥陶系分会通过，经补充完善后，于2006年2月被国际地层委员会通过，经进一步补充完善后，同年5月被国际地科联正式批准。
赫南特阶保护区
黄花场中奥陶统底界暨大坪阶界线层型剖面位于宜昌市至兴山县公路边，点位地理坐标：N30°51′37.8″，E111°22′26.5″。界线定在黄花场剖面位于大湾组底部上方10.57m处，以三角波罗的牙形石（Baltoniodustriangularis）的首次出现为划分和对比的标志。剖面中共生的生物主要有牙形石、笔石、几丁虫等。
黄花场界线层上下发育了当前世界上已知最完整的牙形石组合系列，其中所共生各门类化石不仅为全球中一下奥陶统界线的划分和精确对比，而且也为研究距今4.7亿年前后我国华南板块古生物地理、古气候以及生物多样性事件提供了重要依据。
黄花场“金钉子”剖面
角石是一种远古无脊椎海洋动物，属于软体动物门头足纲鹦鹉螺超目。角石具有坚硬的外壳，顾名思义，角石外壳的形状像牛羊的角，一般是直的，也可以是弯的或盘卷的。角石死亡以后，肉体通常很难保存，只有硬壳才能够保存成为化石。角石动物在奥陶纪时最繁盛，一直延续到志留纪。
震旦角石竖立起来外形如宝塔一般，故俗名“宝塔石”，地层单位“宝塔组”就因富含这种角石而得名。湖北省角石化石资源丰富，其中最有观赏价值的分布在宜昌分乡至远安荷花一带的中上奥陶统宝塔组中。
标本名：中华震旦角石
时 代：奥陶纪
收 藏：湖北地质博物馆
标本名：喇叭角石
收 藏：龙化石博物馆
标本名：盘角石时 代：中奥陶世产 地：湖北荆门收 藏：湖北地质博物馆
标本名：简单卫根菊石
时 代：早二叠世
收 藏：湖北地质博物馆
菊石属于软体动物门头足纲，壳旋卷，多呈盘状或球状。它们都是海洋动物，游泳或在海底爬行生活。最早的菊石发现于早泥盆世，中生代最为繁盛，对中生代海相地层的划分对比作用很大，中生代末即全部灭绝。我国晚古生代及中生代海相地层中都含有丰富的菊石。
标本名：菊石
收 藏：郧阳地质博物馆
赫南特贝属于腕足动物门正形贝目全形贝科赫南特贝属。腕足动物虽广布于古生代地层中，但赫南特贝在地史时期的生存时间却非常短暂，仅存在于奥陶纪末期厚度不超过1m的地层中，是厘定赫南特阶的重要化石标志之一，十分珍贵，下图所示的标本就采自宜昌王家湾赫南特阶“金钉子”剖面上。(www.xing528.com)
标本名：赫南特贝
时 代：奥陶纪
产 地：湖北宜昌
收 藏：湖北地质博物馆
鸮头贝属于腕足动物门有铰纲穿孔贝目，壳瓣大而隆凸，近于圆形。腹壳的壳喙弯曲如钩，形似鸮喙，因此而得名，生活于泥盆纪的海洋中，分布较广泛。
标本名：鸮头贝
时 代：泥盆纪
收 藏：湖北地质博物馆
中华弓石燕属于腕足动物门石燕贝目，是已经灭绝的一种弓形贝壳生物，主要生活在松软海底。
标本名：中华弓石燕
时 代：泥盆纪
收 藏：湖北地质博物馆
海星属棘皮动物门海星纲，体腹背扁平，由中央盘向外伸5条辐射状排列的腕，呈星状，因此而得名。广泛分布于砂质海底、软泥海底、珊瑚礁及各种深度的海洋中，从寒武纪一直生存到现代。
标本名：海星类
收 藏：湖北地质博物馆
中国地质大学逸夫博物馆的海百合化石（见下图）产自贵州关岭，面积达15m2，化石上的数十朵“百合花”栩栩如生，造型优美，是一件不可多得的珍品。
标本名：关岭创孔海百合
收 藏：中国地质大学逸夫博物馆
海百合外形酷似百合花，并因此而得名，但它实际上是一种棘皮动物，从寒武纪一直生存到现代。海百合在古生代是典型的浅海生物，到了现代则多在深海生活。
标本名：海百合类
收 藏：龙化石博物馆
标本名：海百合类
收 藏：湖北地质博物馆
笔石是一类已经灭绝的海生群体动物，现多列为脊索动物门隶索亚门的一纲。笔石化石很像保存在岩石层面上的笔迹，并因此而得名。笔石全为海生，分布极广，最早出现于中寒武世，在奥陶纪及志留纪最盛，于早泥盆世末期衰退，仅部分树形笔石延至石炭纪后期全部灭绝。有关笔石的成分，据最新研究证实为多种氨基酸，这是现在已知化石中唯一的特例。笔石在我国分布广泛，是奥陶纪、志留纪及早泥盆世地层的重要标准化石之一。
标本名：刺笔石
时 代：奥陶纪
产 地：湖北宜昌
收 藏：龙化石博物馆
标本名：花瓣笔石
时 代：奥陶纪
产 地：湖北宜昌
收 藏：龙化石博物馆
标本名：缠绕耙笔石
时 代：奥陶纪
产 地：湖北宜昌
收 藏：龙化石博物馆
脊椎动物的诞生与动物登陆
脊椎动物指的就是有脊椎骨的动物，是脊索动物的一个亚门，也是动物界中最高等的类群。体形左右对称，分为头、躯干、尾三部分。体内具有内骨骼，有由若干脊椎骨连接而成的脊柱，并具有较发达的头骨。人类也属于脊椎动物的一种。
过去世界上普遍认为脊椎动物最早出现于奥陶纪，但1999年在云南澄江动物群中发现了耳材村海口鱼，它被认为是至今发掘的最古老的鱼类和已知最古老的脊椎动物，将脊椎生物出现的时期进一步推至寒武纪。之后有确切存在证据的是奥陶纪的异甲鱼，它们都属于无颔鱼，头部没有上下颌骨，作为取食器官的口不能有效地张合，只能靠吮吸甚至仅靠水的自然流动将食物送进嘴里食用。晚志留世出现了从无颌类分化出来的最早具颌的棘鱼类和盾皮鱼，之后在泥盆纪出现了肺鱼类、总鳍鱼类和软骨鱼类，并在泥盆纪中期出现了更加进化的硬骨鱼类，从那时起，硬骨鱼类分化成走向不同进化道路的两大分支：辐鳍鱼类与肉鳍鱼类。当今世界占据统治地位的真骨鱼类，就是由辐鳍鱼类进化来的。
标本名：多鳃鱼
时 代：中泥盆世
产 地：湖北京山
收 藏：湖北地质博物馆
早期鱼类，属于无颌类，头和躯干前部包裹在甲胄中
标本名：胴甲鱼
收 藏：龙化石博物馆
属盾皮鱼纲，盛产于泥盆
纪中期和后期
标本名：大冶似裂齿鱼
时 代：早三叠世
收 藏：湖北地质博物馆
属硬骨鱼纲裂齿鱼目，这个目下属鱼类的特点是牙齿比较强大，也因此而得名“裂齿鱼”
标本名：狼鳍鱼
时 代：早白垩世
收 藏：湖北地质博物馆
属硬骨鱼纲真骨鱼类，是一种原始的真骨鱼类
标本名：江汉鱼
时 代：古近纪
产 地：湖北松滋
收 藏：湖北地质博物馆
标本名：江汉鱼
收 藏：中国地质大学逸夫博物馆
江汉鱼种类繁多，很多种类在今天依然生存，因在江汉平原松滋一带产出的化石质好量多，通常将其称作“江汉鱼”。这里的江汉鱼属硬骨鱼纲鲤形目
在泥盆纪时，陆地面积扩大，海洋面积缩小，陆生植物开始繁荣发展起来，而在海洋中则是鱼类占据了霸主地位。为了适应环境的变迁，一部分总鳍鱼在晚泥盆世时尝试登陆。总鳍鱼类已经具有原始肺的构造，它的肉质鳍不仅能支撑身体，而且一定程度上能在陆地移动，被普遍认为是两栖动物的祖先。发现于北美和格陵兰泥盆纪晚期地层里的鱼石螈被认为是从总鳍鱼类向两栖类的过渡物种，它兼具两者的特征。两栖动物既保留了水中动物的某些特征，也发展出了适应陆地生活的能力，既能适应水生，也能适应陆生，它们在石炭纪和二叠纪发展繁盛。
到了石炭纪晚期，从两栖动物迷齿类演化出已知最古老的爬行动物——林蜥。爬行动物的繁殖和发育摆脱了对外界水环境的依赖，是脊椎动物发展史上的一大飞跃。爬行动物在二叠纪进一步发展，并演化出恐龙和鸟类的祖先。
鱼石螈（上）和总鳍鱼（下）复原图（图片来自中国科学院古脊椎动物与古人类研究所网站）
植物登陆与蕨类植物的繁荣
在早古生代时期，植物仍以藻类为主。大量的藻类不仅为海洋动物提供了丰富的食物资源，而且通过光合作用放出氧气，逐渐改善着地球的生存环境。
到了志留纪末期，由于剧烈的造山运动，地球表面海洋面积缩小，大陆面积扩大。为了适应变迁的环境，一部分滨海绿藻类植物首先登陆，出现了维管组织，逐渐演化成陆生裸蕨植物，摆脱了水域的制约。除苔藓植物以外，所有的陆生高等植物，都是直接或间接起源于裸蕨植物的，裸蕨植物在生物进化史上有着承前启后的重要作用。
标本名：聚圆藻
时 代：寒武纪
收 藏：湖北地质博物馆
标本名：似圆藻
时 代：中寒武世
收 藏：湖北地质博物馆
裸蕨植物在早泥盆世开始繁荣，并发展出少量原始石松类植物；中泥盆世裸蕨类和原始石松类繁盛，出现了原始的楔叶植物和最原始的真蕨植物；到晚泥盆世时，裸蕨植物灭绝，石松类继续繁盛，节蕨类、原始楔叶植物获得发展，新的真蕨类和种子蕨类开始出现，甚至开始出现原始裸子植物。
石炭纪、二叠纪时期，陆生植物十分繁盛。石松、节蕨、真蕨类遍布整个陆地，苏铁、银杏等早期裸子植物也得到了进一步发展，各类植物尤其是蕨类植物极度繁茂。当时地面上有着大片的森林，气候湿润，为两栖动物的生存提供了良好的环境；而丰富的植物资源和适宜的自然条件也让石炭纪成为了历史上重要的成煤期。
鳞市是一种高大乔市，茎直立，高可达40m，生活在石炭纪至二叠纪，晚石炭世到早二叠世最繁盛。鳞市类植物广泛分布于世界各地，我国石炭纪和二叠纪地层中的鳞市类化石很多。
标本名：松滋亚鳞木
时 代：晚泥盆世
收 藏：湖北地质博物馆
属蕨类植物门，石松纲，亚鳞木属，为早期石松类植物
标本名：斜方薄皮木
收 藏：龙化石博物馆
属蕨类植物门，石松纲，薄皮木属，为乔木植物
标本名：猫眼鳞木
收 藏：中国地质大学逸夫博物馆
标本名：羊齿类
时 代：早二叠世
收 藏：湖北地质博物馆
属于蕨类植物门，真蕨或种子蕨类植物
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