恐龙生存的三叠纪、侏罗纪和白垩纪是地球历史上的中生代时期。那么,在恐龙出现之前,地球历史经历了哪些地质时代呢?
根据国际地层委员会2015年1月公布的国际年代地层表(International Stratigraphic Chart v 2015/01),将地球从约46亿年前诞生以来的历史,按生命演化的不同阶段,划分为冥古宙、太古宙、元古宙、古生代、中生代及新生代6个时期。
其中,冥古宙(距今约46亿~40亿年)和太古宙(距今约40亿~25亿年)是地球生命孕育萌发的时期(图8),已知最古老的化石记录包括:①西澳大利亚杰克山距今约41亿年的锆石中保存的有机化合物;②西格陵兰伊苏瓦距今约37亿年的变质沉积岩中保存的生物代谢形成的有机石墨;③格陵兰西南角沿海的伊苏阿岛距今约37亿年的微生物席构成的叠层石(图9);④美国蒙大拿州冰川国家公园距今约35亿年的叠层石灰岩中保存的蓝细菌化石等。
图8 距今约46亿年的地球形成初期,它灼热的表面还没完全冷却,岩浆遍地横流,陨石狂轰滥炸,到处笼罩着强烈的宇宙辐射,此起彼伏的火山喷发释放出的二氧化硫、二氧化碳和水蒸气等气体为地球生命的诞生准备了必要的物质基础(Image Credit:astro.wisc.edu)
图9 太古宙是地球生命诞生和初步发展的时代。其中,由蓝细菌等微生物形成的一种具有隆起的纹层状生物沉积构造——叠层石,是直接可用肉眼看得见的最古老化石,如2016年发现于格陵兰岛伊苏阿岛约37亿年前的叠层石化石(Image Credit:Allen P.Nutman et.al.,2016)
元古宙(距今约25亿~5亿4100万年)是地球生命由原核向真核、由微体(用显微镜才能看到)向宏体(直接用肉眼就可看到)、由单细胞向多细胞演化的关键时期(图10、图11)。其中包括10个纪:成铁纪(25亿~23亿年)、层侵纪(23亿~20亿5000万年)、造山纪(20亿5000万~18亿年)、固结纪(18亿~16亿年)、盖层纪(16亿~14亿年)、延展纪(14亿~12亿年)、狭带纪(12亿~10亿年)、拉伸纪(10亿~7亿2000万年)、成冰纪(7亿2000万~6亿3500万年)及埃迪卡拉纪(6亿3500万~5亿4100万年)。
图10 元古宙是细菌、蓝细菌和藻类的时代,地衣和蓝细菌席开始出现在陆地。数量巨大的蓝细菌和藻类进行光合作用,不断向地球大气圈释放着氧气,最终将无氧大气圈改造成有氧大气圈,为更加高等的生命演化奠定了基础(Image Credit:treccani.it)(www.xing528.com)
图11 距今5亿7000多万年前的元古宙末期,出现埃迪卡拉生物群。其特点是动物身体柔软,结构简单,没有硬骨胳(Image Credit:Ryan Somma)
古生代(距今约5亿4100万~2亿5170万年)是地球海洋生物爆发性演化发展,并逐步向陆地扩展的时代(图12~图14)。其中包括6个纪:寒武纪(距今约5亿4100万~4亿8540万年)、奥陶纪(距今约4亿8540万~4亿4380万年)、志留纪(距今约4亿4380万~4亿1920万年)、泥盆纪(距今约4亿1920万~3亿5890万年)、石炭纪(距今约3亿5890万~2亿9890万年)和二叠纪(距今约2亿9890万~2亿5190万年)。2亿5000多万年前,二叠纪末的大绝灭事件,导致地球上96%的海洋物种和70%的陆地脊椎动物灭绝,是地球历史上迄今为止最惨烈的大绝灭事件!古生代的三叶虫、四射珊瑚、横板珊瑚、䗴类及有孔虫彻底绝灭,其他生物类群都遭受不同程度的打击,至此古生代宣告结束。
图12 古生代早期,尽管地球的陆地上除了零星分布的地衣和藻席外,仍是一片荒芜,但海洋里却已是生机盎然,海洋无脊椎动物成为那个时代的标志。其中,最重大的生命演化事件是寒武纪生命大爆发。在距今约5亿3000万~5亿1500万年的时间段,门类众多的节肢动物、软体动物、腕足动物、环节动物和脊索动物等,几乎不约而同地“突然”出现!这些动物身体结构复杂,演化出各种外壳、脊索、牙齿、螯肢等硬骨胳构造,如中国云南的寒武纪澄江生物群(Image Credit:educatetruth.com)
图13 古生代中期,是地球生命从水生向陆生拓展的重要阶段,陆地上开始出现大型植物。瞧,这是距今约3亿9000万年前泥盆纪中期的沼泽湿地丛林(Image Credit:science source 2016)
图14 古生代晚期,蕨类植物日趋完善并迅速扩展,形成大片森林。裸子植物和昆虫的祖先也陆续出现,两栖动物达到全盛。瞧,这是距今2亿8500万年前二叠纪早期的德国普法尔茨生物群(Image Credit:newcastlemuseum.com)
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