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坐上时光机,带你去看地球与生命演化

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地球已经度过近46亿年的漫长岁月,从最初太阳系的形成到现在繁荣的人类文明,在这期间地球上曾发生过太多值得我们探索的秘密。让我们以地球纪元为线索,带大家穿过地球的历史长廊,来回顾这段既壮观又神秘的地球往事。

  冥古宙(Hadean)

  距今45.6~40亿年,地球形成之初,地球表面覆盖着“岩浆海”,地球持续受到大量陨石撞击,在地月大撞击事件后,月球分离出去。早期海洋和大气层也在这一期间形成,但没有生物活动。

  太阳系形成初期

  

  冥古宙地球岩浆海

  

  忒伊亚大撞击——地月系统形成

  太古宙(Archean)

  距今40~25亿年,太阳系后期重轰炸期在38亿年结束,地球开始降温,但仍处于高热流值状态,大陆地壳开始形成,超高温地质作用形成现代地球无法形成的岩石类型组合。最早的地球生命原核生物在海底热液喷口附近诞生。原核生物开始形成最古老的叠层石。

  

  原核生物在海底火山热液口形成

  

  大陆地壳演化和大量叠层石

  

  太古宙想象图

  

  

  叠层石复原图和现代鲨鱼湾叠层石

  元古宙(Proterozoic)

  距今25~5.41亿年,“大氧化事件”使地球氧气含量发生了两次巨大飞跃,元古宙期间形成了两次超大陆——Columbia和Rodinia超大陆,板块运动活跃。新元古代的“雪球地球”事件使全球都进入冰期,随着Rodinia超大陆的裂解和雪球地球的结束,多细胞生命快速演化,埃迪卡拉生物群为生命大爆发拉开序章。

  

  

  与大氧化事件有关的条带状铁建造(BIF)

  

  

  Columbia超大陆和Rodinia超大陆

  

  雪球地球使冰层延伸到赤道

  

  埃迪卡拉生物群

  寒武纪(Cambrian)

  距今5.41~4.85亿年,地球进入寒武纪后,气温和氧气含量到了新的高度,“寒武纪生命大爆发”事件在短时间内产生了几乎所有的“门”类,地球首次产生了带有坚硬外壳的生物,捕食者靠着敏锐的复眼和矫健的游泳能力与善于躲藏的被捕食者构建起最初的食物链,推动着生物进化,其中身长1米多的奇虾是当时最强捕食者,欧巴宾海蝎、三叶虫、怪诞虫、古杯生物都是代表生物。

  

  寒武纪海洋——奇虾为最强捕食者

  

  欧巴宾海蝎在捕食皮卡虫

  内克虾(左上)、昆明鱼(左中)、怪诞虫(左下)、Kerygmachela(中)、欧巴宾海蝎(右)

  

  马尔三叶形虫

  

  

  三叶虫与三叶虫化石

  奥陶纪(Ordovician)

  距今4.85~4.44亿年,初期二氧化碳浓度是现今的十倍以上,生命演化因温室效应强烈而陷入停滞。中、晚奥陶世海水温度适中稳定,生命积极繁衍竞争,种类快速增长,即“奥陶纪生物大辐射”,头足动物的角石占据主导地位。代表性生物包括棘皮动物、苔藓动物、珊瑚虫、腕足动物、三叶虫、早期原始鱼类“甲胄鱼类”等。在“大辐射”之后发生了地球历史上第一次大灭绝,85%的动植物消失。随着海平面的下降,陆地面积增大,遗留在陆地的部分藻类适应了陆地生活,成为了最早登陆的生命。

  

  以角石为代表的奥陶纪海洋生物

  晚奥陶世部分节肢动物可以短暂登陆寻找搁浅的动物

  

  靠坚硬头甲保护自己的甲胄鱼

  志留纪(Silurian)

  距今4.44~4.19亿年,笔石和板足鲎是这个时代的代表,气候长期温暖,冰川消融导致海平面升高,全球较高的气温导致大气环流减弱,海洋深处氧含量不足,地球各地长期处于滞留的缺氧环境,发育大量黑色笔石页岩层。海洋中大量分布着漂浮或固着的笔石动物,板足鲎是这时的海洋霸主,有颌鱼类开始出现,珊瑚和层孔虫也在此时繁盛起来。最早的维管植物——顶囊蕨登陆,也代表着生物征服陆地的开始。

  

  陆地顶囊蕨繁盛,海洋是板足鲎的天下

  志留纪代表生物

  

  笔石是一类群居性的半索动物

  漂浮于海洋或固着在洋底

  泥盆纪(Devonian)

  距今约4.19~3.59亿年,首次出现了陆地生物辐射,生物遍布陆地和淡水,植物逐渐演化出根、叶,甚至晚期出现靠种子繁殖的种子蕨,在茂密的丛林中有大量昆虫穿行。泥盆纪的海洋,被称为“鱼类时代”,盾皮鱼类、棘鱼类、软骨鱼类和硬骨鱼类为主要鱼类,重达1.5吨、长约6米的邓氏鱼是海洋中的霸主。晚泥盆世,脊椎动物的代表鱼石螈开始登陆,动物开始征服陆地。晚泥盆世发生了地球史上第二次大灭绝,持续时间长达1500~2500万年,地球上50%的属消失。

  

  泥盆纪——“鱼类时代”

  

  

  正在捕食的邓氏鱼

  

  最早登陆的脊椎动物——鱼石螈

  石炭纪(Carboniferous)

  距今3.59~2.99亿年,植物繁盛使得氧气含量达到35%,鳞木、科达木可以长到30~50米高,昆虫可以长到2米以上,如节胸马陆、普莫诺蝎等,石炭系地层因此成了现在煤炭的主要来源。海洋始终是鱼类的天下,软骨鱼类和辐鳍鱼类成为了主导。石炭纪晚期,可能由于冰期引起了气候剧变,逐渐从温暖潮湿变得干冷,森林彼此隔离,变成了大树稀少的小片丛林,即“石炭纪雨林崩溃事件”,发生了小规模的动植物灭绝。

  节胸马陆等大型昆虫在石炭纪雨林中穿行

  

  两栖动物在石炭纪繁盛

  

  翅展近1米时速60公里的巨脉蜻蜓

  

  正在捕食爬行动物的中突蛛

  石炭纪雨林正在走向崩溃

  二叠纪(Permian)

  距今2.99~2.52亿年,“泛大陆”逐渐形成,陆壳抬升,气候更加干燥,裸子植物凭借着有外壳保护的种子适应了干旱的环境。爬行动物身披细密的鳞片,产下的卵覆有硬壳、羊膜包裹胚胎,陆地进入了“巨兽时代”。二叠纪末期发生了地球史上最惨烈的大灭绝事件,地球上95%的物种消失,曾经繁荣一时的三叶虫、板足鲎等彻底退出历史舞台。

  

  二叠纪——“巨兽时代”

  

  

  异齿龙的高大背帆有助于控制温度调节

  惨烈的二叠纪末大灭绝抹除了地球95%的生物

  

  “泛大陆”Pangea在二叠-早三叠期间形成

  三叠纪(Triassic)

  距今2.52~2.01亿年,全球各个陆块拼合形成“泛大陆”,大灭绝之后生物开始复苏,裸子植物达到鼎盛,在许多地区形成了大片茂密的森林,被子植物出现。动物产生了许多新的种类,陆生脊椎动物迅速演化以适应各种各样的生态环境,鱼龙等返回海洋成为海生爬行动物。在三叠纪晚期出现了恐龙和卵生原始哺乳动物,“卡尼期洪积事件”发生,“泛大陆”裂解,发生了地球生命史上的第四次大灭绝。

  

  爬行动物和裸子植物占领着三叠纪大陆

  

  原始鳄鱼类和早期恐龙出现

  重返海洋的鱼龙

  

  

  海百合化石与现生海百合

  

  “卡尼期洪积事件”期间全球变暖

  第四次大灭绝使80%爬行动物消失

  侏罗纪(Jurassic)

  距今2.01~~1.45亿年,泛大陆开始裂解,海洋面积扩大,温度升高,氧含量和二氧化碳含量升高。以恐龙为代表的爬行动物达到鼎盛,裸子植物和进步的蕨类植物组成茂密的原始森林。陆地上的异龙、空中的翼龙以及水中的鱼龙成为了地球的主宰,真哺乳动物出现。侏罗纪晚期,一些长着羽毛的恐龙飞向了天空,成了鸟类的鼻祖,而哺乳动物缓慢发展。

  

  

  

  恐龙成为地球的主导,数量种类逐渐繁盛

  

  高大的裸子植物进入鼎盛期,被子植物也开始繁盛

  

  恐龙长出了羽毛开始飞向天空

  白垩纪(Cretaceous)

  距今1.45~0.66亿年,被子植物全面开花。恐龙的多样性达到了顶峰。鸟类得到了很大的发展,哺乳动物进化出胎盘。白垩纪末期,环境剧变以及小行星撞击地球事件,发生了地球生命史上的第五次大灭绝,75%的属种消失。陆上、水中许多生物灭绝,恐龙时代终结。

  

  

  白垩纪恐龙演化到顶峰,种类繁多

  霸王龙正在与三角龙对峙

  沧龙接任蛇颈龙成为海洋中的霸主

  白垩纪末期火山活动剧烈

  6600万年前的小行星撞击地球带来了第五次大灭绝

  古近纪(Paleogene)

  距今6600~2300万年,可细分为古新世、始新世、渐新世,非洲、南北美洲、亚洲大陆逐渐漂到今天的位置,喜马拉雅山、阿尔卑斯山、安第斯山开始崛起。全球气候较为多变,南北极先后发育大冰盖。森林不再一统天下,草本植物开始广布,地球上有了真正的草原。被子植物更趋繁盛,植物分区更接近现代。被恐龙压制已久的哺乳动物在古近纪开始爆发式发展,哺乳动物牙齿分工明细,听觉和嗅觉灵敏,擅长维持体温,后代成活率高。

  

  古近纪森林复原图

  

  古新世12米长的泰坦巨蟒是历史上最大的蛇

  旁边为1.5米的圆壳龟

  古近纪始新世生物面貌——恐鹤

  在追逐小型哺乳动物

  

  渐新世的体长8米高9米的巨犀

  是有史以来最大的陆生哺乳动物

  新近纪(Neogene)

  距今2300~258万年,各大洲板块逐渐形成现今的位置,喜马拉雅山进一步抬升,阿尔卑斯山脉形成,高山改变了空气流通和天气模式。随着气候变化,从海岸线到高纬度地区的森林,逐渐让位于草原,擅长奔跑和啃草的马科、鹿科、牛科脱颖而出,象类成为最大的陆地动物,而海洋中的霸主则是巨齿鲨。新近纪末期,东非草原上的一小部分灵长类开始直立行走,人类的祖先出现。

  

  新近纪复原图

  下颌长有一对下门牙的铲齿象

  生存在中新世的非洲大草原

  

  南美洲的剑齿虎开始争夺恐鹤的霸主地位

  巨齿鲨成为新近纪海洋中的霸主

  

  新近纪的南方古猿

  第四纪(Quaternary)

  从距今约258万年前一直持续到今天,寒冷的冰期和气候回暖、冰川退缩的间冰期不断交替,可划分出几十次冰期-间冰期旋回。在距今不过几万年的末次冰期,今天地球上的所有动植物物种几乎都出现了,而猛犸象、披毛犀、剑齿虎、剑齿象等巨兽在末次冰期结束后几乎全部消失,大熊猫、麋鹿等动物则和人类一样熬过了冰期-间冰期旋回,生存至今。早在250万年前,非洲的能人就学会了打制石器,180万年前,直立人开始走出非洲,之后不断发展进化到智人。

  剑齿虎依然是更新世的强力捕食者

  

  披毛犀正在适应冰期的寒冷气候

  

  第四纪猛犸象

  

  猛犸象家族正在穿越危险的火山热泉

  

  人类开始建立部落——人类文明正在出现

  

  现代文明的人类充满对地球过往的好奇心

  人类对地球奥秘的探索者从未停歇,对地球历史和未来的好奇心驱使着一代代学者投入到地球科学的探索中去,但我们了解的仍是冰山一角。但是希望大家能始终保持着这份好奇心,怀揣着对地球的敬畏感,去发现探索更多的秘密。

  天气转暖,望大家在工作之余放下心中的烦恼,投入到大自然中去感受地球的拥抱吧~

  图片来源:DeviantArt, Pinterest, Wikipedia

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