亿年前的生物界

通过初中生物学课程的学习，青少年朋友对现代生物界的面貌已有了一些了解。可是，你知道距今5.4亿年前生物界的面貌吗？据古生物学研究，5.4亿年前生物界与现代的生物界的面貌大不相同，那时没有大树，没有鲜花，地上没有走兽，天上没有飞鸟。那么，5.4亿年前的生物界究竟是怎样的呢？你想知道吗？那就请你同我一起回到5.4亿年前的地球上去看一看吧！

太古宙早期的地球上，没有海洋，没有生物，炽热而缺乏氧气。随着地球表面温度的下降，水蒸气凝聚，于距今约40亿年前形成了原始海洋，但最早的沉积岩见于距今38亿年前。

原始海洋是生命的摇篮。早期海洋沉积岩层中保存的化石，记录了5.4亿多年前的生物史。古生物学家在澳大利亚西部和南非距今35亿年前的沉积岩层中，发现了迄今所知道的最古老的微生物化石及其活动产物——叠层石，这说明，地球上的生物史已有35亿多年了。

太古宙的生物界全部为细胞结构原始、不具细胞核的原核生物，不需氧气（厌氧），靠摄取原始海洋中的有机化合物生活（异养），为厌氧异养型生物。在自然选择作用下，由厌氧异养生物分化出厌氧自养（自己制造食物）生物。后来光合自养生物（如蓝细菌）的出现和逐渐繁盛，使大气圈和水圈中自由氧的含量逐渐增加。到元古宙早期，生物界发生了巨大变化，由厌氧生物中分化产生了喜氧生物，生物的代谢水平大大提高——由无氧呼吸向有氧呼吸转变，终于导致具有细胞核的真核生物的出现。

迄今所知，地球上最早的真核生物可能出现于距今25亿多年前，其根据是在澳大利亚北部距今25亿～27亿年的沉积岩中分析出真核生物特有的生物标记物——甾烷。保存了细胞形态的真核生物化石何时出现，尚有争论，从20多亿～12亿年不等，但加拿大出现的12亿年的Baniomorpha被确定是真核生物（红藻）。

随着真核生物的出现和其代谢水平的提高，生物界的演化速率比早期明显加快，在元古宙晚期出现了有性生殖、动植物分化和多细胞有机体，形成了由动物、植物和菌类组成的三极生态系统。在元古宙晚期地层中，不仅发现了多种球状、丝状的微观藻类，而且发现了多种肉眼可见的宏观藻类的化石。

图1-5　发现于澳大利亚南部埃迪卡拉地区大约5.6亿年前的庞德（Pound）石英砂岩中的形态多样而奇特的动物印痕化石复原图

1.似水母类；2～3.似海鳃类；4～7.似环节动物

从新元古代（距今10亿～5.4亿年）开始，生物界中出现了多种多样的多细胞动物。动物界的演化，已由单细胞的原生动物，经过两个胚层的腔肠动物，进入到了具有三个胚层的环节动物阶段。与其后寒武纪的动物不同，新元古代的动物体一般都是裸露的软躯体，不具有保护性硬壳。这一时期的生物化石，以发现于澳大利亚伊迪卡拉距今约5.6亿年前的软躯体动物群最为有名（图1-5）。该动物群中有在海水中营漂浮生活的似水母类，在海底营固着生活的似海腮类以及在海底蠕行的似环节动物。它们在距今7亿～5.4亿年的新元古代晚期，几乎遍布于世界各地。在我国宜昌、陕南、淮南、辽南等地同一时期的地层中也发现了与之类似的动物化石。

总之，从生命在地球上起源，到新元古代结束，经过近30亿年的漫长岁月，生物界出现了缓慢而巨大的变化。生物体的细胞结构由原核发展为真核，营养方式由异养发展到自养，由化能自养发展到光合自养，代谢水平由无氧呼吸提高到有氧呼吸，生殖方式由无性繁殖发展到有性繁殖，终于在元古宙晚期导致了动物和植物的分化。动物、植物、菌类三大生态系统的形成以及生物体结构的复杂化，为生物界的后期发展奠定了坚实的基础。