地球的起源與演化

1、表2-2常用于定地蠱年齡的敢射性同應塞3地球的起源與演化31地球的起源和圈層分異地球起源問題自18世紀中葉以來同樣存在多種學說。目前較流行的看法是，大約在46億年前，從太陽星云中開始分化出原始地球，溫度較低，輕重元素渾然一體，并無分層結(jié)構(gòu)。原始地球一旦形成，有利于繼續(xù)吸積太陽星云物質(zhì)使體積和質(zhì)量不斷增大，同時因重力分異和放射性元素蛻變而增加溫度。當原始地球內(nèi)部物質(zhì)增溫達到熔融狀態(tài)時，比重大的親鐵元素加速向地心下沉，成為鐵鎳地核，比重小的親石元素上浮組成地幔和地殼，更輕的液態(tài)和氣態(tài)成分，通過火山噴發(fā)溢出地表形成原始的水圈和大氣圈。從此，行星地球開始了不同圈層之間相互作用，以及頻繁發(fā)生物質(zhì)-能量交

2、換的演化歷史。正是由于地球形成以來經(jīng)歷過復雜的改造和變動，原始地球剛形成時的物質(zhì)記錄已經(jīng)破壞殆盡。我們是怎樣推測它已經(jīng)有46億年壽命的？這需要從地球自身的最老物質(zhì)記錄、太陽系內(nèi)原始物質(zhì)年齡和相鄰月球演化史幾方面來探討。32地球的年齡地球上已知最老的巖石（石英巖，一種由石英顆粒組成的沉積巖，后來遭受過溫度、壓力條件變化）出露于澳大利亞西南部，根據(jù)其中所含礦物（鋯石）的形成年齡測定，證明已有4142億年歷史。根據(jù)地質(zhì)學研究，這種巖石和礦物只能來自地殼的硅鋁質(zhì)部分（見第四章1），而且必須經(jīng)過地表水流的搬運、篩選和沉積。所以我們可以據(jù)此作出推論，地球的圈層分異在距今42億年前已經(jīng)完成。地質(zhì)學領(lǐng)域較精確

3、的測定年齡方法，主要根據(jù)放射性同位素的衰（蛻）變原理：放射性元素的原子不穩(wěn)定，必然衰變?yōu)樗N原子（如238U衰變?yōu)?06Pb等），而且衰變速率不受外界溫壓條件變化影響（如238U經(jīng)過45億年后其一半原子數(shù)衰變?yōu)?06Pb，故稱為半衰期）。我們只需在巖石中測出蛻變前后元素的含量，就可以獲得母體巖石形成的年齡。不同放射性元素半衰期的長短有很大差異，其測年的精度也存在重要區(qū)別（表2-2）。因此，要根據(jù)研究對象實際情況選擇測試物質(zhì)，采用合適的方法。例如，時代很新的湖南長沙馬王堆考古發(fā)掘中，西漢初期（約200BC）的棺木保存完好，可以用式法測得木材的絕對年齡數(shù)值與古墓內(nèi)的文史資料相當符合。至于地球漫長演

4、化史中保存的物質(zhì)記錄（巖石和礦物），只能采用238U206Pb、87Rb87Sr等方法，精度誤差允許達到幾個百萬年。實際操作中包含復雜的技術(shù)因素，如測試手段的誤差，測年方法使用條件的偏離，野外采樣不當（標本已受風化影響，不夠新鮮），地質(zhì)關(guān)系觀察錯誤等。這種方法已發(fā)展為地質(zhì)學中一門獨立的分支學科同位素年代學。表2-2常用于定地蠱年齡的敢射性同應塞同位素母體蛻孌產(chǎn)生的子體半蠢期/年有敖測年范圍/年適用測試物質(zhì)5131x掘7鑿1議木材、骨削、肉、介盍以段搐于水中的co；,%1於儁x10s云母、垢閃石、火山巖全巖赴Th2竇2O8Pb45X10&71x10s14O.X1080.1.10s-4x10s皓石

5、、瀝害鈾礦87Rba75r47010s0.1x1於內(nèi)恥昨1用云母.鉀長石、變質(zhì)巖巖漿巖全巖太陽系內(nèi)的流星、隕石和宇宙塵是太陽星云原始物質(zhì)的殘留部分。隕石在墮落地面前未經(jīng)重大的改造和破壞，是直接研究太陽系早期歷史的極好材料。隕石的物質(zhì)成分雖有鐵質(zhì)、石質(zhì)區(qū)分，但已知的形成年齡都在46X108年左右，可代表太陽系早期的年齡。月球上的巖石（月巖）經(jīng)過20世紀70年代人類登月考察，已經(jīng)測得最老的月巖年齡為46X108年，在41X108年前月球內(nèi)部發(fā)生過一次較大規(guī)模的增溫熔融作用。月球表面的大量環(huán)形山（erater,希臘文原意是碗，指碗狀凹陷地形）以往存在火山口和隕擊坑的長期爭論，70年代后已經(jīng)公認絕大部

6、分是小星體撞擊形成的阻擊坑（圖2-10）。這些隕擊坑的形成高峰期是在距今41X10839X108年前，證明月球當時遭受到大量隕星（星子）的撞擊。39X10831X108年前月球表面發(fā)生過大規(guī)模的火山噴發(fā)，噴出的暗色火表2-2常用于定地蠱年齡的敢射性同應塞山巖（玄武巖）充填了大規(guī)模環(huán)形構(gòu)造，被稱為月海。其余隆起的淺色部分上面密布隕擊坑，稱為月陸。31X108年以后，月球內(nèi)部的演化已處于“停滯”狀態(tài)，太陽風的長期作用（500X106200X106年，以下簡稱Ma）形成了厚度不等的月壤。同時地外隕擊作用頻率顯著降低，但形成時代較晚的隕擊坑，如哥白尼坑（850Ma前）和第谷坑（1094Ma前），保存的

7、環(huán)形山輪廓和向外展布的輻射紋十分清晰。所以月球表面的環(huán)形山可以依據(jù)其輪廓清晰程度判別年齡的相對新老。根據(jù)上述多方面資料相互印證，地球具有46X108年年齡的結(jié)論已經(jīng)得到公認。33地球上的生命起源（1）生命的本質(zhì)生命起源歷來與宇宙成因、物質(zhì)結(jié)構(gòu)共同成為自然科學三大基礎(chǔ)理論問題之一。有史以來人們一直在孜孜不倦地進行探討，迄今并未終了。到底什么是生命？不同人有各種理解。信奉宗教者篤信“神的創(chuàng)造”和“靈魂”的存在，機械論者將生命現(xiàn)象與非生命現(xiàn)象視作完全等同，都不可能真正了解生命的本質(zhì)。人類歷史上第一個從辨證唯物主義觀點揭示生命本質(zhì)屬性的是德國的恩格斯（FEngels，1878），他在反杜林論中指出：“

8、生命是蛋白體的存在方式，這種存在方式本質(zhì)上就在于這些蛋白體的化學組成部分的不斷的自我更新”。簡而言之，生命的基本特征就在于蛋白體（目前的理解為類似于原生質(zhì)的核酸-蛋白質(zhì)體系）具有的新陳代謝能力。這種能力是任何非生命不具備的，所以生命是物質(zhì)運動的最高形式。生命（生物）與非生命（非生物界）之間并不存在不可跨越的鴻溝，構(gòu)成生物體的50多種元素在非生物界里同樣存在，說明兩者有著共同的物質(zhì)基礎(chǔ)。生物是非生物演化到特定階段的產(chǎn)物。（2）生命起源的機制20世紀60年代以來射電望遠鏡搜索宇宙空間的結(jié)果，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)星際空間存在大量有機分子，至80年代初已累計達到55種，其中最重要的有15種（表2-3）。表2尋星麻

9、空間的15種有*1分子表2尋星麻空間的15種有*1分子星險有機分子脖式星際有機分子分子式星際有機分子竊化氫HCN異気豔甲酣胺甲蹩ch3cn筑基乙塊硫甲醛H熔甲轉(zhuǎn)CH5OH鬲基辛四煥甲蜜CHOOH乙科.C2H5OH甲區(qū)NH3CN甲基乙煥CH鳥H乙翼分子式nh2hcohc3nHQNCH3NH2ch3cho星際有機分子的存在說明，構(gòu)成生命物質(zhì)基礎(chǔ)的有機物可在宇宙空間的自然過程中產(chǎn)生，并分布于銀河系、河外星系的星球上和星際空間。但從無生命的簡單有機物小分子（氨基酸、核苷酸、單糖等）一復雜有機物大分子（類蛋白質(zhì)、核酸、甘氨酸等）一許多大分子聚集而形成以蛋白質(zhì)和核酸為基礎(chǔ)的多分子體系（呈現(xiàn)初步的新陳代謝生

10、命現(xiàn)象），需要經(jīng)過由化學演化一生命演化的連續(xù)序列和重大飛躍。在已知宇宙空間或存在熱核反應的恒星條件下，是不可能實現(xiàn)的。因此，地球上的生命起源應當從地球早期地表環(huán)境，以及物質(zhì)系統(tǒng)自身的演化過程中去尋找原因。地球完成初始圈層分異后，隨著地表溫度下降到300C土，地球表層已經(jīng)存在原始地殼（硅鎂質(zhì)玄武巖為主）、原始水圈（呈強酸性）和原始火山氣圈（以大量水蒸汽、H、CO、NH、CHHS等為主，屬于還原環(huán)境）。英國人米勒（S.L.Miller，1953）通過玻璃容器中上述混合氣體的放電實驗，獲得了氨基酸等簡單有機物。原始地球表面在紫外線、電離輻射和雷電作用下也可完全可以形成，已經(jīng)不再有人懷疑。這些有機物匯

11、聚到原始海洋之中，有人比喻為“生命培養(yǎng)湯”。在經(jīng)過地殼環(huán)境的熱聚合等作用促進下，逐漸由氨基酸一類蛋白質(zhì)一蛋白質(zhì)，這個過程始終具有化學開放系統(tǒng)特征，能與周圍環(huán)境不斷發(fā)生物質(zhì)-能量交換；在此系統(tǒng)內(nèi)部，隨著化學反應速度提高，其有序性和方向性也相應加強，終于出現(xiàn)真正蛋白質(zhì)合成，完成了向原始生命進化的飛躍（圖2-11）。有生命的原生質(zhì)是一種非細胞的生命物質(zhì)，進一步的演化是形成具有保護功能的外膜，成為具有更完備生命特征的細胞，從而進入了地球歷史中生物界和非生物界共同發(fā)展的新時代。（3）生命出現(xiàn)的時間地球上最古老生命的記錄（化石），已在南非巴布頓地區(qū)和澳大利亞西部的燧石（一種與海底熱液噴發(fā)有關(guān)的SiO膠體在

12、海洋中沉淀形成的巖2石）層中發(fā)現(xiàn)，主要是球狀和棒狀的單細胞細菌化石（圖2-12）。由于燧石的同位素年齡測定前者為38X108年，后者為35X108年，可推論當時地球上的單細胞生物已經(jīng)出現(xiàn)（地質(zhì)學上稱為太古宙早期）。在此發(fā)現(xiàn)之前有人從地球化學角度依據(jù)12C、13C碳同位素比率（僅13C與生命物質(zhì)有關(guān)），也推論地球上生命過程開始于38X108年前。上述兩個渠道所獲結(jié)論一致，比較可信。G原槪氣;簡單有機物乖成；5原始主命的物質(zhì)交換剤ii地球上生命起源牆丈獻g簡化）3.4生物圈的形成和發(fā)展地球上自出現(xiàn)原始生命至現(xiàn)在豐富多彩的生物圈大千世界，無論在生物門類、屬種數(shù)量、生態(tài)類型和空間分布等方面都經(jīng)歷了巨大

13、的變化。因此生物圈的形成和發(fā)展也經(jīng)歷了漫長和復雜的歷史。（1）厭氧異養(yǎng)原核生物階段38X108年前出現(xiàn)的原始生物，根據(jù)當時的大氣圈、水圈和巖石圈物理、化學條件，推測應屬還原條件的厭氧異養(yǎng)原核生物類型，即還沒有細胞核膜分異，不能自己制造食物，主要靠分解原始海洋中豐富的有機質(zhì)和硫化物以獲得能量，并營造自身（或稱化能自養(yǎng)）?，F(xiàn)代洋底熱泉噴口附近發(fā)現(xiàn)在200300C熱水中就存在這類極端環(huán)境下生存的嗜熱微生物，可以進行類比。太陽系類地行星上（含木衛(wèi)二等大型衛(wèi)星）如果存在生命,最可能也屬于此類型。這種生物受到地表特殊環(huán)境空間分布的局限，不可能覆蓋全球。因此，不等于地球生物圈已經(jīng)形成。（2）厭氧自養(yǎng)生物出現(xiàn)

14、和生物圈初步形成海洋中特殊部位有機物和硫化物的生產(chǎn)量是有限的，異養(yǎng)生物繁殖到一定程度就會面臨“食物危機”。環(huán)境壓力促進了生命物質(zhì)的變異潛能，從而演化出厭氧自養(yǎng)原核生物新類型。尤其是能進行光合作用的藍細菌，可以還原CO產(chǎn)生O合成有機化合物；在生態(tài)方式上也轉(zhuǎn)變?yōu)楦∮斡诤Ｑ蟊韺?，從而可以擴散到全球海洋和陸地邊緣淺水帶，標志著地球生物圈的初步形成。從地球上已發(fā)現(xiàn)的化石證據(jù)來看，加拿大蘇必利爾湖北岸距今20X108年前（地質(zhì)學上稱為元古宙早期）的燧石層中出現(xiàn)8屬12種菌藻類微生物化石，就是本階段的典型代表（圖2-13）。生物屬種數(shù)量雖有增加,但分類上仍屬原始的單細胞原核生物。海生藻類的光合作用引起大氣游

15、離氧的增加，使還原大氣圈演變?yōu)檠趸髿馊?，顯示了地球不同圈層演化之間存在密切的聯(lián)系和制約關(guān)系。麴舊躋籠聶前的20世紀70年代英國地球物理學家洛維洛克（J.E.Lovelock）重新強調(diào)了生物對地球環(huán)境的影響和控制作用，并借用古希臘神話中大地女神蓋雅的名字，提出了蓋雅假說（Gaiahypothesis）。該假說認為：根據(jù)天體物理學研究證明，自地球形成以來的46X108年中太陽輻射強度增加了約30%（其中5%增加于顯生宙期間）。理論上說，太陽輻射強度土10%就足以引起全球海洋蒸發(fā)干涸或全部凍結(jié)成冰。但地質(zhì)歷史記錄卻證明，地球上盡管發(fā)生過大冰期和暖熱期交替變化，地表的平均溫度變化僅在10C上下。上述

16、事實表明地球上存在某種內(nèi)部自動平衡（homeostasis），其中生物界起了關(guān)鍵性的積極作用。（3）真核生物出現(xiàn)和動物界爆發(fā)演化隨著大氣中氧含量逐漸增加，喜氧生物開始代替了厭氧生物的主體地位（后者繼續(xù)生存于海底局部還原環(huán)境）。由于有氧呼吸捕獲能量的效率高出無氧呼吸約19倍，明顯提高了新陳代謝速度，導致了細胞核與細胞質(zhì)分化的真核生物新類型出現(xiàn)。真核生物出現(xiàn)了有性生殖、多細胞體型待征，并開始了動、植物的分異。我國燕山山脈的薊縣串嶺溝地區(qū)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)距今17.5X108年的真核生物（宏觀藻類，圖2-14），證明這次飛躍大約發(fā)生在18X108年前后（元古宙中期）。從印度、美國、加拿大等地的化石分布來看，真

17、核生物在全球的繁盛期大約在10X108年前（元古宙晚期）。S2-1417sxia3年前的宏測藻類地球上軟軀體動物的首次爆發(fā)演化發(fā)生于6X108年前后（元古宙末期）。由于最早發(fā)現(xiàn)于澳大利亞南部伊迪卡拉山，稱為伊（埃）迪卡拉動物群。早期的研究者根據(jù)它們的形態(tài)和水母（腔腸動物）、蠕蟲（環(huán)節(jié)動物）和海綿（海綿動物）等相似，在生物分類上也對號入座（圖2T5）。但德國古生態(tài)學家賽拉赫（A.Seilacher,1984）指出，這些裸露動物不存在攝食和消化器官，是一種營自養(yǎng)生物的特殊生物門類，根本不同于顯生宙出現(xiàn)的動物類型。該動物群呈爆發(fā)式突然出現(xiàn)，延續(xù)不久又發(fā)生整體規(guī)模大量絕滅（集群絕滅），速度之快令人矚目

18、。對此，賽拉赫的解釋是，它們代表地球上首次出現(xiàn)，但其演化途徑并不成功的特殊生物門類。該動物群演化過程中的內(nèi)因（自身組織結(jié)構(gòu)和演化趨勢是軀體面積增大，體腔極薄，內(nèi)部器官發(fā)育不良，呼吸、營養(yǎng)功能全在體表進行，不存在介殼保護層和外因（元古宙末外界自然地理環(huán)境條件發(fā)生急劇變化）之間的復雜關(guān)系，已引起廣大科學家的關(guān)注，成為地球科學基礎(chǔ)理論研究的熱點之一。有殼動物的出現(xiàn)和突發(fā)演化，出現(xiàn)在5.4X108年前（顯生宙初期）。云南昆明附近的澄江地區(qū)，1984年起發(fā)現(xiàn)了舉世罕見的澄江動物群，被比喻為地球歷史中十分著名的寒武紀生物爆發(fā)（Cambrianexplosion）事件。澄江動物群是由真正的節(jié)肢動物（三葉蟲）

19、、腔腸動物（水母）、環(huán)節(jié)動物（蠕蟲）和其他門類組成，外形雖與伊迪卡拉動物群有些相似，但體腔內(nèi)部器官結(jié)構(gòu)明顯不同，代表動物界演化進程中采取軀體立體增長和內(nèi)部器官復雜化的另一途徑（圖2-16）。顯然，在元古宙與顯生宙之交動物界大規(guī)模占領(lǐng)淺海生態(tài)領(lǐng)域的競爭中，伊迪卡拉動物群代表的演化途徑失敗了，導致總體集群絕滅。而澄江動物群代表的演化途徑成功地經(jīng)受了環(huán)境劇變考驗，為顯生宙動物界的大量發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。在上述兩個動物群之間，還存在由僅見蟲管不見化石到出現(xiàn)小型帶殼動物群的過渡階段。代表伊迪卡拉動物群與澄江動物群之間的進化過程。奇蝦裘卿羅蟲豈網(wǎng)蟲抄K母已經(jīng)存在生產(chǎn)若廡類羞消費者溯漫蟲保茬層和粗犬消化腸道）和

20、肯釀痕費耆巨型龕肉動物奇妬類的完毬主態(tài)菽統(tǒng)云南蟲已雇最原貽的詩案動物*古主勒丈爪耒毎比例蠅謔莒.團2-1寒武紀大爆岌的見證虎陳均遠等，四胎簡化（4）生物登陸和全球生物圈建立自從地球上出現(xiàn)生命以來，古代海洋一直是生物界生存、發(fā)展的搖籃和生活家園。這種情況從距今4X108年前（志留紀晚期和泥盆紀早期）起發(fā)生了重要轉(zhuǎn)折，以原始陸生植物（矮小的裸蕨類）和淡水魚類在濱海平原和河湖、河口環(huán)境大量繁盛為標志，開創(chuàng)了生物占領(lǐng)陸地的新時代。生物圈的空間范圍也首次由海洋伸向陸地。至3.7億年前（泥盆紀晚期），半干旱氣候下河湖、水塘的周期性干涸，促進了某些魚類（肉鰭粗壯的總鰭魚類）（圖2-17）逐漸演變?yōu)閮蓷?。?/p>

21、棲類擺脫了終生不能離開水體的局限，在陸地上獲得了水域附近更多的活動范圍。距今3X108年前后（石炭紀晚期至二疊紀早期），植物界已出現(xiàn)茂密高大的森林，而且能適應熱帶、亞熱帶至冷溫帶不同氣候條件，地質(zhì)歷史上第一次出現(xiàn)聚煤作用高峰期（圖2-18）。與此同時，動物界中出現(xiàn)了通過羊膜卵方式在陸上繁殖后代的爬行類，由于個體生活史完全擺脫了對水域的依賴，適應更加廣闊多變的陸上生態(tài)領(lǐng)域。在距今2.5億年前后（二疊紀、三疊紀之交），全球范圍古地理、古氣候環(huán)境發(fā)生了顯著變化。海洋中的動物界發(fā)生了顯生宙內(nèi)最大的集群絕滅事件（詳見第十一章3.3節(jié)），陸地動、植物界也發(fā)生了重要變化，先前適應近水環(huán)境潮濕氣候的兩棲類和石

22、松類（可高達3040m、節(jié)蕨類等明顯衰減，被更為進化的爬行類和裸子植物（松柏、蘇鐵和銀杏類）所取代，更能適應陸地上不同氣候帶和海拔高度的多種生態(tài)領(lǐng)域。從嚴格意義上說，地球上完整生物圈從泥盆紀起開始伸向陸地,至二疊紀才包括大陸和海洋各種生態(tài)領(lǐng)域。2-17總鰭魚登陸（5）生物征服天空和陸生動物重返海洋2.5億年前開始了地球歷史的中生代階段，中生代也稱裸子植物時代和爬行動物（尤以恐龍類最為著名）時代。我國四川盆地發(fā)現(xiàn)距今約1.6億年（侏羅紀晚期）的馬門溪龍（一種素食的蜥腳類恐龍），身長達到22m,體重估計有30401,完全可以和美國科幻影片侏羅紀公園里的角色媲美（圖2-19）。我國遼寧北票四合屯等地

23、近年發(fā)現(xiàn)了侏羅、白堊紀之交世界上最豐富的原始鳥類動物群（孔子鳥等），在國際學術(shù)界引起了轟動（圖2-20）。在闡明鳥類起源和生物征服天空方面，我國古生物學家作出了卓越的貢獻。1.雷龍:2.異龍；盡-劍龍；4.習龍12-19侏參紀恐並和棵子蕾物中生代陸生爬行動物的另一個有趣演變方向是重返海洋生活，出現(xiàn)了體型適合游泳的魚龍、蛇頸龍等類型。一般認為中生代時全球規(guī)模的聯(lián)合古陸發(fā)生分裂、漂移作用（見第5章5.1節(jié)），可能是促使陸生動物重新下海的外部因素。（6）人類起源和演化中心距今65百萬年前的白堊紀、第三紀之交，出現(xiàn)了地球內(nèi)外圈層多種重大災害群發(fā)事件，地球上生物界面貌又一次經(jīng)歷巨大變化（詳見第十一章，2

24、.3節(jié)）。新生代起開始了以哺乳動物和被子植物為主宰的階段。新生代生物界演化中最重要的事件是距今250萬年前后（第四紀）人類的出現(xiàn)。團2-20扌L子鳥據(jù)h.Feduccia.轉(zhuǎn)引自王兀青等lQys.J人類起源自古以來一直被當作一個奧秘而長期存在。宗教界的“上帝造人”、“特創(chuàng)論”和科學家提出的“由猿到人”、“進化論”進行過長期激烈爭論。1860年6月30日赫胥黎在英國牛津大學舉行的辯論會上挺身而出，勇敢地宣稱：“人類沒有理由因為他的祖先是猴子而感到羞恥，與真理背道而馳才是真正的羞恥。”迄今傳為佳話。1891年印尼爪哇梭羅河畔發(fā)現(xiàn)了180萬年前的爪哇直立人化石，1929年裴文中在北京周口店發(fā)現(xiàn)了50

25、萬年前的北京直立人（俗稱北京人）化石，以及以后在歐洲、非洲等地古人類化石的陸續(xù)發(fā)現(xiàn)，都以可靠的科學依據(jù)證明了人猿同祖論的預言。60年代后期起開展的人類與黑猩猩、大猩猩血液蛋白質(zhì)、遺傳物質(zhì)DNA分子等對比研究，也證實人與猿的親緣關(guān)系最近，再次從高科技研究角度提供了新的佐證。在從猿到人演化的動力機制方面，恩格斯（1883,發(fā)表于1925）首先提出勞動在從猿到人轉(zhuǎn)變過程中的關(guān)鍵作用。他明確指出：“首先是勞動，然后是語言和勞動一起，成了兩個主要的推動力，在它們的影響下，猿的腦髓就逐漸地變成人的腦髓?！本俚卣f明了從猿到人演化過程中最關(guān)鍵環(huán)節(jié)的奧秘。達爾文（C.Darwin，1871）也強調(diào)“兩足行走，

26、（使用工具）技能和擴大的腦”是人類的重要特征。原始人類與古猿的實質(zhì)區(qū)別在于，后者仍停留在動物本能的勞動形式，只會使用天然工具；而前者已經(jīng)有意識地能夠自己制造工具。按照制造工具的工藝水平和相應的身體結(jié)構(gòu)特征（如骨骼粗壯程度、腦容量大小、直立行走姿態(tài)等），史前人類可以區(qū)分為猿人（含早期猿人，又稱能人和晚期猿人，又稱直立人），古人（早期智人）和新人（晚期智人），共3類，4個階段。猿人階段創(chuàng)造了舊石器早期文化，古人階段發(fā)展為舊石器中期文化，新人階段則從晚期舊石器轉(zhuǎn)入新石器時期文化。地球上已知最早的猿人化石及其制造的石器，出現(xiàn)在250萬年前的東非的坦桑尼亞、埃塞俄比亞和肯尼亞地區(qū)。因為歐亞大陸等地迄今尚

27、未發(fā)現(xiàn)早于250萬年的猿人化石和石器，國際上一般認為非洲是人類起源的唯一發(fā)祥地。我國云南元謀縣境內(nèi)，1956年發(fā)現(xiàn)了175萬年前已學會用火的元謀直立人，19861987年發(fā)現(xiàn)了250萬年前東方人的牙齒和共生的骨器，1988年又發(fā)現(xiàn)300萬400萬年前的人猿類頭骨化石。滇中高原會否是另一個人類起源發(fā)祥地，中國科學家很可能在21世紀內(nèi)揭示這個舉世矚目的問題。12-21j匕京直立人每日過著極艱莒的生活愼文歐習刪節(jié)）早期人類生存的地球表層環(huán)境是一片洪荒世界，既有大型兇猛野獸的攻擊，又有自然災害的肆虐，生活條件十分艱苦（圖2-21）。以50萬年前的北京直立人為例，在已發(fā)現(xiàn)的40個左右男女不同個體中，死于

28、14歲以下的兒童占39.5%,30歲以下的青年占7%,4050歲和5060歲的中年分別占7.9%和2.6%，其余死亡年齡不明者占43%。無獨有偶，歐洲早期智人階段的尼安德特人（10萬3.5萬年前）死亡年齡統(tǒng)計中，11歲上下的兒童占40%，大于40歲者約5%（賈蘭坡，1950）。上述兩種統(tǒng)計結(jié)果極為相近，顯然早期人類短命的原因并不是“互相殘食”，主要原因可能是：常被巨大肉食動物侵害，近親繁殖，食物攝取的有限性，無力對付自然災害和疾病。即使到了號稱“大同世界”的原始公社制度時期（黃帝至堯、舜、禹，約30002100BC），當時的生產(chǎn)工具僅僅是石器和弓箭，生活資料僅僅是粗布衣、糙米飯，野菜根不加調(diào)味

29、，衣履不到破爛不換。雖然當時不存在階級分化和剝削現(xiàn)象，也并不是令人羨慕的“大同世界”。35人類圈的形成和發(fā)展趨勢早期人類自開始制造石器工具和學會用火起就與動物界徹底分離，標志著生物圈演化史中最高級的人類圈和人類社會正式形成。人類社會從原始氏族社會f古代社會f近代社會f現(xiàn)代社會,各階段所經(jīng)歷的時間依次越來越短，科學技術(shù)發(fā)展越來越快，呈現(xiàn)加速度特征，近似于高次方程的拋物線（圖2-22）。美國未來學家托夫勒（A.Toffler,1970）曾作過估算，如果把人類最近5萬年劃分為800代左右（每代約62年），則650代都營穴居生活，最近70代方有可能有效地將信息一代代傳下去，最近6代人才開始接觸到印刷文

30、字，最近2代人才用上了電動機。今天我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫慕^大多數(shù)物品，都是現(xiàn)今這一代（即第800代）發(fā)展起來的。第800代標志著人類有史以來全部經(jīng)歷的一次大轉(zhuǎn)折。3.6生物進化與地質(zhì)年表地球上生物界的演化遵循由簡單到復雜，由低級到高級的不可逆過程，同時生物界能十分靈敏地反映地球表層自然地理環(huán)境及其演變特征，這又與行星地球各圈層自身的運動機制以及相互間的聯(lián)系制約密切有關(guān)。因此，生物演化史能夠詳盡而有效地反映地球歷史演化的客觀自然階段（見圖2-23）。眾所周知的地質(zhì)年表（表2-4），就是根據(jù)生物演化的巨型階段，將46億年地球演化史劃分為3個最高級別的地質(zhì)年代單位：太古宙、元古宙和顯生宙。在顯生宙中，根據(jù)生物界的總體面貌劃分出3個二級地質(zhì)年代單位：古生代（含早古生代、晚古生代）、中生代和新生代。最常用的三級地質(zhì)年代單位是紀，每個紀的生物界面貌各有特色，例如震旦紀的伊迪卡拉動物群爆發(fā)演化和集群絕滅，泥盆紀的生物登陸，侏羅紀的恐龍、裸子植物高度繁榮和第四紀的人類演化等。時代拽術(shù)團在並人類圈的科技與生產(chǎn)力童展示意團早期的地質(zhì)年代表在19世紀末葉已經(jīng)建立，主要是依據(jù)生物演化的先后順序獲得相對年齡早晚概念，而整個地球歷史演化持續(xù)的絕對年齡長短無