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冰雪地球的研究进展综述 总被引：3，自引：0，他引：3
在大约6~7亿年前的新元古代时期，地球是否曾经被冰雪完全覆盖而成为了一个“冰雪地球”？如果是，什么诱发了这种全球性的冰川期？又是什么导致了它的融化？新元古代时期的极端气候变化对其后的寒武纪生命大爆发有何影响？围绕这些问题，古地质、古生物和古气候学界在最近几年展开了广泛的研究和激烈争论。根据现有的研究结果，地球在新元古代时期确实经历了数次地球历史上最为严重的全球性冰川期，但地球是否被完全冰封还需要更充分的古地质和古生物方面的证据来证明；利用气候模式对各种可能的外部强迫的模拟试验表明“冰雪地球”是很难形成的，并且，如果地球进入完全被冰封的状态，它将是难以被融化的；关于新元古代时期剧烈的气候变化对寒武纪生命大爆发所起的作用存在2种观点，一种认为气候变化导致了原始生命的基因突变并诱发了寒武纪生命爆发，另一种认为这种影响主要是生态方面的。 相似文献
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《矿物岩石地球化学通报》2015,(4)
<正>地球上的生命起源于35亿年前,真核生物在20亿年前出现,多细胞生命在8~6亿年前出现,他们的出现均与地球表面的氧化作用有关。接下来5.4~5.2亿年前的"寒武纪生命大爆发"尽管在半个世纪前就被认为是氧含量的增加导致,但是在早寒武纪海洋的氧化还原条件,尤其是深海条件,仍处于争论。南京大学和苏黎世联邦理工学院最新研究发现"寒武纪生命大爆发"与全球海洋含氧底水的扩散保持一致。由于 相似文献
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寒武纪早期大气-海洋氧含量与生命大爆发 总被引：1，自引：0，他引：1
寒武纪早期(541~510Ma)地球环境与这一时期生命大爆发之间的关系一直是地球生物学研究的热点问题之一。本文系统总结了目前寒武纪早期大气-海洋氧含量与这一时期生命辐射之间关系的3种假说:大气-海洋的氧含量增加导致了寒武纪生命大爆发;寒武纪生命大爆发导致了大气-海洋氧化以及二者之间没有因果关系。3种假说均有相应的支持证据,但也存在与寒武纪早期海洋化学记录、与现代海洋观察不符和上述假说均未考虑寒武纪早期生命演化所展示的时空差异性等问题。在上述3种假说的基础之上,本文通过对寒武纪构造活动、陆源输入、海洋化学和生命演化等最新资料的综合讨论和分析表明:寒武纪早期地球环境与生命辐射之间很可能是相互作用与协同演化关系,而非简单的单向关系。 相似文献
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前寒武纪地质学是地球科学的主要研究领域之一。在前寒武纪岩层中蕴藏着丰富的矿藏,为人类的生存和发展提供了大量的有用资源。前寒武纪还是大陆地壳生长的主要时期,大陆地壳的形成、成因、演化过程及其模式是地球科学家最关心的问题之一。现在出露地表的前寒武纪中、深变质岩已成为研究深部地壳的窗口,为岩石圈研究开辟了新途径,提供了新信息。而生命起源及其早期演化则必须依赖前寒武纪地层中的生命化石记录进行研究。纵观地球科学的发展历史,前寒武纪地质学是地球科学中其它分支学科无法替代的研究领域。 相似文献
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新元古代”雪球”假说与生命演化的环境 总被引：2，自引：0，他引：2
新元古代末期，地球至少经历了两次全球性的冰川作用，研究者提出了“雪球”假说来解释新元古代时期一系列特殊的地质现象，该假说已成为研究新元古代全球冰川作用和其后生物大爆发事件的窗口。但一些学者并不赞成地球曾经是被冰雪完全覆盖的“雪球”，并分别提出了“半融雪球/无冰水体”和“薄冰”假说。尽管每一种假说都不能解释所有的地质、地球化学现象，但越来越越多的证据，特别是分子有机地球化学和古生物学的证据表明，“雪球”时期的海洋并没有完全被冰封盖，在赤道地区的冰盖可能很薄或存在无冰的水体。无冰水体的存在可以使一些光合生物继续生存和演化，这对其后的“寒武纪生物大爆发”事件和生命演化具有重要的意义。 相似文献
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蓟县蓟县系雾迷山组多核体绿藻化石 总被引：7，自引：0，他引：7
生命起源和进化的研究,是自然科学领域里具有重大意义的理论问题。前寒武纪古生物学是探索这一问题的重要途径和有效方法之一。近十余年来,这门新兴的科学有了迅速的发展,在世界各地前寒武纪地层中,不断发现微体藻类化石。这些发现,在某种程度上丰富了我们对生命起源和细胞进化的认识。但生物进化中重大的事件之一,即真核细胞何时出现的问题,至今仍然是一个引起人们关注和迫切探索的课题。 相似文献
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根据化石记录可知,大量复杂生物类群迅速出现在早寒武世,这就是所谓的寒武纪生命大爆发.在此之前,有距今6亿年前的前寒武纪末埃迪卡拉生物群化石出现,此后的70～80 Ma里,生命就以上升了一个数量级的速率演化.这些在原始地层中看似迅速出现的化石,最早在19世纪中期就有所记录,达尔文认为,这是对他提出的进化论的自然选择观点的主要反对证据之一.有关新动物群的出现及演化长期困惑着地学界,集中在以下三点:在前寒武纪-寒武纪界线附近或早寒武世这个相对较短的时期内,存在着生命大爆发.是什么引起了这样的快速演化事件?这对于生命的起源与演化将意味着什么?对"寒武纪生命大爆发"的强烈兴趣还启发了20世纪70年代对布尔吉斯页岩化石记录的研究.不久之后,中国的澄江生物群包括对它后续的研究又很好地支持了生命大爆发.在前寒武纪一寒武纪界线附近究竟发生了什么?随着笔者对寒武纪事件越来越多的了解,积累的数据使得很多原先提出的假说都变得不太可能了.通过作者对地球环境的改变和寒武纪生命大爆发详实的研究,发现这种改变是可以由撞击事件引起的.在对寒武纪时期的地球进行了详细的研究之后,笔者提出了新的见解.前寒武纪晚期,存在大型的陨击事件.碰撞的高温结束了大冰期,使生物信息得以交流.同时,撞击启动基因调控机制、释放HSP90变异.一方面,调控基因决定了其他基因的表达,最早的调控基因发现于布尔吉斯页岩中(535 Ma).另一方面,HSP90原本是积累突变的蛋白,一旦环境突然发生变化,所有DNA突变将得以表达,在短时间内新的生命形式得以进化.并且这种变化是可以遗传的.然后,在新生臭氧层保护与有氧呼吸能量供应下,地球另一端幸存地下生命爆发,产生硬壳及复杂的新陈代谢以适应高温高压.现代的银河系天文理论,即密度波理论,在本文中被应用以试图解释这种撞击背后的天文学诱因.5～6亿年前的寒武纪事件使笔者联想起另外两次仍然存在争议的大规模撞击事件,它们引起的大气变化、水圈变化、生物圈变化、碳酸盐岩变化、磷矿变化都惊人的相似.形成于17亿年以前的Sadbury陨击坑直径为200 km,是最大陨击坑之一;23亿年以前(23.3～22.88亿年)地质环境(沉积圈、生物圈、水圈、大气圈)发生了由地外因素引起的灾变.灾变后,火山活动明显减弱,富氧大气圈形成,生物演化出现飞跃,叠层石开始广泛发育,碳酸盐岩在各大陆大量沉积,第一次全球性磷矿期开始发育.根据几处23亿年左右陨落的大量消溶型铁质宇宙尘的发现,推论该灾变的起因是与陨击作用有关的宇宙事件,且地表23亿年前的泛火山运动和月岩年龄分布(23～25亿年)以及月表陨石坑构造等表明:23亿年前,地外物体对地球的冲击作用非常强烈.再考虑到6 500万年前的契科苏博鲁陨击事件,也就是说,在已经得到广泛承认的和存在争议但有事实支持的地外灾变事件中规模最为巨大的三次撞击事件符合5～6亿年这一大周期.5～6亿年正是太阳系扫过银河系四条主旋臂一次所用的时间:太阳绕银河一周的时间大约是290个百万年.而由于在太阳绕银河转的时候,银河系的四条大旋臂同样旋转,并且其螺旋势场的角速度约是太阳系的一半,最终叠加的结果就是这样的一个大周期.密度波理论表明,旋臂处质量密度非常大,并且形成旋臂的螺旋引力场将对太阳系产生影响,诱发撞击事件.本文通过前人定性证据和笔者实地考察表明,上述假说与当时的绝大多数重要天文事件和地质发现相吻合,广泛的铱异常与位于澳大利亚的大型陨击坑均有发现.对澳大利亚的Acraman陨击坑和HAPCIS陨击坑的基底构造实地分析也表明了前寒武纪末曾经存在过陨击事件.最后笔者利用计算机模拟了大气圈变化.模拟分两步进行,首先从岩石热分解得出需要的温度与压强数据,而后将数据作为参数用于模拟.数据结果表明撞击区域的大气温度在4 000 K左右,压强为5 600 Bar.撞击增加了大气中二氧化碳和氧气的含量,并强化了臭氧层.这些含量的变化与地质上的记录一致. 相似文献
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余达淦 《矿物岩石地球化学通报》2005,24(3):272-274
一部人类的科学发展史也是一部思维的发展史;思维推动了科学发展,而科学的发展又对思维提出了更高的要求。这种周而复始的螺旋式前进,使人类的思想经历了一个从低级到高级,从简单到复杂,从具体到概括的发展历程,在每一个历史阶段中,人类的思维都有着不同于以往的发展、变化和革命性飞跃。横断科学理论和方法是人类进化历史中涌现于各门自然科学、技术科学,乃至社会科学所能共用的一门科学理论。凡能称得上“横断科学”者,并为大多数人所接受的是逻辑学、老三论（系统论、信息论、控制论）与新三论（耗散结构理论、突变论、协同论）。而只有加强“横断科学”理论、方法普及与探索,才能促进地球科学研究上台阶。 相似文献
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舒德干 《西安地质学院学报》2009,(2):111-134
由“真动物”构成的动物界（不包括海绵）通常被划分为双胚层动物、原口动物和后口动物3个亚界。寒武纪大爆发经历了爆发的前奏—序幕—主幕3个阶段,其中后两个阶段处于早寒武世初期（依次以小壳化石的首次辐射和澄江动物群爆发为代表）,另一个则发生在“寒武前夜”（即前寒武纪末期）,以伊迪卡拉生物群为代表。这次独特的三幕式大爆发分步完成了动物形态演化谱系树（简写为TOA）的成型。已有化石证据显示,动物树的3大主体或3个亚界的起源及其早期辐射分别发生于寒武纪大爆发这3个主要阶段。澄江化石库中发现的早期后口动物亚界涵盖了该亚界中所有6大分支（棘皮类、半索类、头索类、尾索类、脊椎类和绝灭了的古虫类）的原始类群,澄江动物群时代标志着寒武纪大爆发的顶峰,完成了动物树框架的成型,从而宣告了寒武纪大爆发的基本终结。其学术重要性超越了中寒武世的布尔吉斯页岩,因为前者位于动物树形成的“源头”,而后者仅代表此后的“一段流程”。在动物演化历史上4个最具转折意义的重大创新事件（即多细胞动物起源、两侧对称动物起源、后口动物起源和脊椎动物起源）中,第一个发生在伊迪卡拉纪甚至更早的时期,其余3个则可通过梅树村化石群和澄江化石群观察到其完成的主体过程。已灭绝的古虫动物门,是初具鳃裂构造的原始分节动物,作为由原口动物向后口动物过渡的一个珍稀“缺环”,很可能代表着后口动物亚界的一个根。古囊类兼有两侧对称的古虫类和一些原始棘皮动物的镶嵌体征,最可能代表棘皮动物的一个根。在早寒武世动物演化谱系中,后口动物的＂顶端类群＂的代表是被誉为“第一鱼”的昆明鱼目,目前已知包括昆明鱼、海口鱼和钟健鱼,它们具对眼、脊索与串珠状脊椎软骨共存的原始脊椎,? 相似文献
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由于研究对象、目的、数据、方法等方面的不同,自然科学和社会科学的协同存在着非常大的困难,近20年来,气候变化、环境、生态、能源、粮食、资源、灾害、健康等跨学科交叉研究的兴起,为自然科学和社会科学协同带来了新的契机。为克服自然科学和社会科学协同的困难,首先要开展"以解决问题为导向"的研究,从项目初始就贯彻"协同设计、协同实施"的理念,将政府和社会作为全球变化与可持续性研究的服务对象。在研究对象的空间尺度协同上,通过自然科学的降尺度和社会科学的升尺度,在局域尺度上开展气候变化脆弱性与适应研究是实现自然科学和社会科学协同的基础。同时,正确理解和沟通科学的不确定性是自然科学和社会科学协同的重要环节,进行观测数据及调查资料的协同是未来自然科学和社会科学协同成功的关键。最后,对自然科学和社会科学协同中沟通和交流的鸿沟以及人才培养、重理轻文倾向、跨学科研究的评价标准等问题进行了思考和讨论。 相似文献
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中国寒武纪早、中期后生带壳动物群 总被引：2，自引：0，他引：2
一、导言寒武纪早中期地层在中国广有分布,其中含颇具特色的以软舌螺为代表的多门类后生带壳动物群。生物从发生、发展到晚前寒武纪——寒武纪分界附近(距今约6亿年)的“硬壳化”,首次出现了地质历史中具有矿化骨骼(内骨骼和外骨骼)的生物类群。它在无三叶虫带(Non-trilabita zone)中占统治地位,三叶虫出现之后又与之並驾齐驱。这一动物群的广泛发现,不仅对解决当前地层学领域中国际性重大课题之一的前寒武系——寒武系界线的确定,而且对于探讨生命初期演化历史,寻找大部分生物门类的始祖,都具有较大意义。 相似文献
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澄江动物群以富含多门类精美软躯体构造化石享誉学界,是寒武纪大爆发主幕的见证者;它亲眼目睹了地球动物树上几乎所有主要门类祖先的首次大聚会。对该动物群30多年的大规模调查研究大体上可以划分为3个阶段。始自1984年的第一个10年(1984—1994年),早期动物树上的基础动物亚界和原口动物亚界的大量门类被发现,然而对后口动物亚界全然无知。第二个10年研究(1995—2005年),基础动物亚界和原口动物亚界中的更多门类被发现;而最重要的进展,是西北大学团队主导的早期后口动物大发现使后口动物亚界的基本框架被构建,由此地球三分动物树首次成型。第三个10年及其以后时期(2005年之后),3个动物亚界中进一步添加了一些新的门类认知;综合20世纪40年代以来对埃迪卡拉生物群、寒武纪第一世和第二世的珍稀动物群研究成果,学界开始思考三分动物树分步成型与多幕式寒武纪大爆发事件的内在关联,提出了三幕式寒武纪大爆发新假说。澄江动物群研究具有多方面的科学价值,包括动物群结构研究,生态环境研究等,然其核心学术价值主要集中在如下两个方面:(1)作为寒武纪大爆发的主幕见证者,澄江动物群首次创建了地球上三分动物树的完整谱系框架。三幕式寒武纪大爆发假说揭示了地球上动物门类由低等到高等、分阶段爆发创造的本质内涵,即历时约0.4亿年的三幕式寒武纪大爆发与动物树阶段性快速成型的内在耦合性。第一幕发生于埃迪卡拉纪晚期,它诞生了众多基础动物亚界门类(包括大量绝灭门类),也可能出现了少量原口动物的先驱分子;第二幕发生于寒武纪的第一世,除了延续基础动物门类的繁盛外,更创生了原口动物亚界里的主要门类(包括蜕皮类和触手担轮类);第三幕发生于寒武纪第二世(以澄江动物群为代表),不仅延续了基础动物和原口动物门类的兴盛,更重要的是诞生了后口动物亚界里的所有门类。至此,整个三分动物树的框架成型,寒武纪大爆发创新事件宣告基本结束。文章还对几个重要动物类群的生物学属性进行了评述。第一鱼昆明鱼目是已知唯一的最古老脊椎动物,而云南虫、海口虫既不是脊椎动物(即高等脊索动物),也不属于低等脊索动物,而是一类特殊的低等后口动物;长江海鞘是可信的始祖尾索动物,它支持了经典的尾索动物起源假说;古虫动物门首创鳃裂构造,对后口动物亚界的起源探索提供了关键信息。(2)澄江动物群具有深刻的人文哲学意义,所发现的古虫动物门创造的“第一鳃裂”,昆明鱼目创造的“第一头脑”“第一脊椎”“第一心脏”,为达尔文在《人类的由来》中关于人类的主要基础器官起源悬案的破解提供了关键证据。澄江动物群承上启下,其各种形态解剖学信息对解读埃迪卡拉生物群以及寒武纪相关化石库中绝大多数生物类型都具有重要的参考价值。 相似文献
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前寒武纪-寒武纪过渡时期是地质历史上最重要的转折期之一,对这一时期不同沉积相地层建立精确的对比标志,是理解寒武纪动物大爆发等一系列重大地质问题的关键.对贵州漾头剖面陡山沱组顶部和留茶坡组底部的两层凝灰岩中的锆石进行了LA-ICP-MS U-Pb年代学研究,分别获得了554.2±3.3 Ma和550.6±3.3 Ma的加权平均年龄,证明华南扬子地台深水相区留茶坡组开始沉积的时间约为550 Ma.扬子地台在埃迪卡拉纪-寒武纪过渡时期存在明显的台-盆沉积相分异,表明扬子地台在这一时期进入拉张的构造背景;因此,留茶坡组底部550.6±3.3 Ma的绝对年龄代表了扬子地台进入伸展构造背景和强烈海底热液活动开始的时间.另外,凝灰岩锆石微量元素特征显示,两层凝灰岩的源岩均属于花岗岩类,形成的大地构造背景属于岛弧环境或造山环境. 相似文献
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前寒武纪 (4.6 Ga~541 Ma) 占据约90%的地球发展历史。该时期大气成分、海洋氧化还原条件、全球气候和生命演化历程等均发生极大程度的改变,为现在的地球系统奠定了基础。地球轨道参数是描述地球系统演化过程的重要指标,对于研究日地系统、地月系统及地球本身演化具有重要意义。近年来一些学者在全球范围内2650~550 Ma地层中成功识别出大量可靠的地球轨道参数。本文通过总结前寒武纪地球轨道参数,分析了地球外动力系统和地球深部动力系统对于地球轨道参数的影响;并以前寒武纪重大地质事件为基础,进一步阐述了地球轨道参数对于地球表生环境的影响。 相似文献
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分子钟假说与化石记录 总被引：2，自引：0，他引：2
进化是整个生命科学研究的核心和灵魂 ,而早期的生命演化在生物进化过程中具有重要地位 ,是科学界研究的前沿和热点问题。基于生物的遗传距离所建立的分子进化速率 ,可用于进一步推测不同生物类群在进化历史上的分歧时间。这一间接时间数据可与化石记录所反映的直接数据进行比较。分子钟研究为探究早期生命演化提供了一个新的途径 ,不仅可用来对基于化石记录的传统结论加以验证 ,同时对于化石记录不完整的生物类群起源历史的推测具有特殊意义。然而 ,利用分子钟方法所得出的不同门类起源时间总是早于化石记录 ,因此分子钟与化石记录的矛盾仍十分突出。文中综述了基于化石证据研究后生动物起源、寒武纪生命大爆发及被子植物起源等早期生命演化的研究进展 ,介绍并分析、讨论了分子钟方法及利用分子钟研究早期生命起源时间问题及其与化石记录间的矛盾 ,同时认为古DNA的证据有利于分子钟的校正 相似文献
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生态系统的演化是生物起源与演化的主要驱动动力之一。在生命演化早期,生态系统的演化大体经历了“微生物席生态系统”、“浮游真核生物生态系统”、“宏体藻类生态系统”、“宏体生物生态系统”和寒武纪及其后较为完善生态系统的演化历程。早期生态系统的演化主要表现为：生物生境从沉积物表层到水体之中再到沉积物内部的扩展,生物种群之间的关系从被动地接受到对环境因子需求的相互竞争,能量传递方式从生物体外摄取或体外同化到体外摄食体内同化,生态金字塔结构由简单到多层次化和复杂化,生物参与对环境的改造能力逐渐增强。随着华南伊迪卡拉纪陡山沱期晚期“宏体生物生态系统”的出现,生物对环境因子需求的竞争性和改造能力大幅度增强,实现了生物体内能量的传递方式,生态金字塔多层次化和复杂化,成为生物迅速演化和其后“寒武纪生命大爆发”的重要转折。 相似文献