地球地質(zhì)時(shí)代和生命的演化
地質(zhì)時(shí)代單位是從年代地層單位（它們都代表地層的實(shí)體）概括抽象出來的時(shí)間概念，所以年代地層單位都有一個(gè)層型，作為比較研究的根據(jù)。組成地殼的全部地層（從最老到最新）所代表的時(shí)代稱地質(zhì)時(shí)代，不同級(jí)別的年代地層單位所代表的時(shí)代，稱地質(zhì)時(shí)代單位。形成一個(gè)宇的地層所占的時(shí)間稱為宙；形成一個(gè)界的地層所占的時(shí)間稱為代；形成一個(gè)系的地層所占的時(shí)間稱為紀(jì)；形成一個(gè)統(tǒng)的地層所占的時(shí)間稱為世；形成一個(gè)階的地層所占的時(shí)間稱為期。
也就是說，地質(zhì)年代最大的單位稱為“宙”，往下依次分為代、紀(jì)、世。它們對(duì)應(yīng)的地層或地質(zhì)紀(jì)錄則稱為宇、界、系、統(tǒng)。比如一種在中國(guó)遼西發(fā)現(xiàn)的長(zhǎng)翅膀的恐龍，生活在“顯生宙－中生代－白堊紀(jì)－早白堊世”，它所在地層屬于“顯生宇－中生界－白堊系－下白堊統(tǒng)”——描述時(shí)間的時(shí)候，用“早、中、晚”；而描述空間（地層順序）的時(shí)候，就用“下、中、上”。時(shí)間再往下還可細(xì)分到期、時(shí)，對(duì)應(yīng)地層稱為階、時(shí)帶。
一、太古宙
太古宙大約經(jīng)歷了十多億年（３８—２５億年）的時(shí)間，已經(jīng)形成了薄而活動(dòng)的原始地殼，出現(xiàn)了水圈和氣圈，蘊(yùn)育和誕生了低級(jí)的生命。
目前已知最古老的生物化石是在南非發(fā)現(xiàn)的３２億年前的超微化石——古桿菌和巴貝通球藻。在南非還發(fā)現(xiàn)了年齡值３１億年的原核細(xì)胞藍(lán)綠藻類，說明至少在３１億年前藍(lán)綠藻類已經(jīng)開始繁殖。地球上從無生命到有生命，這不僅是地球本身發(fā)展史中的重要事件，而且也是宇宙星體發(fā)展史中已知的唯一事件。
二、元古宙
太古宙從無生命到有生命，是生物演化史上的一次飛躍，而元古宙則是從原核生物到真核生物，從單細(xì)胞到多細(xì)胞，標(biāo)志著在地球發(fā)展史和生命演化過程中進(jìn)入一個(gè)新階段。
地球上的植物，最初以原始形態(tài)出現(xiàn)于海水中，到元古宙海水中藻類空前繁盛。陸地上在一段漫長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)，幾乎沒有植物。早古生代的地殼運(yùn)動(dòng)（加里東運(yùn)動(dòng)）使海域縮小，陸地?cái)U(kuò)大，出現(xiàn)了大面積的低濕平原、洼地或湖泊，為植物“征服”大陸提供了外界條件，促進(jìn)那些本身具備了發(fā)展條件的植物，從水生轉(zhuǎn)為陸生，并逐漸向高等植物演化。由于植物繁茂，大氣和水體中的氧也更豐富。
元古宙同位素年齡從２５—６或（５.７）億年，共經(jīng)歷１９億年。元古宙劃分為３個(gè)代。２５—１８億年為古元古代，１８—１０億年為中元古代，１０—６或（５.７）億年為新元古代。其中新元古代的后半段，即８—６或（５.７）億年單劃分稱震旦紀(jì)。
震旦紀(jì)距今８—６（５.７）億年，屬于新元古代的晚期。晚震旦紀(jì)時(shí)，門類多樣的后生動(dòng)物大量出現(xiàn)，反映生物界的一次飛躍。古生代因地史上出現(xiàn)大批較高級(jí)生物而得名。它又可以分為早古生代和晚古生代。早古生代距今６（５.７）—４.０９億年，它劃分為三個(gè)紀(jì)，即寒武紀(jì)、奧陶紀(jì)和志留紀(jì)。寒武紀(jì)是古生代的第一個(gè)紀(jì)，約開始于５.７億年。志留紀(jì)約開始于４.３９億年前，結(jié)束于４.０９億年前。
早古生代和它以前的時(shí)代相比，在古地理、古生物、沉積環(huán)境、地殼運(yùn)動(dòng)等方面，都有很大差異。在大陸殼地區(qū)，早古生代海洋占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，陸地不多，因此下古生界幾乎都是海相沉積，少有陸相沉積。海水中無脊椎動(dòng)物種類繁多，空前繁盛，陸生植物很少。這些特征標(biāo)志著地質(zhì)歷史發(fā)展進(jìn)入一個(gè)新的階段。
從奧陶紀(jì)開始，主要是志留紀(jì)，出現(xiàn)了淡水原始的魚類無頜類，屬于脊椎動(dòng)物，說明一個(gè)新的時(shí)代即將來臨。在植物界方面，寒武、奧陶紀(jì)都是以海生藻類為主，到了志留紀(jì)，已出現(xiàn)半陸生的裸蕨植物，也意味著即將進(jìn)入一個(gè)新的時(shí)代。
晚古生代距今４.０９—２.５億年，它劃分為三個(gè)紀(jì)，即泥盆紀(jì)、石炭紀(jì)、二疊紀(jì)。泥盆紀(jì)距今４.０９—３.６２億年，石炭紀(jì)距今３.６２—２.９０億年，二疊紀(jì)距今２.９０—２.５０億年。晚古生代，陸生生物開始大量發(fā)生和繁盛。植物界從水生發(fā)展到陸生，蕨類植物達(dá)到極盛，晚古生代晚期出現(xiàn)了裸子植物。動(dòng)物界從無脊椎動(dòng)物發(fā)展到脊椎動(dòng)物，魚類和無頜類廣布于泥盆紀(jì)，兩棲類全盛于石炭紀(jì)和二疊紀(jì)。晚古生代發(fā)生了兩次生物集群絕滅，一是在晚泥紀(jì)世生物量的突然變化和生態(tài)系的更替；一是在二疊紀(jì)末許多無脊椎動(dòng)物如三葉蟲、蜓、四射珊瑚和床板珊瑚（珊瑚中的兩大類）。大部分腕足動(dòng)物的絕滅，成為劃分古生代和中生代的標(biāo)志。
志留紀(jì)已開始發(fā)現(xiàn)原始的裸蕨植物，但此是陸生植物的先驅(qū)。到泥盆紀(jì)才有相當(dāng)繁盛以裸蕨為代表的陸生植物群。所以，泥盆紀(jì)又稱裸蕨時(shí)代。這是植物界的第一次大發(fā)展。石炭二疊紀(jì)又稱蕨類時(shí)代。這些植物組成的巨大森林由于地殼的下降運(yùn)動(dòng)和流水沖刷常常被泥沙所埋藏，而新的森林又在埋藏層上繼續(xù)成長(zhǎng)，這樣周而復(fù)始，形成了許多煤層，所以石炭二疊紀(jì)是地史上最重要的成煤時(shí)代之一。到了晚二疊紀(jì)，因?yàn)榈貧み\(yùn)動(dòng)十分強(qiáng)烈，環(huán)境變化很大，能適應(yīng)多種環(huán)境的以松柏類和蘇鐵類為代表的裸子植物便相繼大量出現(xiàn)了。
三、動(dòng)物界的兩次大飛躍
從無脊椎到有脊椎，從水中到陸上早古生代是海生無脊椎動(dòng)物空前繁盛的時(shí)代。
到泥盆紀(jì)，三葉蟲類逐漸減少，繁盛于奧陶紀(jì)和志留紀(jì)的筆石類延續(xù)至早泥盆紀(jì)后期已全部絕滅。但珊瑚類、腕足類、雙殼類、腹足類等科屬數(shù)量達(dá)到極盛。屬于軟體動(dòng)物的頭足類菊石（綱）動(dòng)物在海中開始繁盛，具有小型錐殼的竹節(jié)石也大量漂浮洋面。許多海洋熱帶底棲動(dòng)物如層孔蟲、苔蘚蟲、四射珊瑚、床板珊瑚在上古生界地層中常常形成礁體。珊瑚類、腕足類等有許多屬種都是上古生界的標(biāo)準(zhǔn)化石。泥盆紀(jì)又稱魚類時(shí)代。我國(guó)泥盆紀(jì)魚類超過５２個(gè)屬，多數(shù)在江南發(fā)現(xiàn)。當(dāng)時(shí)的魚類多身披骨甲，沒有上下頜骨，稱胴甲魚類或無頜類（通稱甲胄魚）；也沒有骨質(zhì)的中軸骨骼或脊椎，中軸還是很原始的。但這種動(dòng)物一經(jīng)出現(xiàn)，這就為向高等脊椎動(dòng)物發(fā)展提供了基礎(chǔ)。從無脊椎動(dòng)物發(fā)展到脊椎動(dòng)物，這是動(dòng)物界發(fā)展歷史的一次大飛躍。
到了石炭紀(jì)，有一種叫總鰭魚的魚，逐漸演化成兩棲類。因在晚古生代后期，地殼運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，環(huán)境多變，許多地方海退，出現(xiàn)湖泊沼澤。這種總鰭魚具有堅(jiān)硬的鰭，內(nèi)有和陸上四足動(dòng)物相似的骨骼，同時(shí)，它們平時(shí)在水里呼吸，而遇到干旱水涸季節(jié)，還可以在空氣中呼吸，甚至可以勉強(qiáng)用鰭代替四肢在陸上移動(dòng)。再進(jìn)一步演化，終于形成兩棲類，最常見的為迷齒類，又稱堅(jiān)頭類，廣泛生活于成煤沼澤環(huán)境，所以石炭二疊紀(jì)又稱為兩棲類時(shí)代。從水到陸這是動(dòng)物界發(fā)展史上的又一次飛躍。
到了中晚石炭世，隨著陸地面積增大和地勢(shì)分異加劇，許多地方進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為廣闊的內(nèi)陸河湖盆地。氣候由潮濕向干燥變化。兩棲類為適應(yīng)離水較遠(yuǎn)的生活條件，其中一支進(jìn)化到原始的爬行動(dòng)物。兩棲動(dòng)物產(chǎn)卵和繁殖后代，不能脫離水體；而爬行動(dòng)物則完全可以在陸上產(chǎn)卵和繁殖后代，真正地“征服”了大陸。
四、中生代
中生代距今２.５０—０.６５億年。中生代劃分為三個(gè)紀(jì)，即三疊紀(jì)、侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)。三疊紀(jì)距今２.５０—２.０８億年，侏羅紀(jì)距今２.０８—１.３５億年，白堊紀(jì)距今１.３５—０.６５億年。
五、新生代
新生代是地球歷史最近６５００萬年的地質(zhì)時(shí)代，其已經(jīng)歷的時(shí)間僅相當(dāng)古生代的一個(gè)紀(jì)。新生代是逐漸演化成現(xiàn)代海陸分布和地表形態(tài)的時(shí)代。生物界也逐漸演化成今天的面貌，稱為被子植物時(shí)代和哺乳動(dòng)物時(shí)代。
到第四紀(jì)出現(xiàn)了人類，成為地球發(fā)展歷史中的一件大事。
從中生代爬行動(dòng)物時(shí)代過渡到早第三紀(jì)哺乳動(dòng)物時(shí)代，是地球生命發(fā)展史上的重要事件，也是生物界的又一次巨大的飛躍。
六、人類的出現(xiàn)
人類的出現(xiàn)是第四紀(jì)的重大事件，也是第四紀(jì)生物發(fā)展史上的一次重大飛躍。人會(huì)勞動(dòng)和制造工具，從這個(gè)意義上看，人類已脫離了動(dòng)物范疇，因此第四紀(jì)實(shí)際上是人類時(shí)代。
人類由猿類分化出來，并逐步發(fā)展為現(xiàn)代人，是通過勞動(dòng)和若干次飛躍而實(shí)現(xiàn)的。真正的勞動(dòng)是從制造工具開始的。人類的發(fā)展可以分為古猿、直立人（猿人）、早期智人（古人）和晚期智人（新人）四個(gè)階段。
（一）古猿階段
人是從古猿中的一支演化而來的。在中新世和上新世地層中曾發(fā)現(xiàn)過若干種古猿化石。國(guó)際上普遍認(rèn)為人類分化是從臘瑪古猿（Ｒａｍａｐｉｔｈｅｃｕｓ）開始的，其時(shí)間大約為距今１４００萬—８００萬年。臘瑪古猿是從猿到人的一個(gè)過渡類型，是人類最早的祖先。從１９３２年以來，曾先后在印度、希臘、土耳其、匈牙利、巴基斯坦、肯尼亞等發(fā)現(xiàn)臘瑪古猿化石。１９８０年１２月１日，在中國(guó)云南祿豐縣石灰壩上新世地層中發(fā)現(xiàn)臘瑪古猿頭骨化石，對(duì)研究人類起源和進(jìn)化具有重要意義。臘瑪古猿已從四肢著地到可以直立行走，這是從猿到人邁出的具有決定意義的一步；同時(shí)這種古猿能夠本能地使用天然工具（木棒、石塊），但還不能制造工具，因此，許多學(xué)者認(rèn)為它只是古猿中的一個(gè)進(jìn)步類型，是人猿分化點(diǎn)上的重要一支。
（二）直立人（猿人）階段
直立人是人類的直接祖先，大約生存于距今約２００萬年到三、四十萬年前。直立人頭骨低平，眉脊骨突出，牙齒較大，具有猿和人的中間性質(zhì)。他們已經(jīng)能制造石器，是最早能制造工具的人。直立人過去稱為猿人，目前認(rèn)為猿人應(yīng)該歸于人屬的直立人，故把猿人階段改稱直立人（Ｈｏｍｏｅｒｅｃｔｕｓ）階段。直立人階段可分為早期直立人和晚期直立人。早期直立人以在非洲坦桑尼亞奧杜威峽谷發(fā)現(xiàn)的早更新世能人（Ｈｏｍｏｈａｂｉｌｉｓ）為代表，化石地點(diǎn)有舊石器，地層年代距今為１７５萬年。晚期直立人以爪哇直立人和北京直立人為代表，他們都生活于中更新世早期。爪哇直立人是１８９１年發(fā)現(xiàn)的，過去稱為爪哇猿人。北京直立人（ＨｏｍｏｅｒｅｃｔｕｓＰｅｋｉｎｇｅｎｓｉｓ）化石是１９２９年１２月在北京周口店龍骨山首先發(fā)現(xiàn)的，當(dāng)時(shí)被命名為北京中國(guó)猿人（Ｓｉｎａｎｔｈｒｏｐｕｓ Ｐｅｋｉｎｇｅｎｓｉｓ）。北京直立人生活時(shí)代距今約２４—５０萬年（黃培華曾測(cè)定年齡為５７.８萬年，１９８９）。到目前為止，已發(fā)掘出４０個(gè)左右的男女個(gè)體和約１０萬件石器，并首先發(fā)現(xiàn)世界上人類用火的遺跡。此外，還發(fā)現(xiàn)了１００多種動(dòng)物化石。他們遺留的化石之豐富，在周口店居住時(shí)間之長(zhǎng)，都堪稱世界第一。１９６４年在陜西藍(lán)田公王嶺又發(fā)現(xiàn)了一個(gè)直立人頭蓋骨，稱藍(lán)田人，時(shí)代稍早，距今約６０—１００萬年。１９６５年在云南元謀還發(fā)現(xiàn)了兩顆直立人牙齒化石，稱元謀人，時(shí)代更早，經(jīng)古地磁測(cè)定，其年齡為１７０萬年。１９８０年在安徽和縣龍?zhí)抖窗l(fā)現(xiàn)了完好的直立人頭骨化石，稱為和縣人，同時(shí)發(fā)現(xiàn)３０多種哺乳動(dòng)物等化石。１９８２年在山東沂源縣騎子鞍山發(fā)現(xiàn)直立人化石和大量哺乳動(dòng)物化石。在陜西大荔縣段家鄉(xiāng)還發(fā)現(xiàn)大荔人，已經(jīng)接近早期智人，距今約２０萬年。特別引起國(guó)內(nèi)外重視的是１９９３至１９９４年在南京江寧縣湯山鎮(zhèn)雷公山葫蘆洞先后發(fā)現(xiàn)兩具直立人頭骨和１枚牙齒（右上第三臼齒）化石，及大量北方動(dòng)物群（與周口店動(dòng)物群相同或類似）化石，時(shí)代為中更新世晚期，距今３０萬年。這一發(fā)現(xiàn)為研究當(dāng)時(shí)古氣候、環(huán)境、動(dòng)物群的遷徙、古人類演化及長(zhǎng)江發(fā)展史提供了重要資料。這一階段的文化屬于早期舊石器文化。在歐洲與此相當(dāng)?shù)挠邪⒉季S利文化、阿舍利文化、克拉克當(dāng)文化等。
（三）早期智人（古人）階段
早期智人（古人）又稱尼安德特人（在德國(guó)發(fā)現(xiàn)）階段，距今約１０萬年到５萬年前，屬中更新世晚期和晚更新世早期。文化階段相當(dāng)于舊石器中期。早期智人已能用獸皮蔽體，人工取火御寒，廣泛采用修理石核技術(shù)來制造石器，后期可能已具備了組成原始社會(huì)的條件。我國(guó)已發(fā)現(xiàn)的化石有廣東曲江縣的馬壩人（距今１２萬年），湖北西部的長(zhǎng)陽人（距今１９.６萬年），山西襄汾的丁村人（距今１０萬年）等。歐洲的莫斯特文化，西亞的勒瓦婁哇文化與此階段文化相當(dāng)。
（四）晚期智人（新人）階段
晚期智人（新人）又稱克魯馬奴人階段，大約生活于距今２.８—１萬年，相當(dāng)于晚更新世后期。文化期相當(dāng)于舊石器時(shí)代晚期。晚期智人在同自然界斗爭(zhēng)的過程中，勞動(dòng)經(jīng)驗(yàn)和技能都有了更大的進(jìn)步，已經(jīng)用火煮食物，用骨針、獸皮縫制衣服，并開始捕魚。此外，還能從事藝術(shù)活動(dòng)，制造裝飾品。１９３３年在周口店發(fā)現(xiàn)山頂洞人，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)不少鉆孔的石珠、蚌殼、獸齒等裝飾品，以及縫制衣服的骨針等。１９５１年在四川發(fā)現(xiàn)資陽人。除此，廣西柳江、內(nèi)蒙古烏審旗等地也都有所發(fā)現(xiàn)。另外，早年在鄂爾多斯地區(qū)發(fā)現(xiàn)的河套人，近年也將其歸屬于晚期智人。歐洲的晚期智人文化分為奧瑞納、梭魯特、馬格德林三期。這一階段的人類化石除具有某些原始性質(zhì)外，已基本上和現(xiàn)代人相似，并逐漸發(fā)展成為現(xiàn)代全世界的各色人種。
七、全新世
全新世是第四紀(jì)最后一個(gè)分期，開始年代距今１２０００—１００００年。它與更新世的分界是以第四紀(jì)最后一次冰期結(jié)束、氣候由寒轉(zhuǎn)暖為標(biāo)志，因此也稱冰后期。全新世自然環(huán)境與更新世比，更和現(xiàn)在一樣，生物幾乎都是現(xiàn)代種。全新世延續(xù)至今的時(shí)間很短，但自然地理狀況仍然在不斷地變化。全新世海面變化比較顯著，冰后期海面迅速上升，到距今１１０００年時(shí)，海面上升到—６０ｍ位置。距今６０００年時(shí)，海面上升到目前位置，但仍不時(shí)有一定幅度的波動(dòng)。全新世氣候總的趨勢(shì)是轉(zhuǎn)向溫暖，但氣候波動(dòng)非常明顯。以歐洲為例，公元前１２０００年氣溫迅速上升，但到公元前約１００００年，氣候又轉(zhuǎn)為寒冷；前８５００—７６００年、前１０００—５００年，又都處于寒冷期；在１５５０—１８５０年這一階段，又是一個(gè)明顯的寒冷期，稱“小冰河期”，年平均氣溫比現(xiàn)在約低２℃。１９世紀(jì)以后，氣候又轉(zhuǎn)為溫暖，冰川后退。中國(guó)全新世氣候變化規(guī)律大致和歐洲相同。竺可楨根據(jù)中國(guó)古代物候記錄，曾論述近５０００年來的溫度變化，明顯存在４個(gè)溫暖期和４個(gè)寒冷期。在前２０００年中，即從仰韶文化到安陽殷墟時(shí)期，黃河流域年平均溫度比現(xiàn)在高２℃，冬季平均溫度高３—５℃。在后３０００年中，氣候有一系列冷暖波動(dòng)，周期約為４００—８００年，年平均溫度變化范圍為０.５—１℃。竺可楨認(rèn)為氣候波動(dòng)是世界性的。全新世地層厚度很小，但分布很廣。
人類在全新世進(jìn)入現(xiàn)代人階段，早期屬于新石器文化時(shí)代，人類會(huì)磨制石器，以后又會(huì)制作陶器，并且有了農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)。中國(guó)北方，這個(gè)階段有裴李崗文化、仰韶文化和龍山文化等。此后人類進(jìn)入銅器時(shí)代、鐵器時(shí)代，直到現(xiàn)代。人類的歷史是從使用天然工具到自己制造工具，從應(yīng)用天然火到人工取火，從石器時(shí)代到金屬時(shí)代，一直到電能、原子能時(shí)代，這一切都說明人類的歷史就是在改造客觀世界的同時(shí)也逐步改造了人類本身的歷史，是不斷從必然王國(guó)向自由王國(guó)發(fā)展的歷史。
世界萬事萬物都是有規(guī)律地發(fā)展的。我們回顧了地球的發(fā)展歷史，回顧了地球生命的演化史，其目的就是要認(rèn)識(shí)地球始終處于不斷地發(fā)展過程中，地球上的生命和人類處于不斷地進(jìn)化中。
