[科普中国]-史前生物

史前生物是指许多生活于地球上的生物体，年代范围大约是从38亿年前到大约公元前3500年人类开始保留文字纪录以前。史前生物的型态包括了海洋中类似细菌的细胞生物，到藻类与原生生物，以及较为复杂的真核多细胞生物，如真菌、植物、软体动物、昆虫与脊椎动物等。

有少数的史前生物依然存在于地球上，例如腔棘鱼一类被称作活化石的生物。另外如鲨鱼，也是经过数亿年而没有太大改变的生物。不过大多数曾经出现的生物，有99%已经灭绝，只留下遗骸、脚印或其他化石。

定义史前生物（The prehistoric creatures）是指生活在史前时期的生物。史前生物是指人类出现以前的那段时期，史前时期地球上就生活着各种动植物，如蕨类植物、三叶虫、 恐龙，随着时间的推移，它们慢慢减少并逐渐销声匿迹了。1

史前分类在人类第一次直立行走前3亿年，爬行动物恐龙是地球的霸主，其中有些进化成有史以来最巨型的陆地动物，有些则是野蛮的捕食者。恐龙的霸主地位在距今6500万年前结束。有科学家推测，当时有一颗小行星撞击了地球，并导致恐龙灭绝。在此后的漫长岁月里，哺乳动物统治了地球，并演化出许多奇妙的物种，其中就包括我们人类。2

史前共有太古代、元古代、古生代、中生代和新生代五个时期。

太古代地球形成约在50到46亿年前。当时大地上火山遍地，岩浆横流，环境之恶劣不在今日金星之下。但由于地球距离太阳较金星远一些，且自转周期合理，这为生命的形成奠定了基础。随着地球表面的不断冷却和水气的增加，大地开始出现了水并逐渐汇集得越来越多。

约在39亿年前，地球上出现了原始的海洋。几乎完全是淡水的原始海水中溶入了大量的有机质，如氨基酸、核苷酸等，它们可能原本是地球上所有，也有一部分来自彗星。在太阳及地球其它物理作用下，一些有机质出现了肽键并进而形成蛋白质。在随后的几亿年中，这些蛋白质越来越复杂，终于在34亿年前生命开始出现了。

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元古代从距今34-18亿年前这漫长的16亿年中，我们不知道发生了什么事，但有一点可以肯定，原始无真核细胞在不断地进化。从距今18亿年前开始，地球进入震旦纪，大约又经过了12亿年到6亿年前，有细胞核、细胞器分化的真核生物出现了，从此地球进入了一个生命大发展的阶段。这时期的海洋生物主要是蓝藻、红藻和绿藻，原生动物大概也是在这个时期出现的，到距今6亿年前时，已经有浮游动物、杯海绵和腔肠动物了。

25亿年前：一些细菌演化到有能力去使用氧来有效的从有机物中抽取能量。差不多所有生物都用相同的三羧酸循环及氧化磷酸化来使用氧。"runaway icehouse"效应造成休伦系冰期。

21亿年前：更多复杂的细胞出现，包括有细胞器的真核生物。最接近的可能就是古细菌。大部份有细胞器的都可能是从共生细菌衍生而来：线粒体会用像现今立克次体般从有机物抽取能量，而叶绿体则从光及有机物合成能量。这是共同演化的例子。

12亿年前：出现有性生殖，引发更快的演化。大部份的生命于海洋及湖中出现，一些蓝菌已经生活在湿润的泥土中。

10亿年前：多细胞生物出现，首先是生活在海洋中的藻及海苔。

11-7.5亿年前：第一个超级大洲罗迪尼亚形成及重新分裂。

9.5-7.8亿年前：斯图尔特冰期：这个时期是多重及接近全球性的冰期，反复的从雪球地球变为温室地球。

9亿年前：每年共有481日，每天18小时。地球的自转及公转因潮汐力逐渐变慢。

7.5-5.8亿年前：根据雪球地球假说，前寒武纪成冰纪的冰河时期非常严重，连海洋亦完全结冰，只有在热带的海水仍保持是液态。

6亿年前：多孔动物、刺胞动物、扁形动物及其他多细胞动物在海洋出现。（但亦有研究显示最早的动物生活在湖泊的环境中。）刺胞动物及栉水母是最早有神经元的生物，神经元只是一个简单的网，没有脑部或中央神经系统。

6-5.4亿年前：第二个超级大陆潘诺西亚形成及分裂。

5.8-5.4亿年前：氧气的累积使臭氧层可以形成。而臭氧层可阻挡太阳的有害辐射，使生命可以在陆地上发展。

5.65-5.25亿年前：寒武纪大爆发产生了所有现今动物的主要的门，其成因仍然存疑。以三叶虫为主的节肢动物是最主要的门。脊索动物的皮卡虫可能是人类的祖先。奇虾是达2米长的猎食者，它的后代可能是海蜘蛛。

人们通常把震旦纪叫藻类时代。这一时期应该是寒武纪生命大爆发的准备阶段。

古生代地质年代的第三个代。约开始于6亿年前，结束于2.3亿年前。古生代共有6个纪，一般分为早、晚古生代。早古生代包括寒武纪、奥陶纪和志留纪，晚古生代包括泥盆纪、石炭纪和二叠纪。动物群以海生无脊椎动物中的三叶虫、软体动物和棘皮动物最繁盛。在奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪，相继出现低等鱼类、古两栖类和古爬行类动物。鱼类在泥盆纪达于全 盛。石炭纪和二叠纪昆虫和两栖类繁盛。古植物在古生代早期以海生藻类为主，至志留纪末期，原始植物开始登上陆地。泥盆纪以裸蕨植物为主。石炭纪和二叠纪时，蕨类植物特别繁盛，形成茂密的森林，是重要的成煤期。

寒武纪

地质年代古生代的第一个纪。“寒武”原是英国南威尔士的一座山脉名因地质学家研究了该处的地质而得名。约开始于6亿年前，结束于5亿年前。寒武纪的生物群中，以绿藻、红藻等海生藻类植物最为繁盛，无陆生动物。海生无脊椎动物，如三叶虫、低等腕足类和单板类、腹足类等多种软体动物繁盛。

奥陶纪

地质年代古生代的第二个纪。“奥陶”原是英威尔士的一古代民族名，被地质学家用作地质年代名。约开始于5亿年前。结束于4.4亿年前。当时气候温暖。全世界几乎都被浅海海水淹没。生物种类极多，已发现并能保存为化石的有海生藻类和多种海生动物。其中有三叶虫、笔石、蜓类、叠层石、腕足类动物中的海豆芽，软体动物中的鹦鹉螺类、腹足类、瓣鳃类等。棘皮动物海林擒（现已绝灭，云南、贵州、陕西等地有化石）。此外，还有海生节肢动物中的大型板足鲎和低等鱼类等。

志留纪

地质年代古生代的第三个纪。“志留”原是英国威尔士的一个古代民族名，被地质学家用作地质年代名。开始于4.4亿年前，结束于4.05亿年前。志留纪浅海海水中仍以海生无脊椎动物为主，保存的化石主要有笔石、珊瑚、腕足类、瓣鳃类、头足类、海百合、三叶虫、鲎、海胆等。脊椎动物鱼类繁盛。志留纪晚期，由于地壳运动剧烈，海水退缩，陆地扩大，低等陆生植物开始繁生。

泥盆纪

地质年代古生代的第四个纪。泥盆（Devonshire）为英国得文郡名，因地质学家研究了该地的地层而得名。约开始于4.05亿年前，结束于3.5亿年前。泥盆纪的无脊椎动物，除珊瑚、腕足类和原始菊石外，昆虫开始出现，其他各门动物也有发展。脊椎动物中的鱼类(甲胄鱼、总鳍鱼)大量出现。泥盆纪晚期，出现了原始两栖动物坚头类，原始陆生植物蔗类和裸子植物出现。

石炭纪

地质年代古生代的第五个纪。因研究英格兰地质时，发现一套富含煤炭的地层而得名。是一个重要的造煤时代，约开始于3.5亿年前，结束于2.85亿年前，石炭纪时不仅海生的一类体小、结构简单、具有钙质壳体的原生动物纺锤虫类繁盛，而且珊瑚、腕足类、昆虫类也很多。两栖类发展，原始爬行类出现。木本陆生植物石松、芦木、种子蕨、真蕨、棵子植物科达树繁荣。

二叠纪

地质年代古生代的第六个纪。“二叠”为德文Dyas的意译。地质学家研究德国地层时，发现石炭纪地层之上有两组明显地层，但大部分不含化石，而在苏联乌拉尔山脉西坡的彼尔姆地区同期的沉积中则含化石较多，可作标准地层。约开始于2.85亿年前，结束于2.3亿年前。本纪无脊椎动物以皱纹珊瑚、 类、腕足类、菊石为主，脊椎动物以两栖类繁盛。植物方面蕨类植物和裸子植物继续繁盛。

中生代地质年代的第四个代，约开始于2.3亿年前，结束于6500万年前。按先后次序可分三叠纪、侏罗纪和白垩纪3个纪。中生代的生物演化最为特殊，主要是爬行动物大为发展，不仅陆上出现大型爬行动物，有一些还重回海洋，而另一些则能在空中活动，所以中生代曾被称为爬行类时代，而鸟类、有袋类和有胎盘的哺乳动物也开始发生。在无脊椎动物中，软体动物中的菊石类最为繁盛，因此，中生代又被称为菊石时代。此外，箭石、腹足类和瓣鳃类等其他软体动物也颇发展，逐渐显示现代种类的初步面貌。植物以裸子植物的苏铁、银杏为最繁盛，所以中生代又称为裸子植物时代，但后期已有被子植物出现，至白垩纪后期更为显著。中生代后期的地壳运动，对生物的演化产生了巨大影响，许多种类(特别是恐龙)趋于绝灭。

三叠纪

地质年代中生代的第一个纪。德国地质学家研究了阿尔卑斯山的地层，发现这一时期的沉积物，明显地分为上、中、下三部分，分别代表本纪早、中、晚三个世的时代，故称为三叠纪。约开始于2.3亿年前，结束于1.95亿年前。无脊椎动物以菊石类、瓣鳃类为主，脊椎动物中的爬行动物开始发展。在我国云南禄丰三叠纪末期的地层中，曾发现有兽齿类卞氏兽化石。裸子植物松柏、苏铁和蕨类植物繁盛。

侏罗纪

地质年代中生代的第二个纪。“侏罗”一词来自法国、瑞士边境的侏罗山（Jura Mt.）。开始于1.95亿年前，结束于1.37亿年前。本纪陆上的真蕨、苏铁和棵子植物针叶树繁盛，大型爬行动物恐龙繁盛，故称恐龙时代。后期原始鸟类发生，海中无脊椎动物和爬行动物鱼龙和蛇颈龙等也极为繁盛。

白垩纪

地质年代中生代的第三个纪，也是中生代最后一纪。白垩一词来自欧洲西海岸白垩沉积层。开始于1.37亿年前，结束于6500万年前。恐龙历盛而衰；被子植物出现，硬骨鱼类和软体动物繁盛。本纪末，恐龙等均绝灭，标志着中生代结束。白垩纪晚期，被子植物大为增多，鸟类和高等哺乳类陆续出现。

恐龙自三叠纪出现到白垩纪灭绝，它们统治地球达整整一亿三千万年之久。

假鳄龙（也许还有别的）分化为两目，一是蜥臀类：分植食性的蜥脚亚目和肉食性的兽脚亚目；二是鸟臀类：又分为鸟脚亚目、甲龙亚目、剑龙亚目和角龙亚目四类。

新生代地质年代的第五个代，也是地质年代最近的一个代。可划分为第三纪和第四纪两个纪。这个时期的生物已接近现代，脊椎动物的特征是哺乳动物的兴起和繁盛，后期出现了人类。植物以被子植物为主；植被带的分化日趋明显。气候逐渐变凉，特别是后期，冷暖波动大，局部地区并出现冰川。这个时期的地层在我国绝大部分都以陆相沉积为主，并含有丰富的矿产资源。我国著名的胜利油田，大港油田和抚顺煤田等都是这个时期的产物。发生在这个时期的地壳运动称为“喜马拉雅运动”。

第三纪

地质年代新生代的第一个纪。开始于6700万年前，延续至距今200—300万年前。哺乳类、鸟类和被子植物繁盛，类人猿出现。海生无脊椎动物以有孔虫、六射珊瑚、腹足类、瓣鳃类为多。淡水中的软体动物、鱼类、轮藻、硅藻等大为发展。

第四纪

地质年代新生代的第二个纪。也是地质历史的最后一个纪，约从距今200—300万年前。第四纪的最大特点是人类的出现，我国的“元谋人”、“蓝田人”、和“北京人”化石，即发现于这个纪的地层中。这一时期的气候发生剧烈变化，并发生了多次冰川作用，引起一些动植物的灭绝或仅遗留下极少数个体，如大熊猫和水杉、水松等。

发展历史生命之初地球上最初并没有生命。那么生命是如何产生的呢?来自地球内部甚或来自撞击地球的小行星和彗星的化学物质是构成早期生命的一部分。地球上生命的扩散和发展经历了漫长的时间。在几十亿年的时间里，单细胞的海洋生物一直是地球上仅有的生物。发现的最早的生命遗迹是超过40亿年的化石菌类，人们只能在显微镜下才能看得见它们。而后，大约在6亿年前，海洋里的细胞开始分裂并连接在一起形成了更大、更复杂的生命形式。

前寒武纪末期，更复杂的生命形式漂流在乎静的古代海洋里，其中包括7．5～20厘米长的盘状的伊迪卡拉水母和5～12．5厘米长的椭团形的狄更逊水母。因为没有捕食动物， 它们的世界是和平的。

早期生物寒武纪时期，成千上万种新生物在海底诞生。最早出现的是形状像香槟酒杯一样的动物和生活在管状和角状结构里的动物。随后，长有硬壳的草食动物和最早的捕食动物出现。这——时期的许多动物看上去很奇怪，因为它们没有现生的近亲。但另外的一些生物则是蠕虫、有壳动物和脊椎动物的祖先。海洋中含氧量的增加可能是这一时期新的生命形式大量出现的一个原因。这个名字的词源是“离奇的白日梦”。但是对于科学家来说，搞清楚它到底长得什么样却真的是一场噩梦。本世纪初当它的化石在加拿大布尔吉斯页岩矿坑被发现的时候，它看起来好像带刺毛的蠕虫。后来，一位科学家认为这种动物的身体是管状的，以7对长腿站立，背上长有触手，并将它命名为怪诞虫。科学家在中国发现了保存完好的怪诞虫的近亲。这些动物并没有长腿。给它命名的那位科学家所认为的长腿实际上是它背上的刺，他认为的触手却是肉足。但这种动物到底哪端朝前哪端向后，却仍然是一个难解之谜。寻找化石的科学家偶尔会发现这样的地点：矿物质细粒迅速覆盖古代动物的整个身体，将它们的软体部分连同外壳或骨骼一起保存下来。在这种罕见的情况下，可以看到千百万年前的动物非常漂亮的细节，看起来就像它们活着的时候一样。

位于加拿大的布尔吉斯页岩矿坑就是这样的神奇地点之一。在那里的岩层中发现了100多种 5．3亿年前的不同动物，有些像水母一样是软体的，有些像螃蟹一样是硬体的。当崩塌的海底陆架所产生的泥浆将它们轻轻覆盖时，这些动物就被保存下来了。

恐龙崛起侏罗纪时，恐龙主宰大地。在超过5500万年的时间内，它们发展成为植食性和肉食性恐龙，小的像鸡那么大，大的像座高楼。同时，地球上单一的大陆分解为两个大陆，植物和气候变得更加多样。但地球上仍然很温暖，而且没有草或开花植物。鸟臀类耻骨指向后方。鸟臀类恐龙包括了从小型的棱齿龙类到大家熟悉的大型植食性恐龙，例如剑龙。它还包括了下一个恐龙时期——白垩纪的角龙类和鸭嘴龙类。在德国，有一个矿山，那里1．45亿年前的石灰岩保存了死于含有毒水体的古代泻湖中或其附近的动物。在发现于这个采石场的许多精美化石中，有8件身长30厘米的鸟类化石。这是迄今发现的最古老的鸟类。它的名字叫做始祖鸟(意为“古代长羽毛的翅膀”)。陆地上行走的最大动物出现于这个时代，它们是蜥脚类。这些四足行走、以植物为食的动物头很小，而身体却非常巨大。它们用勺状或锥状的牙齿咬断植物，并借助吞下的石块在巨大的胃中消化这些植物。

蜥脚类是从原蜥脚类进化而来的。后者最早出现于三叠纪，体长接近9米。蜥脚类又分成许多类群，它们在大小和体形上变化很大。粱龙类是所有蜥脚类当中最长的，具有一条鞭子一样的尾巴。震龙是一种体长超过36米的梁龙，有四辆大巴士那么长!

但所有侏罗纪蜥脚类中最大的是腕龙类，它具有高的像长颈鹿一样的胸膛和宽大的身体。一些腕龙有6层楼那么高，体重相当于50头大象。尽管它们如此巨大，它们仍然可能被巨大的肉食性恐龙捕食，如体长接近12米的异龙。这种绝灭已久的动物不同于几乎所有的现代鸟类。它有牙齿，翅膀上有爪，还有一条长长的骨质尾巴。这些都是恐龙和其他爬行动物的特点。但它像鸟一样也有羽毛。除了羽毛之外，它看起来很像一个小型的肉食性恐龙，以至于有一只始祖鸟在发现其骨骼周围岩石上不清楚的羽毛印痕之前，一直被认为是一只恐龙。

过去恐龙时代的鸟类化石稀少，但始祖鸟显示出许多肉食性恐龙的特征，因而大多数科学家认为它是由恐龙进化而来的。龙进化成为两个截然不同的类群，它们的区别就在于髋部结构。蜥臀类髋部的耻骨指向下方。蜥臀类包括植食性的巨型蜥脚类和所有肉食性恐龙——兽脚类。在中国，新的发现显示小型肉食性恐龙具有看起来像绒毛或羽毛的结构。近二十年来，在我国内蒙古、辽宁和河北等地发现大量带羽毛和绒毛的恐龙化石，从部分尾棕骨、前肢羽到全身绒羽、全身丝羽等各种不同类型的化石都有发现。这些恐龙化石有些部分和始祖鸟化石生活在同一个时代，有些是较晚的白垩纪。在同一个化石地点，同时也发现大量的鸟类化石，如孔子鸟、热河鸟等。这些新发现的化石证据，大大改变了过去对恐龙和鸟类之间的关系，也证实了现代鸟类的祖先是蜥臀类而不是鸟臀类恐龙，虽然它们的读音容易使人混淆。新发现的恐龙羽毛结构很多与后来的鸟类羽毛化石已经非常相似，这改变了把羽毛作为鸟类的分类学证据传统认识。而恐龙羽毛结构是怎么演化出来的呢？有两种认识，一种是滑翔说，认为这些小型恐龙原来是生活在树上，在从树到陆地的滑翔过程中逐渐演化出羽毛结构；于此对立的是奔跑说，认为小型恐龙在捕食昆虫的过程中逐渐演化出羽毛的结构。这两种学说的争议，都有其证据，但恐龙羽毛如何演化出来。

最早动物1946年，一位科学家在散步的时候在6亿多年前的岩石中发现了一些奇怪的浅碟形化石。从那以后，更多的这样奇怪的古老化石相继在世界各地发现。它们被一起命名为“文德动物”。最初，科学家认为文德动物是诸如水母、海鸡冠和蠕虫等现代海洋动物的祖先的遗迹。后来一位科学家指出，它们是按一定的图案拼合在一起，没有头和尾，不同于任何现代动物。科学家仍在争论文德动物究竟是什么。

史前生物遗迹关于史前动物的信息不仅可从实体化石中获取，而且还可从遗迹化石中探寻。遗迹化石保存的不是生物遗体，而是它们活动的遗迹或遗物。遗迹化石包括钻迹、移迹、足迹，是动物通过爪或牙齿留下的印迹，还包括粪便、蛋壳等。3

化石是古代生命的遗体或遗迹，它能告诉我们古代的生物是什么样子的，它们什么时候、在哪儿生活；从化石的分布和保存它们的岩石里，我们有时可以得到更多的信息。化石可以揭示一个动物或整个一类动物是如何被杀死的、古时候的环境、大的绝灭事件是何时发生的，有时甚至可以推测出是怎样发生的。

只有少数死亡生物能够有幸成为化石。一块骨头或身体的其他部分或遗迹——例如脚印——要想被保存下来，就必须被沉积物迅速覆盖。暴露在空气中它们只能化为尘土。通常是水体底部的淤泥或沙，有时也有风吹起的沙，覆盖了动物的骨架，骨头的空隙填充了矿物质。在化石内部和上面的矿物质变硬成为岩石。几百万年以后，地壳变迁，气候变化，风雨将长期埋藏于地下的化石暴露在我们面前。

虽说物种会不可避免的走向灭绝之路，但生命呢？在浩瀚的宇宙中，总会有合适的环境供生命栖息，宇宙不灭，生命不息。

本词条内容贡献者为:

金永成 - 博士生导师 - 吉林大学