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第一章 宇宙中的地球
第四节 地球的演化
课标定位
1.地球演化是指地球从诞生之后,地球系统由简单到复杂,包括地形的变迁、生命现象和活动的发展等历史过程
2.地球演化过程指界(代)的更替过程,包括距今的年份、地球的基本面貌、地壳运动的情况等
素养阐释
1.依据地层和化石,能够确定地层所形成的年代和推测地层形成时的地理环境特点
2.依据地质年代表,分析不同地质阶段的地球面貌、地壳运动、古生物情况
3.结合实际考古资料,分析地层形成时的地理环境特征
4.结合地质史上生物的几次大灭亡,树立人地和谐相处的观念
一、地层和化石
1.地层:地壳上部呈带状展布的层状岩石或堆积物。
2.化石
(1)类型:古生物的遗体,如贝壳、骨骼等;古生物活动的遗迹,如足印、粪便等。
(2)意义
①确定其所在地层的时代和顺序,例如:三叶虫存在于古生代地层,含恐龙化石的为中生代地层。
②追溯地层沉积时的环境特征,红色岩层指示氧化环境;黑色页岩并含黄铁矿指示还原环境;珊瑚化石指示浅海环境;破碎贝壳指示滨海环境。
【思考感悟】 是不是所有生物的遗体,或者每种生物所有的组成和器官都能成为化石
提示:不是。化石的形成和保存需要一定的条件。
化石是生活在遥远的过去的生物遗体或遗迹变成的石头。在漫长的地质年代里,地球上曾经生活过无数的生物,这些生物死亡后的遗体或是生活时遗留下来的痕迹,许多都被当时的泥沙掩埋起来。在随后的岁月中,这些生物遗体中的有机质分解殆尽,坚硬的部分如外壳、骨骼、枝叶等,与周围的沉积物一起经过石化变成了石头,但是它们原来的形态、结构(甚至一些细微的内部构造)依然保留着;同样,那些生物生活时留下的痕迹也可以这样保留下来。
我们把这些石化了的生物遗体、遗迹称为化石。从化石中可以看到古代动物、植物的样子,从而可以推断出古代动物、植物的生活情况和生活环境,可以推断出埋藏化石的地层形成的年代和经历的变化,可以看到生物从古至今的变化等。
二、地球的演化史
1.地质年代:地壳中不同地质时代地层的具体形成时间和顺序。常用地质年代单位有三级,由大到小依次是宙、代、纪。
2.前寒武纪
(1)时间范围:古生代寒武纪以前,大约经历了40亿年的时间。
(2)阶段划分:按早晚顺序划分为冥古宙、太古宙、元古宙。
(3)地理环境特征。
①冥古宙:初生地球阶段,地球经历了复杂而有序的发育与变化。
②太古宙:地球上海洋广阔,无宽广的大陆;岩浆活动剧烈,火山喷发频繁,是形成铁矿的重要时代;早期无生命现象,中期出现最原始生物。
③元古宙:地壳运动剧烈;海水中生命活动明显增强;生物进化从单细胞到多细胞,从原核生物到真核生物,地球进入一个生命大发展阶段。
3.显生宙
(1)时间范围:寒武纪以来的时期。
(2)阶段划分:按早晚顺序划分为古生代、中生代和新生代。
(3)地理环境特征。
①古生代:地壳发生剧烈变动,中后期陆地面积大大增加;早期海生无脊椎动物繁盛,中期出现脊椎动物,后期两栖类动物出现;中后期陆地出现大片植物,特别是蕨类植物繁生;后期是重要的造煤时期;末期,发生了地球历史上最大的灭绝事件。
②中生代:陆地面积空前扩大;爬行动物盛行,恐龙繁生;裸子植物迅速发展;也是一个重要的造煤时期;末期,恐龙从地球上突然销声匿迹。
③新生代:发生规模巨大的造山运动,形成现代地貌格局及海陆分布;哺乳动物和被子植物大发展,出现了灵长类;第四纪出现了人类。
【思考感悟】 古生代末期,几乎95%的物种从地球上消失,你是怎样理解的
提示:古生代地球的大气环境不稳定,地壳运动剧烈,生物物种少,因此地球环境变化或宇宙环境的变化都会危及地球上生物的生存。
恐龙大灭绝,是地球历史上的第四次以及最后一次大规模物种灭绝事件,也是最著名的一次灭绝事件,约发生于6 600万年前,并导致当时地球上的大部分动物与植物消失,包含所有的非鸟类恐龙。除此以外,沧龙科、蛇颈龙目、翼龙目以及多种植物与无脊椎动物,也都在这次事件中灭绝。哺乳动物与恐龙的直系后代鸟类则存活下来,并辐射演化,成为新生代的优势动物。
关于恐龙灭绝的原因,人们仍在不断的研究之中。长期以来,最权威的观点认为,恐龙的灭绝和6 500万年前的一颗大陨星有关。据研究,当时曾有一颗直径7~10千米的小行星坠落在地球表面,引起一场大爆炸,把大量的尘埃抛入大气层,形成遮天蔽日的尘雾,导致植物的光合作用暂时停止,恐龙因此而灭绝。
问题引领
材料 早三叠世南漳—远安动物群是全球最早的海生爬行动物群落之一,是揭示早三叠世生物海洋生物复苏和海生爬行动物起源与演化的关键窗口。下图是在该动物群的研究中发现的卡洛董氏扇桨龙化石照片及素描图。
探究一 地层和化石
结合材料探究:
(1)分析卡洛董氏扇桨龙生活时期的地理环境特征。
(2)思考卡洛董氏扇桨龙反映出当时的生物进化特征。
提示:(1)处于海陆相交处。
(2)动物从海洋向陆地发展,两栖动物向爬行动物进化。
归纳提升
一、依据地层和化石推测地质年代及地理环境
1.依据地层“三确定”
(1)确定地层形成时间。
正常状态下地层分布是有时间顺
序的,即“老的地层在下,新的地层在
上”,因此根据两个地层之间的上下
位置关系,就可以推测两个地层形
成的早晚顺序。如图示A地层最老,D地层最新。
(2)确定地壳运动状况。
正常状态下的地层应是平行且连续分布。如果地层发生弯曲,说明该处地壳产生过水平运动,如果地壳同一岩层之间发生明显的位移,说明该处地壳产生过垂直运动;如果地层分布发生了缺失,说明该处地壳在缺失的某地层地质时期,地壳发生过剧烈的变化。
(3)确定地理环境特征。
沉积地层由沉积物组成,因此沉积地层中保持着原有地层组成物质。依据地层组成物质可以确定当时的地理环境特征,如石灰岩地层形成的环境是海洋环境等。
2.依据地层化石“两确定”
(1)确定地层形成的地质年代。
由于地质时期经历过几次大的生物灭绝事件,因此某些生物只生存于某个特定的地质时期,如古生代的三叶虫、中生代的恐龙;还有某些生物是在进化到某个地质时期才出现的,而且生物的进化是由低级到高级、由简单到复杂的,由此可以确定含有某种生物化石的地层形成的地质年代。
(2)确定地层形成时的地理环境。
不同的生物生存的地理环境不同,因此保存有某种生物化石的地层沉积环境,就是该种生物的生存环境。如煤炭反映了茂密的森林环境特征,存在鱼化石的地层反映水生环境特征等。
典型例题
读地质剖面略图,完成下列问题。
(1)图中属于古生代地层的是( )
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
(2)根据图中化石分析,动物在这一时期经历的演化过程是
( )
A.海生无脊椎动物 爬行动物 脊椎动物
B.爬行动物 海生无脊椎动物 脊椎动物
C.爬行动物 脊椎动物 海生无脊椎动物
D.海生无脊椎动物 脊椎动物 爬行动物
答案:(1)C (2)D
解析:解该类题应从以下两点入手:①看地层的分布状态;②结合图例读出地层所含化石。具体分析思路如下:
问题引领
材料 地球是生命的摇篮,生物产生于遥远的古代,产生过程复杂,需要多种组合条件。首先要有
丰富的可演化成生物用的多种有机物;
要有供生物循环用的水分;要有生物
生活必需的矿物质;要有维持生命呼
吸活动用的氧气;还要有生物生活适应
的温度。生物是自然界长期演化形成的、
多种有机物间有序组合反应的结果。
探究二 地球的演化史
结合材料探究:
据图说出动、植物界生物演化的顺序,反映了什么规律。
提示:动物:无脊椎动物→脊椎动物;脊椎动物中,鱼类→两栖类→爬行类→鸟类→哺乳类。
植物:藻类→苔藓类→蕨类→裸子植物→被子植物。
规律:简单→复杂;低等→高等;水生→陆生。
归纳提升
分析地球的演化历程
1.地质年代的划分
地质年代的划分单位从大到小为宙、代、纪等。
(1)前寒武纪:5.41亿年前,地球从没有生命到原始生命。包括如下三个阶段。
阶段 特征 地球演化
冥古宙 没有生命出现 ①地球从毫无生机的星球变为多种原始生命的家园;②是重要的成矿期,如铁、金、镍、铬等
太古宙 最原始的生物出现,如蓝细菌
元古宙 出现藻类、海绵等低等的多细胞生物
(2)显生宙:充满生机的地球。
显生宙是开始出现大量较高等生物的阶段,分为古生代、中生代和新生代。
2.地貌和生物的演化特征
(1)地貌的演化。
古生代——地壳发生剧烈变动,陆地面积大增,欧亚大陆和北美大陆的雏形基本形成,我国东北、华北抬升成陆地
↓
中生代——陆地面积空前扩大,环太平洋地带形成高大山系
↓
新生代——发生规模巨大的造山运动,形成现代地貌格局和海陆分布
(2)生物演化。
技巧点拨 生物的进化、灭绝与环境的关系
(1)生物进化对环境变迁及环境变迁后对生物灭绝的影响,可以用下面的结构图表示。
小技巧:运用序列法记忆灭绝的生物种类
(2)在掌握生物进化与环境演变时,重点抓住以下几条线索。
①时间变化:前寒武纪→古生代→中生代→新生代。
②动物演化:动物孕育、萌芽和发展的初期阶段→无脊椎动物时代→鱼形动物时代→两栖动物时代→爬行动物时代→哺乳动物时代→人类时代。
③植物变化:藻菌时代→蕨类植物时代→裸子植物时代→被子植物时代。
典型例题
下图中①②③④⑤依次代表地球演化史的五个时期。读图,完成下列问题。
(1)下列关于这五个时期的叙述,正确的是( )
A.①地质年代地球上存在海洋
B.地层中含有三叶虫化石的是②
C.地层中含有恐龙化石的是③
D.④地质年代被称为被子植物时代
(2)恐龙化石存在的地层所处的地质年代是( )
A.② B.③ C.④ D.⑤
答案:(1)A (2)C
解析:第(1)题,①为太古宙,地球上存在海洋。第(2)题,恐龙化石出现在中生代的地层。
1.如果把地质年代比作一本书,下列四个时期中,占有页数最多的是( )
A.太古宙 B.元古宙
C.古生代 D.中生代
答案:B
解析:地球演化史中,元古宙持续时间最长。
2.下列有关地球演化的表述中,正确的是( )
A.古生代时,环太平洋沿海地区形成高大山系
B.中生代是重要的造煤时期
C.植物界经历了由海生藻类植物→陆上孢子植物→被子植物→裸子植物的演化
D.动物界经历了由爬行动物→鱼类→两栖动物→哺乳动物的演化
答案:B
解析:地质历史上有两个重要的造煤时期:一个是古生代后期,另一个是中生代;新生代的第三纪,形成了现代地球的基本面貌;植物界的演化是海生藻类植物→陆上孢子植物→裸子植物→被子植物;动物界经历了由鱼类→两栖动物→爬行动物→哺乳动物的演化。
地球有悠久的历史,还有着漫长的未来。生物的出现和进化只是其中的一小段,而人类的历史更是短暂的一瞬。据此完成3~5题。
3.原始鱼类出现在( )
A.元古宙 B.古生代中期
C.古生代后期 D.中生代中期
4.含三叶虫化石的地层是( )
A.古生代地层 B.元古宙地层
C.中生代地层 D.新生代地层
5.和恐龙同时代灭绝的生物物种是( )
A.原始鱼类
B.古老的两栖类
C.海洋中50%以上的无脊椎动物
D.蕨类植物
答案:3.B 4.A 5.C
解析:第3题,古生代早期是海生无脊椎动物空前繁盛的时期;中期时,出现了脊椎动物——鱼类;到了后期,鱼类逐渐演化为两栖类。第4题,不同时代的地层中,含有不同的生物化石。三叶虫是古生代的海生无脊椎动物,在古生代末期灭绝,故只有古生代地层中含有三叶虫化石。第5题,古生代末期和中生代末期是地质历史上两次最重要的全球性生物大规模灭绝时期,其中,在中生代末期,恐龙和海洋中50%以上的无脊椎动物种类灭绝了。
6.动物的演化经历了一个漫长的时期,下图是不同时期出现的动物,结合图示完成下列问题。
(1)按照图片动物出现的早晚排序: 。
(2)图中A、B、D时期海陆变迁的状况分别是什么
(3)在地质历史时期重要的成煤期是 和 时期。
(4)图中A、C、D三个时期繁盛的植物分别是 、 和 。
答案:(1)B、C、A、D
(2)A时期为中生代,该时期陆地面积空前扩大,环太平洋地带地壳运动剧烈,形成高大山系。B时期为古生代,该时期地壳发生剧烈变动,陆地面积大大增加,欧亚大陆和北美大陆的雏形基本形成,我国东北、华北抬升成陆地。D时期为新生代,该时期发生了一次规模巨大的造山运动,形成现代地貌格局及海陆分布。
(3)古生代后期 中生代
(4)裸子植物 蕨类植物 被子植物
解析:第(1)题,恐龙是中生代时出现,三叶虫是古生代早期时出现,青蛙是古生代后期时出现,猩猩是新生代时出现。第(2)题,中生代陆地面积空前扩大,环太平洋地带地壳运动剧烈,形成高大山系。古生代地壳发生剧烈变动,陆地面积大大增加,欧亚大陆和北美大陆的雏形基本形成,我国东北、华北抬升成陆地。新生代发生了一次规模巨大的造山运动,形成现代地貌格局及海陆分布。第(3)题,古生代后期和中生代是重要的成煤期。第(4)题,中生代裸子植物繁盛,古生代后期蕨类植物繁盛,新生代被子植物繁盛。