第四节 地球的演化
第一章《宇宙中的地球》
湘教版2019必修第一册
地球的诞生
据科学家推断,46亿年前地球形成之初是一个由岩浆物质组成的炽热的球
随着时间的推移,地表的温度不断下降,固态地核逐渐形成;密度大的物质向地心移动,密度小的岩石物质浮在地球表面,形成了一个表面主要由岩石组成的地球
地球的前世今生
【课标要求】
运用地质年代表等资料,简要描述地球的演化过程。
【学习目标】
1.结合景观图或示意图,能够依据地层和化石确定地层所形成的年代,并推测地层形成时的地理环境特点。(地理实践力)
2.依据地质年代表,分析地球不同地质阶段的地球面貌、地壳运动、古生物情况。(区域认知)
3.结合相关资料及地质年代表,说出地球的演化过程。(综合思维)
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。(人地协调观)
地球的演化
一、地层与化石
什么是地层?化石大多数是生物 ,少数是生物 。
一、地层与化石
1.地层——是记录地球历史的“书页”
地层是地壳上部具有时间顺序的呈带状展布的层状岩石或堆积物。
沉积岩的地层具有明显的层理构造,一般先沉积的层在下,后沉积的层在上
图示太行山王莽岭的地层
地层特点
具有明显的层理构造,一般情况下,岩层上部新下部老;
常含有化石
越古老的地层含有越低级、越简单生物的化石;
不同时代的地层一般含有不同的化石,相同时代的地层往往保存着相同或近似的化石。因此,根据地层中保存的化石,来确定地层的时代和顺序。
地层组成物质的性质和化石特征,可以追溯地层沉积时的环境特征。
一、地层与化石
2.化石——是记录地球历史的“文字”
在沉积岩的形成过程中,有些生物的遗体或遗迹会在沉积物中保存下来,形成化石。
色诺芬尼(古希腊)
大羽羊齿
琥珀
三叶虫
化石的形成
生物本身具有硬壳、骨骼等不易毁坏的硬体部分容易形成化石;
生物死亡后必须尽快地被沉积物所掩埋,这样才能避免腐烂或被其他动物所吞噬;
埋藏下来的生物遗体必须经石化才能形成化石。
密封于琥珀内的昆虫化石
一、地层与化石
3.地层和化石的关系
同一时代的地层往往含有相同或者相似的化石
生物总是从低级向高级、从简单向复杂进化的。因此,越古老的地层含有越低级、越简单生物的化石。
A、B 两地是否具有同一时代的地层?
A、B两地存在含有相同化石的地层,因而判断有同一时代的地层。
猜想两地地层产生差异的原因。
产生差异的原因:地壳运动过程中出现垂直运动以及外力作用。
化石可以确定地层的相对年龄和顺序
4.研究意义
根据地层中保存下来的化石,来确定地层的时代和顺序。Eg.含三叶虫、大羽羊齿化石的为古生代地层;含恐龙化石的,为中生代地层。
根据地层组成物质的性质和化石特征,可以追溯地层沉积时的环境特征。Eg.红色岩层指示氧化环境,黑色页岩并含黄铁矿芝士还原环境,珊瑚化石指示清澈温暖的浅海环境,破碎的贝壳指示滨海环境。
一、地层与化石
图示寒武纪地球海洋生物环境
破碎的贝壳指示滨海环境
黑色页岩并含黄铁矿指示还原环境
红色岩层指示氧化环境
破碎的贝壳指示滨海环境
珊瑚化石指示清澈温暖的浅海环境
材料:植物孢粉是植物在繁殖期间撤出的孢子和花粉的总称。当孢粉离开母体撒落在地面,就会被一层层地掩埋在土层或泥炭层中。孢粉数量巨大(例如,一棵山毛榉树一年可撒出4亿粒花粉),在与空气隔绝的情况下,一部分孢粉可长期存留下来。因而,可根据孢粉的形态来判别母体植物的种属,这成为推测地质时期植被及其相应气候的依据。
?.在我国辽宁南部距今10000~8000年的泥炭层中,桦属花粉占优势,而现在桦木林已退缩到大兴安岭、小兴安岭和长白山区。桦树为喜冷耐旱植物。据此分析我国辽宁南部近8000~10000年来气候的大致变化情况。
?.为什么说,孢粉化石对于恢复古地理环境和古气候具有重要价值?
辽宁南部近10000~8000年来,气候由冷变暖,由干变湿。
通过孢粉化石,人们能判断出地质年代的植被类型和植被数量的多少,从而分析出当时的气候特征和古地理环境。
思考
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,称为地质年代。科学家根据地层顺序、生物演化阶段、地壳运动和岩石年龄等,将地球历史划分为冥古宙、太古宙、元古宙和显生宙。
宙>代>纪
地质年代顺口溜:
古生寒武奥陶志留纪,泥盆石炭二叠纪,中生三叠侏罗白垩纪,新生古近新近第四纪。
二、地球演化史
【合作探究】
若将地球46亿年的历史压缩为一天24小时,地球诞生于0点,你能算出图中的时间分别对应一天中的什么时刻吗?
请同学们结合教材31页“地质年代简表”,进行推算。
二、地球演化史
【合作探究】
1.凌晨4点,海洋中产生了最初的生命——蓝藻。
2.之后整整一个白天都过得很漫长无聊,直到晚上21:14分,多细胞生物爆发式地出现,世界开始变得丰富多彩起来。
3.22:07分,两栖动物爬上了岸,最早的爬行动物出现了。
4.23:00,恐龙出现。
5.23:40分,小行星撞地球,恐龙灭绝。
6.23:58:40,也就是1分20秒之前,南方古猿开始直立行走。
7.两秒钟之前,直立人学会了用火。
8.人类什么时候学会了书写,开始用文字传承文明呢?0.11秒之前。
假如把地球诞生之日至今的演化过程看作24小时,人类是在几点钟出现的?
点击播放视频《24小时地球历史》
前寒武纪
冥古宙
1
只有有机质,没有生命。
元古宙
3
蓝藻大爆发,大气成分开始改变,生物进一步演化出真核和多细胞生物。
太古宙
2
出现蓝藻等原核生物,通过光合作用制造氧气。太古宙是形成铁矿的重要时代 。
寒武纪代表地球上有大量生物开始出现的新时期,显生宙由此开始;之前漫长的时期,由于地球上生物稀少,被统称为前寒武纪。
特点:①大气成分开始改变(主要指氧含量增加),出现生命迹象。
②前寒武纪是重要的成矿时期,该时期主要形成金属矿。
③海洋、陆地初步形成
蓝 藻 菌 形 成 的 叠 层 石
早寒武纪纪录片
Early Cambrian documentary
地质年代
距今
时间
地壳运动与海陆变迁
生物演化
矿产
大事件
动物
植物
地壳运动
海陆变迁
元古宙
前寒武纪
太古宙
冥古宙
二、地球演化史
前寒武纪
呈现广阔海洋
出现藻类、海绵等;(大发展)
从原核到真核、单细胞到多细胞生物
铁矿
初生地球阶段
晚期出现大片陆地
中期出现最原始生命(飞跃)
地球
诞生
5.41
亿年
地壳运动剧烈
岩浆活动剧烈,火山喷发频繁;
寒武纪生命大爆发
思考:为什么把寒武纪作为显生宙的开始?
科学家在研究古老地层时发现,距今5.41亿年以前,地层中埋藏的化石以藻类化石和软体动物留下的遗迹化石为主,生命形态都很简单;
而此后动物化石的数量和种类都呈爆发式地增长,并出现了大量有硬壳或骨骼的动物化石,生物结构也呈现出越来越复杂的趋势,因此,科学家将硬体生物的大量出现,作为划分一个新的地质年代的标志,并将这一地质年代命名为寒武纪。寒武纪也代表地球上有大量生物开始出现的新时期,显生宙由此开始。
(二)显生宙
2
显生宙依次划分为古生代、中生代和新生代。
1
寒武纪以来的时期。
生物逐渐向较高级的发展阶段进化,动物已具有外壳和清晰的骨骼结构。
二、地球演化史
古生代
①地壳发生剧烈变动的时期,许多地方反复上升和下沉。
②到了中后期,陆地面积大大增加,亚欧大陆和北美大陆的雏形基本形成,各大陆汇聚成一个整体——联合古陆。
③我国东北、华北抬升成陆地。
早期海生无脊椎动物
中期脊椎动物鱼类
后期两栖类
动物从海洋向陆地发展
蕨类植物
古生代末期,发生了地球历史上最大的灭绝事件,60%以上的海生无脊椎动物种类灭绝了,脊椎动物中的原始鱼类和古老的两栖类也全部灭绝,蕨类植物明显衰退。
地质年代
距今
时间
地壳运动与海陆变迁
生物演化
矿产
大事件
动物
植物
地壳运动
海陆变迁
古
生代
二叠纪
石炭纪
泥盆纪
志留纪
奥陶纪
寒武纪
二、地球演化史
古生代
中后期陆地面积增大,欧亚大陆和北美大陆雏形形成,我国东北华北抬升成为陆地
后期,两栖类(海洋—陆地)
中期,出现脊椎动物——鱼类
早期,无脊椎动物繁盛(三叶虫、珊瑚等)
蕨类植物繁盛
后期为造煤时期
地壳发生剧烈变动,反复上升下沉;
末期,最大的灭绝事件
5.41
亿年
2.52
亿年
中生代
①陆地面积空前扩大。
②环太平洋地带地壳运动剧烈,形成高大山系,也带来了丰富的金属矿产。
③联合古陆在三叠纪晚期开始解体。
中生代
爬行动物的时代
始祖鸟
裸子植物
重要的造煤时期
中生代末期,恐龙从地球上突然销声匿迹,海洋中50%以上的无脊椎动物种类也灭绝了。
美洲尤卡坦半岛的北部海岸,陨石坑的发现(部分淹没在海水中的陨石坑,直径 180—200 千米)。
撞击事件造成超级火山喷发,烟尘弥漫,遮天蔽日,植物无法进行光合作用,氧气含量骤减。
二、地球演化史
了解除了“陨石说”之外,关于恐龙灭绝的其他学说
气候变迁说
大陆漂移说
造山运动说
6500万年前,地球气候陡然变化,气温大幅度下降,造成大气含氧量下降,令恐龙无法生存。也有人认为,恐龙是冷血动物,身上没有毛或保暖器官,无法适应地球气温的骤降,都被冻死了。
地质学研究表明,在恐龙生存的年代,地球的大陆只有唯一一块,即“泛古陆”。由于地壳变化,在侏罗纪时期这块大陆发生了较大的分裂和漂移现象,最终导致环境和气候的变化,恐龙因此而灭绝。
在白垩纪末期发生的造山运动使得沼泽干涸,许多以沼泽为家的恐龙因此无法生存下去。因为气候变化,植物也改变了,植食性恐龙因不能适应新食物,而相继灭绝。植食性恐龙的灭绝,导致了肉食性恐龙的灭绝。此灭绝过程持续了一千万至两千万年。到了白垩纪末期,恐龙终于在地球上绝迹。
阅读Reading
P34
地质年代
距今
时间
地壳运动与海陆变迁
生物演化
矿产
大事件
动物
植物
地壳运动
海陆变迁
中生代
白垩纪
侏罗纪
三叠纪
二、地球演化史
中生代
6600万
陆地面积空前扩大;侏罗纪开始,我国结束了南海北陆格局,形成宽广的大陆环境
爬行动物
繁盛
裸子植物繁盛
2.52
亿年
金属矿产;造煤
时期
环太平洋地带地壳运动剧烈,形成高大山系
末期恐龙灭绝、50%的海洋脊椎
新生代
①发生了一次规模巨大的造山运动,现在世界上的许多高山是在这次运动中造成的,由此形成现代地貌格局及海陆分布。
②联合古陆最终解体。
哺乳动物和被子植物大发展,出现了灵长类。
出现第四纪大冰期,气候变冷,陆地冰川覆盖面积增大,海面下降,形成路桥,成为动物迁徙通道。
第四纪出现了人类,这是生物演化史上的重大飞跃。
新生代
地质年代
距今
时间
地壳运动与海陆变迁
生物演化
矿产
大事件
动物
植物
地壳运动
海陆变迁
新生代
第四纪
新近纪
古近纪
二、地球演化史
新生代
6600万
至今
发生了一次规模巨大的造山运动,形成了现代地貌格局及海陆分布。
人类出现
(重大飞跃)
被子植物繁盛
第四纪大冰期
哺乳动物大发展,出现灵长类
地质年代
距今
时间
地壳运动与海陆变迁
生物演化
矿产
大事件
动物
植物
地壳运动
海陆变迁
显
生
宙
新生代
第四纪
新近纪
古近纪
中生代
白垩纪
侏罗纪
三叠纪
古
生代
二叠纪
石炭纪
泥盆纪
志留纪
奥陶纪
寒武纪
元古宙
前寒武纪
太古宙
冥古宙
地球
诞生
5.41
亿年
6600万
至今
呈现广阔海洋
中后期陆地面积增大,欧亚大陆和北美大陆雏形形成,我国东北华北抬升成为陆地
陆地面积空前扩大;侏罗纪开始,我国结束了南海北陆格局,形成宽广的大陆环境
发生了一次规模巨大的造山运动,形成了现代地貌格局及海陆分布。
出现藻类、海绵等;(大发展)
从原核到真核、单细胞到多细胞生物
后期,两栖类(海洋—陆地)
中期,出现脊椎动物——鱼类
早期,无脊椎动物繁盛(三叶虫、珊瑚等)
蕨类植物繁盛
爬行动物繁盛
裸子植物繁盛
人类出现(重大飞跃)
被子植物繁盛
后期为造煤时期
铁矿
2.52
亿年
第四纪大冰期
金属矿产;造煤
时期
哺乳动物大发展,出现灵长类
初生地球阶段
晚期出现大片陆地
中期出现最原始生命(飞跃)
环太平洋地带地壳运动剧烈,形成高大山系
地壳发生剧烈变动,反复上升下沉;
地壳运动剧烈
岩浆活动剧烈,火山喷发频繁;
末期恐龙灭绝、50%的海洋脊椎
末期,最大的灭绝事件
在地质时期,地球表面经历过几次大冰期气候,即震旦纪大冰期、石炭—二叠纪大冰期和第四纪大冰期。大冰期之间相隔2 亿~3 亿年,为大间冰期。读图1-31,完成相关任务。
(1)在图中标出几次大冰期,并大体估算其持续时间。
(2)古生代末期和中生代末期,是地质历史上全球性生物大规模灭绝时期。据图推测,当时的气候分别有什么特点?
古生代末期,气候冷湿;中生代末期,气候暖干。
【探究案】合作探案,相信自己,展我风采!
在地质时期,地球表面经历过几次大冰期气候,即震旦纪大冰期、石炭—二叠纪大冰期和第四纪大冰期。大冰期之间相隔2 亿~3 亿年,为大间冰期。读图1-31,完成相关任务。
(3)据图归纳地质时期气候变化的特点。
全球气候一直处于波动变化之中,冷热干湿交替出现,变化周期长短不一;
经历了三次大冰期,温暖期较长,寒冷期偏短。
湿润期与干旱期相互交替,中生代以干旱期为主,新生代以湿润期为主。
【探究案】合作探案,相信自己,展我风采!
小结
动物:
单细胞、多细胞
无脊椎动物
脊椎
动物
爬行
动物
哺乳
动物
藻类
蕨类
祼子
植物
被子
植物
植物:
(1)从过程看:由低级到高级,由简单到复杂
(2)从分布空间看:由海洋向陆地扩展
(3)生物演化过程中经常出现生物种类的此消彼长
生物大灭绝时期:古生代末期、中生代末期
海陆:
大气层:
(1)地球形成,形成最初的海洋、陆地分布状况。
(2)古生代,地壳运动剧烈,形成一块联合古陆。
(3)中生代,板块运动剧烈,联合古陆开始解体,各大陆漂移。
(4)新生代,联合古陆完全解体,形成现代海陆分布格局。地壳运动剧烈,形成了现代地势起伏的基本面貌。
(1)原始大气:主要成分是二氧化碳、一氧化碳、甲烷和氨,缺少氧气。
(2)现代大气:主要成分是氮气和氧气。
(3)演变原因:植物通过光合作用,吸收二氧化碳,释放氧气。
因此地球上生命的出现和演化与大气中氧气的增多密不可分。
地壳运动
(1)太古宙,地球上是一片广阔海洋,没有宽广的大陆;岩浆活动剧烈,火山喷发频繁。
(2)元古宙,现在陆地的位置大部被海洋所占据,地壳运动剧烈;晚期出现若干大片陆地。
(3)古生代,地壳运动剧烈,中后期陆地面积大大增加,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。
(4)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。
(5)新生代,发生了规模巨大的造山运动,形成许多高山,现代地貌格局及海陆分布形成。
二、地球演化史——总结
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《丁仲礼:地球用不着你拯救》
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