宇宙、地球的起源与变化

课件78张PPT。与银河年有关的周期银河年周期
太阳绕银心旋转速度250km/s ，
完成一周约250- 300Ma。
约75Ma。
银道面
太阳在银道面
上下往复波动，
每次约35Ma。 超微宇宙的瞬间暴胀 宇宙诞生10-44秒之后便急速展开,
10-34厘米的超微宇宙在仅仅10-34秒之内迅速膨胀
了10100倍,称为暴胀(inflation）。
所谓10-34秒/厘米，就是 “1秒/厘米的一兆分之一的一兆分之一的一百亿分之一” 极其短暂/微小的时间/空间。
而10100倍，就是1的后面加100个0（厘米）。
实际上提出了一个“从无到有”的宇宙起源模
式，对于传统的“无始无终”宇宙观是一个冲击！ 支持大爆炸学说的证据1. 观测到河外天体有系统性的谱系红移现象。
2. 观测到各种天体上氦丰度大（30%），微波背
景辐射的温度仅3K。符合大爆炸学说要求宇
宙曾有从热到冷的演化史：早期>100亿度（只
有基本粒子）---10亿度（开始出现氢、氦轻元
素）---100万度（更多元素合成）---几千度
（气体凝聚成星云）--绝对温度几度（现在）。
3.天体年龄测定均<200亿年，符合大爆炸理论要
求“所有恒星都产生于温度下降之后”前提。 红移速度与距离关系
恒星—星系（银河）—星系团—超星系团—总星系。
星系直径10万光年，星系间距离几十至上百光年。
宇宙膨胀主要发生在星系团与星系团之间, 星系本身的尺度变化不大, 类似吹胀气球时在球面看到的情况。恒星的演化 幼年期:
原始星云收缩----原恒星出现(氢闪)
青壮年期:
内部热核反应启动, 恒星形成。
星系内90%恒星集中分布于主星序。
晚年期:
红巨星
衰亡期:
超新星爆发—白矮星—中子星—黑洞 恒星颜色与表面温度 中子星黑洞与红巨星恒星演化与元素起源 元素合成理论（B2FH理论）：由E.M. Burbidge夫妇，
W.A. Fowler和F. Hoyle于1957年提出。
宇宙中各种元素并非在一次大爆炸时全部产生，
而是在恒星演化的热核聚变过程中逐步合成的。
红巨星中心温度达到108K, 3个氦聚变为1个碳核；
6 ×108K, 2个碳核聚变为1个氧核；
109K, 氧核聚变为硅核；
3 ×109K-4 ×109K, 硅核聚变为铁核。
由于铁核及其外围8个电子结构十分稳固，更重的
元素无法在恒星的正常核聚变过程中形成。
“昙花一现”的超新星爆发成为重元素诞生的惟一途径。 重金属元素的诞生太阳系的起源地球起源与圈层分异46亿年前太阳星云中分化形成原始地球，温度较低，轻重元素浑然一体，尚无圈层分异。
原始地球一旦形成，有利于吸集更多星子使体积和重量迅速增加，同时因重力分异、放射性元素蜕变和星体撞击而增温。
原始地球内部达到熔融状态时，亲铁元素比重大而下沉形成铁镍地核，亲石元素上浮组成地幔和地壳。更轻的液态和气态成分，通过火山喷发溢出地表形成原始大气圈、水圈。
地球初始圈层分异的时间约在42亿年前。地球年龄的测定 放射性同位素
蜕（衰）变原理
放射性元素总是以不受外界温、压条件影响的一定速率蜕（衰）变为他种元素, 如238U经过45亿年后其一半原子数蜕变为205Pb,故称谓半衰期。 我们只需在研究样品（岩石、矿物、毛发、木材等）中测出蜕变前后有关元素的含量，就可以获得母体物质形成年龄的数据。
不同样品适用不同的方法，测定精度不同。生命起源化学演化到生命演化星际空间虽然广泛存在有机分子, 但
从无生命的简单有机物单分子（氨基
酸等）→复杂有机物大分子（类蛋白
质等）→有新陈代谢
生命现象的多分子体系
（以蛋白质、核酸为基础），需要
经过由化学演化→
生命演化的连续序列和重大飞跃。
在灼热的恒星上和低温、多变
的宇宙太空中都缺乏实现上述转变
的有利环境。早期地球的表层环境具备这种条件：
原始岩石圈 (硅镁质玄武岩地壳）提供了稳固的生物演化载体，地表温度仍达到300℃±。
原始气圈（火山喷发大量水蒸气、H2 、CO、NH3 、CH4、 H2S等，属于还原环境）。
原始水圈 (属于强酸性）。

不同圈层间已存在相互作用和联系，岩石圈风化后提供多种元素、矿物和黏土。 洋底热泉 这种极端环境在现今太平洋海底的热泉喷口处已经发现
，在太阳系的其他行星和卫星上也可能存在。 生物演化的几个突发期35亿年前: 厌氧异养原核生物。
30亿年前: 厌氧自养原核生物。
18亿年前: 喜氧真核生物出现。
6亿年前: 出现软躯体的
伊（埃）迪卡拉动物群。
5.4亿年前: 寒武纪生物大爆发。 35亿年前:
原始大气圈、水圈缺氧，仅有厌氧异养原核生物。个体很小（长2-10μm）
。无细胞膜、核分异，内部仅有DNA组成“似核”。营无性生殖，靠分解海底有机质和硫化物获得能量。30亿年前：分异出厌氧自养原核生物,蓝细菌营光合作用放出氧。20亿年前：藻类开始繁盛。18亿年前: 大气中含氧量已有相当增长，喜氧真核生物出现，有了细胞核、细胞质分异和有性生殖，新陈代谢速度明显提高。真核生物
Eukaryote细胞个体平均比原核生物大10倍,有细胞核、粒线体（动物）或叶绿体（植物）等复杂结构。生物征服大陆和天空4亿年前: 出现陆地植物和半咸水、淡水鱼类，开始生物登陆。 3亿年前：出现大规模森林和陆生两栖、爬行类，生物征服大陆 。
2.5亿年前: 发生地史中最大的生物集群绝灭事件.
1.4亿年前: 出现鸟类，开始生物征服天空。
65百万年前: 发生著名的恐龙绝灭和随后的哺乳类爆发演化。
250万年前: 人类出现。
泥盆纪（400Ma）生物登陆陆生植物与总鳍鱼/地球臭氧层形成 现代印度洋深水总鳍鱼3亿年前的热带丛林石炭-二叠纪的聚煤沼泽和大蜻蜓一亿年前的恐龙时代侏罗-白垩纪的裸子植物和巨型爬行类The path to birds孔子鸟生存于白垩纪早期辽西含鸟层火山灰测年结果新生代---哺乳动物时代第四纪的猛犸象与剑齿虎 人类起源与演化什麽是人?
两足行走、技能和扩大的脑是人类的重要特征。
（达尔文，《人类的由来》，1871）
哺乳动物纲—灵长目—人猿超科—人科（Hominidae)—人属(Homo)—智人种(Homo sapiens )—族（亚种）
比较解剖学—石器—分子生物学 腊玛古猿与南方古猿分类: 人猿超科 早期人科 脑量: / 400ml,身高0.9米绰号:汤姆小孩 露茜(Lucy) 时代: 1400万年前 500-200万年前 能人与直立人分类: 最早人属 人属脑量: 650ml 1000ml名称: 能人 蓝田人、北京人时代：440-200万年前 200-40万年前 北京直立人的艰苦生活早期智人与晚期智人分类: 智人种 智人种脑量: 1400ml,旧石器中期 1600ml,精细石器 壁画名称：尼安德特人、 克罗马农人、山顶洞人 金牛山人时代：20-3.4万年前 10-3.5万年前 人类的演化现代中国人的起源两种观点： 非洲起源说: 世界各地的现代人大约在10—20万 年前起源于非洲，然后走出非洲迁往世界各地, 成为现代人的祖先。 独立起源说: 中国的现代人是由居住在当地的直 立人进化而来的, 40-50万年前的北京人、
28万年前的金牛山人等已具有铲形门齿、颧骨较突出、鼻骨低而宽的蒙古种人最新发现及展望 复旦大学遗传学研究所人类群体遗传学实验室通过全国近一万个男性的Y染色体进行检测，结果在所有的样本上都发现了一个突变点位M168G。该点位约于7.9万年前产生于非洲，是一部分非洲人特有的遗传标记。
是目前支前持非洲起源说最强有力的证据。
但目前只研究中国人群Y染色体上的遗传标记，并不能完全排除中国人独立起源的可能性。将继续对人体22对常染色体和女性的X性染色以及线粒体DNA进行研究，以最终揭示中国人的起源之谜。 古生物化石化石的定义:地质时期中古生物的遗体或遗迹。
化石的类型:实体化石、模铸化石、分子化石
（DNA)和遗迹化石。
研究化石的意义:
生命演化史探讨的科学基础（热门课题）
地质时代定年的有效手段（标准化石）
古环境判断的可靠依据（古地理、古气候）
化石燃料和生物成矿的物质基础
专业人才（古生物学与地层学）培养现状介绍 思考与讨论1，从历史眼光如何评价这条总鳍鱼（拉蒂迈鱼或茅尾鱼)：a.生物征服陆地过程的“懦夫”? （《宇宙与人》影片的解说） b.躲过全球大灾变、实现可持续 发展的“成功者”?思考与争论2.为何地质年代表的划分、 命名采用生物演化的阶段性为基础?
3.生物界征服浅海、大陆和天空的时间及其环境条件?END THANKS!