探秘地球（菲利克斯探秘地球）

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探秘地球最早的动物世界，到埃迪卡拉纪看看

作者/陈孝政

近日，科研团队在我国湖北三峡地区的石板滩生物群中，发现4种形似树叶的远古生物。与真正长在树枝上的叶子不同，这些“树叶”实际上是形态奇特的早期动物，它们生活在远古海洋底部。

该团队副研究员庞科表示，直到今天，人们对形成这些化石的生物属性仍然所知不多。“它们的生存年代，比著名的‘寒武纪生命大爆发’还早。解开这些远古海底‘树叶’的谜团，可能会为人类 探索 早期生命演化提供重要线索。”

我们从课本中学过生命起源于海洋，那么，地球上最早的动物出现在什么时候？又长着什么模样呢？

目前发现的最早的动物化石记录，是在6.35亿～5.41亿年前的埃迪卡拉纪。科学家由此推测，动物最早的祖先可能出现在7.2亿～6.35亿年前的成冰纪。在起源后，动物经历了一系列重要的演化过程，并最终在寒武纪早期发生动物门类大爆发，占领了从浅海到深海的广阔生态空间。让我们一起到埃迪卡拉纪去看看吧！

探秘地球最早的动物世界

“隐形”的动物世界

成冰纪，顾名思义就是冰河世纪。那时地球表面气温极低，从两极到赤道全部被冰雪覆盖，整个地球变成一个“大雪球”，因此也被称为“雪球地球”。

科学家们推测，早期动物在成冰纪很可能经历了一个“隐形”的演化阶段。 受到当时地球大气含氧量低、低温冰冻等环境的限制，早期动物祖先们体型微小、分布有限，加之没有硬体骨骼，不容易保存为化石，因此它们在化石记录中就如同“隐形”了一般 。

随着全球气温上升，冰雪融化，“雪球地球”在埃迪卡拉纪早期结束。蓝藻光合作用产生了大量氧气，使地球大气和海洋中的氧含量上升，此时的地球浅海环境对动物生存变得“友好”起来。“隐形”的微体动物在这个时期开始第一次“长大”—成为肉眼可见的复杂多细胞宏体动物，并在埃迪卡拉纪时期逐渐演化出多种复杂生态群落。当然，这其中也不乏“失败”的演化实验。

蓝田 生物群：最古老的 宏 体多细胞生物群

在现今生物圈中，包括人类在内的所有肉眼可见的生命，几乎都是宏体多细胞真核生物。2011年，中国科学家在安徽休宁发现了距今约6亿年的蓝田生物群，并认为其可能是最古老的复杂宏体多细胞生物群。

蓝田生物群中不仅包含了扇状、丛状生长的海藻，还有具触手和类似肠道特征的动物化石。 它们以碳质压膜的形式保存在页岩上 ，虽然只有几厘米大小，却具有较复杂的形态分异和解剖学结构，类似于现代的腔肠动物或海绵动物。科学家推测它们营底栖固着生活 ，并可能进行有性繁殖，这有助于增加后代遗传物质的多样性，进一步导致形态的复杂化和多样化。

瓮安生物群：最早的动物胚胎及动物化石

瓮安生物群主要产于贵州瓮安的埃迪卡拉纪含磷地层，以磷酸盐化方式保存了多种类型的微体真核生物化石。1998年，科学家们从中发现了动物胚胎和微体后生动物化石，为早期动物的辐射演化提供了关键的化石证据。

这里的动物胚胎化石保存非常精美，甚至保存了受精卵的细胞分裂过程：一个细胞分裂成两个，两个变四个，四个变八个……从这些胚胎化石中，科学家们发现了至少6种不同的卵裂方式，其中也 包括两侧对称动物特有的胚胎发育模式 。

埃迪卡拉生物群：一场“失败”的演化实验

埃迪卡拉生物群首先发现于澳大利亚埃迪卡拉纪砂岩地层。这类化石以印痕的形式保存了生物的外形轮廓，有的像圆盘状的水母，有的像扁平状的大树叶，有的像椭圆形的盾牌……它们大多都是几厘米的生物，但最大的也可达1米。这些化石虽然形态多样，但由于分不清组织结构，看不到运动器官和消化器官，很难明确它们具体属于哪类动物。

到了埃迪卡拉纪末期，这些类型的化石突然全部消失。由于它们的生物结构与其后的寒武纪生物群有着明显的不同，因此科学家们推测，埃迪卡拉生物群可能走入了一个演化的盲端，没有留下任何后代。

梅树村小壳动物群：动物骨骼矿化的大爆发

从化石证据来看，动物的首次矿化发生在埃迪卡拉纪末期，时间不早于5.5亿年前。其中以全球广布的典型弱矿化管状化石—克劳德管为典型代表。这些动物最早利用钙化的“骨骼”作为自己的硬壳，来保护软躯体，进行防御掠食，应对恶劣的生存环境。

到了寒武纪早期，一部分动物发生了快速的骨骼化。产于云南晋宁5.4亿年前寒武纪早期地层中的梅树村小壳动物群， 以磷酸盐化的形式保存了大量以毫米计的小壳体，如软舌螺、环节动物、软体动物、腕足类等，揭示出动物在寒武纪早期发生了快速的生物骨骼化过程 。在这段地层中，动物活动留下的遗迹化石的尺寸和丰度大大增加，记录了该时期动物生态多样性的变化。

澄江生物群：揭秘寒武纪生命大爆发

1984年发现于云南澄江的澄江生物群，保存了大量精美的软躯体动物化石，有史以来第一次生动地再现了距今5.2亿年前地球上海洋动物世界的真实面貌。由于澄江生物群代表了寒武纪大爆发的高潮，具有当之无愧的核心地位，因此被誉为20世纪最惊人的发现之一，并于2012年入选世界自然遗产名录。

澄江生物群中保存了包括脊索动物在内的大多数现生动物门类的化石记录。其中，既有远古海洋的霸主—奇虾，也有脊椎动物 历史 的起点—云南虫，许多化石代表了重要演化事件的中间类群，填补了相关动物类群早期演化 历史 的空缺。澄江生物群的发现，充分展示了寒武纪大爆发的规模和影响，以及由此产生的生物多样性和复杂生态系统。

至此，地球上的各门类动物进入了各自宏伟的演化序列，并在之后5亿多年的 历史 中，通过化石得以被持续和相对完整地记录下来。

根据百余年来的研究进展，特别是近年来中国的化石发现和研究，我们可以说，“寒武纪大爆发”是客观存在的生物演化事件，然而，寒武纪各门类动物的“根”，已经深深扎入了更古老的地质 历史 中。

深入探秘地球上为什么要有生命

1、神学说，地球上的生命可能来源于神的创造。

2、生物学说，地球上的生命是由于地球上存在生物生存的三个必要条件：水、阳光和空气，所以自然发生的。

3、地球上有生命，归根结底，是宇宙所决定的，也是宇宙随心所欲所导致的，可能没有任何目的性。也就是说，生命的产生可能是宇宙都没有想过。

4、地球上的生命可能是外在移入的。

地质学家翟明国：穿越“石”空 探秘地球

一部《冰川时代》，让我们认识了那个冰天雪地、冷到怀疑人生的冰川世纪。可你知道吗，地球在冰川世纪之前，有一个更加高冷的纪元——前寒武纪。那时的地球还没有出现门类众多欣欣向荣的生物，那时的世界是一片长达数十亿年的漫长死寂。混沌、神秘的前寒武纪约占全部地史时间的六分之五，可是由于没有足够的生物依据，我们对地球的这段 历史 知之甚少。

作为国内前寒武纪地质研究的代表性人物、学科带头人之一，中国科学院院士翟明国主攻的就是前寒武纪地质学、变质地质学和岩石学研究，揭示距今四十多亿年前地球的起源、生命的起源、大陆的起源等奥妙。

1973年，新疆招收工农兵学员，翟明国凭借在人大附中毕业的底子，考取了西北大学地质学专业，从此开启了他的地质科研之路。

“哪个学科其实都有它自己很重要的东西，我觉得最主要还是实事求是地学点本事。哪个专业国家招收，都是国家有需要的。学好本领了你就可以干事情了。”

怀着这样的信念，翟明国1982年和1989年在中国科学院地质研究所先后获硕士、博士学位，并最终成为著名的地质学家。

“我们生活在地球上，就要认知地球是怎么来的，是怎么演化的，将来会发展成什么样”，在翟明国这样的地质学家眼里，衡量一块石头珍贵与否，标准与普通人有所不同，他们看的是石头的年龄和“出身”，而不是其他表面现象，“我们看的就是哪个石头能更好地折射地球的 历史 。”

“地球本身是有生命的，有生有死。地球演化是不可逆的，是进化的过程。地球的内部能量，按照放射性同位素的衰变计算，再有四十多亿年就耗尽了，就没有我们需要的氧和水，不适合人类生存了。所以我们现在要研究地球是怎么演化到现在的，从现在到未来又会怎样。而且将来必然还要有一门科学叫未来地质学，研究多少亿年以后地球是怎么样的，地震是什么样，岩石会有什么变化。这些非常深奥，是地质科学奥妙中的王冠。”翟明国说。

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探秘地球第三极有何意义?

据报道，今年6月，由中国科学院组织实施的第二次青藏高原综合科学考察在西藏启动，专家表示探秘地球第三极对整个“泛第三极”地区的水资源安全、自然灾害防控和生态环境保护，或许都有启示意义。

报道称，目前正在阿里进行的“河湖源”考察，是第二次青藏高原综合科考的第二站，按计划，科考队今年还将深入南亚陆路大通道，与尼泊尔等国开展国际科研合作，未来五至十年，中国科学家还将继续走出国门，考察将涉及中亚、伊朗高原、东欧等泛第三极地区。

相关负责人日前表示，科考发现，近年来，这一区域的环境发生了诸多变化，升温太快了，每10年全球升高0．17摄氏度，而青藏高原是0．3摄氏度或0．4摄氏度。藏北的降水在增多，南部却在变干。

这些气候变化是总领科考的大问题。而青藏高原对区域甚至全球生态环境的意义，可谓“牵一发而动全身”，通过科考各项基础数据补充完整后，整个区域的环境变化或许能一目了然，并探究气候变化提供决策建议。

宇宙探秘之地球：起源于46亿年前，它不是正球体而是三轴椭球体

地球位于银河系中的太阳系，处在金星与火星之间，是太阳系中距离太阳第三近的行星。在茫茫宇宙中地球是个很不起眼但又得天独厚的星球。地球是太阳系中唯一适宜生命存在的天体。

那么，地球是如何产生的呢？对地球起源和演化问题进行系统的科学研究始于十八世纪中叶，至今已经提出多种学说。现在流行的看法是：地球作为一个行星，远在46亿年以前起源于原始太阳星云。它同其他行星一样，经历了吸积、碰撞这样一些共同的物理演化过程。

地球胎形成伊始，温度较低，并无分层结构，只是由于陨石物质的轰击，放射性衰变致热和原始地球的重力收缩，才使地球温度逐渐增加。随着温度的升高，地球内部物质也就具有越来越大的可塑性，且有局部熔融现象。这时，在重力作用下物质分异开始，地球外部较重的物质逐渐下沉，地球内部较轻的物质逐渐上升，一些重的元素（如液态铁）沉到地球中心，形成一个密度较大的地核（地震波的观测表明，地球外核是液态的）。物质的对流伴随着大规模的化学分离，最后地球就逐渐形成现今的地壳、地幔和地核等层次。

地球是一个三轴椭球体，赤道处略为隆起，两极略为扁平，赤道半径比极半径长20多公里。通过研究地震波、地磁波和火山爆发，一般认为地球内部有四个同心球层：内核、外核、地幔和地壳。地壳是由多块断裂的块体组成，大陆地壳平均厚约30多公里，海洋地壳仅5至8公里。地壳上层主要由硅铝氧化物构成，下层为玄武岩层，主要由硅镁氧化物构成。地幔厚度约2900公里，放射性元素集中，蜕变放热，将岩石熔融，是岩浆的发源地，物质呈可塑性固态，推动地壳板块的运动。地核平均厚度约3400公里，外核呈液态，内核为固态，主要由铁镍等金属元素构成，中心温度达6600 ，与太阳表面温度相当，压力可达370万个大气压。

地球是人类的共同家园，然而，随着科学技术的发展和经济规模的扩大，全球环境状况在过去30年里持续恶化。有资料表明：自1860年有气象仪器观测记录以来，全球年平均温度升高了0.6摄氏度，最暖的13个年份均出现在1983年以后。20世纪80年代，全球每年受灾害影响的人数平均为1.47亿，而到了20世纪90年代，这一数字上升到2.11亿。目前世界上约有40％的人口严重缺水，如果这一趋势得不到遏制，在30年内，全球55％以上的人口将面临水荒。自然环境的恶化也严重威胁着地球上的野生物种。如今全球12％的鸟类和四分之一的哺乳动物濒临灭绝，而过度捕捞已导致三分之一的鱼类资源枯竭。保护我们的地球家园，迫在眉睫！

1970年4月22日，在太平洋彼岸的美国，人们为了解决环境污染问题，自发地掀起了一场声势浩大的群众性的环境保护运动。在这一天，全美国有10000所中小学，2000所高等院校和2000个社区及各大团体共计2000多万人走上街头。人们高举着受污染的地球模型、巨画、图表，高喊着保护环境的口号，举行游行、集会和演讲，呼吁政府采取措施保护环境。这次规模盛大的活动，震撼朝野，促使美国政府于70年代初通过了水污染控制法和清洁大气法的修正案，并成立了美国环保局。

从此，美国民间组织提议把4月22日定为“地球日”，它的影响随着环境保护的发展而日趋扩大并超过了美国国界，得到了世界许多国家的积极响应。随着人们保护环境意识的提高，和不断地做出各种措施，相信我们的地球家园会越来越美！

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