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专题十五 生物的进化
拓展一 化石的形成和年代测定 年轻一些 因而任何化石及其他考古材料 如古
， （
１ 化石的形成 人类制造的石器 发现在下层的比上层的要古
． ），
先前生活的生物被保存在地层中的遗留物 老 除非由于地壳扭曲 岩层上下可能发生翻
。 ，
或者它的印迹可以称为化石 生物被漂流的砂 转 一般来说 根据上下层的关系可以确定地
。 。 ，
石 河流沉淀出的泥浆或者火山灰包埋 生物体 层及其中化石的相对年代
、 ， 。
的有机物质通常会迅速地腐烂 而比较坚硬的 如果要测定其绝对年龄 则需要用另外的
， ，
部分 如动物的骨骼和牙齿 软体动物的壳 植 方法 放射性核素测定法
， 、 、 ——— 。
物的树干等都可能成为化石 在极为稀少的情 如用放射性核素 测定 在大气中每
１４ １２
。 Ｃ 。 １０
况下 一个完整的生物 包括其软组织都成为化 个稳定性核素 中就有一个 原子 绿色植
１２ １４
， ， Ｃ Ｃ 。
石 一只昆虫被包埋在树脂中 经历漫长的地 物在光合作用中利用大气中的 每结合进植
。 ， ＣＯ２，
质年代 树脂变成琥珀 这只昆虫被完整地保存
物组织 个碳原子 就有一个是放射性的 植
， ， １２
１０ ， 。
下来 成为化石
物被动物吃掉 成比例地成为动物的一部
， 。 １４
， Ｃ
分 生物死亡后 生物停止吸入 而已经在生
１４
。 ， Ｃ，
物组织中的 则继续以恒定的速率衰变 使
１４ １４
Ｃ ， Ｃ
对 的比例下降 测定样本中放射性核素的
１２
Ｃ 。
被包埋在砂石 泥浆中的生物遗留物能否 数量 确定 １４ 对 １２ 的比例 就可以计算出样本
、 ， Ｃ Ｃ ，
成为化石 关键在于土壤的性质 在潮湿酸性 的年代
， 。 。
的土壤里 骨骼里的矿物质被溶解 不能成为化 １４ 的半衰期是 年 大约在 万年以
， ， Ｃ ５ ７３０ 。 ７
石 在泥炭中 那里潮湿的酸性土壤里不含氧 后 剩下的 １４ 的量已经微乎其微了 因此 １４
。 ， ， ， Ｃ ， ， Ｃ
动物的骨骼和软组织都可能保存下来 在碱性 测定年代的方法不能用于 万年以前的化石
。 ７ 。
土壤中 骨中的矿物质 不会被溶解 新的矿物 要测定更加古老的化石的年代 就要使用半衰
， ， ， ，
质 常常是石灰质和氧化铁会沉积到骨骼的空 期更长的放射性核素 如 ４０ ２３８
， ， Ｋ、 Ｕ。
隙中 置换出原来的物质 达到骨骼质量的 拓展二 达尔文与“预言之蛾 ”
， ，
成为石化的生物遗骸 这是常见的一类 年 法国植物学家杜比特 图亚
３５％， ， １７９８ ， ·
化石 斯发现了一种特殊的兰花 它与一般植物不同
。 ， ，
有时沉积岩中的化石不是生物的遗留物 拥有一个非常长 的 距 可达 厘米 而花蜜
， “ ”（ ３０ ），
而是它的印迹 腕足动物的壳被包埋在海底的 只在此器官的最末端才有一点点
。 。
泥浆中 壳腐烂了 留有壳的凹痕的泥浆却保留 这在当时引发了热议 为什么这种花会长
， ， ，
下来 凹痕中充满水及溶于其中的矿物质 矿 成这样呢 达尔文在书中也发表了自己的看
。 。 ？
物质从水中沉积到凹痕的表面 使它硬化而成 法 在马达加斯加岛一定有某种蛾的吻部可以
， ：“
为印迹化石 延伸到 厘米 达尔文没有说错 在距预
。 ２５～３０ ”。 ，
２ 化石的年代测定 言之日过去 多年后人们终于发现了这种
． ４０
在沉积岩中 上部的地层比下部的地层要 蛾 马岛长喙天蛾
， ——— 。
２０虽然异养营养方式的出现可以引起生物多
样性增加 但收成学说不能从时间和本质属性
，
上解释寒武纪大爆发
。
２ 捕食压力学说
．
那么为什么它们会进化成这个样子呢 对
观点
？
（１）
于兰花来说 更深的 距 可以让蛾更靠近花 从
捕食与被捕食生态关系的建立使动物感受
， “ ” ，
而多传播花粉 对于蛾来说 更长的吻可以吸取
到生存压力 在自然选择的作用下 动物躯体骨
； ，
， ，
更多的花蜜 于是二者的特性在进化中被不断
骼化 体积增大 运动和逃逸能力增强 伪装 毒
。
、 、 、 、
强化 变成了彼此都高度依赖的关系 如果这种
性攻击与防御等一系列生态适应进化策略出
， ，
蛾灭绝了 那这种兰花就会因为无法繁殖而灭
现了
，
。
绝 反之亦然
局限
， 。
（２）
大型捕食者本身是在寒武纪大爆发时出现
的复杂动物 它们位于食物链的顶端 理论上应
， ，
出现于初级消费者之后 如果是捕食者的出现
。
刺激寒武纪大爆发 那么谁来激发它们的出现
，
拓展三 解释寒武纪大爆发的两个学说 和进化呢 现在还不能解释
？ 。
１ 收成学说 ３ 总结
． ．
观点 捕食性压力学说是最被广泛接受的寒武纪
（１）
前寒武纪的生态系统缺乏异养植食性的生 大爆发的生态原因 但仍存在局限 或许可以
， 。
物 生物多样性程度受到自我约束 一旦异养营 笼统地进行概括 寒武纪大爆发是由环境变化
， ； ：
养方式出现 就会激发多样性自我增殖反馈机 突破关键约束而导致的 以后生动物为主导的
， 、
制 导致异养原生生物 后生动植物的同时起源 海洋生态系统的初次建立 通过多种生态效应
， 、 ，
和辐射进化 的连锁反应得以实现 对这一世纪难题的答
。 。
局限 案 科学界仍在探索当中
（２） ， 。
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