《进化的历程》PPT课件.ppt

第4部分 进化的历程,第3节 多细胞生物的进化,本节内容,生物的分界多细胞植物的进化无脊椎动物的进化脊椎动物的进化,一、生物的分界两界说：1735年由林奈提出。他以生物能否走动为标准，把生物界分为植物界和动物界。三界说：1860和1866年，分别由霍格(Hogg)和海克尔提出。因为从显微镜中发现了许多单细胞微生物，如眼虫，它们兼有动植物的某些特征，他们把生物界分为植物界、动物界和原生生物界。原生生物：简单的真核生物(即具有真正的细胞核)，多为单细胞生物，亦有部分是多细胞的，但不具组织分化。这个界别是真核生物中最低等的。单细胞的原生生物集多细胞生物功能于一个细胞:水份调节、营养、生殖等。营养的方式繁多，自养光合作用、吸收外间营养、亦可进食有机食物。所有原生生物都生存于水中。,眼虫：是眼虫属生物的统称，在植物学中称裸藻，是一类介于动物和植物之间的单细胞真核生物。隶属：原生动物门、鞭毛虫纲、眼虫目、眼虫属,四界说：1938年，由科普兰（Copeland）提出。把生物界分为植物界、动物界、原生生物界和菌界。菌界包括细菌和蓝藻。五界说：1969年，由惠特克（）提出。他根据现代生物学的进展将生物界划分为动物界、植物界、原生生物界、真菌界和原核界。真菌（Fungus）一词的拉丁文 Fungus 原意是蘑菇，是一种真核生物。最常见的真菌是各类蕈类，另外真菌也包括霉菌和酵母。现在已经发现了七万多种真菌。,酵母菌,霉菌的分生孢子,真菌（真核细胞型微生物）：微生物中只有真菌具有真正的细胞核和完整的细胞器；细菌：仅有原始核结构，无核膜和核仁，细胞器很少，属于原核细胞型微生物；病毒：没有细胞结构，属于原生微生物。有些真菌很微小，也能使人生病，但它与细菌和病毒有本质的区别。一些真菌寄生在人体表面，如某些皮肤病。植物病如棉花枯萎病、水稻稻瘟病、小麦叶锈病都是真菌引起。,真菌、细菌、病毒的区别,二.多细胞植物的进化1 藻类植物：前寒武纪至泥盆纪早期。低等植物，水中生活，结构简单，没有根、茎、叶的分化，细胞内含光合色素，能进行光合作用。根据发展顺序，藻类植物又分为原核藻类（单细胞的蓝藻，出现在距今大约3533亿年前）和真核藻类（如红藻、绿藻等，出现于距今1514亿年前）。,生活时期,特征,原核藻类-蓝藻出现的意义 光合作用放出O2，不仅使水中的溶解氧增加，也使大气中的O2含量增加，且逐渐在高空形成臭氧层。一方面为好氧真核生物的产生创造了条件；另一方面为生物生活在水的表层和地球表面创造了条件，因为臭氧层可以阻挡一部分紫外线的强烈辐射。,真核藻类一群没有根、茎、叶分化，能进行光合作用的低等自养真核植物大约出现于15亿14亿年前形态：单细胞、各式群体、丝状体、叶状体、管状体大小：几个微米几米(海带)百米(巨藻)结构简单，无明显组织分化少数种类有表皮层、皮层和髓的分化，如海带植物体通常称为原植体(thallus),丝状体藻类,叶状体藻类,团藻,褐藻（海带）,红藻（紫菜）,真核藻类在水生生态系统中的地位及经济价值,真核藻类是水生生态系统中的初级生产者 没有真核藻类和原核藻类,水生生态系统将不能维持，其它一切生物将不能生存赤潮海水受到污染，使海水富营养化，在一定条件下浮游生物大量增殖，引起海水发生染色变化的现象红褐色、黄褐色等。赤潮主要由真核藻类的甲藻和硅藻形成中国沿海有19种甲藻和18种硅藻能形成赤潮,赤潮引起大量鱼死亡,有些种类仅能生活在清洁水体中如果水体受到某些重金属或化学物质污染，绝大多数藻类均不能生存，仅有极少数种类可以生长,水质监测,真核藻类的经济价值,食用海带、紫菜等药用小球藻、刺松藻等工业原料海带、巨藻、昆布等,昆布,小球藻片,2 蕨类植物：生活时期：从泥盆纪中期到二叠纪早期。又称陆生植物时代。进化过程：从4亿年前由一些绿藻演化出原始陆生维管植物。裸蕨：已绝灭的最古老的陆生植物。无真根，无叶子，但体内已具维管组织，可以生活在陆地上。是最初的高等植物代表。其地上茎直立，高约1米，具有二歧分枝，无根无叶，或仅具有刺状附属物，故名裸蕨。开辟了植物从水生发展到陆生的新时代，陆地从此披上绿装。,苔藓植物:泥盆纪出现，始终没能形成陆生植被的优势类群；无维管系统的分化，无真根，对陆生环境的适应能力不如维管植物。小型多细胞绿色植物，多适生于阴湿环境中。苔藓植物有颈卵器和胚出现，是高级适应性状；所以将苔藓植物、蕨类植物和种子植物，合称为有胚植物。,蕨类植物：裸蕨类在泥盆纪末期绝灭，蕨类植物在二叠纪约1.6亿年的时间，成了当时陆生植被的主角。许多高大乔木状的蕨类植物很繁盛，如鳞木、芦木、封印木等。蕨类植物已有了真正根、茎、叶的分化，具有输导水分、无机盐和营养物质的维管系统，但其受精阶段仍离不开有水环境，仍以孢子繁殖后代，这些是蕨类植物原始性的反映。,木贼,水韭,松叶蕨,是高等植物中比较低级的一门，也是最原始的维管植物。大都为草本，少数为木本。蕨类植物孢子体发达，有根、茎、叶之分，不具花，以孢子繁殖，世代交替明显，无性世代占优势。常可分为水韭、松叶蕨、石松、木贼和真蕨五纲，大多分布于长江以南各省区。,石松：药用、观赏,水蕨,桫椤科,海金沙,倒挂铁角蕨,真蕨纲,蕨类植物的孢子繁殖：生物的无性生殖方式之一。在生物体的一定部位产生一种特殊的生殖细胞叫孢子。孢子的特点：能直接长成新个体。植物界中的藻类、菌类、苔藓、蕨类等植物都能用孢子繁殖，所以称这几类植物为孢子植物。植物通过无性生殖产生的孢子叫“无性孢子”，如分生孢子、孢囊孢子、游动孢子等；通过有性生殖产生的孢子叫“有性孢子”，如接合孢子、卵孢子、子囊孢子、担孢子等,3 裸子植物：从二叠纪至白垩纪早期，历时约1.4亿年。许多蕨类植物由于不适应当时环境的变化，大都相继绝灭，陆生植被的主角则由裸子植物所取代。中生代为裸子植物最繁盛期，称为裸子植物时代。原裸子植物 原始裸子植物种子蕨和柯得狄、本内苏铁（已灭绝）其他裸子植物 从蕨类植物到裸子植物最大的变化是形成了裸露的种子，并在发育过程中产生花粉管，精子经花粉管达卵细胞，这样受精不再受外界限制。,苏铁纲,松柏纲,银杏纲,红豆杉纲,百岁兰,买麻藤纲,4 被子植物：白垩纪后期，在板块运动、造山运动、大陆性气候、冰川时期的严酷环境下，裸子植物逐渐消逝，被子植物大发展；直到现在，被子植物仍然是地球上种类最多、分布最广泛、适应性最强的优势类群。共1万多属，约20多万种，占植物界的一半，中国有2700多属，约3万种；被子植物的发展可以划分为4个阶段：乔木阶段（白垩纪到始新世）；灌木和草本阶段（渐新世到第三纪中期）；杂交阶段（第三纪后期）多倍体阶段（第四纪）,被子植物和裸子植物共同特征：都具有种子，都属于种子植物;区别：有无果实包被住。被子植物的种子生在果实里面，除了果实成熟后裂开时，它的种子是不外露的，如苹果、大豆即被子植物。裸子植物没有果实；它的种子仅被一鳞片覆盖，如马尾松的松球，每一鳞片下覆盖两粒有翅的种子。,波斯菊（一年生草本花卉）,二年生草本植物蚕豆,被子植物更适应陆地生活的特征：裸子植物，木质部管胞兼输水和支持机能；被子植物木质部出现导管和纤维两种细胞，各司其职，满足宽阔叶面对水分的需求，及稳固支持枝叶，保证光合作用进行；被子植物胚珠由两层珠被保护；双受精作用及新胚乳的出现，大大增强了胚的发育能力。,多细胞植物进化小结：纵观植物界的发生发展历程，可以看出整个植物界是通过遗传变异、自然选择（人类出现后还有人工选择）发生和发展的，并沿着从低级到高级、从简单到复杂、从无分化到有分化、从水生到陆生的规律演化。新的种类在不断产生，不适应环境条件变化的种类不断死亡和绝灭，这条植物演化的长河将永不间断，永远不会终结。,三、无脊椎动物的进化 是从无壳到小壳，从小壳到大壳的过程。1 无壳无脊椎动物：淮南生物群，发生在距今87.5亿年的前寒武纪晚期，主要是一些蠕虫类，主要特征是动物体无硬壳。埃迪卡拉动物群，距今5.66亿年前，即元古代末期。包括腔肠动物门、环节动物门和节肢动物门共15属25种的低等无脊椎动物。例如，多种水母、水螅、珊瑚和多毛类环虫等。,2 有壳无脊椎动物：寒武纪开始，出现大量形态与埃迪卡拉动物群区别很大的无脊椎动物，即“寒武纪大爆发”现象。主要包括两大类型的海生无脊椎动物化石：小壳体化石：其类型均为小壳体海生无脊椎动物，个体一般在12mm。中国云南晋宁地区寒武纪最早期地层（梅树村组）中含有大量的小壳化石，被命名为“梅树村动物群”（钱逸、蒋志文，1978）。该动物群中全部为小壳体的化石类型。目前已知有12个类别57属98种（蒋志文，1980），分别归入软体动物门原始类群（软舌螺纲、腹足纲、单板纲、喙壳纲），无绞纲腕足动物，以及分类位置不明的似软舌螺类、管壳类、骨片类、齿形类等。,软舌螺纲,腹足纲,大壳体化石：中国古生物学家在云南澄江县帽天山发现的一个内容丰富、保存完好的珍稀化石库“澄江动物群”，是世界最早的大壳体动物化石代表。其中大量是海生无脊椎动物如三叶虫、具附肢的非三叶虫的节肢动物、金臂虫、蠕形动物、海绵动物、内肛动物、环节动物、无铰纲腕足动物、软舌螺类、开腔骨类等。,三叶虫,节肢动物：动物界中最大的类别，几乎占全部动物种数的84。,昆虫类:1）水生昆虫,蜻蜓目、蜉蝣目、襀翅目、广翅目、毛翅目的幼虫完全水生，弹尾目、鞘翅目、双翅目、半翅目、鳞翅目部分是水生。,2）陆生昆虫:,标志着无脊椎动物从水生发展到陆生。,澄江生物群化石发现的意义 澄江生物群的发现，是目前世界上所发现的最古老、保存最好的一个多门类动物化石群；生动如实地再现了当时海洋生命壮丽景观和现生动物的原始特征，为研究地球早期生命起源、演化、生态等理论提供了珍贵证据。澄江动物化石群的发现，引起世界科学界的轰动，被称为“20世纪最惊人的发现之一”。是寒武纪大爆发的直接证据，使我们如实地看到了地球海洋中最古老的动物原貌；使我们认识到，自寒武纪生物大爆发时，地球海洋中就生活着纷繁众多，生态各异的动物。告诉我们有爪动物在寒武纪大爆发时不但存在，其形态还出乎意料地比现代有爪动物更加丰富多彩。,四、脊椎动物的进化 脊椎动物是脊索动物门中的一个亚门。后者包括半索动物亚门（如柱头虫）、尾索动物亚门（如海鞘）、头索动物亚门（如文昌鱼）和脊椎动物亚门（占绝大多数）。1 早期的脊椎动物：头索动物门中的文昌鱼被认为是无脊椎动物进化到脊椎动物的过渡类型。,最早的脊椎动物出现于距今4亿5千万年前的奥陶纪，但只是零星残破的骨片;志留纪（距今4亿年前）才有比较完好的化石;泥盆纪（距今3亿6千万年前），化石更丰富。这些最早脊椎动物的身体虽呈鱼形，但实际上它们和真正的鱼类不一样。它们没有上、下颌，只有一个漏斗式的口，不会主动捕食，故称无颌类，即甲胄鱼。,在无颌类进化早期，前面一对鳃弓发生了变位，转化成为上、下颌，于是出现了有颌脊椎动物。颌的出现，是脊椎动物进化史中第一次重大“革命”，从此它们可主动捕食，在鱼类进化中最主要就是颌的出现。,2 鱼类：分为4个亚纲，即棘鱼亚纲、盾皮鱼亚纲、软骨鱼亚纲和硬骨鱼亚纲。棘鱼:出现在早志留世，眼睛大，形似鲨鱼，除尾鳍外，各个鳍前端有一根硬棘。盾皮鱼类：出现在中志留世，出现在上、下颌，是最早的有颌脊椎动物。,棘鱼,盾皮鱼类,软骨鱼：盾皮鱼泥盆纪(3.6亿4.08亿年前)灭绝前，硬骨鱼和软骨鱼兴起，软骨鱼包括各种鲨鱼和鳐鱼。,大白鲨,格陵兰岛附近现巨型深海鲨鱼,软骨鱼的骨架由软骨组成，脊椎虽部分骨化，却缺乏真正的骨骼。两侧具腮裂，无鳃盖；体型上下不对称（嘴的下颌位于上颌后方；尾鳍上侧长于下侧）；不具鱼鳔，导致软骨鱼纲的动物不能像硬骨鱼一样在水中悬浮，它们为了生存必须不停运动，因此大多数的软骨鱼都是凶狠的肉食性动物；,硬骨鱼：原始的硬骨鱼类具有机能性的肺，但大多数后来的硬骨鱼类的肺转化成了有助于控制浮力的鳔。,硬骨鱼是水域中高度发展的脊椎动物，以其广泛的辐射适应分布于海洋、河流、湖泊各处。世界上已知鱼类约有26000多种，是脊椎动物中种类最多的一大类，约占脊椎动物总数的48.1%.,泥盆纪中期，硬骨鱼类分化成走向不同进化道路的两大分支：辐鳍鱼类（亚纲）和肉鳍鱼类（亚纲）。,肉鳍鱼类：被覆鳞片的肉质叶状偶鳍,辐鳍鱼类是脊椎动物中演化最为成功的类群之一，而且与人类的日常生活密切相关。占鱼类种数的96%以上。,大黄鱼,小黄鱼,乌贼,带鱼,世界上最长的硬骨鱼,从原始有颌类进化出软骨鱼类和硬骨鱼类，它们迅速分化增长，到泥盆纪大为繁盛，超过了一切无脊椎动物和无颌类，成为地球水域中最占优势的动物，所以泥盆纪有“鱼类时代”之称。,南加州一名海洋科学研究员，2013年10月13日在潜水时，发现一条18尺长的黄带鱼尸体，需要15人帮忙，才能把尸体拖上岸。,3 两栖类：泥盆纪晚期（约3亿5千万年前），地球气候温暖湿润，蕨类植物繁盛，硬骨鱼的一支在不断改造自身过程中，逐步适应陆地生活，支撑上陆，成为最早陆生脊椎动物两栖类。最古老的两栖类化石是鱼石螈，是鱼类和两栖类之间的过渡类型，出土于泥盆纪晚期的地层中。,蝾螈又称火蜥蜴、在侏罗纪中期演化的两栖类中的一类。,蓝尾蝾螈,4 爬行类（真正的陆生动物）石炭纪末期地球造山运动，气候剧变，出现干旱和沙漠，具有大陆性气候，蕨类植物被裸子植物代替，爬行类蓬勃发展，中生代是爬行类的时代。按生殖方式分类，脊椎动物可分为非羊膜类和羊膜类两大类。前者包括鱼类和两栖类，后者包括爬行类、鸟类和哺乳类。特点：具羊膜卵；体内受精；有角质鳞的干燥皮肤，适应陆地生活。,羊膜卵，指具有羊膜结构的卵，是爬行类、鸟类、卵生哺乳动物所产的卵。羊膜腔中充满着液体，使动物能够在陆地上孵化，而不像两栖动物那样，生殖时还必须回到水中。羊膜卵的出现，是脊椎动物进化史上的一大飞跃。,根据头骨颞孔的数量及其着生位置等，可将爬行动物分为4大类:无孔类:头骨上无颞孔。最原始的爬行动物，出现于石炭纪晚期，如杯龙类、龟鳖类。,下孔类:头骨侧下方有一个颞孔，似哺乳爬行动物，是哺乳动物的祖先，生活于古生代晚期和中生代。如盘龙目、兽孔目,上孔类:头骨侧上方有一个颞孔，主要是海洋中的爬行动物，出现于三叠纪早期，常被并入双孔亚纲，在白垩纪晚期全部灭绝。鳍龙目、鱼龙目,双孔类：头骨侧面上、下共有两个颞孔。较原始的主干爬行动物，是出现于石炭纪晚期的第一批爬行动物之一，也是现代最繁盛爬行动物，包括现存爬行动物的绝大多数成员。始鳄目、喙头目、蜥蜴目,5 鸟类 鸟类由爬行动物进化而来，恒温，能适应飞翔生活。古鸟亚纲，即一些祖先型鸟类，生存于侏罗纪至白垩纪晚期，如中国鸟、华夏鸟、孔子鸟等；今鸟亚纲，即从白垩纪开始的所有现代鸟类及其祖先。主要特点是具有发育的龙骨突。始祖鸟是不是现代鸟类的祖先？,始祖鸟,始祖鸟从原始鸟类被划分至原始恐爪龙类，变身为伶盗龙的祖先,郑氏晓廷龙复原图。其锥形齿，长而粗壮的前肢与原始鸟类极为相似。,郑氏晓廷龙（Xiaotingia zhengi）化石标本图,恐龙起源说：早在1870年就提出了，认为鸟和恐龙骨骼系统相似是趋同进化的结果。1970年美国学者发现美国恐爪龙和始祖鸟极其相似，但仍有反对者。槽齿类起源说：槽齿类是比恐龙更加原始的一类化石类群。该学说认为恐龙胸前不具有鸟类特有的义骨；另恐龙腰臀部的骨骼、牙齿、距骨等虽与鸟类有些相似，但不具有同源关系，因此不能用来恢复两者的系统关系。,鸟类的起源假说：槽齿类爬行动物起源说、恐龙起源说,槽齿类的吻细长，外鼻孔分开，有眼前孔，鼻骨长，后顶骨小，有时消失，下颌细长；25-26个荐前椎，椎体双凹到平凹型、腰带三射型；后肢较长，趾式完全。最先出现于早三叠世，在三叠纪以后绝灭,恐龙之所以能称霸亿万前的地球真的是因为它们是当时最强大的物种吗？美国哥伦比亚大学的科学家们给出了否定的答案，据称当年真正的霸主是槽齿类爬行动物，也就是现在鳄鱼的“表亲”。,鸟类飞行起源学说地栖起源，认为鸟类飞行是从地面奔跑起飞的，这个学说常常和鸟类起源于恐龙的学说联系在一起。树栖起源，认为鸟类飞行最初阶段经过了这个树上的跳跃、滑翔。实际上树栖起源更经得住理论推敲和化石证据的支持。,鸟类从侏罗纪出现至今已有1.3亿多年历史，它是善于飞翔的一类脊椎动物，分布广泛，种类繁多，被称为脊椎动物征服空间的佼佼者。,6 哺乳类 哺乳类起源于古爬行类。爬行动物自石炭纪出现后，经二叠纪的酝酿，进入中生代便大为发展，分支之多，种类之繁达到空前地步，占据了陆、海、空三大生态领域。当爬行动物刚建立不久，在石炭纪晚期（距今约3亿年前），一支名为下孔类（或叫似哺乳爬行动物）的爬行动物，默默无闻地朝着哺乳动物方向发展。经过二叠纪和整个中生代1亿6、7千万年的酝酿，到新生代（距今7千万年以前），它的后裔哺乳动物才最终取得胜利，“统治”现今世界。,哺乳类是脊椎动物中最高等的一类，具有更好的适应能力，如恒温、哺乳、脑发达、胎生等。现存最原始的哺乳类为鸭嘴兽、针鼹和原针鼹。,原针鼹,针鼹,在系统分类上，哺乳纲动物分为4个亚纲：始兽亚纲：三叠纪和侏罗纪的原始哺乳类。现已基本灭绝原兽亚纲：原始的卵生哺乳动物，包括现存的单孔目和早期哺乳动物，包括鸭嘴兽、针鼹和原针鼹异兽亚纲：仅为多瘤齿兽目的一些古老哺乳类，多瘤齿兽最早出现在晚侏罗世，在晚白垩世和古新世达到顶峰，渐新世全部绝灭，延续时间超过 1 亿年，长于其他哺乳动物。兽亚纲：包括现代哺乳动物在内的约28个目。古兽次亚纲:生活于侏罗世到白垩纪初期，是兽亚纲进化的基干。后兽次亚纲：即有袋类，仅有袋目一目.真兽次亚纲：真正有胎盘类，新生代占统治地位的哺乳动物，我国只有这一次亚纲的哺乳动物，新生代后，以食虫类为基干的有胎盘类迅速分化，占整个哺乳动物总数的95%以上，至今称雄全球，因而常称新生代是哺乳动物时代。,食虫目：真兽类最原始的成员，与其它真兽类的共同祖先非常相似，现分布于大洋洲、南美南部和南极以外的大多数地区，种类繁多。跳鼩目：产于非洲的小目，曾经被置于食虫目。攀兽目：产于亚洲热带地区的小目，即树鼩，曾经被置于食虫目或灵长目。皮翼目：产于亚洲热带地区的小目，仅包括两种鼯猴。翼手目：即蝙蝠，飞行的哺乳动物，哺乳动物的第二大目，遍及南极以外的世界各地。灵长目：包括猿猴、狐猴和人类等，除人类外，多分布于大洋洲以外的温暖地区。通常按照进化程度可分成原始的原猴类、中等进步的猴类和进步的猿类和人类。贫齿目：现仅分布于美洲的原始类群，包括犰狳、食蚁兽和树懒。,鳞甲目：即穿山甲，分布于非洲和亚洲热带、亚热带地区。兔型目：包括兔和鼠兔，分布于大洋洲和南极洲以外的世界各地，被引进大洋洲。啮齿目：哺乳动物的最大一目，遍及南极洲以外的世界各地，即各种鼠类以及豪猪、河狸等，一般分成松鼠型亚目、鼠型亚目和豪猪型亚目三大类。食肉目：包括陆生的裂脚类和海生的鳍脚类，二者常分成不同的目，广泛分布于世界各地，裂脚类又分成犬型类和猫型类，其中犬型类的鼬科和猫型类的猫科单独介绍。鲸目：包括鲸和海豚，广泛分布于世界海洋，其中有些地球上最大的动物。,海牛目：素食性的海洋哺乳动物，现分布于各大洲热带、亚热带沿海地区以及非洲和南美洲的部分淡水水域。蹄兔目：现仅分布于非洲和阿拉伯的小目。长鼻目：即象类，现仅分布于非洲和亚洲热带地区。管齿目：仅土豚一种，分布于非洲的食蚁动物。奇蹄目：处于衰败中的有蹄类，包括马、貘和犀牛三类，现分布于非洲、亚洲和中南美洲。偶蹄目：现代的优势有蹄类，分布于大洋洲和南极洲以外的世界各地，包括猪型亚目，胼足亚目和反刍亚目，其中反刍亚目的牛科是最进步、最繁盛的有蹄类。,至此，我们对脊椎动物的进化有了一个总的轮廓：,鱼类 两栖类 爬行类,鸟类,哺乳类,巨藻,为茎叶体的对应词。指多细胞的，在外部形态上与茎叶无差别，但内部尚未分化出维管束的那些植物体。,灯泡海鞘,海鞘(海中凤梨)幼体的尾部有脊索，脊索是高等动物的标志,中国鸟,华夏鸟,孔子鸟,