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演化的证据 -- 化石

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单细胞生物

海洋动物

海洋植物（藻类）

矮小陆地植物（苔藓类）

鱼类

高大陆地植物 --

蕨类植物

两栖类

裸子植物

被子植物

鸟类

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达尔文的演化学说--演化论

达尔文演化论中的天择说

达尔文与物种起源

达尔文对科学实质的贡献是双方面的。一是他提供许多证据,证明生物演化确曾发生过,另一是他提出天择说,解释演化是怎样发生的。他的演化学说并非凭空构想,而是参考了当代其他学者的理论与发现,再加上他本人的努力研究,始发展成一完整而合理的演化学说。1831年达尔文在一艘航行远洋的船上任博物学者,曾广泛研究南美洲东西海岸的动植物,并收集标本,详细记载。当该船航行至厄瓜多尔西部之加拉贝哥斯群岛(Galapagpe Islads)时,他发现这些岛屿上勃生物,有极庞杂纷繁的变异,实为研究演化的天然场所。他并将岛屿上的生物与在南美所观察到的各种生物详加比较。他发现加拉贝哥斯各小岛上,分别有不同的大海龟;各小岛上的雀(finch)虽然是血缘很近的种类,但是,他们嘴的形状和大小,却因食性不同而有差异(图3.1),他们有的食虫,有的食植物,有的两者兼食。在这些远离大陆的小岛上,拥有如此特异的生物相,益使达尔文相信生物是可以演化的。

图3.1加拉贝哥斯群岛上的4种雀类显示其鸟嗦的形状和食物有关: ①啄食种子。②主食种子,偶食昆虫。③主食3昆虫,偶食种子。④食昆虫。

达尔文乘轮航海五年,收集许多生物方面的资料,在返回英国的第二年,便读到马尔萨斯(Malthus)的〈人口论〉。其中提到粮食产量以算术级数增加而人口则以几何级数增加,由于量食的供不应求,最后便造成人类间的激烈竞争。达尔文研究其航海所获的生物资料,便由此而孕育了自然淘汰的观念,于是继续专心研究,广事收集足以支持其演化学说的证据,先后费了二十余年的时间,至1859年，他的划时代巨著---〈物种起源〉终于出版问世。

物种起源相关的事项

达尔文曾详细地研究过家鸽品种的起源。不下150种家鸽的品种,在体型大小、羽毛形状、色泽和数目、眼险形态、鼻孔大小、飞行习性和鸣声的特点,都有不同。例如，球胸鸽的特点是嗦囊特别发达;毛领鸽的特点在于颈部四周有膨松翻起的羽饰,扇尾鸽的特点在于尾部有多达到~48根尾羽,而不是一般的12～14根等。但是,不管品种间的差异多么显著,它们都喜欢群居,不会在树上筑巢,有共同的求偶习性,彼此能够杂交,杂交后能得到蓝灰色的杂种后代。它们都起源于地中海沿岸野生的蓝灰色岩鸽。
不同的家鸡品种都起源于南亚野生的原鸡。各种家猪品种都起源于欧洲的野猪和亚洲猪。在栽培植物方面,各种不同的甘蓝如结球甘蓝、抱子甘蓝、羽衣甘蓝、球茎甘蓝和花椰菜,都起源于地中海沿岸的野生甘蓝。家畜和栽培植物的起源和品种分化,证明生物类型的可变性,它们的演化是野生动植物在驯化条件下长期人工选择的结果。

自然选择的实例--蛾类的工业黑化

达尔文在论述进化时,认为自然选择是长期的过程,是难以直接观察到的o但是,由于人类的活动可以产生极其强大的选择压力,使单向性选择可以以前所未有的速度进行。椒花蛾和其他蛾类的工业黑化就是经过详细调查研究过的典型实例。
椒花蛾是夜间活动白天休止的,通常栖息在有地衣覆盖的树干和石块上。在这样的背景下,浅色型可作为保护色而有利于生存。到1948年,有关椒花蛾的报道都是浅色的。直到1950年在英国工业中心曼彻斯特才第一次报道有黑色型突变,这种基因型的频率在群体中是极低的。随着英国工业化的日益扩大,烟尘和废气开始污染工业城市和近郊,使地衣不能生长而树皮裸露。椒花峨栖息的背景由浅色地衣变成深色树干,于是黑色型的频率日渐增高,在曼湖斯特达到90%以上,在其他新兴工业区黑色型频率也稳定上升。而在未受污染的农业区主要仍是浅色型。
为了证实黑色型在工业区的适应意义,科学工作者做过广泛的实验研究。他们把黑色型和浅色型椒花蛾在翅下做上记号,分别在黑色型占90%的曼湖斯特工业区和没有黑色型的农业区释放,再在夜间用灯光招引。结果在工业区招回的黑色型占释放总数的40%,浅色型只有释放总数的19%;在农业区,招固的浅色型为125%,而黑色型只有6%。很显然,黑色型在工业区是有利的,浅色型在农业区是有利的。
根据黑色型踉浅色型杂交试验的结果,它们是一对基因的差别,黑色型是显性。可见,工业区烟尘和废气的污染,通过树干上地衣的死亡失去对鸟类捕食的保护,构成了单向性的自然选择,使群体中浅色基因频率降低,黑色突变型得到很快散布。
最近,英国工业区严格地控制大气污染,严重的污染已开始减轻,椒花娥的浅色型频率有所回升。但是能不能回复到未污染前的情况,还难以预测。

化石

化石是地质历史时期的生物遗体、遗迹或遗物,是反映生物进化历程的不成文记录。借助于古生物学的方法和技术,在不同地质时代的沉积岩层中可以找到不同生物类型的化石。
遗体化石是古代生物死亡以后躯体被埋藏并在一定条件下石化而形成岩石。形成化石过程主要是泥沙的沉积,天长地久,泥沙变成岩石,在石化过程中,矿物质填充了生物坚硬部分留下的空隙,形成化石。有时候火山爆发,生物埋藏在火山灰下,也会形成化石。有时昆虫停留在树校上,忽然被流下的树脂淹没,形成栩栩如生的琥珀化石。冰川时代被埋藏的生物,因为冰冻而不腐败,如1901年在西伯利亚冻土层发现的完整猛犸没有变质的尸体,也可以叫化石。
遗迹化石是指生物死亡后躯体的某些部分在地层中慢慢消失,而周围的物质却石化而保存生物的形象。最常见的是在隔绝空气的条件下,由于热力作用使埋藏的躯体中氨、氢、氧等成分先后消失,只留下黑色的炭痕,如植物校叶的印痕化石和动物介壳的印模化石。此外,如恐龙留下的足迹化石、动物行动的穴迹化石,也属于遗迹化石。通过遗迹化石可以推测动物的活动情况,也可从足迹的深浅、大小、多少,推测动物的体重和数量。
遗物化石有粪化石、卵化石以及人类祖先使用的工具等。
此外还有"活化石",它们是曾繁盛于某一地质时期,以后又几乎灭绝,目前还残存在个别地区的字遗生物。如分布在中国的银杏、水杉和大熊猫以及在非洲东南部沿海发现的现代总鳝鱼一一矛尾鱼。
形成化石的条件是相当苛刻的。首先,古生物要有能保存为化石的硬体,如介壳、骨髓、牙齿、角、树干、抱子、花粉等。不具硬体的古生物在特殊条件下虽也可以形成化石,但机会极少。其次,死亡生物的遗体必须埋藏在隔绝空气的条件下,如被水下沉积物迅速掩埋,且不被机械作用破坏。第三,要经历足够长的时间,使古生物遗体在沉积物成岩过程中通过石化有更为坚硬的物理特性和更有化学的稳定性。第四,在以后地壳变动或地球内力、外力作用下没有遇到破坏,而终于被保存下来。

化石的功用

地质年代表