早古生代（Early Palaeozoic Era）

地球板块的变化

气候与生物进化(寒武纪是不是寒冷 三叶虫的世界 奥陶纪与头足类动物)

早古生代（Early Palaeozoic Era）

时间

距今5.7亿年～距今4.09亿年

包括古生代的寒武纪﹑奥陶纪和志留纪 3个纪。这段地史时期约开始于6亿年前﹐结束於4亿年前。早古生代形成的地层称下古生界。英国的莫企逊﹐R.I.和A.塞奇威克(1835)建立志留系和寒武系时﹐即认定这段地层是下古生界。1879年﹐C.拉普沃思把志留系和寒武系之间的重复部分分出﹐另建奥陶系﹐同时提出下古生界三分的意见。

地球板块的变化

发生在早古生代的褶皱运动﹐统称加里东运\\动(广义)﹐但志留纪後期的加里东运动(狭义)对全球的地质和生物演化影响更大。早古生代末地史中最重要的大陆和海洋构造格局的变化是古大西洋的关闭﹐从而使北美板块与俄罗斯板块对接﹐形成劳亚大陆。中国古祁连海在志留纪末期封闭﹐使柴达木板块与中朝板块拼合在一起。其他许多古海洋﹐如俄罗斯板块与西伯利亚板块间的古马拉尔海洋﹔西伯利亚板块与中朝板块﹑塔里木板块间的古北亚海洋﹔澳大利亚﹑扬子和北美等板块外侧的古太平洋﹔以及冈瓦纳古陆和上述诸板块间的原特提斯洋。都遭受加里东运动不同程度的影响﹐导致各大陆板块边缘的陆壳增生。

气候与生物进化

寒武纪是不是寒冷

中国科普网站文章，寒武纪是古生代的第一个纪，大约开始于踞今6亿年，至5亿年结束，共经历了一亿年漫长的时间。从名字上听来，寒武纪给人以阴冷恐怖的感觉，实际上，“寒武”是英文Cambria的译音，它原本是英国威尔士西部一座山脉的名称，只因地质学家塞奇威克(A.Sedgwick，1785-1873)在这里进行过详细的研究，发现过许多那一时期的生物化石并确认了相应的地层，所以才被作为一个专门的名称使用至今。现在，寒武纪这个名字被全世界广泛应用，它代表地球上有大量生物开始出现的新时期开始，在此之前，由于地球上的生物极其稀少，便被人们统称为前寒武纪。

因为有大量生物开始出现，可见寒武纪时并不寒冷，恰恰相反，寒武纪时海洋中十分温暖，适合各种生物的生长发育。寒武纪时主要是水的世界，已经形成的古陆上全部是童山和荒漠，而且彼此孤立、分隔，不具备生物繁衍的条件。但海洋中则大不相同，在寒武纪之前的海洋中就有大量的藻类繁殖，同时许多低等的动物活动在海藻间，进入寒武纪后，地球上出现了广泛的海侵现象，海洋的面积进一步扩大，为海洋生物的生长创造了条件，一些原始无脊椎动物逐渐演化发展成具有硬壳的无脊椎动物。

作为一个远古的时代，寒武纪最显著的特点，就是具有硬壳的不同门类的无脊椎动物如雨后春笋般的出现，这些动物，包括节肢动物、软体动物、腕足动物、古杯动物以及笔石、牙形刺等。它们的飞速涌现，形成了生物大爆炸的壮观局面，带来了生物从无壳到有壳这一进化历程中的重大飞跃。试想，在寒武纪之前，地球上一遍荒寂，海洋中的生物寥寥无几，那时的世界与寒武纪有多么巨大的差异啊。只有到了寒武纪，地球才呈现出欣欣向荣的面貌，而改变地球面貌的恰恰是这些众多的生物。

生物从无壳到有壳，给我们带来了两方面的信息，首先是生存环境向更有利的方面变化，寒武纪时浅海面积扩大，海水温暖，含有正常盐分和大量溶解了的碳酸钙，满足了无脊椎动物分泌硬体骨骼的需要；其次，生物具备硬壳后通过变革改变了栖息条件同时增强了自我保护功能，在生存竞争中向有利于自身方面发展。

在我们中国，寒武纪的地层在南方和北方都有广泛的分布，并产有丰富的古生物化石，众所周知，化石可以用来划分和对比地层，利用标准化石，可以准确地识别出不同年代的地层，已故地质学家孙云铸、卢衍豪等为研究这一时期的古生物和地层倾注了毕生的心血。中国的寒武纪地层由于研究水平较高，生物化石丰富，建立了许多完整的地质剖面，现已由国际科学界公认为亚澳太平洋区的标准，吸引了来自五大洲的科学家前来观摩和考察。

寒武纪时形成了许多沉积型的矿产，这些矿藏包括磷、石膏、盐类等，其中磷矿最为重要，我国这一时期的磷矿主要分布在南方。

三叶虫的世界

三叶虫是一种已经绝灭了的节肢动物，我国早在300多年前，即明朝崇桢年间就在山东泰安发现了三叶虫化石。

三叶虫最早是随着寒武纪初期的小壳动物群而出现的，小壳动物群主要是指软舌螺、腹足类、单板类、喙壳类和分类位置不明的一大批个体微小(一般仅1-2mm)、低等的软体动物，当时的海洋条件已经适合于它们生存，这些动物给三叶虫带来了丰富的食源，在那时的海洋中，三叶虫还没有遇到有力的竞争对手，因此它们横行霸道，迅速发展，整个寒武纪成了三叶虫的世界。

三叶虫的身体分为头部、胸部和尾部三个部分，背面的甲壳坚硬，正中突起，两肋低平，也形成纵列的三部分，三叶虫的名字就是这么来的吧。由于三叶虫的背壳坚硬，所以容易被保存成为化石。我们今天了解这种绝灭了的动物，全是通过化石来认识它们的。三叶虫的头部由于覆盖有硬甲，可称为头甲，头甲上中央隆起的部分叫头鞍，头鞍的形状和大小在不同种类中变化较大，头鞍前部是头盖，上面发育着眼脊、眼叶和眼。头盖两侧的边缘下凹并延展形成活动颊，活动颊常常进一步形成十分尖锐的颊刺，伸向身体的后方，整个头甲是三叶虫分类和种属鉴定的重要依据。

胸甲由许多形状相似的胸节组成，这些胸节相互衔接，与绝大多数节肢动物的体节相似，胸节可以活动，并有弯曲的功能。三叶虫身体能够蜷起或伸展开全靠这些活动的胸节，但幼年体的三叶虫没有胸节。尾甲是指三叶虫身体末端由若干体节融合而成的部分，它们形成三叶虫独特的尾部。三叶虫的尾一般都是半圆形，由于尾的边缘常常形成大小不同的尾刺，使许多三叶虫的尾伸展、放射，变得很美丽。整个三叶虫的背面硬而光滑，但科学家们发现有些种类在背甲上具有小瘤或小结节，这些小瘤和小结节与背甲上的颊刺、肋刺、尾刺一起，构成了复杂的防护"盔甲"，可见，当时海洋中即使有比三叶虫强悍的动物，也不敢轻易冒犯它们。

经过各国古生物学家多年的研究，认为三叶虫具有复杂的发育阶段。三叶虫为雌雄异体，卵生，在它们一生的发育中，要经过多次的蜕壳才能长成，现在的许多节肢动物都承袭了三叶虫的生长方式。三叶虫从幼虫到成虫，一般经历三个生长阶段，即幼年期、分节期和成虫期。了解这点，对我们在野外采集三叶虫化石很有必要，如果人们稍微具备一些有关三叶虫发育阶段的知识，就能对采集到的三叶虫化石做出大致的鉴定，不致于把不同发育阶段的同一种三叶虫当做不同形态的属种了。

幼年期的三叶虫除身体很小外，常常凸起明显，头部与尾部区分不明显，没有胸节，虫体呈圆球状。以后，随着三叶虫不断生长，胸节逐渐增加，当胸节全部长成不再增加时就进入成年期，此时意味着三叶虫已达到性成熟阶段，能够生儿育女了。三叶虫每蜕一次壳，身体都会增大，壳上的刺、瘤、甚至尾甲的分节数也会增加。

三叶虫长大以后就可以在海洋中无忧无虑地生活了，至今为止，人们还没有在陆相地层中发现三叶虫化石，这说明这种动物确实只生存在海洋里。由于三叶虫化石常常与珊瑚、腕足动物、头足动物共同出现，表明它们都喜欢生活在比较温暖的浅海，在那里，三叶虫以各种微小的生物为食，或者也对海草及动物的尸体感兴趣。可以肯定，它们不具有主动攻击的能力，因为三叶虫没有良好的游泳器官，也不具备流线形的体形，在水中行进的速度较慢。从它们的坚固背甲可以想象，一旦有凶猛的动物(如鹦鹉螺类)向它们摆出进攻的架势时，三叶虫会迅速把身体蜷起，象穿山甲那样把自己保护起来，悄悄沉入海底。

寒武纪时为什么出现那么多三叶虫呢？科学家们通过古生态学的研究认为，三叶虫具有很好的适应环境的生存方式。三叶虫并不遵循着单一的生活模式，有些种类的三叶虫喜欢游泳，有些种类喜欢在水面上漂浮，有些喜欢在海底爬行，还有些习惯于钻在泥沙中生活，它们占据了不同的生态空间，寒武纪的海洋成了三叶虫的世界。在寒武纪以后的地质时代，这种不同寻常的生物与其它无脊椎动物又共同生存了很长时间，才逐渐数量减少和衰退。我国三叶虫化石非常丰富，仅在寒武纪的早期就发现了200多个属，山东泰安盛产的“燕子石”，经研究发现就是当时大量活动的三叶虫死后堆积形成的，那些显露在岩石表面纷纷欲飞的“燕子”，实际上全是一种长有长长尾刺三叶虫的尾甲。

三叶虫出现后，在整个早古生代(包括寒武纪、奥陶纪和志留纪)都可作为众多生物的代表，它们和许多其它生物一起共同揭开了地球走进生物多样化的序幕，从此，一个欣欣向荣的生物世界才真正出现。晚古生代时三叶虫数量随着门类众多的海相无脊椎动物的大量涌现而减少，中生代到来时终于绝灭。

奥陶纪与头足类动物

寒武纪过后，地球历史进入奥陶纪。奥陶纪是早古生代海侵最广泛的时期，这为无脊椎动物的进一步发展创造了有利的条件。这一时期，海生无脊椎动物不仅门类和属种大量丰富，在生态习性上也有重要的分异。主要生物种类除三叶虫外，还有笔石、鹦鹉螺、牙形刺动物、腕足类、腹足类等，奥陶纪还出现了原始的鱼类。当时的海洋中，各式各样的笔石随处漂荡，各种鹦鹉螺在四处觅食，三叶虫及腕足类在海百合组成的“丛林”中缓缓爬行，还有许多蠕虫类和节肢动物藏匿在藻丛和泥沙中，一派生机勃勃的景象。

奥陶纪的命名颇有些戏剧性：1835年，英国地质学家塞奇威克(A.Sedgwick)建立寒武纪时，泛指整个早古生代及其那一时期形成的地层。同年，莫奇逊(R.I.Murchison)研究英格兰的同一地区的这套地层，提出了志留纪的称谓，指早古生代地层的大部分。这样，两个名称涵盖的内容在时限和地层上有很大一段的重复，造成应用上的困难和长达50年的争论。后来，地质学家拉沃斯(C.Lapworth)提出建议，将原称寒武纪或志留纪之间的重复部分另外取名奥陶纪(Ordovician，威尔士一个古代民族的名字)，从此，才有了早古生代地球发展史的寒武纪、奥陶纪、志留纪先后三个不同的发展阶段。

谈到奥陶纪就不能不涉及鹦鹉螺，因为这种动物在奥陶纪的海洋中非常繁盛。鹦鹉螺属于头足类动物，而头足类全部生活在海洋中，从浅海到大洋深处，从热带到寒带都有它们的踪迹。如果我们把无脊椎动物称作低等动物，脊椎动物(包括人类)为高等动物，那么头足类就是低等动物中最高极的种类。在生物分类位置上，头足类被称作头足纲，包括乌贼、章鱼和鹦鹉螺等。它们的身体两侧对称，头部极其发达，具有一对锐利的眼睛。之所以称它们为头足类，是因为它们的头和足部全都发育在身体的同一侧，足在头部的口周围分裂成8-10条腕或触手，能够捕抓猎物、抵御敌害。头足纲属于软体动物门，因此也具有壳，只不过有的种类壳在体外，有的种类壳在体内或者退化消失。头足类具有由头部神经节组成的脑，雌雄异体，因此无论从那个角度来说，头足类都是在无脊椎动物中与众不同、非常进步的生物，它们从寒武纪时就已出现，迅速在奥陶纪发展成为海洋中的一霸。

奥陶纪海洋中分布最广的头足类是角石。角石具有坚硬的外壳，顾名思义，角石外壳的形状象牛或羊的角，一般是直的，也可以是弯的或盘卷的。角石从开始发育到最终长成，壳的直径逐渐变大，肉体生长时不断前移并分泌钙质的壳，最后着生在壳体最前部，形成住室。住室后面向壳的尖端一方则形成一系列的气室，气室对角石的升降和平衡具有重要的作用。角石死亡以后，肉体通常很难保存，只有硬壳才能够保存成为化石。角石壳的外表不一定都是光滑的，许多种类壳的表面发育有不同的纹饰，如结节、瘤、各种横纹、竖纹等，体内隔壁、体管等构造也很不相同，它们都是重要的鉴定依据。我国角石化石资源非常丰富，北方奥陶纪地层中的鄂尔多斯角石、阿门角石、灰角石；南方奥陶纪地层中的震旦角石、盘角石、米契林角石等都是代表性属种，它们长期以来被有效地应用于划分对比地层。

头足类的另外一族-菊石将在中生代大量出现并扮演着重要角色。 早古生代最重大的演化事件，一是寒武纪生命大爆炸-澄江动物群的出现；其次是原始脊椎动物淡水无颌类已相当繁盛，植物由原始的藻类发展到陆生的裸蕨类。这标志着以往地球陆地是光秃秃的死寂世界，而今逐渐披上了绿装，植物首先登陆为以后鱼类、昆虫等从海水到淡水、由水生到陆生创造了条件。早古生代生物体内结构的演化在化石特征上就反应得很清楚，构造已很复杂，代表显生宙的开始。地质学家认为，无论从海陆构造格局的演变、生物各门类的进化来看，早古生代在地球发展史上都是一个重要的阶段。