第四节地球的演化讲义2026-2027学年高一上学期地理湘教版必修一

第四节 地球的演化 讲义 一、课标要求与核心素养 1. 运用地质年代表等资料，简要描述地球的演化过程。 2. 结合图文材料，识别地层和化石，分析、推断当地的古地理环境特征（地理实践力）。 3. 从生物演化、海陆变迁、构造运动和矿产形成等方面，说明地球演化的过程（综合思维、区域认知）。 4. 通过了解地球演化史与生物大灭绝，认识地球环境的演变规律，树立人地协调观与环境保护意识。 二、本节知识结构 本节内容围绕两条主线、三个尺度展开： 主线一（原理）：地层与化石——地层是记录地球历史的“书页”，化石是书页上的“文字”，是推断地质年代与古地理环境的重要依据。 主线二（过程）：地球演化史——从冥古宙至今约46亿年，按“宙—代—纪”划分地质年代，生物从无到有、从简单到复杂、从海洋走向陆地。 核心问题：地层与化石如何帮助人类“阅读”地球的历史？不同地质年代的海陆格局、气候环境、生物面貌与矿产形成有何特征？ 三、地层与化石——记录地球历史的“书页”与“文字” （一）地层 概念：地层是地壳上部呈带状展布的层状岩石或堆积物，是记录地球历史的“书页”。 意义：根据地层的物质组成、结构构造和化石特征，可以追溯地层沉积时的环境特征，进而恢复地球演化的历史。 正常情况下，未经变动的沉积岩地层具有“下老上新”的顺序（下部地层形成早，上部地层形成晚）。 地层连续且呈水平状态，说明当时地壳稳定下沉，地理环境没有明显变化。 地层发生弯曲或倾斜，说明该处地壳发生过水平或垂直运动。 地层出现缺失，说明在缺失的地质时期，地壳发生过隆起、剥蚀或沉积中断。 （二）化石 概念：化石多数是古生物的遗体（如贝壳、骨骼、甲壳等），少数是古生物活动的遗迹（如足印、粪便、爬迹等）。 化石的形成条件： 生物本身具有硬壳、骨骼等不易毁坏的硬体部分（软体部分通常难以保存）。 生物死亡后迅速被沉积物掩埋，避免被氧化或摄食破坏。 经过漫长的地质作用（压实、固结、矿化置换等）而石化。 ▲ 三叶虫化石（古生代早期海洋无脊椎动物的典型代表） 化石的特征与意义： 相同时代的地层往往保存着相同或近似的化石；不同时代的地层一般含有不同的化石。 一定种类的生物只埋藏在一定时代的地层里，利用化石出现的顺序可以确定地层的时代和顺序。 举例：含三叶虫、大羽羊齿化石的地层为古生代地层；含恐龙化石的地层为中生代地层；含哺乳动物化石的地层为新生代地层。 （三）利用化石和地层推断古地理环境 在一定的环境中生活着一定的生物群，生物在其身体上会留下自然烙印。因此，利用生物化石可以恢复生物的生活时代和古地理环境。 珊瑚化石 → 清澈温暖的浅海环境（珊瑚适宜水温约22～32 ℃）。 贝壳化石 → 滨海环境；破碎的贝壳 → 水动力条件动荡的滨海环境。 含煤地层（大量植物化石）→ 湿热的森林茂密地区。 石灰岩地层 → 温暖的浅海环境。 红色岩层 → 氧化环境（气候偏干热）；黑色页岩并含黄铁矿 → 还原环境。 冰碛岩、冰川漂砾 → 寒冷冰川或大陆冰盖气候。 ▲ 大羽羊齿化石（古生代晚期蕨类植物繁盛的典型代表，是重要的成煤植物） 【提示】地层“下老上新”的前提是岩层未经构造变动。若发生倒转、逆掩断层或强烈褶皱，可能出现“老在上、新在下”的情况，判断时必须结合地质构造综合分析。 四、地质年代的划分 地球历史长达约46亿年。科学家根据地层顺序和古生物化石，把地球的历史编成“地质年代表”。地质年代单位从大到小依次为：宙、代、纪、世。 其中“宙”是最高的时间划分单位。地球历史被划分为四个宙：冥古宙、太古宙、元古宙和显生宙。前三者合称“前寒武纪”（约占地球历史的近90%），显生宙则是生命大量出现的时期。 （一）前寒武纪（冥古宙 + 太古宙 + 元古宙） 前寒武纪约占地球历史的近90%，以原始、低等生命为主，是地球形成与生命起源的关键阶段。 1. 冥古宙（约46亿～40亿年前） 环境：初生地球，地壳很薄，岩浆活动剧烈，火山喷发频繁，表面温度极高。 大气：以二氧化碳、甲烷等气体为主，缺氧，没有游离氧。 生命：早期没有生命现象。 【关键事件】地球形成、原始大气与原始海洋的孕育；月球可能在此时期形成。 2. 太古宙（约40亿～25亿年前） 环境：深浅多变的广阔海洋，还没有宽广的大陆；岩浆活动剧烈，火山喷发频繁。 生命：早期没有生命；中期出现最原始的生命——蓝细菌（蓝藻）。 矿产：是重要的成矿时期，形成了大量铁矿（如铁、镍、铬等）。 ▲ 叠层石（由蓝藻等微生物周期性生长、粘结沉积物形成的层状生物沉积构造，是太古宙—元古宙早期生命的重要证据） 【提示】蓝藻是最早进行光合作用的生物，通过光合作用不断释放氧气，为日后大气中氧气的积累和复杂生命的出现奠定了基础。 3. 元古宙（约25亿～5.41亿年前） 环境：早期陆地仍被海洋占据，晚期出现若干大片陆地；地壳运动剧烈。 生命：蓝藻大爆发，大气和海洋中的氧气含量明显增多（大氧化事件）；除单细胞生物外，还出现了藻类、海绵等低等多细胞生物。 气候：元古宙晚期出现全球性冰期，即“雪球地球”事件。 矿产：是重要的成矿时期。 ▲ 元古代叠层石标本（河南地质博物馆藏） （二）显生宙（约5.41亿年前至今） 显生宙意为“可见生命的时代”，以具硬体构造的生物大量涌现为标志。显生宙分为古生代、中生代和新生代，共12个纪。 1. 古生代（约5.41亿～2.52亿年前，“古老生命”时代） 古生代是海洋无脊椎动物繁盛、生物从海洋向陆地大发展的时期，分为早古生代和晚古生代。 早古生代：海洋无脊椎动物繁盛，以三叶虫、珊瑚、笔石、腕足类为代表（三叶虫是寒武纪的典型化石）。 晚古生代：脊椎动物出现——中期出现鱼类，后期出现两栖类，动物由海洋向陆地发展。 植物：中后期陆地出现大量蕨类植物，森林茂密。 海陆变迁：中后期欧亚大陆和北美大陆的雏形基本形成，我国东北、华北抬升为陆地；后期各大陆汇聚形成联合古陆。 矿产：古生代后期是重要的成煤期。 末期：发生了全球性的生物大灭绝，约60%的海生无脊椎动物灭绝（如三叶虫）。 ▲ 三叶虫化石（寒武纪最具代表性的海洋无脊椎动物，古生代末期灭绝） ▲ 大羽羊齿化石标本（古生代晚期蕨类植物繁盛、形成煤层的见证） 2. 中生代（约2.52亿～0.66亿年前，“中间生命”时代，又称“恐龙时代”） 动物：爬行动物（尤其是恐龙）盛行，恐龙繁盛并统治陆地；后来空中出现始祖鸟，爬行动物的一支开始向鸟类发展；同时出现小型哺乳动物。 植物：裸子植物（苏铁、银杏、松柏等）快速发展、极度繁盛。 海陆变迁：陆地面积空前扩大，联合古陆开始解体；环太平洋地带地壳运动剧烈，形成高大山系。 矿产：中生代也是一个重要的造煤时代。 末期：约0.66亿年前，恐龙完全灭绝，海洋中50%以上的无脊椎动物灭绝。 ▲ 恐龙化石复原（中生代“恐龙时代”的典型代表） ▲ 恐龙头骨化石与复原插画（恐龙统治陆地约1.6亿年，白垩纪末期灭绝） 3. 新生代（约0.66亿年前至今，“崭新生命”时代） 动物：哺乳动物和鸟类快速发展、繁盛；出现了灵长类；第四纪出现了人类。 植物：被子植物（开花植物）繁盛。 海陆变迁：联合古陆最终解体，形成现代海陆分布格局；发生规模巨大的造山运动（如喜马拉雅运动），形成了现代地势起伏的基本面貌。 气候：第四纪出现大冰期，气候逐渐转冷。 （三）地质年代表（简表） 下表梳理各宙、代、纪的起止时间、生物演化、海陆变迁与关键事件，是本节的核心记忆内容。 地质年代 时间范围（距今） 生物演化与关键事件 冥古宙 46亿～40亿年前 初生地球，岩浆活动剧烈，火山喷发频繁；无氧大气，没有生命 太古宙 40亿～25亿年前 出现最原始生命（蓝藻）；是重要的成矿时期（铁、镍、铬） 元古宙 25亿～5.41亿年前 蓝藻大爆发，氧气增多；出现多细胞生物；晚期“雪球地球”冰期 古生代 5.41亿～2.52亿年前 海生无脊椎动物繁盛→鱼类→两栖类；蕨类繁盛，成煤期；末期大灭绝 中生代 2.52亿～0.66亿年前 爬行动物（恐龙）盛行；裸子植物繁盛，成煤期；末期恐龙灭绝 新生代 0.66亿年前至今 哺乳动物、被子植物繁盛；人类出现；第四纪大冰期 【提示】记忆口诀：早古生“无脊椎”、晚古生“鱼两爬”；中生代“恐龙称霸裸子盛”；新生代“哺乳兴盛被子开，第四纪里人类来”。 五、两次最重要的全球性生物大灭绝 在地质历史上，古生代末期和中生代末期是两次最重要的全球性生物大规模灭绝时期，成为这两个时代结束的标志。 （一）古生代末期大灭绝（约2.52亿年前，二叠纪末） 规模：地质历史上规模最大的一次灭绝，约96%的海洋物种灭绝，约70%的陆地脊椎动物灭绝。 影响：三叶虫、四射珊瑚等大量类群消失，让位于新的生物种类，为恐龙等爬行动物的兴起铺平了道路。 可能原因：大陆汇聚形成联合古陆，浅海面积缩小、生态系统破坏；火山活动与气候变化等。 （二）中生代末期大灭绝（约0.66亿年前，白垩纪末） 规模：约75%～80%的物种灭绝，最著名的是统治地球约1.6亿年的恐龙完全灭绝，海洋中的菊石类也随之消失。 主流假说：小行星撞击说。1980年阿尔瓦雷斯等人发现白垩纪—古近纪界线黏土层存在铱元素异常；1990年在墨西哥尤卡坦半岛发现直径约180 km的希克苏鲁伯陨石坑，成为小行星撞击地球的有力证据。 意义：恐龙等爬行动物的退出，为哺乳动物及人类的登场提供了契机。 ▲ 恐龙灭绝示意（白垩纪末期小行星撞击地球，引发全球性灾变） 【提示】生物大灭绝虽然造成大量物种消失，却也为幸存类群的辐射演化腾出了生态空位，推动生物界不断更新。认识历史上的大灭绝，对理解当今生物多样性丧失与全球变化具有重要启示。 六、地质时期的气候变化 地球气候在地质历史时期并非一成不变，而是冷暖、干湿交替波动，并呈现出一定的周期性规律。 （一）主要气候阶段 元古宙晚期：出现全球性冰期（“雪球地球”），代表普遍的寒冷气候。 寒武纪—石炭纪大间冰期（约3～6亿年前）：世界气候普遍温暖，石炭纪温和湿润、森林广布，形成丰富煤矿。 石炭—二叠纪大冰期（约2～3亿年前）：主要发生于南半球，冈瓦纳古陆上出现大规模冰川活动。 三叠—第三纪大间冰期（约200万～2亿年前）：整个中生代气候温暖，新生代第三纪气候更趋暖化。 第四纪大冰期（约始于200万年前至今）：气候冷暖干湿交替，寒冷时期（亚冰期）高纬度为冰川覆盖，亚冰期之间为较温暖的亚间冰期。 （二）地质时期气候变化的启示 冷暖交替是地质时期气候变化的基本特征，当前人类正处于第四纪大冰期中的一个间冰期。 气候冷暖波动会影响冰川进退、海平面升降、气候带移动和生物群落迁徙。 研究古气候的主要依据包括：冰碛岩等冰川沉积、黄土与红土、动植物化石、以及氧同位素等地球化学指标。 ▲ 地质年代与主要生物演化、气候变化示意图 【提示】区分“大冰期”与“冰期（亚冰期）”：“大冰期”是地史尺度上持续数百万至数千万年的长期寒冷阶段；“冰期”则是大冰期内相对更冷的时段，二者之间是相对温暖的“间冰期”。 七、核心素养小结与考点梳理 （一）必须掌握的核心结论 地层是记录地球历史的“书页”，化石是“文字”；正常情况下地层“下老上新”。 相同时代的地层化石相似，不同时代的地层化石不同；生物演化具有从低级到高级、由简单到复杂的不可逆规律。 前寒武纪约占地球历史近90%，以蓝藻等低等生命为主；显生宙以硬体生物大量出现为标志。 古生代：海生无脊椎动物繁盛→鱼类→两栖类，蕨类成煤；中生代：恐龙+裸子植物，恐龙灭绝；新生代：哺乳动物+被子植物，人类出现。 古生代末期和中生代末期是两次最重要的全球性生物大灭绝时期。 （二）高频考点提醒 据化石定年代：三叶虫、大羽羊齿→古生代；恐龙→中生代；哺乳动物→新生代。 据地层与化石推断古环境：珊瑚→温暖浅海；含煤地层→湿热森林；冰碛岩→冰川气候；红色岩层→干热氧化环境。 地层变形与缺失反映地壳运动（弯曲→水平运动；断层位移→垂直运动；缺失→隆起剥蚀）。 理解大氧化事件、雪球地球、联合古陆聚合与解体等标志性事件。 第 页 学科网（北京）股份有限公司 $