Lịch sử sự sống và Hồ sơ hóa thạch

Hồ sơ hóa thạch bảo tồn lịch sử sự sống trong hơn ba tỷ năm, từ những vi sinh vật sớm nhất đến sự đa dạng của thực vật và động vật, được đọc từ các lớp đá thuộc các thời đại kế tiếp nhau.

Definition

Hồ sơ hóa thạch là tổng thể các di tích và dấu vết được bảo tồn của sự sống trong quá khứ trong các lớp đá, và lịch sử sự sống là chuỗi được tái tạo về nguồn gốc, sự đa dạng hóa và sự thay đổi của các sinh vật qua thời gian địa chất.

Scope

Chủ đề này bao gồm mô hình rộng lớn về lịch sử sự sống được ghi lại bởi hóa thạch: nguồn gốc và sự thống trị ban đầu của đời sống vi sinh vật, sự trỗi dậy của các sinh vật đa bào phức tạp và sự đa dạng hóa kỷ Cambri, cùng với các chuyển đổi lớn của thực vật và động vật. Nó coi hồ sơ hóa thạch như một kho lưu trữ địa chất, bổ sung cho sự tiến hóa sinh học.

Core questions

• Sự sống xuất hiện lần đầu tiên khi nào và như thế nào, và tại sao nó lại là vi sinh vật trong một thời gian dài như vậy?
• Vụ nổ Cambri là gì và tại sao nó lại quan trọng?
• Hồ sơ hóa thạch hoàn chỉnh và có sai lệch đến mức nào như bằng chứng về sự sống trong quá khứ?

Key theories

Giai đoạn tiền vi sinh vật kéo dài

Trong phần lớn lịch sử Trái Đất, sự sống là vi sinh vật, với sinh vật nhân sơ và sau đó là sinh vật nhân chuẩn đơn bào chiếm ưu thế; sự gia tăng oxy trong khí quyển từ các vi sinh vật quang hợp đã tạo tiền đề cho sự sống phức tạp.

Sự đa dạng hóa động vật kỷ Cambri

Gần đầu kỷ Cambri, các kiểu hình cơ thể động vật đa dạng hóa nhanh chóng trong hồ sơ hóa thạch, đánh dấu sự xuất hiện của hầu hết các nhóm động vật phức tạp chính trong một khoảng thời gian địa chất ngắn.

Mechanisms

Các sinh vật được bảo tồn dưới dạng hóa thạch khi di tích hoặc dấu vết của chúng được chôn vùi và hóa đá trước khi phân hủy, một quá trình có xu hướng mạnh mẽ đối với các bộ phận cứng và một số môi trường nhất định. Việc đọc hóa thạch theo thứ tự địa tầng cho thấy sự xuất hiện, đa dạng hóa và tuyệt chủng của các nhóm qua thời gian, trong khi các khoảng trống và sai lệch trong bảo tồn phải được tính đến khi tái tạo lịch sử sự sống.

Clinical relevance

Hồ sơ hóa thạch cung cấp cơ sở thực nghiệm cho việc tương quan và định tuổi địa tầng sinh học, ghi lại sự đa dạng sinh học dài hạn và phản ứng của nó đối với sự thay đổi môi trường, đồng thời cung cấp bối cảnh để hiểu về sự tuyệt chủng và thay đổi hệ sinh thái hiện nay.

History

Cuvier đã xác định rằng hóa thạch ghi lại các sinh vật đã tuyệt chủng vào đầu thế kỷ XIX. Những khám phá của thế kỷ XX, bao gồm Burgess Shale của Walcott và việc nhận dạng các hóa thạch vi sinh vật tiền Cambri, đã mở rộng đáng kể lịch sử sự sống đã biết, và cổ sinh vật học hiện đại tích hợp những điều này với bằng chứng tiến hóa và địa hóa học.

Debates

Thực tế và tốc độ của vụ nổ Cambri

Việc sự đa dạng hóa kỷ Cambri là một sự kiện tiến hóa thực sự đột ngột hay là một hiện vật của sự bảo tồn tốt hơn và sự xuất hiện đầu tiên của các bộ phận cứng vẫn tiếp tục được tranh luận giữa các nhà cổ sinh vật học.

Key figures

• Andrew Knoll
• Michael Benton
• Charles Walcott
• Georges Cuvier

Seminal works

• knoll2003
• benton2014

Frequently asked questions

Tại sao hồ sơ hóa thạch không đầy đủ?

Hầu hết các sinh vật phân hủy mà không được bảo tồn, và quá trình hóa thạch ưu tiên các sinh vật có cơ thể cứng trong môi trường xảy ra sự chôn vùi nhanh chóng; sự xói mòn và biến chất sau đó cũng phá hủy hóa thạch, vì vậy hồ sơ chỉ ghi lại một mẫu nhỏ, có sai lệch về sự sống trong quá khứ.