早古生代

這段地史時期約開始於6億年前﹐結束於4億年前。早古生代形成的地層稱下古生界。英國的莫企遜﹐R.I.和A.塞奇威克(1835)建立志留系和寒武系時﹐即認定這段地層是下古生界。1879年﹐C.拉普沃思把志留系和寒武系之間的重複部分分出﹐另建奧陶系﹐同時提出下古生界三分的意見。

發生在早古生代的褶皺運動﹐統稱加里東運\動(廣義)﹐但志留紀後期的加里東運動(狹義)對全球的地質和生物演化影響更大。早古生代末地史中最重要的大陸和海洋構造格局的變化是古大西洋的關閉﹐從而使北美板塊與俄羅斯板塊對接﹐形成勞亞大陸。中國古祁連海在志留紀末期封閉﹐使柴達木板塊與中朝板塊拼合在一起。其他許多古海洋﹐如俄羅斯板塊與西伯利亞板塊間的古馬拉爾海洋﹔西伯利亞板塊與中朝板塊﹑塔里木板塊間的古北亞海洋﹔澳大利亞﹑揚子和北美等板塊外側的古太平洋﹔以及岡瓦納古陸和上述諸板塊間的原特提斯洋。都遭受加里東運動不同程度的影響﹐導致各大陸板塊邊緣的陸殼增生。

中國科普網站文章，寒武紀是古生代的第一個紀，大約開始於踞今6億年，至5億年結束，共經歷了一億年漫長的時間。從名字上聽來，寒武紀給人以陰冷恐怖的感覺，實際上，“寒武”是英文Cambria的譯音，它原本是英國威爾士西部一座山脈的名稱，只因地質學家塞奇威克(A.Sedgwick，1785-1873)在這裡進行過詳細的研究，發現過許多那一時期的生物化石並確認了相應的地層，所以才被作為一個專門的名稱使用至今。現在，寒武紀這個名字被全世界廣泛應用，它代表地球上有大量生物開始出現的新時期開始，在此之前，由於地球上的生物極其稀少，便被人們統稱為前寒武紀。

因為有大量生物開始出現，可見寒武紀時並不寒冷，恰恰相反，寒武紀時海洋中十分溫暖，適合各種生物的生長發育。寒武紀時主要是水的世界，已經形成的古陸上全部是童山和荒漠，而且彼此孤立、分隔，不具備生物繁衍的條件。但海洋中則大不相同，在寒武紀之前的海洋中就有大量的藻類繁殖，同時許多低等的動物活動在海藻間，進入寒武紀后，地球上出現了廣泛的海侵現象，海洋的面積進一步擴大，為海洋生物的生長創造了條件，一些原始無脊椎動物逐漸演化發展成具有硬殼的無脊椎動物。因而由於寒武紀出現大量生物品種的出現，在學術上有個詞語叫“寒武紀生命大爆發”。

作為一個遠古的時代，寒武紀最顯著的特點，就是具有硬殼的不同門類的無脊椎動物如雨後春筍般的出現，這些動物，包括節肢動物、軟體動物、腕足動物、古杯動物以及筆石、牙形刺等。它們的飛速湧現，形成了生物大爆炸的壯觀局面，帶來了生物從無殼到有殼這一進化歷程中的重大飛躍。試想，在寒武紀之前，地球上一遍荒寂，海洋中的生物寥寥無幾，那時的世界與寒武紀有多麼巨大的差異啊。只有到了寒武紀，地球才呈現出欣欣向榮的面貌，而改變地球面貌的恰恰是這些眾多的生物。

生物從無殼到有殼，給我們帶來了兩方面的信息，首先是生存環境向更有利的方面變化，寒武紀時淺海面積擴大，海水溫暖，含有正常鹽分和大量溶解了的碳酸鈣，滿足了無脊椎動物分泌硬體骨骼的需要；其次，生物具備硬殼后通過變革改變了棲息條件同時增強了自我保護功能，在生存競爭中向有利於自身方面發展。

在我們中國，寒武紀的地層在南方和北方都有廣泛的分佈，併產有豐富的古生物化石，眾所周知，化石可以用來劃分和對比地層，利用標準化石，可以準確地識別出不同年代的地層，已故地質學家孫雲鑄、盧衍豪等為研究這一時期的古生物和地層傾注了畢生的心血。中國的寒武紀地層由於研究水平較高，生物化石豐富，建立了許多完整的地質剖面，現已由國際科學界公認為亞澳太平洋區的標準，吸引了來自五大洲的科學家前來觀摩和考察。

寒武紀時形成了許多沉積型的礦產，這些礦藏包括磷、石膏、鹽類等，其中磷礦最為重要，我國這一時期的磷礦主要分佈在南方。

三葉蟲是一種已經絕滅了的節肢動物，我國早在300多年前，即明朝崇楨年間就在山東泰安發現了三葉蟲化石。

三葉蟲最早是隨著寒武紀初期的小殼動物群而出現的，小殼動物群主要是指軟舌螺、腹足類、單板類、喙殼類和分類位置不明的一大批個體微小(一般僅1-2mm)、低等的軟體動物，當時的海洋條件已經適合於它們生存，這些動物給三葉蟲帶來了豐富的食源，在那時的海洋中，三葉蟲還沒有遇到有力的競爭對手，因此它們橫行霸道，迅速發展，整個寒武紀成了三葉蟲的世界。

三葉蟲的身體分為頭部、胸部和尾部三個部分，背面的甲殼堅硬，正中突起，兩肋低平，也形成縱列的三部分，三葉蟲的名字就是這麼來的吧。由於三葉蟲的背殼堅硬，所以容易被保存成為化石。我們今天了解這種絕滅了的動物，全是通過化石來認識它們的。三葉蟲的頭部由於覆蓋有硬甲，可稱為頭甲，頭甲上中央隆起的部分叫頭鞍，頭鞍的形狀和大小在不同種類中變化較大，頭鞍前部是頭蓋，上面發育著眼脊、眼葉和眼。頭蓋兩側的邊緣下凹並延展形成活動頰，活動頰常常進一步形成十分尖銳的頰刺，伸向身體的後方，整個頭甲是三葉蟲分類和種屬鑒定的重要依據。

胸甲由許多形狀相似的胸節組成，這些胸節相互銜接，與絕大多數節肢動物的體節相似，胸節可以活動，並有彎曲的功能。三葉蟲身體能夠蜷起或伸展開全靠這些活動的胸節，但幼年體的三葉蟲沒有胸節。尾甲是指三葉蟲身體末端由若干體節融合而成的部分，它們形成三葉蟲獨特的尾部。三葉蟲的尾一般都是半圓形，由於尾的邊緣常常形成大小不同的尾刺，使許多三葉蟲的尾伸展、放射，變得很美麗。整個三葉蟲的背面硬而光滑，但科學家們發現有些種類在背甲上具有小瘤或小結節，這些小瘤和小結節與背甲上的頰刺、肋刺、尾刺一起，構成了複雜的防護"盔甲"，可見，當時海洋中即使有比三葉蟲強悍的動物，也不敢輕易冒犯它們。

經過各國古生物學家多年的研究，認為三葉蟲具有複雜的發育階段。三葉蟲為雌雄異體，卵生，在它們一生的發育中，要經過多次的蛻殼才能長成，現在的許多節肢動物都承襲了三葉蟲的生長方式。三葉蟲從幼蟲到成蟲，一般經歷三個生長階段，即幼年期、分節期和成蟲期。了解這點，對我們在野外採集三葉蟲化石很有必要，如果人們稍微具備一些有關三葉蟲發育階段的知識，就能對採集到的三葉蟲化石做出大致的鑒定，不致於把不同發育階段的同一種三葉蟲當做不同形態的屬種了。

幼年期的三葉蟲除身體很小外，常常凸起明顯，頭部與尾部區分不明顯，沒有胸節，蟲體呈圓球狀。以後，隨著三葉蟲不斷生長，胸節逐漸增加，當胸節全部長成不再增加時就進入成年期，此時意味著三葉蟲已達到性成熟階段，能夠生兒育女了。三葉蟲每蛻一次殼，身體都會增大，殼上的刺、瘤、甚至尾甲的分節數也會增加。

三葉蟲長大以後就可以在海洋中無憂無慮地生活了，至今為止，人們還沒有在陸相地層中發現三葉蟲化石，這說明這種動物確實只生存在海洋里。由於三葉蟲化石常常與珊瑚、腕足動物、頭足動物共同出現，表明它們都喜歡生活在比較溫暖的淺海，在那裡，三葉蟲以各種微小的生物為食，或者也對海草及動物的屍體感興趣。可以肯定，它們不具有主動攻擊的能力，因為三葉蟲沒有良好的游泳器官，也不具備流線形的體形，在水中行進的速度較慢。從它們的堅固背甲可以想象，一旦有兇猛的動物(如鸚鵡螺類)向它們擺出進攻的架勢時，三葉蟲會迅速把身體蜷起，象穿山甲那樣把自己保護起來，悄悄沉入海底。

寒武紀時為什麼出現那麼多三葉蟲呢？科學家們通過古生態學的研究認為，三葉蟲具有很好的適應環境的生存方式。三葉蟲並不遵循著單一的生活模式，有些種類的三葉蟲喜歡游泳，有些種類喜歡在水面上漂浮，有些喜歡在海底爬行，還有些習慣於鑽在泥沙中生活，它們佔據了不同的生態空間，寒武紀的海洋成了三葉蟲的世界。在寒武紀以後的地質時代，這種不同尋常的生物與其它無脊椎動物又共同生存了很長時間，才逐漸數量減少和衰退。我國三葉蟲化石非常豐富，僅在寒武紀的早期就發現了200多個屬，山東泰安盛產的“燕子石”，經研究發現就是當時大量活動的三葉蟲死後堆積形成的，那些顯露在岩石表面紛紛欲飛的“燕子”，實際上全是一種長有長長尾刺三葉蟲的尾甲。

三葉蟲出現后，在整個早古生代(包括寒武紀、奧陶紀和志留紀)都可作為眾多生物的代表，它們和許多其它生物一起共同揭開了地球走進生物多樣化的序幕，從此，一個欣欣向榮的生物世界才真正出現。晚古生代時三葉蟲數量隨著門類眾多的海相無脊椎動物的大量湧現而減少，中生代到來時終於絕滅。

寒武紀過後，地球歷史進入奧陶紀。奧陶紀是早古生代海侵最廣泛的時期，這為無脊椎動物的進一步發展創造了有利的條件。這一時期，海生無脊椎動物不僅門類和屬種大量豐富，在生態習性上也有重要的分異。主要生物種類除三葉蟲外，還有筆石、鸚鵡螺、牙形刺動物、腕足類、腹足類等，奧陶紀還出現了原始的魚類。當時的海洋中，各式各樣的筆石隨處漂蕩，各種鸚鵡螺在四處覓食，三葉蟲及腕足類在海百合組成的“叢林”中緩緩爬行，還有許多蠕蟲類和節肢動物藏匿在藻叢和泥沙中，一派生機勃勃的景象。

奧陶紀的命名頗有些戲劇性：1835年，英國地質學家塞奇威克(A.Sedgwick)建立寒武紀時，泛指整個早古生代及其那一時期形成的地層。同年，莫奇遜(R.I.Murchison)研究英格蘭的同一地區的這套地層，提出了志留紀的稱謂，指早古生代地層的大部分。這樣，兩個名稱涵蓋的內容在時限和地層上有很大一段的重複，造成應用上的困難和長達50年的爭論。後來，地質學家拉沃斯(C.Lapworth)提出建議，將原稱寒武紀或志留紀之間的重複部分另外取名奧陶紀(Ordovician，威爾士一個古代民族的名字)，從此，才有了早古生代地球發展史的寒武紀、奧陶紀、志留紀先後三個不同的發展階段。

談到奧陶紀就不能不涉及鸚鵡螺，因為這種動物在奧陶紀的海洋中非常繁盛。鸚鵡螺屬於頭足類動物，而頭足類全部生活在海洋中，從淺海到大洋深處，從熱帶到寒帶都有它們的蹤跡。如果我們把無脊椎動物稱作低等動物，脊椎動物(包括人類)為高等動物，那麼頭足類就是低等動物中最高極的種類。在生物分類位置上，頭足類被稱作頭足綱，包括烏賊、章魚和鸚鵡螺等。它們的身體兩側對稱，頭部極其發達，具有一對銳利的眼睛。之所以稱它們為頭足類，是因為它們的頭和足部全都發育在身體的同一側，足在頭部的口周圍分裂成8-10條腕或觸手，能夠捕抓獵物、抵禦敵害。頭足綱屬於軟體動物門，因此也具有殼，只不過有的種類殼在體外，有的種類殼在體內或者退化消失。頭足類具有由頭部神經節組成的腦，雌雄異體，因此無論從那個角度來說，頭足類都是在無脊椎動物中與眾不同、非常進步的生物，它們從寒武紀時就已出現，迅速在奧陶紀發展成為海洋中的一霸。

奧陶紀海洋中分佈最廣的頭足類是角石。角石具有堅硬的外殼，顧名思義，角石外殼的形狀象牛或羊的角，一般是直的，也可以是彎的或盤卷的。角石從開始發育到最終長成，殼的直徑逐漸變大，肉體生長時不斷前移並分泌鈣質的殼，最後著生在殼體最前部，形成住室。住室後面向殼的尖端一方則形成一系列的氣室，氣室對角石的升降和平衡具有重要的作用。角石死亡以後，肉體通常很難保存，只有硬殼才能夠保存成為化石。角石殼的外表不一定都是光滑的，許多種類殼的表面發育有不同的紋飾，如結節、瘤、各種橫紋、豎紋等，體內隔壁、體管等構造也很不相同，它們都是重要的鑒定依據。我國角石化石資源非常豐富，北方奧陶紀地層中的鄂爾多斯角石、阿門角石、灰角石；南方奧陶紀地層中的震旦角石、盤角石、米契林角石等都是代表性屬種，它們長期以來被有效地應用於劃分對比地層。

頭足類的另外一族-菊石將在中生代大量出現並扮演著重要角色。早古生代最重大的演化事件，一是寒武紀生命大爆炸-澄江動物群的出現；其次是原始脊椎動物淡水無頜類已相當繁盛，植物由原始的藻類發展到陸生的裸蕨類。這標誌著以往地球陸地是光禿禿的死寂世界，而今逐漸披上了綠裝，植物首先登陸為以後魚類、昆蟲等從海水到淡水、由水生到陸生創造了條件。早古生代生物體內結構的演化在化石特徵上就反應得很清楚，構造已很複雜，代表顯生宙的開始。地質學家認為，無論從海陸構造格局的演變、生物各門類的進化來看，早古生代在地球發展史上都是一個重要的階段。