我們的地球——新近紀(原始人類出現)

新近紀是新生代的第二個紀。開始於距今2300萬年,一直延續了2140萬年。它包括中新世和上新世,也是地史上發生過大規模冰川活動的少數幾個紀之一,又是哺乳動物和被子植物高度發展的時代,人類的出現是這個時代的最突出的事件。

以前人們把新生代第三紀(古近紀)的後期稱為新第三紀(現稱新近紀)。延續時間2330萬~260萬年(國際上是2350萬~175萬年),包括中新世和上新世。自新近紀起,生物界的大部分面貌與現代更為接近。

約2000萬年前的中新世(新近紀早期)隨著非洲向歐洲靠近,分隔倆大陸的特提斯洋被擠壓而變窄。南北走向的擠壓作用,隆起一道從土耳其延伸到巴爾幹地區的東西走向山脈。隨著大洋俯衝駐歐洲南部,火山島群與一條位於喀爾巴阡山脈和高加索山脈(現今的黑海兩側)的造山帶崛起。曾於非洲北部連接形成岡瓦納大陸一部分的意大利,此時被推移著加入歐洲南部,阿爾卑斯山隨之隆起。

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新近紀地圖1

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新近紀地圖2

1夏威夷破浪而出 約500萬年前,夏威夷火山群島露出海面。它是最年輕的火山島鏈,包括毛伊島、瓦胡島、考艾島、和西向西北延綿6100千米的諸多小島。夏威夷從海底升高6100米至海平面,又繼續上升至海平面以上4170米處,使得它成為地球上從基底算起最高的山峰。夏威夷東南部,如今正在形成一個新的島嶼,但其離海面仍有900米,且在數千年內都不會露出海面。

2地中海的形成 非洲北部於歐洲南部之間的區域被逐漸壓縮,在新形成的阿爾卑斯山脈和喀爾巴阡山脈南部形成了一條長長的東西走向的盆地。該盆地覆蓋海水後,形成地中海,連接了殘留特提斯洋——黑海和裡海。

3臺灣島上的岩石 在新生代時期,臺灣島時而被海水淹沒,時而露出海面,形成低矮的沼澤。其岩層保存了許多個週期,既有煤層、火山灰層、熔岩層構成的海洋和陸地沉積物之間的交替。

4喜馬拉雅山的形成

印度板塊的北向移動驅使著印度進入亞洲南側。兩者的相撞,在特提斯洋中間的洋底製造出褶皺,使它俯衝入地幔,向上則形成喜馬拉雅山脈。這一巨大的東西向屏障的形成,從根本上改變了區域性氣候,並引發了東南亞季風。

5日本東移 由一連串火山構成的日本群島被形成中的日本海推離亞洲大陸,向東進入太平洋。太平沿岸島嶼下面的深海溝為俯衝區,即洋底被推入島嶼底部的區域。這一俯衝運動導致該區域地震頻發。自日本島嶼形成開始,它便與亞洲大陸分分合合,被板塊運動推來推去。

6美洲的氣候變化 在新近紀早期,內華達山脈、喀斯喀特山脈和落基山脈的隆起,導致北美洲氣候變得乾燥、寒冷,尤其是這些山脈的東部地區。熱帶植物被迫南移,溫帶森林和草原行程。不斷增加的草原植被激發了食植動物的演化,尤其是馬類,它們在該時期的北美洲種類十分豐富。

7連接美洲大陸 板塊運動推動洋殼從太平洋東部俯衝進入地幔。在中美洲西側和南美洲西北側形成爆炸性火山噴發和造山運動。約300萬年前海平面下降,安第斯山脈北部升起,南北美洲之間的路橋行程。不過,兩塊大陸仍在不斷移動,最終還將再次分離。

2000萬年前,大陸和海洋在全球的位置與如今相近,不過還是有著細微但十分顯著的差別。澳大利亞仍在北移,非洲和印度也一樣,向北朝著歐洲和亞洲移動。隨之而來的碰撞,形成了歐洲的阿爾卑斯山脈、亞洲的喜馬拉雅山脈,同時創造了高出海平面5000米,號稱“世界屋脊”的青藏高原。喜馬拉雅山脈高出海平面7000米,在印度和東南亞之間構成了一道長3000千米的屏障,是地球上最顯著的特徵之一。

在北美洲,地體(陸殼殘片)嵌入西海岸 而在侏羅紀中期,斷開的與南美洲的連接即將重新形成。最後格陵蘭從斯堪的納維亞地區分離出來。

全球氣候與季風 古近紀的氣候仍然十分溫暖溼潤,但到了2500萬年前,地球降溫,南極冰蓋開始形成,總體乾旱的環境開始出現。雖說在寒冷與溫暖階段波動,但地球正走向第四紀冰期。喜馬拉雅山脈和青藏高原所導致的季風改變了亞洲的氣候。

海平面在新生代時漲時落,但總體呈下降趨勢,陸架海大量消失。在白堊紀末期,現代北美洲的60%的地區被海水淹沒,而在新近紀早期,這一比例已降到5%,自此之後,海水再未返回。

動物群與植物群的變化 大陸碰撞和與日俱增的乾旱,促進了開闊草原的形成,以及更大型食值動物的生長。新近紀時,多數食值哺乳動物體型較小,有花值物則多是大型森林樹木,因此,食植動物多以葉子、落果和種子為食。但隨著全球變冷變幹,蒼翠茂盛的森林縮減,逐漸被北美洲、非洲和亞洲廣闊的稀樹草原所取代。這些稀樹草原更適合偏愛啃食青草的食植動物,動物的體型由此急劇變大,在古近紀的食植動物中,僅有馬類(在新近紀早期,體型已與現代大型犬類相當)和犀牛類最大程度地利用了氣候變化,然而,它們也要於新演化的反芻食植動物相競爭,如鹿、駱駝和之後的牛類和河馬。

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新近紀草原景象

因氣候變化而演化的其他脊椎動物還有鳴禽和靈長類。森林縮減迫使靈長類遷入曠野以尋找食物。橫穿大塊開闊地域的行為,又促使他們使用兩足而非四足,還讓它們的胳膊和手掌演化出了攀握以外的用途。

造山運動 人們很早就已經理解了山脈的形成原理:兩塊大陸碰撞之後,碰撞出的石頭便會受到巨大的力,進而褶皺、壓縮、變形並改變化學構成。有些石頭被擠壓向上形成山脈的山峰,有些則被深深的擠入地球地幔,構成山脈的根。像喜馬拉雅山這樣的山脈,就是岩石被上下推擠導致的地殼變厚而形成的。

除此之外,地幔深處的岩石比地殼岩石的密度要高。隨著地殼變厚,地幔最終推出山脈,隨著山脈越來越大,地幔的浮力變大,整個山脈被向上推擠,不過這種抬升運動也會受到侵蝕運動——即山峰的頂層不斷的剝落的抵消。

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從美國航空航天局的航天飛機俯瞰恆河沖積平原,冰雪覆蓋的喜馬拉雅山脈和青藏高原

喜馬拉雅山脈和青藏高原 喜馬拉雅山脈和青藏高原的故事,要從5500萬年說起。當時,獨立的印度大陸與亞洲大陸相撞,撞擊處形成了喜馬拉雅山脈,即世界上最高、最年輕的山脈。同時還形成了地球上最大的高原即平均海拔5000米,被稱為世界屋脊的青藏高原。西藏地區地下的岩石稱為陸殼,厚達74千米,是陸殼平均厚度的兩倍。

青藏高原的形成 造山運動雖然解釋了大多數山脈的起源,卻不能說明北邊的青藏高原是如何抬升的。其形成原因可能是印度板塊衝向亞歐板塊,兩塊大陸之間的洋殼被擠到亞歐板塊之下,這一過程叫做俯衝。隨著兩塊大陸相撞,印度板塊的一部分也被洋殼拖拽至地幔中,亞歐板塊兒的邊緣被擠到印度板塊上面。 在碰撞過程中兩塊大陸的岩石都發生了褶皺、變形和壓縮,部分兩塊大陸的陸殼和洋殼一起被抬升,形成喜馬拉雅山脈。然而至關重要的是,印度板塊的地殼並沒有完全下潛,其地殼岩石比下方的地幔岩石密度要小,所以沒有完全向下俯衝,而是開始水平移動,最終象楔子一樣擠到了亞歐板塊下方,結果就將亞歐板塊兒的這一部分區域抬升,形成青藏高原。

新近紀晚期的氣候特徵是氣溫和溼度起伏不定。隨著水體被極地冰蓋封住和釋放的循環,海平面經歷了數次漲落,但這些波動都是暫時的,在約250萬年前,冰川作用才從北半球真正開始。

圖爾卡納湖的其它哺乳動物 圖爾卡納湖附近有著大量的其它動物化石。其中許多都為現代人類所熟悉。和如今一樣,大量狒狒和猴類在當時的圖爾卡納湖附近出現。它們大多生活在河邊的森林裡,有些則棲息在更廣闊、更乾燥的林地中,其天敵類似現代稀樹草原中的食肉動物,如大型獅子、成群結隊捕獵的鬣狗和犬類(非洲野犬卡翁狼狗)。

長鼻目動物恐象形似大象,是體型最大的食植動物,開闊的稀樹草原和林地都是它們的棲息地。早期馬類十分常見,但在230萬年前左右被現代稀樹草原上的馬屬所取代。駱駝和長頸鹿的遺骸也有發現,另外還有40種牛科動物,這些牛形生物始終生活在溼潤的草地中。

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長鼻目恐象

通過分析圖爾卡納湖沉積物中的植物,人們發現草類逐漸取代了樹木和灌木。最初草類佔植物總量的20%-40%,但隨著時間的推移,這一數字上升到了65%。

美洲哺乳動物 在過去兩億年的大多數時間裡,南北美都是分離的。很長時間以來,南美洲像一座島嶼一樣的孤立,不同的時期,動物可能只能通過暫時性的陸橋向南北遷徙,對兩塊大陸的哺乳動物群類產生了重大影響。

白堊紀的遷入 在白堊紀期間,一群小型原始哺乳動物與恐龍共同生活在南美洲,南美洲則被屬於獸亞綱(由有胎盤動物和有帶動物組成)的哺乳動物佔據著。到了白堊紀末期,隨著海平面發生變化,南北美洲之間形成了暫時的通道,一些獸亞綱成員向南遷徙,在那裡演化成了少見的奇異物種。

拼接空缺 如今南北美洲之間的陸橋是一條狹窄的陸地,由巴拿馬和哥斯達黎加兩個國家組成。這條陸橋形成於約300萬年前,在此之前,海平面偶爾降低,將部分海床變成陸地,使得動物們可以通過現今中美洲的西印度群島島鏈遷徙。

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中美洲陸橋

在新生代期間,共有15個有袋動物科定居在南美洲,其中包括食肉動物袋劍虎科,但最著名的當屬有胎盤類哺乳動物異關節類,包括樹懶、犰狳和食蟻獸,而在這些動物中,最惹人注目的莫過於類似犰狳的雕齒獸,它們的體型可與汽車相媲美。由於身上長有保護性的骨甲,尾端長有骨棒與骨刺,它們的外表與甲龍十分相似。其尾巴靈活有力,在它用後足站立進行防禦或交配時,尾巴能像三腳架一樣支撐它的身體。龐大的頭骨上長有強勁的頜與牙齒,用於咀嚼堅硬的草原上的草。樹懶也是植食動物,它們首次出現於3000萬年前,分為樹懶和地懶。大地懶是已知最大的地懶,長可達6米。地懶是一個極為繁盛的種類,後來通過一道新形成的路橋傳入北美洲。直到1.1萬年前,它們才與其他大型植食動物一起滅絕。

有蹄哺乳動物 新近紀的有蹄植食哺乳動物被現代人的所熟悉,包括豬類、馬類、牛類,犀牛類、象類和鹿類,在南美洲,它們演化成獨特的兔形、馬形、駱駝形生物,如長達三米的長頸駝。這種生物長得長脖子和巨大的鼻子,其鼻孔高高的位於兩眼之間。箭齒獸是最大的有蹄哺乳動物之一,短粗的腿上支撐著桶狀軀幹,頭部寬闊,長著三趾小蹄子。查爾斯·達爾文曾在阿根廷收集過箭齒獸化石,並稱之為史上最古怪的生物之一。

美洲的“互換”動物 南美洲獨有的哺乳動物如今幾乎全部滅絕了,其原因則要歸於約300萬年前形成了一座連接北美的路橋,北美的哺乳動物藉機入侵了南美洲。當北美洲的馬類、鹿類、熊類和豹類南下之時,負鼠和一些異關節類動物則遷徙到了北美洲。這種內部交換是通過中美洲的動物高速公路雙向通道實現的。現今南美洲50%的哺乳動物都是北美洲的後裔,而北美洲20%的哺乳動物都源於南美洲。

儘管看似北美洲動物掌握了統治權,但南美洲的哺乳動物總數是有所增長的,而且兩個大陸上動物滅絕的程度相似的。南美洲的大滅絕事件影響了有蹄動物和異關節類動物,但當北美洲動物遷入之時,它們本身就已經衰退了。

三趾馬 漸新馬是來自北美洲的原始馬類,是第一種各腳長有三趾而非四趾的馬類,所以與只有一趾的現代馬力相近。

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三趾馬復原圖

琥珀蛙 許多生物都曾被困在琥珀樹脂中,但青蛙卻十分少見。也許只有鳥抓住了這隻青蛙,將它帶到一棵能分泌樹脂的樹上,準備大吃一頓,結果不小心把它掉在一坨粘稠的樹脂裡,這一標本形成於北美洲的多米尼加共和國。

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琥珀蛙

波羅的海的蒼蠅 被困在琥珀中的生物大多是昆蟲,比如這隻3500萬年前來自歐洲波羅的海地區的蒼蠅。琥珀近乎完美地保存,使得其中的生物清晰可辨。儘管有人說琥珀中的昆蟲的基因可已提取,現在研究則表明,這一想法尚不能實現。

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新近紀的蒼蠅

袋鼠的頜骨化石 澳大利亞昆士蘭省西北新近紀岩石富含各種化石。與這塊袋鼠頜骨化石一樣,大多數化石都生活在湖或其周圍的動物骨骼,且都保存良好。它們的屍體沉入湖底柔軟的泥土中,形成了如今堅固的灰巖。

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袋鼠頜骨化石

蝙蝠骨骼 裡弗斯利最常見的化石之一是蝙蝠。葉鼻蝙蝠群居在灰岩溶洞裡,它們的骨骼和糞便堆積在洞穴地面上,形成化石。

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裡弗斯利的蝙蝠化石

山峰 安納布爾納峰是喜馬拉雅山脈中海拔超過8000米的眾多山峰之一。這些山峰仍以100年10釐米的速度向上抬起,並以同樣的速度遭受侵蝕,其實碎片會被大河比如橫河帶走。

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安納布爾納峰

坦桑尼亞倫蓋火山 約200萬年前到500萬年前,東非陸殼被撕裂處產生了一系列火車。熔岩和火山灰裹住了山谷中一層一層的沉積物,為未來的研究者留下了無數的化石珍藏。

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蓋倫火山

馬特洪峰 這座阿爾卑斯山脈山峰的金字塔狀的角峰,顯然是冰川作用的結果。儘管現在冰川仍然存在於歐洲的阿爾卑斯山脈地區,但跟200萬年前上新世時期更深更廣的冰川相比,這些不過是小巫見大巫罷了。

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阿爾卑斯山脈的馬特洪峰

裂谷湖 過去的幾百萬年裡圖爾卡納湖附近區域歷經立過無數次火山噴發,熔岩和火山灰掩埋並保存了還有人類祖先化石的沉積物。

原始人類和其他哺乳動物 東非肯尼亞圖爾卡納湖湖岸和河流沉積物中含有世界上最豐富的早期原始人類化石,這些化石保存在著名的科比福拉組地層中。

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圖爾卡納湖化石挖掘地

現代非洲草原上的巨型動物群 非洲稀樹草原發源於中新世(2300萬年前到530萬年前)此時氣候開始變冷,變幹。以植物為食的哺乳動物走出森林,從以葉子為食轉向以草為食。

潘帕斯草原的植食動物 箭齒獸是一種長達2.7米的犀牛形植食動物。大約200萬年前,它以阿根廷中部潘帕斯地區的草類和灌木為食。

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箭齒獸

早期的馬 始祖馬在5000萬年前遍佈北美洲、亞洲和歐洲,大小與拉布拉多犬相似,可能是所有馬的祖先。草原古馬在500萬年前到1000萬年前繁盛。它們是最早的幾乎完全以草類為食的馬類之一,為了適應這一飲食習慣,它們的牙冠比其祖先變得更高。大約1.1萬年前,北美洲的馬類與許多其他大型哺乳動物走向滅絕,其原因可能是傳染病或者人類捕殺,但馬屬在歐洲、非洲和亞洲以斑馬、驢和野馬的形式倖存了下來。人們認為家馬於3000年前到4000年前在亞洲東部被馴化,16世紀時,家馬又被西班牙探險家重新引入美洲。19世紀北美平原上的野馬是300年前從西班牙引入的家馬的後裔。

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北美的野馬

現代人類直系祖先出現於500萬年前到200萬年前之間的非洲地區,此時,鄰近新近紀末期,地球開始降溫。

原始人類的出現 20世紀90年代,人們認識到300萬年前的南方古猿阿法種(首次發現於埃塞俄比亞北部的阿法地區)最有可能是人數的祖先,而人類則起源於200萬年前生活在東非和非洲南部的能人。兩者之間的化石記載缺失了100萬年,但在20世紀90年代末,隨著阿法地區發現一種新的古猿——南方古猿驚奇種,這一空白被填補了。這些250萬年前的原始人類與大量動物共同生活在湖邊的開闊草原裡。而在阿法地區發現的石制工具,以及經過擊殺和切割的牛類、馬類骨骼提供了原始人類獵殺較大型獵物的早期證據,表明它們從以素食為主,轉向富含營養的肉類和骨髓。食肉習性的開始,似乎與東非和非洲南部人屬的出現相吻合,協作捕獵和技能發展(如工具製造)在行為學和社會學上意義重大。

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南方古猿阿法種

人類祖先 該區最著名的是能人遺骸,他們是人屬最早的代表之一,也是現代人類的祖先。發現的頭骨可追溯到190萬年前,能看出能人的臉長而寬,且扁平狀,頰骨巨大,與古老的原始人科成員如南方古猿極為相似。但能人與同時代的南方古猿有著顯著的不同之處,他的腦匣較大,腦容量可達750毫升,南方古猿則只有500毫升。

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南方古猿復原圖

圖爾克納湖地區較晚期的原始人類化石可追溯到180萬年前,稱為直立人。這一人種在非洲生存了100多萬年,是最進步的圖爾卡納湖原始人類,也是第一種走出非洲的原始人類。事實上直立人的化石和石制工具(阿舍利手斧)在整個歐洲都有發現,甚至遠達中國(北京人)和爪哇島(爪哇人)。

最完整的直立人化石之一,在1984年發現於圖爾卡納湖附近。這是一具體格健壯的男孩兒骨骼,長腿窄臀,年齡大約11歲,高168釐米,頭骨長而低矮,眉骨突出,鼻子略微聳起。

直立人的腦部大小隨著時間不斷的增長,到了100萬年前,他的腦容量已經達到了1000毫升,50萬年後又增長到了1300毫升。智人的腦容量則是又1750毫升。

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100萬年前原始人類捕獵場景

隨著原始人類的各樣性逐漸減少,到了80萬年前,直立人成了傳承人類史系的兩種原始人類的之一,另外一種叫做匠人。

類人猿 猩猩是東南亞土著動物,曾一度被看作與人類親緣關係最近的猿類。由於大腦較大且具備一定的智力,它與非洲的黑猩猩和大猩猩都被劃歸同一類群。然而人們現在知道,相比而言,非洲猿類與人類的親緣關係更近。現存的親緣關係,最近的近親是倭猩猩。它生活在中非是現存與人類親緣關係最近的近親。與人類的DNA相似度比較,倭猩猩比黑猩猩還多千分之幾。

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東南亞猩猩

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與現代人血緣關係最近的倭猩猩

南方古猿 1935年,科學家羅伯特·布魯姆將非洲南方古猿的頭骨暱稱為“普魯斯女士”。之後,布魯姆向人們證明,這個生活在250萬年前到300萬年前的原始人類身高1.4米,能夠以人類的方式完全直立行走。證明類人猿南方古猿存在的第一個證據是1924年在南非塔翁山洞裡發現了一個兒童頭骨,這個塔翁男孩兒屬於南方古猿非洲種。1959年體型較大的南方古猿鮑氏種發現於坦桑尼亞的奧爾杜瓦峽谷。這塊頭骨可追溯到200萬年前,讓許多研究者相信南方古猿就是現代人類的祖先。“露西”是南方古猿阿法種最為著名的例子,於1979年在埃塞俄比亞哈達被發現。古老的手骨。這些來自埃塞俄比亞的手骨,屬於330萬年前的南方古猿阿法種,與現代人類的手鼓相似,但又不盡相同,他們具備爬樹和製造簡單工具的能力。

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普魯斯女士

原始人類 新近紀晚期是人類演化史上的一個重要階段,該時期處於533萬年前到258萬年前之間。人屬(靈長目人科中的一個屬)在非洲從南方古猿演化而來,從450萬年前的地猿始祖種開始,一系列的南方古猿逐步演化,直到在100萬年前滅絕。此時,人數的多個種類已經演化,其中包括與現代人類似屬於同一類群的兩個不同能人種,首個直立人也是從非洲遷徙出來的。

化石足跡 約360萬年前,三個人類祖先——南方古猿阿法種正在遠離坦桑尼亞裂谷的火山噴發地帶,他們的足跡是原始人類直立行走的最早證據之一。該小隊由兩個是並排行走,第三個則緊跟著最大的那個腳印行走。

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360萬年前的南方古猿腳印


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