I - hoá th◊ch và vai trò của các hoá th◊ch trong nghiên cứu l˚ch sử phát triển của sinh giới
1. Hoá th◊ch là g˘ ?
Hoá th◊ch là di t˙ch của các sinh vật để l◊i trong các lớp đất đá của vỏ Trái Đất.
Di t˙ch của sinh vật để l◊i có thể d√ới d◊ng các bộ x√ơng, những dấu vết của sinh vật để l◊i trên đá (vết chân, h˘nh dáng,...), xác các sinh vật đ√ợc bảo quản gần nh√
nguyên vẹn trong các lớp hổ phách hoặc trong các lớp băng,...
2. Vai trò của các hoá th◊ch trong nghiên cứu l˚ch sử phát triển của sinh giới
Các bằng chứng tiến hoá mà chúng ta đã học trong bài 24 chỉ là những bằng chứng gián tiếp cho ta thấy mối quan hệ tiến hoá giữa các loài sinh vật. Hoá th◊ch cung cấp cho chúng ta những bằng chứng trực tiếp về l˚ch sử phát triển của sinh giới. Các nhà khoa học có thể xác đ˚nh đ√ợc tuổi của các hoá th◊ch và qua đó, cho chúng ta biết đ√ợc loài nào đã xuất hiện tr√ớc, loài nào xuất hiện sau cũng nh√ mối quan hệ họ hàng giữa các loài.
Tuổi của hoá th◊ch có thể đ√ợc xác đ˚nh nhờ phân t˙ch các đồng v˚ phóng x◊
có trong hoá th◊ch hoặc đồng v˚ phóng x◊ có trong các lớp đất đá chứa hoá th◊ch.
Cacbon 14 (14C) có thời gian bán rã khoảng 5730 năm, v˘ vậy phân t˙ch hàm l√ợng
14C trong hoá th◊ch ng√ời ta có thể xác đ˚nh đ√ợc tuổi của hoá th◊ch lên tới 75000 năm. Nếu phân t˙ch urani 238 (238U) với thời gian bán rã khoảng 4,5 tỉ năm th˘
chúng ta có thể xác đ˚nh đ√ợc tuổi của các lớp đất đá cùng với hoá th◊ch có độ tuổi hàng trăm triệu năm, thậm ch˙ hàng tỉ năm.
II - l˚ch sử phát triển của sinh giới qua các đ◊i đ˚a chất
1. Hiện t√ợng trôi d◊t lục đ˚a
Lớp vỏ của Trái Đất không phải là một khối thống nhất mà đ√ợc chia thành những vùng riêng biệt đ√ợc gọi là các phiến kiến t◊o. Các phiến kiến t◊o liên tục di chuyển do lớp dung nham nóng chảy bên d√ới chuyển động. Hiện t√ợng di chuyển của các lục đ˚a nh√ vậy đ√ợc gọi là hiện t√ợng trôi d◊t lục đ˚a. Cách đây
s˘ ph∏t tri”n cềa sinh gièi
khoảng 250 triệu năm, toàn bộ lục đ˚a còn đ√ợc liên kết với nhau thành một siêu lục đ˚a duy nhất đ√ợc gọi là Pangaea. Sau đó, cách đây khoảng 180 triệu năm, siêu lục đ˚a Pangaea l◊i bflt đầu tách ra thành 2 lục đ˚a Bflc (Laurasia) và lục đ˚a Nam (Gondwana). Về sau, các lục đ˚a này liên tiếp tách ra rồi l◊i nhập vào và cuối cùng tiếp tục phân tách thành các lục đ˚a nh√ hiện nay. Các nhà khoa học cho rằng tiểu lục đ˚a ấn Độ cách đây khoảng 10 triệu năm đã sáp nhập với lục đ˚a âu − á làm xuất hiện dãy núi Himalaya. Hiện nay, các lục đ˚a vẫn đang trôi d◊t. V˙ dụ, lục đ˚a Bflc Mĩ đang tách ra khỏi lục đ˚a âu − ávới tốc độ 2cm mỗi năm. Những biến đổi về kiến t◊o của vỏ Trái Đất nh√ quá tr˘nh t◊o núi, trôi d◊t lục đ˚a dẫn đến làm thay đổi rất m◊nh điều kiện kh˙ hậu của Trái Đất, do vậy có thể dẫn đến những đợt đ◊i tuyệt chủng hàng lo◊t các loài và sau đó là thời điểm bùng nổ sự phát sinh các loài mới.
2. Sinh vật trong các đ◊i đ˚a chất
Trái Đất liên tục biến đổi trong quá tr˘nh h˘nh thành và tồn t◊i của nó làm cho bộ mặt của sinh giới cũng liên tục biến đổi theo. Các nhà đ˚a chất học chia l˚ch sử của Trái Đất thành các giai đo◊n ch˙nh đ√ợc gọi là các đ◊i đ˚a chất. Đó là đ◊i Thái cổ, đ◊i Nguyên sinh, đ◊i Cổ sinh, đ◊i Trung sinh và đ◊i Tân sinh. Các đ◊i đ˚a chất l◊i đ√ợc chia nhỏ thành các kỉ. Ranh giới giữa các đ◊i hoặc các kỉ th√ờng là giai đo◊n có những biến đổi đ˚a chất của Trái Đất làm cho sinh vật b˚ tuyệt chủng hàng lo◊t và sau đó là sự bflt đầu một giai đo◊n tiến hoá mới của những sinh vật sống sót. Các đ◊i th√ờng có những đặc điểm riêng về sự phát triển của sinh giới. V˙ dụ, đ◊i Trung sinh đôi khi còn đ√ợc gọi là kỉ nguyên của bò sát v˘ vào thời k˘ này có rất nhiều loài bò sát phát triển, trong đó có các bò sát khổng lồ nh√ khủng long.
Bảng 33 cho thấy thời gian tồn t◊i của các đ◊i đ˚a chất với các đặc điểm về kh˙
hậu cùng các sự kiện ch˙nh trong l˚ch sử tiến hoá của sự sống. Các lục đ˚a trên Trái Đất luôn luôn di chuyển tách nhau ra rồi l◊i sáp nhập l◊i làm kh˙ hậu của Trái Đất biến đổi theo nên sự tiến hoá của sinh vật cũng biến đổi.
V˙ dụ, cách đây khoảng 250 triệu năm, tất cả các phiến kiến t◊o liên kết với nhau thành một siêu lục đ˚a duy nhất trên Trái Đất. Điều này dẫn đến kh˙ hậu của Trái Đất b˚ biến đổi m◊nh. Mực n√ớc biển rút xuống, kh˙ hậu ở trung tâm siêu lục đ˚a trở nên khô h◊n hơn nên hàng lo◊t các loài sinh vật b˚ tuyệt chủng. Sau đó, vào thời k˘ đ◊i Tân sinh cách đây khoảng 1,8 triệu năm, các lục đ˚a l◊i tách nhau ra nên kh˙ hậu thay đổi m◊nh làm cho sinh giới tiến hoá th˙ch nghi với điều kiện sống mới. Sự trôi d◊t của các lục đ˚a có thể gây ra những trận động đất, sóng thần, núi lửa phun trào cũng nh√ h˘nh thành các ngọn núi trên đất liền hay các đảo đ◊i d√ơng ở khu vực giáp ranh của các phiến kiến t◊o.
Bảng 33. Các đ◊i đ˚a chất và sinh vật t√ơng ứng
Đ◊i Kỉ
Tuổi (triệu năm
cách đây)
Đặc điểm đ˚a chất,
kh˙ hậu Sinh vật điển h˘nh
Tân sinh
Đệ tứ 1,8 Băng hà. Kh˙ hậu l◊nh,
khô. Xuất hiện loài ng√ời.
Đệ tam 65
Các lục đ˚a gần giống hiện nay. Kh˙ hậu đầu kỉ ấm áp, cuối kỉ l◊nh.
Phát sinh các nhóm linh tr√ởng.
Cây có hoa ngự tr˚. Phân hoá các lớp Thú, Chim, Côn trùng.
Trung sinh
Krêta (Phấn trflng)
145
Các lục đ˚a bflc liên kết với nhau. Biển thu hẹp.
Kh˙ hậu khô.
Xuất hiện thực vật có hoa. Tiến hoá động vật có vú.
Cuối kỉ tuyệt diệt nhiều sinh vật, kể cả bò sát cổ.
Jura 200
H˘nh thành 2 lục đ˚a Bflc và Nam. Biển tiến vào lục đ˚a. Kh˙ hậu ấm áp.
Cây H◊t trần ngự tr˚. Bò sát cổ ngự tr˚. Phân hoá chim.
Triat (Tam điệp)
250 Lục đ˚a chiếm √u thế.
Kh˙ hậu khô.
Cây H◊t trần ngự tr˚. Phân hoá bò sát cổ. Cá x√ơng phát triển.
Phát sinh thú và chim.
Cổ sinh
Pecmi 300
Các lục đ˚a liên kết với nhau. Băng hà. Kh˙ hậu khô, l◊nh.
Phân hoá bò sát. Phân hoá côn trùng. Tuyệt diệt nhiều động vật biển.
Cacbon (Than
đá)
360 Đầu kỉ ẩm và nóng, về sau trở nên l◊nh và khô.
D√ơng xỉ phát triển m◊nh. Thực vật có h◊t xuất hiện. L√ỡng c√
ngự tr˚. Phát sinh bò sát.
Đêvôn 416
Kh˙ hậu lục đ˚a khô hanh, ven biển ẩm √ớt.
H˘nh thành sa m◊c.
Phân hoá cá x√ơng. Phát sinh l√ỡng c√, côn trùng.
Silua 444
H˘nh thành lục đ˚a. Mực n√ớc biển dâng cao. Kh˙
hậu nóng và ẩm.
Cây có m◊ch và động vật lên c◊n.
Ocđôvic 488
Di chuyển lục đ˚a. Băng hà. Mực n√ớc biển giảm.
Kh˙ hậu khô.
Phát sinh thực vật. Tảo biển ngự tr˚. Tuyệt diệt nhiều sinh vật.
−Hoá th◊ch cung cấp cho chúng ta những bằng chứng trực tiếp về l˚ch sử tiến hoá của sinh giới.
−Trái Đất trong quá tr˘nh h˘nh thành và tồn t◊i luôn biến đổi gây nên những biến đổi m◊nh mẽ về sự phân bố của các loài trên Trái Đất cũng nh√ gây nên những vụ tuyệt chủng hàng lo◊t các loài.
−S au mỗi lần tuyệt chủng hàng lo◊t, những sinh vật sống sót b√ớc vào giai đo◊n bùng nổ sự phát sinh các loài mới và chiếm lĩnh các ổ sinh thái còn trống.
C âu hãi và bài tÀp
1. Hoá th◊ch là g˘ ? Nêu vai trò của hoá th◊ch trong nghiên cứu l˚ch sử tiến hoá của sinh giới.
2. Dựa vào đâu ng√ời ta phân chia l˚ch sử Trái Đất thành các niên đ◊i ?
3. Hiện t√ợng trôi d◊t lục đ˚a ảnh h√ởng nh√ thế nào đến sự tiến hoá của sinh giới ?
4. Bò sát khổng lồ phát triển m◊nh vào thời k˘ nào ? Động vật có vú đầu tiên xuất hiện khi nào ?
5. Kh˙ hậu của Trái Đất sẽ nh√ thế nào trong những thế kỉ và thiên niên kỉ tới ? Cần làm g˘ để ngăn chặn n◊n đ◊i diệt chủng có thể xảy ra do con ng√ời ?
Đ◊i Kỉ
Tuổi (triệu năm cách đây)
Đặc điểm đ˚a chất,
kh˙ hậu Sinh vật điển h˘nh
Cổ
sinh Cambri 542
Phân bố lục đ˚a và đ◊i d√ơng khác xa hiện nay. Kh˙
quyển nhiều CO2.
Phát sinh các ngành động vật.
Phân hoá tảo.
Nguyên
sinh 2500
Động vật không x√ơng sống thấp ở biển. Tảo.
Hoá th◊ch động vật cổ nhất.
Hoá th◊ch sinh vật nhân thực cổ nhất.
T˙ch luỹ ôxi trong kh˙ quyển.
Thái cổ 3500 Hoá th◊ch sinh vật nhân sơ cổ nhất.
4600 Trái Đất h˘nh thành.
Quá tr˘nh tiến hoá của loài ng√ời có thể chia thành 2 giai đo◊n : giai đo◊n tiến hoá h˘nh thành nên loài ng√ời hiện đ◊i (Homo sapiens)và giai đo◊n tiến hoá của loài ng√ời từ khi h˘nh thành cho tới ngày nay.
I - quá tr˘nh phát sinh loài ng√ời hiện đ◊i
1. Bằng chứng về nguồn gốc động vật của loài ng√ời
Ngày nay, khoa học đã và đang không ngừng thu thập các bằng chứng về nguồn gốc của loài ng√ời hiện đ◊i, không những thế còn chứng minh đ√ợc loài nào trong số các loài sinh vật hiện đang tồn t◊i có họ hàng gần gũi nhất với loài ng√ời. Những nghiên cứu về hệ thống học sinh học kết hợp với các nghiên cứu về cổ sinh vật học không những giúp vẽ đ√ợc cây chủng lo◊i phát sinh loài ng√ời (sơ đồ hoá mối quan hệ tiến hoá giữa loài ng√ời với những loài họ hàng) mà còn có thể chỉ ra đặc điểm nào trên cơ thể con ng√ời đ√ợc h˘nh thành tr√ớc trong quá tr˘nh tiến hoá, đặc điểm nào mới xuất hiện.
V˙ dụ, đặc điểm tay năm ngón đã xuất hiện cách đây khoảng 300 triệu năm ở tổ tiên của loài ng√ời và hiện cũng đ√ợc duy tr˘ ở những loài động vật có 4 chân. Cằm của ng√ời là một đặc điểm mới xuất hiện gần đây nhất, d√ới 5 triệu năm và chỉ có ở nhánh tiến hoá của loài ng√ời mà không có ở nhánh tiến hoá h˘nh thành nên loài tinh tinh hiện nay (một loài đ√ợc xem là có họ hàng gần gũi nhất với loài ng√ời hiện nay).
tHãy t˘m các đặc điểm giống nhau giữa ng√ời và các loài linh tr√ởng.
Ngoài các đặc điểm chung về h˘nh thái, giải phẫu cũng nh√ sinh l˙, ng√ời và các loài v√ợn hiện nay còn có rất nhiều đặc điểm chung về ADN và prôtêin (bảng 34).