第四纪是新生代最新的一个纪,包括更新世和全新世。自从6500万年前那次生物大灭绝后,地球进入了新生代。新生代是地球历史的最新阶段,而第四纪是新生代最后一个纪。第四纪还可以分为更新世、全新世等。
从第四纪开始,全球气候出现了明显的冰期和间冰期交替的模式。第四纪生物界的面貌已很接近于现代。哺乳动物的进化在此阶段最为明显,而人类的出现与进化则更是第四纪最重要的事件之一。
哺乳动物在第四纪期间的进化主要表现在属种而不是大的类别更新上。第四纪前一阶段——更新世早期哺乳类仍以偶蹄类、长鼻类与新食肉类等的繁盛、发展为特征,与第三纪的区别在于出现了真象、真马、真牛。更新世晚期哺乳动物的一些类别和不少属种相继衰亡或灭绝。到了第四纪的后一阶段——全新世,哺乳动物的面貌已和现代基本一致。
大量的化石资料证明人类是由古猿进化而来的。古猿与最早的人之间的根本区别在于人能制造工具,特别是制造石器。从制造工具开始的劳动使人类根本区别于其它一切动物,劳动创造了人类。另一个主要特点是人能直立行走。从古猿开始向人的方向发展的时间,一般认为至少在1000万年以前。
第四纪的海生无脊椎动物仍以双壳类、腹足类、小型有孔虫、六射珊瑚等占主要地位。陆生无脊椎动物仍以双壳类、腹足类、介形类为主。其它脊椎动物中真骨鱼类和鸟类继续繁盛,两栖类和爬行类变化不大。
高等陆生植物的面貌在第四纪中期以后已与现代基本一致。由于冰期和间冰期的交替变化,逐渐形成今天的寒带、温带、亚热带和热带植物群。微体和超微的浮游钙藻对海相地层的划分与对比仍十分重要。第四纪包括更新世和全新世,相应地层称更新统和全新统。第四纪下限的确定,意见分歧较大。
第四纪大冰川期,距今约200万年。地球史上次大冰川期。冰川的发生是极地或高山地区沿地面运动的巨大冰体。由降落在雪线以上的大量积雪,在重力和巨大压力下形成,冰川从源头处得到大量的冰补给,而这些冰融化得很慢,冰川本身就发育得又宽又深,往下流到高温处,冰补给少了,冰川也愈来愈小,直到冰的融化量和上游的补给量互相抵消。一般冰川为舌状,冰川面往往高低不平,有的地方有深的裂口,即冰隙 。冰川可分为大陆冰川和山岳冰川两大类。第四纪时欧洲阿尔卑斯山山岳冰川至少有5次扩张。在我国,据李四光研究,相应地出现了鄱阳、大姑、庐山与大理4个亚冰期。现代冰川复盖总面积约为1630万平方公里,占地球陆地总面积的11%。我国的现代冰川主要分布于喜马拉雅山(北坡)、昆仑山、天山、祁连山和横断山脉的一些高峰区,总面积约57069平方公里。
人与人猿存在某种亲缘关系,具有共同的祖先。约6500万年前,一颗宽度约16公里的大型陨石撞击到了今天墨西哥的尤卡坦半岛上,造成巨大灾难,当时地球上包括恐龙在内的三分之二的动物物种消亡灭绝,爬行动物的黄金时代结束,原始哺乳类动物逃过劫难经过漫长岁月存活下来,之后迅速进化。
约5000多万年前,灵长类动物呈辐射状演化,从低等灵长类动物原猴类中又分化出高等灵长类动物(即猿猴类,如猕猴、金丝猴、狒狒与猿)。3300万-2400万年前,从旧世界的猴子(狭鼻次目)中产生了猿。埃及发现的最早的古猿原上猿(3000万年以前)和埃及猿2600万—2800万年以前)已经具有类人猿的一些性状;稍晚后的古猿化石还有森林古猿(2300万—1000万年前)分布范围较广,在亚洲、欧洲、非洲均有所发现。东非的原康修尔猿(1300万-1200万年前)已经是一种猿,是人类和非洲猿的祖先。 以上古猿均为林栖动物,四肢行走,属于攀树的猿群。现存的猿中包括两个类群,非洲猿(大猩猩、黑猩猩和人类)和亚洲猿(长臂猿和猩猩),这两个类群之间存在着明显的界限,显然,二者的分化发生在1200万年-1500万年前。
在约1000万年前至约380或200多万年前,有两种过渡时期的化石代表。一种是腊玛古猿,一种是南方古猿(许多人认为腊玛古猿是猩猩的祖先,过去在复原颌骨残片标本和牙齿分析时出现偏差。因此腊玛古猿作为过渡时期的化石代表只有相对的合理性)。
约1200万年前,地壳运动使非洲东部的大地上形成一条大裂谷。 大裂谷以东由于地壳变动,降雨量渐次减少,林地消失出现了草原,大部分与现今猿类共祖的祖先族群因而灭绝,其中一小部分惯于攀爬的猿类适应了新环境,学习在地上活动在开阔的环境中生活,形成了独特演化模式,避开了灭绝的危机。大约500万-800万年前,有些类似黑猩猩的猿类物种在雨林周围与稀树大草原连接地带成功建立了奠基者群体,并成功地进化成南方古猿。
南方古猿为了适应新环境,不得不开始双足行走,但是它们基本保持着树栖的习惯,南方古猿没有改变它们祖先的多数性状,比如个头较小,明显的性别二形性(雄性平均比雌性大50%),不大的脑,长臂和短腿。南方古猿很大程度上是草食动物,它的门牙比人类的门牙要大得多,而且臼齿也很大。
南方古猿基本有两种类型(认为有3—4种类型):粗壮型和纤细型,依身高、体重而有所区别。已经证明存在过两种瘦长的南方古猿,从埃塞俄比亚到坦桑尼亚的东非南方古猿阿法种和南非的南方古猿非洲种。这两种南方古猿的脑都比较小,大约为430-485立方厘米。南方古猿非洲种距今的年代更近,而且除了肢体的比例以外也更像人类。在南部非洲,生活过粗壮种系中的南方古猿粗壮种,在东部非洲还发现了生活在350万至300万年前的南方古猿鲍氏种,这些粗壮的南方古猿显得很有力气,但它们是非常平和的,可以和其他瘦长的南方古猿一同生活在同一区域。
能人
能人最初的人类在人类学中被称为“完全形成的人”。我国古人类学者把这一进程分作猿人和智人两大阶段,每段再分为早晚两个时期。250万年前,热带非洲的气候开始恶化,冰期从北半球袭来。随着气候越来越干旱,稀树大草原开始逐渐变为灌木大草原,大多数南方古猿消失。有两个例外,一种情况是,某些地区稀树大草原保留下来,那里的南方古猿得以生存下去,比如南方古猿能人种和两种粗壮种。更重要的一种情况是某些南方古猿群体利用自己的聪明才智发明了一些成功的防卫机制而生存下来,对于这些防卫机制人们只能去猜测,可能会扔石头,或者使用有木头和其他植物材料制成的原始武器,有可能露宿野外篝火旁。事实上正是这些南方古猿的后裔生存下来并繁荣起来,最终进化成人属,从树上栖息双足行走转变为陆地生活并双足行走。
能人约150万到250万年前,南方古猿的其中一支进化成能人,最早在非洲东岸出现,也就是所谓的早期猿人,能人已经能制造工具的人,是最早的人属动物。能人化石发现后不久,人们认识到在这个名下描述的人类标本形式各异,不应该归为一个物种,并将脑量较大的标本分出来,称为硕壮人。随着发现的标本数量增加,解释也发生了巨大的改变。能人这一名称专指小的标本。能人属标本的脑量只有450、500和600立方厘米,与南方古猿的脑量存在着重叠,而硕壮人的脑量在700到900立方厘米,显然要大得多。原先认为最早使用工具的是能人,认为应该是硕壮人,而且能人已经被归类为属于南方古猿中较晚出现的一个物种。旧石器时代开始,后经过数十万年的演进, 能人最终被新品种的人类:直立人所取代而消亡。能人与后代直立人曾共存过一段时间。