2025年大學(xué)《地球系統(tǒng)科學(xué)》專業(yè)題庫——早生命演化與古生物學(xué)考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。下列每小題選項中，只有一項是最符合題目要求的。請將正確選項的字母填在題后的括號內(nèi)。）1.下列哪一項不是化學(xué)起源學(xué)說中“從無機小分子生成有機小分子”階段的關(guān)鍵產(chǎn)物？A.氨基酸B.核苷酸C.脫氧核糖核酸（DNA）D.脂質(zhì)分子2.導(dǎo)致“大氧化事件”發(fā)生的主要原因是：A.地球板塊運動加劇B.硅藻大量繁殖C.原核生物光合作用的廣泛出現(xiàn)D.沉積環(huán)境發(fā)生劇烈變化3.下列哪種化石類型是由于生物硬體部分（如骨骼）埋藏后，被其他物質(zhì)交代置換而成？A.鑄型化石B.替代化石C.遺跡化石D.膠結(jié)物化石4.埃迪卡拉生物群出現(xiàn)的地質(zhì)年代大致相當(dāng)于：A.前寒武紀晚期B.古生代寒武紀早期C.古生代奧陶紀D.中生代侏羅紀5.古生物學(xué)研究中，“相對地質(zhì)年代測定”的主要依據(jù)是：A.放射性同位素測定B.地層接觸關(guān)系（如疊覆律、化石帶）C.地磁極性反轉(zhuǎn)記錄D.生物化石的演化序列6.下列哪種地質(zhì)現(xiàn)象可以作為判斷地層層序新老關(guān)系的直接證據(jù)？A.地層傾角B.層理構(gòu)造C.不整合接觸D.化石種類的垂直變化7.真核細胞相對于原核細胞最顯著的標志性結(jié)構(gòu)是：A.細胞膜B.細胞質(zhì)C.細胞核D.核糖體8.能夠直接證明遠古時期存在生命的最可靠證據(jù)是：A.古生物的生態(tài)足跡B.古生物的化石遺骸C.地層中的有機分子痕量D.古生物的化石化石化過程記錄9.下列關(guān)于“生物標志物”（Biomarkers）在古生物學(xué)研究中作用的描述，錯誤的是：A.可以指示遠古海洋或湖泊的存在B.可以用來確定沉積物的沉積環(huán)境C.可以直接揭示古生物的遺傳密碼D.是古代生物體內(nèi)或分解產(chǎn)物中特有的有機分子10.如果在某套地層中發(fā)現(xiàn)有特定種類的化石，該化石在更老的地層中不存在，在更新的地層中持續(xù)出現(xiàn)且逐漸演化為更高級的種類，這反映了：A.化石保存的偶然性B.生物演化的漸變過程C.化石記錄的不完整性D.地層形成的突發(fā)性二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填寫在橫線上。）1.生命起源的“RNA世界”假說認為，在早期地球條件下，RNA分子既能作為______，又能作為______。2.古生物學(xué)研究的核心任務(wù)是運用______和______的記錄，重建古代生命的演化歷史及其所處的環(huán)境。3.化石形成的主要物理化學(xué)條件通常包括快速埋藏、缺氧環(huán)境、適宜的______和______等。4.最早的光合生物的出現(xiàn)，不僅產(chǎn)生了氧氣，也導(dǎo)致了______的形成，并改變了地球大氣的成分。5.在地層學(xué)中，將呈帶狀分布、反映了生物演化序列的化石群稱為______。三、名詞解釋（每小題4分，共20分。請給出各名詞的準確定義。）1.化石化2.原核生物3.大氧化事件4.古生態(tài)學(xué)5.生物地層學(xué)四、簡答題（每小題6分，共18分。請簡潔明了地回答下列問題。）1.簡述從有機小分子到原始生命可能經(jīng)歷的幾個關(guān)鍵化學(xué)演化階段。2.簡述化石記錄存在哪些主要的局限性。3.簡述古生物學(xué)研究對于理解地球系統(tǒng)演化的意義。五、論述題（每小題10分，共20分。請圍繞下列問題進行較為深入的闡述和分析。）1.論述光合作用起源對早期地球環(huán)境和生命演化的重大影響。2.結(jié)合具體的化石實例，論述如何通過古生物學(xué)研究重建某個特定地質(zhì)時期的古環(huán)境特征。試卷答案一、選擇題1.C解析思路：化學(xué)起源的早期階段（從無機小分子生成有機小分子）主要產(chǎn)生氨基酸、核苷酸、簡單的糖類和脂質(zhì)分子等基本有機buildingblocks。DNA是更復(fù)雜的生物大分子，其合成通常被認為是化學(xué)起源后期或與早期生命（如RNA世界）相關(guān)聯(lián)的階段，并非此階段直接產(chǎn)物。2.C解析思路：原核生物（主要是藍細菌）演化出光合作用能力，釋放大量氧氣。這些氧氣逐漸accumulated在大氣中，形成了臭氧層，同時改變了海洋化學(xué)環(huán)境（如形成沉積物中的鐵帽），這一系列事件被稱為大氧化事件。3.B解析思路：替代化石是指生物遺骸的原始礦物被其他礦物成分交代、置換而形成的化石。這個過程是化學(xué)變化，原物質(zhì)被新物質(zhì)取代。鑄型化石是生物實體被溶解后留下的空腔，再被其他物質(zhì)填充；遺跡化石是生物活動留下的痕跡。4.B解析思路：埃迪卡拉生物群是已發(fā)現(xiàn)的最古老的、相對復(fù)雜的多細胞生物群，其化石主要發(fā)現(xiàn)于前寒武紀末期（約6.3-5.8億年前）的獨居石-鐵質(zhì)條帶（Stromatolites）中，對應(yīng)地質(zhì)年代為前寒武紀晚期。5.B解析思路：相對地質(zhì)年代測定主要依賴地層學(xué)原理，如化石定律（在連續(xù)沉積的地層中，下層的化石類型一般早于上層）、疊覆律（沉積巖層總是下老上新）等，通過地層接觸關(guān)系和化石分布來確定地層的相對順序，不依賴具體年代數(shù)字。6.C解析思路：不整合接觸是指沉積巖層之間被侵蝕間斷開，上覆地層形成于下伏地層之上，這直接反映了地殼經(jīng)歷了抬升、侵蝕等構(gòu)造運動或環(huán)境變化，是判斷地層層序新老關(guān)系的重要標志。7.C解析思路：原核細胞沒有成形的細胞核，其遺傳物質(zhì)（DNA）位于細胞質(zhì)內(nèi)的擬核區(qū)。真核細胞最核心的標志是具有被核膜包裹的細胞核，這是遺傳物質(zhì)儲存和復(fù)制的中心場所。8.B解析思路：化石是古代生物遺骸或活動痕跡的石化標本，是直接保存在地層中的、可被科學(xué)家直接觀察和研究的證據(jù)，是證明遠古生命存在的基礎(chǔ)。其他選項如足跡、分子痕量、化石化過程記錄都是間接證據(jù)或研究過程。9.C解析思路：生物標志物是古代生物（特別是微生物）代謝產(chǎn)生的、相對穩(wěn)定且具有生物來源特征的有機分子（如卟啉、甾烷等），可用于指示生物存在、判斷古環(huán)境和沉積相。它們不能直接揭示古生物的復(fù)雜遺傳密碼（DNA/RNA序列），因為高溫、高壓和微生物活動通常會破壞復(fù)雜的生物大分子。10.B解析思路：描述的現(xiàn)象符合生物演化的“漸變模型”。特定化石的出現(xiàn)、持續(xù)存在并逐漸演化為更高級種類，體現(xiàn)了生命形式在漫長地質(zhì)時間尺度上逐步演化的過程。二、填空題1.催化劑；遺傳物質(zhì)解析思路：RNA世界假說認為，在生命起源的早期，RNA分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，既能像酶一樣催化化學(xué)反應(yīng)（催化劑），又能攜帶遺傳信息（遺傳物質(zhì)）。2.化石記錄；地層記錄解析思路：古生物學(xué)研究主要依據(jù)古代生物遺留下來的實體或痕跡（化石）以及記錄這些生物和沉積事件的巖層（地層）。3.溫度；壓力解析思路：化石形成需要特定的物理化學(xué)條件，如適宜的溫度范圍可以影響化學(xué)反應(yīng)速率和礦物溶解沉淀；合適的壓力有助于生物遺骸快速埋藏和壓實。4.層狀硅酸鹽礦（如黏土礦物）解析思路：藍細菌光合作用釋放氧氣，使大氣中氧氣含量增加，部分氧氣溶解到水體中，與鐵離子結(jié)合形成不溶于水的氫氧化鐵或氧化鐵，大量沉積下來形成鐵礦層（如BandedIronFormations,BIFs）。5.化石帶解析思路：化石帶是指在連續(xù)沉積的地層中，由特定化石種或組合首次出現(xiàn)、滅絕或盛行的界限所劃分的帶狀區(qū)域，反映了生物演化的時間序列，是生物地層學(xué)劃分和對比地層的依據(jù)。三、名詞解釋1.化石化：指古代生物的遺體、遺物或生活痕跡，由于地質(zhì)作用被保存下來，并轉(zhuǎn)變?yōu)榛倪^程。解析思路：定義需包含三個要素：對象（生物遺存）、條件（地質(zhì)作用）和結(jié)果（化石）。2.原核生物：指細胞結(jié)構(gòu)簡單，沒有以核膜為界限的細胞核，遺傳物質(zhì)直接位于細胞質(zhì)中，通常進行二分裂繁殖的單細胞生物（如細菌和古菌）。解析思路：定義需強調(diào)核心特征（無細胞核、遺傳物質(zhì)位置、繁殖方式）和主要類群（細菌、古菌）。3.大氧化事件：指大約在24億年前，由于早期光合放氧生物（主要是藍細菌）的大量繁殖，向大氣和海洋中釋放大量氧氣，導(dǎo)致大氣成分發(fā)生根本性改變，氧氣逐漸積累并開始與大氣中的甲烷等還原性氣體反應(yīng)，同時海洋中形成廣泛鐵帽的地質(zhì)事件。解析思路：定義需說明時間、原因（光合作用）、主要影響（大氣成分改變、氧氣積累、鐵帽形成）。4.古生態(tài)學(xué)：研究古代生物與其生存環(huán)境之間相互關(guān)系的科學(xué)，旨在重建古代生物的生活方式、棲息地、營養(yǎng)結(jié)構(gòu)以及古代生態(tài)系統(tǒng)的特征。解析思路：定義需明確研究對象（古代生物與環(huán)境關(guān)系）、目的（重建古代生態(tài)）。5.生物地層學(xué)：運用地層中存在的化石作為劃分和對比地層的依據(jù)，建立生物演化序列，從而確定地層相對年代和劃分生物地層單位（如化石帶、含化石層型剖面）的古生物學(xué)分支學(xué)科。解析思路：定義需說明方法（用化石劃分對比地層）、目的（確定相對年代、建立演化序列）、學(xué)科歸屬（古生物學(xué)分支）。四、簡答題1.簡述從有機小分子到原始生命可能經(jīng)歷的幾個關(guān)鍵化學(xué)演化階段。解析思路：回答需概述從簡單無機物到復(fù)雜有機大分子，再到具有生命特征（如自我復(fù)制、新陳代謝雛形）的原始生命形態(tài)的主要過渡步驟。通常包括：①無機小分子生成有機小分子（如氨基酸、核苷酸）；②有機小分子聚合形成有機大分子（如蛋白質(zhì)、核酸）；③有機大分子形成具有相對獨立結(jié)構(gòu)的“分子集合體”（或“團聚體”、“膠體顆粒”）；④具有自我復(fù)制能力的原始生命實體（如RNA世界）的起源；⑤原核生物的出現(xiàn)。2.簡述化石記錄存在哪些主要的局限性。解析思路：回答需列舉化石記錄不完美性的主要表現(xiàn)。通常包括：①保存bias：只有特定類型的生物（如硬體、快速死亡、生活在有利環(huán)境的）和特定環(huán)境（如缺氧、快速埋藏）的生物才容易形成化石；②完整性：化石往往是不完整的，難以確定物種的精確形態(tài)和特征；③時間分辨率：化石記錄是間歇性的，存在“化石空白期”，難以精確追蹤連續(xù)的微弱演化；④空間分布：化石分布受地質(zhì)構(gòu)造運動、侵蝕等因素影響，可能不連續(xù)，難以完全復(fù)原古生物的地理分布。3.簡述古生物學(xué)研究對于理解地球系統(tǒng)演化的意義。解析思路：回答需闡述古生物學(xué)如何為地球系統(tǒng)科學(xué)提供關(guān)鍵信息。主要包括：①提供生命演化的歷史框架和時間尺度，理解生命與地球環(huán)境的協(xié)同演化；②通過化石記錄重建古代大氣的成分（如氧氣含量、溫室氣體）、古海洋條件、古氣候、古地理和生物圈的結(jié)構(gòu)，為理解地球系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)（如碳循環(huán)、氮循環(huán)）和環(huán)境變遷提供直接證據(jù)；③研究生物對環(huán)境變化的響應(yīng)（如滅絕事件、適應(yīng)性演化），有助于評估當(dāng)前環(huán)境變化下生命的未來；④古生物學(xué)是地球系統(tǒng)科學(xué)歷史維度的核心組成部分，有助于建立地球系統(tǒng)演化的完整認識。五、論述題1.論述光合作用起源對早期地球環(huán)境和生命演化的重大影響。解析思路：回答需從多個層面深入論述光合作用起源的影響。首先，指出光合作用開始于早期地球，主要是由藍細菌等原核生物完成的。其次，論述其對大氣組成的革命性改變：釋放大量氧氣，逐漸形成臭氧層，阻擋紫外線輻射，為更復(fù)雜生命的出現(xiàn)創(chuàng)造了條件；同時消耗了大氣中的甲烷等還原性氣體。再次，論述其對水體的改變：導(dǎo)致廣泛鐵帽的形成；改變了海洋的化學(xué)環(huán)境。最后，論述其對生命演化的推動作用：氧氣成為重要的能量來源，促進了能量效率更高的好氧呼吸的進化；氧氣積累和紫外線減弱，使得生命可以從原始海洋向淺水、甚至陸地遷移和演化；為真核生物的出現(xiàn)和復(fù)雜生命系統(tǒng)的演化奠定了基礎(chǔ)。總結(jié)光合作用是地球生命演化和地球系統(tǒng)自身演化的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點。2.結(jié)合具體的化石實例，論述如何通過古生物學(xué)研究重建某個特定地質(zhì)時期的古環(huán)境特征。解析思路：回答需闡述利用化石重建古環(huán)境的思路和方法，并舉例說明。首先，說明重建的基本原理：不同生物（特別是植物和有孔蟲等底棲動物）對環(huán)境因子（如溫度、鹽度、水深、光照、底質(zhì)類型等）有特定的適應(yīng)?？梢酝ㄟ^分析特定時期地層中存在的化石組合（即化石帶或生物相）來推斷當(dāng)時的宏觀和微觀環(huán)境。其次，舉例說明：*利用有孔蟲化石：例如，在某個地層的沉積物中發(fā)現(xiàn)了大量熱帶廣鹽性有孔蟲，可以推斷該沉積環(huán)境當(dāng)時處于熱帶或亞熱帶，且海水鹽度相對穩(wěn)定且較高。如果發(fā)現(xiàn)了冷水性有孔蟲，則推斷為寒帶或溫帶環(huán)境。通過分析不同種類有孔蟲的生態(tài)位，可以推斷水深和水動力條件。*利用植物化石：例如，發(fā)現(xiàn)了大量的紅樹植物化石，表明該地區(qū)當(dāng)時為熱帶、亞熱帶的沿海咸水或半咸水環(huán)境。發(fā)現(xiàn)了銀杏、蘇鐵等裸子植物化石，結(jié)