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第4章 古生物的印证——化石

1.古生物化石的概念

什么是古生物的化石呢?古生物化石,是指人类史前地质历史时期形成并赋存于地层中的生物遗体和活动遗迹,包括植物中的生物遗体和活动物、无脊椎动物、脊椎动物等化石及其遗迹化石。它是地球历史的见证,是研究生物起源和进化的科学依据,是研究动植物生活习性、繁殖方式及当时生态环境的实物证据,具有重要的科学价值、美学观赏价值和医用价值。

通过化石研究,科学家逐渐认识遥远的、过去的生物形态、结构、类别,可以推测出亿万年来生物起源、演化、发展的过程,还可以恢复漫长的地质历史时期各个阶段的地球生态环境18~19世纪之交,博物学家通过对化石的观察发现,越古老的地层中,化石生物与现代生物的面貌差别越大;越年轻的地层中,化石生物与现代生物的面貌差别越小。这一发现为生物进化论思想的产生提供了启示。随后,一代又一代的科学家通过对不断发现的越来越多的生物化石的研究,根据它们形态特征上的异同将各门类生物之间的亲缘关系了解得越来越清楚。在此基础上,科学家进一步的研究使得我们对各种古生物的生活方式、进化规律和机制等有了更深入的了解。

2.化石的类型

化石有下面几种类型:

(1)实体化石

实体化石是由古生物遗体本身的全部或部分(特别是硬体部分)保存下来而形成的一种化石。通常情况下,实体化石保存了古生物遗体的全部或一部分,所以可以为科学家提供最为详尽的古生物身体的形态结构信息,因此是古生物学研究中最主要的材料。

(2)模铸化石

古生物学家把古生物遗体留在岩层或围岩中的印痕和复铸物称为模铸化石,根据它们与围岩的关系可以再次分为5种类型,即印痕化石、印模化石、模核化石、铸型化石和复合模化石。

(3)遗迹化石

保留在岩层中的古生物生活时的活动痕迹及其遗物叫做遗迹化石。其中,古生物的遗物又可以成为遗物化石。

遗迹化石很少与留下遗迹的古生物实体化石同时保存,因此很难确定两者之间的对应关系。遗迹化石能够充分说明地质历史时期某些生物的存在及生活方式,它们使古生物留下的记录更加丰富,给我们提供了更加全面地了解古生物的线索。

遗物化石主要有动物的排泄物(粪化石)或卵(蛋化石)。鱼粪化石、鬣狗粪化石、各种各样的恐龙蛋化石以及鸵鸟蛋化石等遗物化石,在中国古动物馆里也都可以看到。

(4)化学化石

在大多数情况下,古生物的遗体都因遭到种种破坏而没有保存下来。但是在某些特定的条件下,组成生物的有机成分分解后,形成的氨基酸、脂肪酸等有机物却可以仍然保留在岩层里。这些物质看不见、摸不着,但是却具有一定的有机化学分子结构,足以证明过去生物的存在。因此,科学家就把这类有机物命名为化学化石。

科学家对化学化石的研究,对于探明地球上的生命起源和阐明生物进化的历史具有重要的意义。由于在不同地质时期各类生物的有机成分多有差异,对化学化石的进一步深入研究,对解决生物分类和划分对比地层都将起到一定的作用。对化学化石的研究目前仍处于探索阶段,但是已经显露出了巨大的发展前景,因此产生了一门新兴学科——古生物化学。在不久的将来,相信古生物化学一定会得到迅速的发展并对整个古生物学科起到巨大的推动作用。

(5)特殊的化石类型

琥珀——最具代表性的特殊化石之一。在古代,由于植物分泌出大量树脂,黏性强、浓度大,昆虫或其他生物飞落其上就被沾粘。沾粘后,树脂继续外流,昆虫身体就可能被树脂完全包裹起来。这样一来,外界空气无法进入,整个生物没有什么太大的变化就可以很好地保存下来。

龙骨,常常被人们用作中药。事实上,龙骨主要是新生代后期尚未完全石化的多种脊椎动物的骨骼和牙齿石,绝大部分是上新世和更新世的哺乳动物,如犀类、三趾马、鹿类、牛类和象类等的骨骼和牙齿,甚至偶尔还会搀杂少量的人类材料。至于视为上品的五花龙骨或五花龙齿,颜色不像一般的龙骨呈单调的白、灰白或黄白色,而是在黄白之间还夹杂有红棕或蓝灰的花纹,看上去很好看,这其实是象类的门齿。

3.什么是活化石?

“活化石”是指那些生活在现代,但仍或多或少保留了许多原生物特征的物种,这些物种逃过了地球上的种种灾难而一直生存到现在。在这些物种的身上,可以看到一些史前生命形式的原始状态。这些物种给我们提供了很多一般只能靠化石才能提供的信息,科学家形象地将它们称为“活化石”。如熊猫、银杏等珍稀动植物都是我们熟悉的活化石。

银杏树又称白果树,在古时,又称鸭脚树或公孙树。两亿七千多万年前就出现了银杏的祖先,这与当时遍布世界的蕨类植物相比,已经是一种高等植物了。到了一亿七千多万年前,银杏已和当时称霸世界的恐龙一样遍布世界各地。后来,绝大部分银杏也像恐龙一样灭绝了,只在我国部分地区保存下来很少的一部分,流传到现在,成为稀世之宝。

银杏树分雌雄两种,雄的银杏树只长雄性的花,雌的银杏树只长雌性的花,受精后才会结出丰硕的果实,一般称为白果。

银杏是裸子植物银杏纲中唯一存留下来的一个种。现于浙江天目山一带还可见到野生银杏。因此,银杏有“活化石”、植物中的“熊猫”之称。

大熊猫是我国特有的国宝级动物,在地球上生存距今已有800多万年的历史,它在地球上生存的时间远比人类早。据最新研究成果表明,大熊猫最迟出现于晚中新世,它们的直系祖先是始熊猫,生活在炎热潮湿的森林里。在距今60万年前的更新世中期,大熊猫发展到了它们种群的鼎盛时期,广泛分布于中国的南部、中部、西部,向北直达今天的河北境内,组成了“大熊猫——剑齿象群落”。和大熊猫同时代的动物,由于地质与气候的强烈波动,基本上都灭绝了。如剑齿象、剑齿虎都变成了化石,而大熊猫能在恶劣的自然环境中生存下来,主要因为它们在环境的变化中不断地改变着自己,所以才没有从生物圈的链条上消失,从而成为世界上为数不多的动物活化石。

迄今为止,大熊猫只有在我国的四川、陕西、甘肃部分地区的深山老林中才能看到它们的身影。目前全世界的大熊猫只有不足1000只,并且数量在逐日减少。

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