古生物学可能基于什么?
保存在地壳岩石中的古代动物或植物的遗骸或表明遗骸存在的证据被称为化石。简单来说,化石就是由生活在遥远过去的生物的遗骸或残骸变成的石头。
二、古生物化石的类型
化石一般可分为三类:尸体化石、遗迹化石和化学化石;按生物化石可分为动物化石、植物化石和微体化石。按保存特征可分为固体化石、压铸化石、遗迹化石和化学化石。
三、古生物化石形成的基本条件
1,有机物一定有坚硬的部分,比如贝壳、骨头、牙齿或者木质组织。然而,即使是非常脆弱的生物,如昆虫或水母,在非常有利的条件下也可以成为化石。
2.生物必须避免死后立即被毁灭。如果一个生物体的身体被部分压碎、腐烂或严重风化,就可能改变或取消这个生物体成为化石的可能性。
3.生物必须被能阻碍分解的东西迅速掩埋。这种埋藏物质的类型通常取决于生物的生活环境。海洋动物的遗骸通常可以成为化石,因为海洋动物死后沉入海底,被泥土覆盖。在后来的地质时期,泥浆变成了页岩或石灰石。细颗粒沉积物不容易破坏生物遗迹。在德国侏罗纪的一些细粒沉积岩中,一些脆弱生物如鸟类、昆虫和水母的化石保存完好。
虽然地球上出现过许多未知生物,但只有少数留下了化石。即使生物成为化石的所有条件都满足了,还是有其他原因导致它们不能成为化石。比如很多化石被地面侵蚀破坏,或者它的坚硬部分被地下水分解。一些化石可能保存在岩石中,但由于岩石经历了强烈的物理变化,如折叠、断裂或熔化,这种变化可以将含有化石的海相石灰岩变成大理石,任何原本存在于石灰岩中的生物痕迹都将完全或几乎完全消失。
古生物化石的形成过程
1.生物死后会被迅速掩埋,以免被食腐动物吞食,被自然力破坏。
2.生物的皮肤和肌肉慢慢腐烂,只剩下没腐烂的骨头。
3.在胶结成岩石的过程中,骨骼本身也被矿物质所替代,最终变成化石。
4.经过后期的地壳运动,含有生物化石的岩层被风化剥蚀,化石露出地表。
总之,很难获得化石,尤其是脊椎动物化石。我们知道化石是生物有机体通过石化形成的。比如脊椎动物,死后身体会被其他动物吃掉或者分解,骨头会被分离分解。在大多数情况下,它只是在表面上慢慢消失,不留痕迹。但在极少数情况下,动物死后不久就被掩埋在沉积物中,不经过分离和分解就无法长期保存。化石的石化过程相当复杂,包括许多化学和物理过程。也许没有人能想象化石形成的概率:也许不到百万分之一。动物化石,尤其是保存完好的化石,非常罕见。
古生物化石的类型和划分方法
根据其保存特征,大致可分为固体化石、压铸化石、遗迹化石和化学化石四大类。
1,固体化石
指几乎全部或部分由古生物遗骸本身保存下来的化石。原生生物在特别适宜的条件下,避免了空气的氧化和细菌的腐蚀,其硬件和软件都可以完整地保存下来,而无需进行重大的改动。比如猛犸象(发现于1901年前第四纪冰期的西伯利亚冻土中,不仅骨骼完好,连皮肤、毛发、血肉甚至胃中的食物都保存完好)。
2.模压化石
是生物遗迹在地层或围岩中留下的印记或重铸。第一种是印记,即生物残骸落到水底留下的印记。遗体经常被破坏,但这种印记反映了生物体的主要特征。第二类是印象化石,包括外模和内模。外部模型是遗迹坚硬部分(如贝壳)印在围岩上的痕迹,能反映出原始的生物外貌和结构;内部模型是指印在围岩上的贝壳内部轮廓结构的痕迹,能够反映生物硬件的内部形态和结构特征。第三种叫核心,上面提到的壳内的沉积物填充物叫核心。它的表面是内部模型。核的形状和大小等于壳内部空间的大小,是反映壳内部结构的实体。第四种是铸造模具。当壳被埋在沉积物中,外模和内芯已经形成时,壳被完全溶解并被另一种矿物填充,这样填充就保持了壳的原有形状和大小,就像铸造过程一样,从而形成了铸造模。
3.遗迹化石
指保存在岩层中的古生物生命活动的痕迹和遗迹。最重要的遗迹化石是脚印。除此之外,还有爬行的痕迹、洞穴、节肢动物的钻孔以及生活在沿海地区的舌形贝类形成的隐蔽洞穴,可以形成遗迹化石。
4.化学化石
虽然一些远古生物的遗迹已被破坏而未保存下来,但构成生物的有机成分分解形成的氨基酸、脂肪酸等各种有机物仍能残留在岩层中。这种化石是看不见的,但有一定的化学分子结构,足以证明过去生物的存在,这种化石叫化学化石。
化石的鉴定方法和常用工具
确定化石的分类顺序和名称。化石是古生物学的研究对象。化石多为古代生物的遗骸、遗骸或遗物,如硬组织、局部的身体印痕、某些器官、排泄物等,是化石化的产物。一般只保留其形态特征。因此,古生物化石的鉴定主要依据形态学。在某些类别中,较高的分类阶是按照自然系统分类的,而较低的分类阶是不能按照自然系统分类的,因此需要对某些形态或器官的种、属甚至科进行鉴定,如牙形刺、植物孢子和花粉、脚印等。
各种古生物化石的具体鉴定方法各不相同,但一般都要经过以下几个步骤:①熟悉标本的外部形态和内部结构,一般借助固体镜、显微镜或电子显微镜观察大型化石的精细结构或微体化石。有时需要对化石进行连续切片,以了解其内部结构特征;(2)利用所学知识,查阅相关文献,确定较大的分类顺序,一般分配给家庭;(3)利用检索表、检索板等文献,进一步检索标本的属种;④选择有代表性的群体标本或典型的单个标本进行特征描述,测量各种性状元素并拍照。
鉴定化石标本时,主要依靠某一类别或地层中发现的化石的相关专著,并查阅专著出版后发表的相关论文。经过正确、全面的资料查阅和比对,鉴定人员发现该待鉴定化石与文献记载的某生物化石完全一致,可以将该化石归为同一名称。如果找不到相同的描述,可以根据这些标本建立新的种、属等新的分类,并给出适当的名称。建立新种的标本称为模式标本,一个属的一个种由此命名为模式种。类似的还有模式属等等。
因为物种是群居的,所以存在连续的个体差异。而模式标本往往只是某个物种首次发现的标本,不一定能完全反映该物种的特征。在这种观念的指导下,没有一个个体是群体性状的“典型”。在鉴定物种时,要尽可能全面地收集标本,使这些标本能大体反映真实种群的大致面貌。然后利用各种统计方法区分种间变异和种群内变异,从而达到鉴别物种的目的。
标本鉴定后,应进行记录。一个古生物物种的完整描述,依次包括以下几项:学名、板块、异同列表、模式(种群)标本的编号和保存地点、鉴定要点、描述、测量等数据讨论、产地和层位。
研究古生物化石的意义
化石研究涉及两个不同的学科,即地质学和生物学。在地质学中,化石的研究是历史地质学、古生物学和古地理学(历史构造学和断代史)不可缺少的一部分。通过对化石的研究,可以了解古气候、古地理、古生态环境,也可以及时定位地层层序。在生物学中,古生物学是群生物学的一个重要分支,其中化石研究是唯一的对象。通过研究(包括古生物化石的传统分类描述和现代超微化石的电镜研究),对生命起源、生物进化、环境对生物的影响以及生物的分类系统都有重要意义。
生物化石的古生态学研究是重建地质历史古地理和古气候的重要基础。每一个生物都是生活在一定环境中并适应它的结果。各种生物的习性、行为和身体形态都具有反映环境条件的特征。利用这些特征,可以推断生物的生存环境,如反映海洋环境的海相化石、珊瑚、有孔虫等。陆生植物的叶、根和昆虫反映了大陆环境。根据对一个地质时期各种生物化石的生存环境和气候条件的研究,可以推断出那个时期的海陆分布、海岸线位置以及湖泊、河流、沼泽的范围。古环境和古气候的重建对于了解地质历史非常重要。此外,生物的坚硬部分还可以形成反映古环境和古气候的岩石标志,如反映海岸环境的贝壳岩石、反映低纬度暖海环境的生物礁、反映潮湿沼泽环境的泥炭或煤等等。
大量化石资料的收集也为古生物学的系统分类提供了基础。现代生物是由古代生物经过漫长的地质时期发展而来,各种生物之间存在不同程度的亲缘关系,从而建立起反映生物界亲缘关系和进化的自然分类体系。
古生物化石的价值
1,巨大的经济价值
众所周知,《侏罗纪公园》通过用最现代的方式表达古生物学及其生存环境而发了财。无独有偶,中科院知名刊物《化石》杂志2000年第一期就说:“当郝秀荣收藏的一块名为‘小辽西鸟’的化石被中科院在国外展出时,曾有人想出资2亿美元收藏。”据中科院董志明教授介绍,国际上规定走私的东西不能研究购买。如果一个鸟化石可以走私到国外,卖到1000美元,经海关批准可以卖到50000美元。这是保守的估计。1998一个在《化石》杂志上发表文章的记者估计,孔子鸟的价值已经上升到了“一座鸟楼”的地步。还有一个经济价值。2000年5月底6月初,参加第五届世界古鸟大会的中外科学家去朝阳看地层,食宿费用自理。朝阳人民收到了第一笔被古生物化石吸引的大额外汇。有人提出“化石经济”的概念,认为化石已经进入市场,形势必然走向市场。今天,随着历史的发展,化石有了新的功能,就是作为一种奇石买卖。所以化石经济时代不可避免。(见《化石》杂志2000年第2期)目前朝阳市从事化石行业的人数还没有统计,靠化石发家致富的也不少(不包括走私化石发家致富的)。只要走出去,不仅传播了文化,还能挣钱,在国外做生意。
2.巨大的科学价值
古生物化石是识别和对比地层、了解地球历史的重要依据。它们是研究动物和人类起源、发展历史和规律的珍贵资料,也是广大群众学习和了解自然和人类的历史和规律,树立唯物主义世界观的实物资料。丰富多彩的化石证明,地球上的各种生命不是任何一个神创造的,而是单细胞生命出现后,经过长期进化形成的。不仅如此,它还可以向我们展示一幅史前时期的生物史,给人们知识,欣赏大自然的美景。科技部副部长徐冠华表示:辽西(朝阳)热河生物群既有地理优势,又有科技优势,是一个大有可为的领域。古生物化石是研究当时动植物生活习性、繁殖方式和生态环境的实物证据。是古地理、古气候、地球演化、生物演化的验证。可以为研究地球生物的大量死亡和灭绝提供一个难得的实体和领域。
3.稀缺的旅游资源
化石具有知识性、文化性、观赏性和趣味性,化石产地不同,所以化石和化石产地都是旅游资源。化石和化石产地可以独立构成景点,也可以成为其他景点的组成部分。《中国旅游百科全书》和《中国风景名胜区词典》列出了94处化石旅游景点,有的是产地,有的是遗址,有的是博物馆,有的是自然保护区,朝阳将是第95处。大多数人都有强烈的求知欲望和探索奥秘的要求,而化石遗址恰恰可以不同程度地满足这一点。
一些愿望和要求,所以化石和化石产地对游客有吸引力。
在中国流失海外的1000多个恐龙蛋中,只有3个是无价的胚胎化石,在美国每个价值25万美元。德国曾悬赏500万马克各寻回其国宝始祖鸟化石。
专家指出,古生物化石具有比经济价值更重要的科学价值。
古生物化石也具有重要的审美欣赏价值。一些特殊的、形状特殊的化石,其本身或经过加工后具有很高的审美欣赏价值和收藏价值。因此,在一定意义上,它们也是一种重要的旅游资源和旅游商品资源。
此外,一些古生物化石具有重要的药用价值。保存在特定地质环境中的古生物化石,如一些特殊的脊椎动物化石及其混合物,具有重要的医学价值。
人类理解化石的过程
化石的英文名是“fos-sil”,来源于拉丁语“化石”。由动词“fodere”变化而来,有挖出的意思。早在古代,希腊希波吕托斯就曾引用塞诺芬尼的著作,认为在远离海岸的山上发现的海洋动物遗骸是当时被困在淤泥中的动物留下的,后来凝固了。同时,中国在春秋末期或战国初期(约公元前5世纪)撰写的《山海经》中也有关于龙骨的记载。在随后的一段时间里,龙骨被视为类似蛇蜕的龙蜕,骨头化石与传说中的生物联系在一起。到公元11世纪,宋代苏颂在《本草图说》中明确指出,龙骨不是龙的蜕,而是死龙的骨头、角、牙等坚硬部分。
这一时期,中国著作中硅化木等化石的记载已经很普遍。从这些记述中可以明显看出,中国的一些学者将这些化石与现代生物进行了比较,并试图推断古代气候。但是他们对化石的形成不是很清楚。这个时期对化石的认识,应该以沈括为代表。《孟茜笔谈》(卷21)第17号记载:“兖州土下笋...已经变成了石头。.....延无竹,这个...不知道是哪一代。无非是在开天辟地之前,土地简陋潮湿,适合竹邪。梧州金华山...核桃芦根鱼螃蟹都成功了……”再如卷11,说“北上太行山,绝壁之间,常持螺蚌壳石如鸟蛋者,横石壁如带。这是过去的海边,今天离海近千里。”沈括的记载与化石密切相关。从现代古生物学的观点来看,我们可以看到:第一,太行山峭壁之间的蜗牛壳是古生代地层中的腕足动物或软体动物化石。其次,浙江婺州金华,现在是浙江省中西部,中生代地层中发现了多种植物和鱼虾化石。至于第三点,根据中国古生物学家的研究,它可能是一种已经灭绝的蕨类植物化石──新磷块岩。类似的记载在这一时期的其他书籍中也经常可以看到,如颜真卿的《麻姑仙坛记》中记载“高岩中犹有螺蚌,或以为桑田已变”。朱说:“我在山里见过螺蛳和蚌类,或者在原石里见过。这块石头是老土,蜗牛是水里的东西。”比如从汉晋到唐宋,湖南湘乡的鱼化石就被多次记载。同时,龙骨、龙牙、岩燕、石蟹、石蛇(可能是腹足类化石)等也一直被用来入药。蝙蝠石、直角石和鱼化石都曾被用作装饰品。
在欧洲,达芬奇在1508年首次提出化石是曾经生活过的动物和植物的遗骸。一些科学家同时用“化石”来指石头、矿物、器皿和其他收藏品,当然也包括真正的化石。例如,德国医生g·鲍尔(G. Bauer)重点研究了这些化石为什么是石质的,以及它们是否具有药用价值。瑞士医生和博物学家c·格斯纳(C. Gesner)将化石与现代生物进行对比,但受限于当时的生物学知识水平。此外,意大利医生、地质学家G. Fracastoro和法国作家兼陶工B. Palisi都发现了双壳类、腹足类和鱼骨的化石。
丹麦地质学家和解剖学家N·斯特诺根据他对许多地质现象的详细观察,在1667年写了一篇未发表的关于“舌石”(鲨鱼牙齿化石)的文章。斯特诺提出化石是古代生物的遗迹,仔细研究化石可能解释各种地质事件的年代。一个关于化石的著名插曲也发生在这个时期。作为一个狂热的宗教自然科学家,J.J. Scheuch把1726年瑞士艾因根中新世湖相沉积褐煤层中的蝾螈化石视为《圣经》中大洪水时期罪人的遗骨,命名为Homo diluvii testis(洪水见证人)。这一错误直到1811才被叶巍纠正。他在1812出版的四卷巨著第四卷第十五篇论文中指出,这块化石不是“人”,而是一种变形杆菌。直到1837,另一位学者才正式将其命名为硕氏蝾螈。
在欧洲,自w .史密斯、c .莱尔,特别是C. R .达尔文以来,对化石的认识逐渐加深,达到了古生物学作为现代科学的研究水平。
在中国,由于长期的封建小农经济和尊孔读经为主的科举制度,古代科技的萌芽逐渐消失。19世纪中叶以后,对化石的再认识作为近代科学的一部分从西欧传入中国或从西欧经日本传入中国。