科学家是怎样通过化石解开化石之迷

   生物化石的古生态研究是重建地史时期古地理、古气候的重要依据。每种生物都是生活在一定的环境,适应环境的结果。各种生物在其习性行为和身体形态构造上都具有反映环境条件的特征。利用这些特征就可以推断生物的生活环境,例如海生生物化石珊瑚、有孔虫等反映海洋环境;陆生植物叶片、树根、昆虫等则反映大陆环境。根据一个地质时期各种生物化石的生活环境和气候条件的研究,就可以推断该时期的海陆分布、海岸线位置和湖泊、河流、沼泽的范围等。古环境和古气候的重建对地质历史的了解是十分重要的。此外,生物的硬体部分还可以形成反映古环境、古气候的岩石标志,如贝壳岩反映海滨环境,生物岩礁反映低纬度暖海环境,泥炭或煤反映潮湿沼泽环境等。
   化石资料的大量收集还为古生物的系统分类提供了基础。现代生物是古代生物经过漫长的地质时期发展而成的,各种生物之间都存在着不同程度的亲缘关系,从而建立了一个反映生物界亲缘关系和进化发展的自然分类系统。
化石研究意义
   18世纪末至19世纪初,英国W.史密斯在地层层序律的基础上,根据化石的纵向分布建立了化石顺序律。这不仅利用化石确定地层时代,且为生物进化提供了证据。古生物学家发现地层层位越高,所含化石类别越多,化石的形态构造越复杂,反映了生物类别从少到多、形态构造从简单到复杂、从低级到高级的进化规律。
    科学界早已知道化石乃是生物体的遗迹,而且,许多从前的物种现在已经不存在、灭绝了,也就是说,生物界的组成并不是从古到今一成不变的。许多种类在化石记录中显示了随着地理时间的推移而逐渐发生变化的趋势,有时在两个类群之间还可以发现处于过渡形态的化石。各个主要生物类群在化石记录中并不是同时出现的,而是有先有后,很有顺序,而且这个顺序与从现存生物的比较得到的顺序相符。比如,从形态结构(例如心脏结构)和生理特点(例如呼吸系统)的比较,我们可以推测脊椎动物从“低级”到“高级”的顺序是鱼类、两栖类、爬行类和哺乳类,而在化石记录中,我们也发现鱼类化石的确先在较早的地层开始出现,其次是两栖类、爬行类,而以哺乳类化石出现得最晚。化石记录所展示的从“低级”到“高级”的顺序,是生物进化的一个有力证据。

霸王龙可能拥有60只匕首一样锐利的牙齿,有比任何陆地动物都大的嘴,但对霸王龙化石的研究发现霸王龙与现在的鸡之间最相似。

始盗龙化石

    化石的研究涉及到两大类不同的学科,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、古地理学(历史构造学、断代史)中不可缺少的组成部分,通过化石的研究,我们可以了解到古气候、古地理、古生态环境,还能对地层层序进行时间上的定位;在生物学中,古生物学是类群生物学科中的一个重要分支,其中的化石研究是其唯一的对象,通过研究(包括传统的古生物化石分类描述和现代的电镜超微化石研究),对生命的起源、生物的进化、环境对生物的影响及生物的分类系统等都有着十分重大的意义(本站所涉及的化石的研究方面主要是围绕生物学的)。
需要强调的是,在一万年以前有些就是现生种的化石,对于这一类化石将不纳入到隶属于古生物学的范畴。事实上我们这里所说的一万年的划分界限完全是人为的,我们还可以做其它的划分,比方说五千年,但目前世界上约定俗成的做法是以全新世(约开始于一万年前)以前的生物才可算史前生物。 
1.标准化石 这是指特征显著、延续时间较短但分布较广、且数量多且比较容易发现的化石,人们通常用它们来作为划分对比地层的重要依据。属于标志性化石之一。 
2.指相化石 在不同的生物或生物组合中,有些对生活环境、生存的自然地理条件有比较严格的要求,这类生物形成的化石就是指相化石,人们通常以这些生物所形成的化石来推断出当时各地的环境条件,而且数据相当准确。属于标志性化石之一。 
3.带化石 这是指在地层学中可以用来作为划分最小地层单位的生物带的依据的化石。 
4.持久化石 有些进化极缓慢的生物在时间跨度上比较大,其化石延续时间很长,人们将这类化石称为持久化石。 
5.化石钟(古生物钟) 我国学者马廷英在研究现代珊瑚时于1933年首次提出古生代四射珊瑚外壁上有反映气候季节变化的生长线,三十年后美国古生物学家研究古珊瑚时计算出当时一年的月数数和每天的小时数。人们将这些能推算出古地球公转速度和自转速度的化石称为古生物钟或化石钟。 
生物的分类系统是一个非常复杂的问题,在这个问题上,古今中外存在着很大的差异,有一些还存在着激烈的争议。在现代生物分类系统上,本站采用了我国著名生物学家陈世骧先生的六界分类系统,而在化石分类方面,由于资料来源原因,本站采用的是五界分类系统,即将其分为原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界和动物界。 
按国际上一般的分类标准,界下依次分门、纲、目、科、属、种等。科学家为研究的方便,在以上这些基本划分之中还加入了一些辅助单位,本站约定,按现代生物学这些分类单位称“总”的(如总科、总目)在古生物学中称“超”,如超门、超纲、超目、超科等,另外还有“亚”的分类单位则古今相同。 
又因从化石来看我们不能判断是否存在生殖隔离,因此分类着重以下特征: 
1.共同的形态特征; 
2.构成一定的居群; 
3.居群有一定地理范围的分布。 
在没有更进一步的细节可供说明或解释,根据以上三种特征判明的化石种,可视为古生物的自然分类单元,并具有相对可靠的客观性。 
在分类中还有一种被称为“形态种”的,它和自然单元存在着区别,具体地说就是某些化石种仅根据生物体的某些部分的形态来确定,或经详细研究发现在同一种名下记述了分属于不同分类单位的部分生物体,或同一分类单位具有几种形态但被分别给予了独立的种名。补充说明一下,在“属”中也有相似的情况。 
化石分类与现代生物学分类不同的地方还有,在现代生物学分类中,最低的分类单位仅为地理亚种,而化石分类(或古生物学分类)中还有年代亚种,这是指同一种内,在不同时代分布上其形态特征不同的种,在此基础上由年代亚种进一步发展可产生年代种。

科学家是怎样通过化石解开化石之迷