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《化石》,远比想象中更有趣!

发布时间:2018/05/31 点击量:0
《化石》,远比想象中更有趣!

说到化石,你首先会想到什么?

 

恐龙骨架?

带有植物遗迹的石头?

实,化石的种类可不仅于此。

而化石背后的故事和学问更是数不胜数。

化石,远比你想象中的有趣!


 

什么是化石

 

化石是史前动植物保留下来的遗存,通常是灭绝生物有机体中不易腐烂的坚硬部分,被封闭保存在沉积物里,并最终被埋藏在岩石之中。化石也可以是保存在岩石中的动物行为记录,比如脚印,或者身体部分难以保存的软体动物行动时遗留下来的潜穴或痕迹。 

“遗存”

仍半埋在砂岩中的帝王 埃 德 蒙 顿 龙,产自加拿大阿伯塔 省的晚白垩世地层,生存于距今 7000 万年前。

“行为记录”

四川古蔺椒园乡下侏罗纪地层中一批极为罕见的恐龙足迹,反映了亚洲早侏罗纪蜥脚类恐龙的多样性。

 

迄今为止发现的最古老的化石生物:

贵州始杯海绵

贵州瓮安县境内的北斗山磷矿

 

贵州瓮安县境内的北斗山磷矿,保存了全球最古老的动物化石(约距今6.1亿年前),这在寒武纪之前的特异埋藏动物群中均属首屈一指,也是目前研究地球生命演化早期历史的唯一窗口。

图:这是“贵州始杯海绵”的扫描电镜照片

2015年,在瓮安生物群中发现一枚6亿年前的原始海绵动物化石“贵州始杯海绵”。这一体积只有2-3立方毫米的微小化石保存了精美的细胞结构和完好的水沟系统,是迄今为止全球发现的最古老的可靠海绵化石

海绵动物是整个动物界中最原始的类群,它们没有真正的组织和器官,只有分化的细胞。

 

这是由中科院南京地质古生物研究所朱茂炎课题组提供的“贵州始杯海绵”的同步辐射三位无损重建图片

 

该发现不仅将原始动物在地球上出现的实证记录从寒武纪向前推进了6000万年,还意味着动物共同祖先的起源时间可能远远早于古生物学家的传统推测。

 

达尔文的《进化论》中,把最早出现动物化石的地层时代称为“寒武纪”,大约在5亿年前左右。然而在中国贵州瓮安发现的古生物化石大约距今6亿年前,整整提前了一亿年。

 

 

 

可以说,化石就像是一架时光机:从化石中可以看到古代动物、植物的样子,从而可以推断出古代动物、植物的生活情况和生活环境,可以推断出埋藏化石的地层形成的年代和经历的变化,可以看到生物从古到今的变化等等。

 

研究化石的学科:古生物学

聊到化石,必须要讲到“古生物学

 

研究化石的学科叫做古生物学(Palaeontology),这可是一门研究过去生命的学问。

在化石挖掘现场工作的古生物学家

 

相较物理或数学而言,古生物学是一门年轻的学科。 古生物学最初诞生的时候,其实是欧洲贵族的收集游戏。

Fossils, illustration from R.Plot's "Natural History of Oxfordshire" (b/w engraving),1705

 

直到 18 世纪,关注化石的人还主要是古物收藏者,他们将这些“带花纹的石头”与自然界其他有趣的东西一起绘画成册。当时,剑桥、牛津等大学已经开始对化石进行收藏,这为后来的研究积累了大量原始材料。 

 

人们真正开始关注化石,是随着对现代生物分类兴趣的浪潮而来的。 

多种棘皮动物的化石,可构成专业收藏的基础。 

图片来源:《化石  洪荒时代的印记》

 

古生物学研究什么?

现代古生物学是生命科学、地球科学和环境科学的交叉学科。古生物学是利用化石和古老生命痕迹进行生物学研究,探讨古代生命的特征和演化历史、讨论重大的生命起源和生物绝灭与复苏事件、探索地球演化历史和环境变化等方面的基础性学科。

 

地质演化螺旋图

 

古生物学家的研究领域与考古学家有所重合,但总的来说,古生物学家所关注的生命遗存在时代上远远早于考古学家所关注的人类历史记录。 

 

化石的种类

 

化石并非都是稀世珍品,有成百上千万的化石只不过是岩石的一部分,它们一层层地堆积在一起,形成数百甚至成千上万米厚的岩石。这些巨厚的岩石记载了过去的历史,而现在的地表只是上面薄薄的一层表皮。  

 

地层中的化石,从其保存特点看,可大致分为四类:实体化石、模铸化石、遗迹化石和化学化石。此外还有特殊化石,如琥珀。

 

 1、实体化石

指古生物遗体本身几乎全部或部分保存下来的化石,人们熟悉的恐龙骨架和猛犸象牙齿就属于实体化石。

古生物学家检查一头名为柳芭(Lyuba)的幼年猛犸象尸体,该化石发现于俄罗斯北部萨列哈尔德镇附近的永久冻土层中。 

图片来源:《化石  洪荒时代的印记》

 

2、模铸化石

就是生物遗体在地层或围岩中留下的印模复铸物。在奇石市场上常见的狼鳍鱼化石就属此类。

 

3、遗迹化石

遗迹化石:保存在岩层中的古生物活动留下的痕迹和遗物,例如恐龙蛋、恐龙脚印和粪便。

上图是目前世界上最长的恐龙便便。颜色为淡棕黄色,长度为40英寸(101.6厘米)。这件恐龙粪便化石在2014年7月22日美国洛杉矶一间拍卖行进行了拍卖。

该化石发现于美国华盛顿州Lewis County,可追溯至“中新世时期”与“渐新世时期”之间,也就是3400万年前,但很遗憾,无法得知是何种恐龙拉出来的。

 

4、化学化石

 

地史时期的生物有机质软体部分虽然遭到破坏,但分解后的有机成分仍残留在地层中,有些可以形成重要的矿产资源,例如煤、石油、天然气。

 

 

一些精心挑选的化石

 

以上是从化石的保存特点进行了分类。若是从化石的物种对化石进行分类,那可是件浩大的工程了。

下面挑选了一些常见化石,给大家做个“入门级”介绍。

 

 

爬行动物

汝阳动物群

汝阳龙是世界上最大的恐龙,发现于河南省。

 

 

一直以来,恐龙(dinosaur)都是大家心中古爬行动物的代表,有时甚至可以作为“化石”的同义词!地球上曾出现过的最大的陆生动物就来自恐龙家族(比如腕龙,BrachiosaurusB),与它们相比,最大的大象也小得可怜。 

寇氏翼手龙 

 

各种书籍中的侏罗纪、白垩纪复原图里,总是有大量恐龙成群结队地行走在大地上,给人一种我们已经对当时的生命世界了如指掌的感觉。实际上,的确有一些化石发现地出产了大量完整的恐龙骨骼化石(特别是北美洲),从这些地点的化石发现,我们可以得出关于这一中生代动物群落的粗浅认识。

曼特尔(Gideon Mantell)对于禽龙的最初复原。根据现代蜥蜴的解剖特征,曼特尔将长钉状的拇指放在了鼻子的位置,看上去就像犀牛的角。这种错误的观点持续了很多年。 

 

但我们的认识仍有很多缺环,因为许多恐龙都是凭借少数几个个体甚至仅凭一件标本命名。毫无疑问,仍有很多未知的恐龙新种类等待着我们去发现。 

第一个会飞的爬行动物翼龙:比鸟类早飞7000万年

图:赵闯 绘

所有的恐龙—无论植食还是肉食,都在白垩纪末全部灭绝 。

或许这就是了解古生物知识带给人的感受:

 

当你对地球生命漫长演化历史的了解越深入,就越发感知人类的渺小。演化的事实一次又一次提醒着人类:生物演化并没有预设的方向性,也没有高低、优劣之分,随机才是生物演化的重要特征,人类并不比其他生物类群更加高等。

 

 

 

文章转载自大美科学(ID:dameikexue)