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古生物学

作者:汇感百科  阅读:次  类别:中国百科

    研究地史时期生物发生、发展、分类、分布、进化等规律的科学。研究对象是化石。通过研究,可阐明生物界生物的发展历史,确定地层形成的先后顺序,了解地壳发展的历史,推断地质史上的水陆分布和气候变迁,以及指导对矿产资源的普查勘探和开发利用。

    诞生和发展  在公元前5~前3世纪中国战国时代的《山海经》中,已有关于龙骨(脊椎动物化石)的记载。公元5世纪,东晋沈怀远的《南越志》中有关鱼类化石的记载。唐代颜真卿(709~785)从贝壳化石联系到沧海桑田,韦应物(737~789)正确地解释了琥珀中昆虫化石的形成过程。宋代沈括(1031~1095)在《梦溪笔谈》中,除对化石作了科学说明外,还论证了古地理、古气候的变迁问题。意大利达·芬奇在地层中发现了海生贝壳化石,认为这些化石是过去生活在海滨的生物遗骸。18世纪,瑞典生物学家C.von林奈创立了“双名法”,并建立了生物的系统分类,但他坚持物种不变论。19世纪,自然科学随着工业发展而迅速发展起来,法国生物学家J.-B.deM.拉马克认为,物种不是不变的, 而是逐渐进化的,并指出环境变动是物种进化的原因。他首次把动物界分为无脊椎动物和脊椎动物,并提出了“用进废退”学说。法国的动物学家G.居维叶著有12卷古脊椎动物学。他对比较解剖学贡献颇大,提出了“器官相关律”。与居维叶几乎同时,英国W.史密斯创立了化石顺序律。生物按顺序出现的事实为生物进化和地层对比提供了依据。A.T.布龙尼亚继承发展了史密斯的工作,提出古植物的分类方案和研究原则,被认为是古植物学创始人。1859年,英国C.达尔文的《物种起源》问世,他认为古代生物与现代生物之间有着共同的祖先,现代生物是古代生物在自然选择法则下逐渐进化的产物。随后,德国古生物学家K.A.R.von齐特尔按分类系统著有一部4卷本古生物学,这是一部全面而详尽的经典著作。1972年,美国自然博物馆的N.埃尔德雷奇和哈佛大学的S.J.古尔德创立了生物进化的“间断平衡论”,认为新种是由其祖先种分支迅速产生的。这一理论的提出,丰富和证实了生物进化论。

    研究内容  古生物学的研究内容主要有4个方面。

    系统分类  为了便于研究,古生物学与生物学一样,必须建立一个反映生物界的亲缘关系和进化发展的自然分类系统。根据生物之间异同程度和亲缘关系,划分为等级不同的若干类群或单位,物种是古、今生物分类的基本单位。一般分为低级的原核生物和高级的真核生物,共包括5个界:原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界和动物界。古生物学与生物学不同,有一些现已绝灭的疑难化石,分类位置不易确定。进行古生物系统分类研究的学科,称为系统古生物学。

    生物进化  生物进化的基本概念和理论, 包括物种形成的方式和速度的研究。生物进化的趋向,包括分化进化和复化进化、进化的不可逆性、生物绝灭等问题。生物进化的规律和历史进程,包括从生命的起源到人类的出现。研究古代生物进化的理论和规律的学科称为进化古生物学。根据化石的纵向分布和演化序列,建立生物地层层序的学科称为生物地层学。

    生物与环境  生物与其生活环境是相互作用、相互制约、密切相关的,各种生物都只能适应一定的环境,如水生或陆生。运用现代海洋环境和大陆环境的特点及其对生物控制的知识,推断地质时期生物的生活习性与生活环境之间的关系,是古生态学的内容。从生物与环境的关系来讲,一部生物发展史就是不断适应,扩展生存空间的历史过程。

    生物地理  借鉴现代生物地理学的基本理论和方法,研究地质时期由于环境控制因素,如隔离、温度、纬度的变化所导致的生物分布格局及其演变过程,是古生物地理学的主要内容。当前,古生物地理学研究的趋向是以生物分类单位的分布为基础,结合生态环境因素划分古生物区系,并与生物进化史和地质发展史联系起来,分析古生物区系形成的历史过程。

    分支学科  古生物学可分为古植物学和古动物学。古植物学含以古植物繁殖器官孢子、花粉为研究对象的孢粉学。古动物学又可分为古无脊椎动物学和古脊椎动物学,从古脊椎动物学中又分出以化石人类(骨骸和遗迹)为研究对象的古人类学。应用光学显微镜对古生物中微小化石,如放射虫、有孔虫、几丁虫、层孔虫、苔藓虫、介形虫等,以及某些大化石的微小器官,如海绵骨针等微体化石,进行观察研究的,称为微体古生物学。由于扫描电子显微镜的应用,正在兴起以10微米以下的海洋超微浮游生物化石为研究对象的超微古生物学。由于古生物学与数学、化学、物理学等之间的交叉渗透,形成古生物化学、分子古生物学和系统古生物学等新学科。

    研究意义  古生物学是生物学与地质学密切结合而形成的一门科学,反过来又推动生物学和地质学的发展。由于生物化石是地质时期生物界发生、发展的真实纪录,因而化石是生物进化从少到多,从简单到复杂,从低级到高级的历史证据。通过对生物进化的阶段性和不可逆性的研究,建立地层系统和相对地质年代。因此,生物化石是划分和对比地层的重要依据。此外,古生物学研究还对古地理和古气候的重塑提供依据。在地史中,动、植物化石可以明显地反映古气候和古纬度,以及板块分离和聚合的历史。石炭、二叠纪舌羊齿(Glossopteris)植物群的分布特征,既表明当时印度陆块曾位于南半球,同非洲、澳大利亚、南美洲和南极洲聚合在一起,形成冈瓦纳大陆,后来分离漂移到现在的位置,也反映了冈瓦纳大陆当时处于南半球高纬度,邻近寒冷气候的极区。

    古生物学是一切地质工作的基础,根据生物化石纵向分布,通过地层对比,编制各种地质图件,以指导对矿产资源特别是能源、地下水等资源的开发利用。

    发展趋势  古生物学研究,在理论方面已涉及越来越多的科学领域,与更多的相关学科交叉渗透,形成新的分支学科。如与板块构造的相互联系,因为板块的分离和聚合必然导致全球环境的重大变化,从而影响生物分布格局和进化或绝灭的进程。又如与生物学的密切结合,探讨生物进化的方式和速度等问题,丰富和充实了新的分支学科进化古生物学。

    参考书目 武汉地质学院古生物教研室:《古生物学教程》,地质出版社,北京,1980。 张永辂、刘冠邦、边立曾编:《古生物学》(上、下册),地质出版社,北京,1988。 门凤岐、赵祥麟:《古生物学导论》,地质出版社,北京,1984。