1、古生物学 (Paleontology),长江大学地球科学学院肖传桃 18986663388 ,古生物学,学时分配 理论：26学时 实验：14学时 课外参考书目 1古生物学与地史学概论，肖传桃，石油工业出版社，2007。 2古生物学，何心一，地质出版社，1988 实验指导书（尽快领取） 古生物地史学实习教案，中国地质大学地史古生物教研室,第一章 绪 论,第一节 古生物学及其研究内容第二节 化石的形成及保存类型 第三节 古生物的分类和命名,第一章 绪论 第一节 古生物学及其研究内容,一 古生物学及其研究内容 古生物学研究地史时期的生物界及其发生、发展规律和相关地质纪录的学科。其范围包括各个地史时期
2、地层中保存的一切与古生物有关的资料。包括生物遗体和遗迹，以及与生物活动有关的地质记录。强调三个方面生 物 界发生发展地质记录,二 古生物学所处的位置及其内涵,微体古生物学：研究对象为个体微小的古生物化石，需用显微镜才能观察和研究，如有孔虫、放射虫、硅藻等。 超微体古生物学：研究对象为高倍显微镜才能观察和研究的微体化石，如钙质超微化石。 分子古生物学：研究对象为分子级的生物化石。 古生态学、古生物地理学、生物地层学、埋藏学 孢子花粉学,三 古生物学的外延分支,四 古生物学的发展趋势,Paleontology 古生物学 形态 分类 时代,Theoretical Paleontology 理论古生物
3、学 进化方式 进化速率 进化机制,一 化石古生物学的研究对象 定义 古生物学的研究对象, 是指保存在地层中生物的遗体和遗迹。 强调以下三点： 生物特征（形态、结构、文饰、成分、或活动的痕迹。要注意区分假化石） 地质历史时期（1万年以后，与文物相区别） 岩层中（非现代沉积层）,第二节 化石的形成及保存类型,化石 古生物学的研究对象, 是指保存在地层中的生物的遗体和遗迹。,生物在死亡后，需经过埋藏和漫长地质时期的石化作用才能形成化石。化石的形成须有如下4个条件： （1）生物本身条件：需要有硬体，以矿质硬体最佳。软体不利于保存。此外，生物个体的丰富程度也很重要。 （2）埋藏条件：埋藏速度和埋藏物的性
4、质影响化石的保存。快速埋藏和细粒沉积物有/不利于化石保存(?)。 （3）时间条件：需长时间埋藏，使石化作用得以进行。 （4）成岩条件：只有在压实作用较小/大（？），且重结晶作用轻微/严重（？）情况下，才能保存完好的化石。因此，化石保存和记录具有不完备性。,二 化石的形成条件,三 化石的形成过程,生物群：生活在共同的环境，彼此关系密切的生物群 死亡群：各种原因死亡的尸体堆积，有可能非同一生物群 埋藏群：堆积埋藏在一起的动物遗体，有混杂或损失 化石群：埋藏群经过成岩作用,三 化石的形成过程,生物群,生物群,死亡群,埋藏群,化石群,从死亡群到埋藏群的变化 -化石埋藏类型划分,原地埋藏,异地埋藏,原地
5、化石群：化石群成员与原来当地生物群 成员基本一致,残留化石群：原生物群大部分保留成为化石， 小部分被搬运流失,混合化石群：大部分化石原属一个生物群， 有部分混入分子,搬运化石群：全部搬运，化石来自不同的生物群,表示搬运能力增强,从死亡群到埋藏群的变化 -化石埋藏类型判断标志,完整程度：原地埋藏类型化石完整，细微结构未破坏；异地埋藏多破碎。 分选：原地埋藏者大小一致（？）、个体发育不同阶段化石均有保存，无分选性；异地埋藏者个体基本一致（？），分选好。 两壳比例：原地埋藏者基本1：1，否则为异地埋藏。 生态类型的保存位置：原地埋藏往往保存生物生存时的位置和状态。 其他：原地埋藏者，化石的古生态分析
6、结果和含化石层的沉积环境一致。否则为异地埋藏。,四 化石保存的不完整性,化石保存的不完整性表现之一,种类的不完整性 数量的不完整性 种间的不平衡性 形态的不完备性,化石保存的不完整性表现之二,五 化石的保存类型,（一）化石的石化作用及类型石化作用：是指埋藏在沉积物中的生物体在成岩作用中经过物理、化学作用的改造而成为化石的过程。有如下三种类型： （1）矿质充填作用地下水所携带的矿物质充填到生物硬体组织的孔隙中，使硬体变得更加致密。这种石化作用没有改变生物体原来的组织结构，但增加了重量和成分。,（一）化石的石化作用及类型 （2）置换作用交代作用生物硬体被埋藏后，不断被地下水所溶解，同时又被外来的矿
7、物质所充填。常见的有硅化、钙化和白云石化作用。 这种石化作用保持了原来生物硬体的形态、大小和结构构造（如果溶解和交代速度相当，则可以以分子形式交代，这样可以看清其细胞结构），但改变了生物硬体的成分。,（一）化石的石化作用及类型 （3）升溜作用一般发生在几丁质、几丁-蛋白质或蛋白质骨骼的生物中。其有机质中的易挥发成分（氧、氢、氮）在地下的高温高压作用下，往往挥发掉，留下比较稳定的炭质形成薄膜。如：植物的叶子、笔石和某些节肢动物的化石。,（二） 化石的保存类型,按化石保存特点不同，可分为实体化石、模铸化石、遗迹化石和化学化石1 实体化石（Body fossil)指地史时期中保存下来的生物遗体，为生
8、物遗体的全部或某一部分。多为骨骼部分。 （1）未变质实体化石这类化石很少见，只能在特定的情况下保存。他们一般没有经过明显的变化（氧化）。如琥珀、干尸、细菌、猛犸象等。,1 实体化石,（2）变质实体化石当生物被沉积物掩埋后，经过了明显石化作用而形成的化石。,2 模铸化石(Mold and cast fossil),生物遗体在岩层中留下的印痕、印模和铸形物等总称为模铸化石，据与围岩的关系可分四种类型： （1） 印痕化石(impression)生物尸体在细粒或化学沉积物中留下的痕迹，一般由软躯体生物所形成。如：水母、蠕虫等。,（2） 印模化石(mold)具凸凹壳的生物硬体在围岩表面上留下的印模。包括
9、外模和内模。 外模生物体的外表部分在围岩上的印模，它体现了生物体外表的大小、形态和纹饰。相同相反？ 内膜生物体的内面在围岩上的印模，它反映了生物体内表面的大小、形态和纹饰。相同相反？,（2） 印模具凸凹壳的生物体印在围岩上的痕迹。 外模生物体的外表部分印在围岩上的特征，它反向地体现了生物壳外表的大小形态和纹饰。 内膜生物壳的内面印在围岩上的痕迹，它反向地反映了壳内表面的大小、形态和构造。,（3)（模）核化石（Core fossil)生物遗体内、外模形成后，生物硬体溶解，其他物质的再充填，便形成了“核化石”，可分为内核和外核。,外核是当生物壳体溶解后留下的空间被再次充填后所形成的核化石。它与原硬
10、体同形等大、纹饰相同/相反（？）。 内核壳体内部的空腔被填充后的核化石，其表面就是内模（？）。,内核,铸型,外核,外核,（4） 铸型当外膜、内核形成后，它们之间的壳体溶解而被另一种矿物质充填而形成了形态逼真的“壳”。这种“壳”没有原来壳的微细构造，但有内核。这种外核包内核，类似工艺铸成品一样，称为铸型。,外核,铸型,内核,3 遗迹化石 是指地史时期的生物在沉积物中所保存下来的活动时的遗迹或遗物。可反映生活方式、生态，有些也是标准化石 如：足迹、爬迹、粪、卵、孔、穴、石器,3 遗迹化石,3 遗迹化石,3 遗迹化石,西峡恐龙蛋胚胎及复原图,4 化学化石 古生物体中的软体虽然遭受分解，但分解后的有机
11、质成分如脂肪酸、氨基酸等仍保存在地层中，它们仍具有一定的有机化学分子结构，称之为化学化石。相应分支学科有： 分子古生物学 古生物化学 生物成矿作用 化学化石的研究对于探索生命的起源，阐明生物发展历史，以及对有机矿产的探查都有重要意义。,第三节 古生物的分类和命名,古生物的种类很多，它们虽然不如现代生物那么庞杂，但就已知的种类也已有十几万种。如同任何研究工作一样，要研究古生物，首先必须把它们分门别类地进行分类和命名。,一 生物分类单位,生物的分类单位由大到小依次称为： 界（kingdom） 门(phyllum) 纲(class) 目(order) 科(family) 属(genus) 种(spe
12、cies)。根据需要，其中还可以设立亚门、亚纲、超科、亚科、亚属和亚种等等一些辅助性的分类单位。,一 生物分类单位,例如确定狼的分类单位： Animalia动物界 Chordata脊索动物门 Mammalia哺乳纲 Carnivora食肉目 Carnivdae犬科 Canis犬属 Canis lupus狼,一、生物分类单位,整个生物界可以分为植物界和动物界 也有人主张分成五个界系统：植物界动物界真菌界原生生物界原核生物界,1 种（species）,又称物种：是生物学和古生物学的基本分类单位，它不是人为规定的单位，而是生物进化过程中客观存在的实体。它是由一个或许多个居群（或称种群）所组成的一个自
13、然单位。特征：有共同的起源；有基本相同的形态、构造和生理特征；有相同的地理分布和生态等特征；能互相交配繁殖后代。,1 种（species）,不同种的个体之间不能交配繁殖，这种现象叫做生殖隔离。生殖隔离是物种形成和生物进化的基础。自然界同一个物种，常常由于环境的隔离居群之间的差异，一旦差异达到一定程度时，即使它们又重新生活在一起，彼此间也不能交配而繁殖后代，结果形成新种。,2 属（genus）,属：是由起源上有直接联系，在形态、构造、生理、生态等特征上相似的若干个物种所构成的分类单位。 或是由一些具有某些共同特征，亲缘关系又十分亲近的一些物种所组成的较高一级的分类单位。一些特征相似而亲近的属，继
14、而构成科级单位，并以此类推，便可建立起各级分类单位。 在分类学上，这种以亲缘关系逐步建立起来的分类，反映了生物之间的演化发展的内在联系，因此称为自然分类。,2 属（genus）,古生物的分类系统：以化石形态和构造的相似程度为基础。这种分类的最大优越性在于它是以许多形态学上的相似性和差异性的总和为基础的，基本能反映生物界的自然亲缘关系，因此也被称为自然分类系统。,生物的命名法则,（一）命名法则 生物的命名就是给生物起名字。在国际上有统一的命名规则，其中最基本的规则有以下几方面内容：1生物分类的各个单位名称都采用拉丁文或拉丁化的文字来命名。拉丁文是欧洲古代语言。所谓拉丁化文字就是原来不是拉丁字，后
15、来用拉丁字母拼写，并服从拉丁语法变化的文字。,二 生物的命名法则,2从门至科级分类单位的命名，都采用单名法 命名，并用正体字书写或印刷，第一字母大写。 例如 Protozoa 原生动物门Rhizopoda 根足虫纲Foraminifera 有孔虫目Fusulinidae 蜓科门、纲、目的名称没有固定的词尾。科级名称则有固定的词尾，它是由属于这个科的一个典型属名的词根加上一个固定的词尾-idae或-aceae构成的。,二 生物的命名法则,3属级分类单位的命名（单名法）属的命名采用单名法，但属名要用斜体字来书写和印刷，第一个字母也要大写。 例如Fusulina Fischer et Waldkei
16、m，1829，其中Fusulina是属名，Fischer et Waldkeim是命名者的姓氏，1829是命名的年号。,二 生物的命名法则,4种级分类单位的命名 （双名法）：种名采用双名法，它由本身的种名和它所从属的属名两个名字一起组成（属名种名），属名在前，种名在后，都用斜体字书写和印刷，但属名的第一个字母要大写，种名全用小写。例如：Fusulina cylindrica Fischer et Waldkeim，1829其中的cylindrica是种名，Fusulina是该种所属的属名，译作筒状纺锤蜓。,二 生物的命名法则,5亚种的命名法（三名法）：（1）亚种采用三个拉丁词构成学名，即属名+
17、种名+亚种名（2）三个词均用斜体字（3）属名第1个字母大写，种名、亚种名第1个字母小写如：Fusulina quasicylindrica compacta Sheng（似筒形纺锤蜓、紧卷亚种）,二 生物的命名法则,（二）命名原则1 优先律：生物学分类单元的有效名称，应以符合国际生物命名法则的最早刊出名称为准，后来提出的（同一类生物）名称应作为同义名而废除。如Cyrtospirifer是1918年最早命名，后来葛利普在1931年又命名为Sinospirifer,按照优先律原则，后者应废弃。2 生物名后必须附上命名者的姓氏和日期。3 各级分类单元的命名需要用两国文字在正式刊物上发表。,第四节 化
18、石的研究方法和研究意义,一、化石的研究方法（自学） 1 化石标本和样品的采集 2 标本的处理和观察 磨制薄片、机械破碎、酸处理等 3 标本的鉴定和记述 4 标本的照相、制图和复原 二、化石的研究意义（自学） 1 地层系统和地质年代表的建立 2 划分、对比地层（标准化石） 3 重建古地理和古气候 4 解释地质构造、构造运动等问题 5 验证大陆漂移,第四节 化石的研究方法和研究意义,二、化石的研究意义 6 用于古天文学（历史天文学）的研究 现代珊瑚一年约有360 条生长纹，而石炭纪一年有385 390 条生长纹，泥盆纪有385 410 条生长纹，由此推断泥盆纪和石炭纪一年的天数要比现代多。 据计算，寒武纪每天为20.8 小时、泥盆纪21.6 小时、石炭 纪21.8 小时、三叠纪22.4 小时、白垩纪23.5 小时 7 在矿产研究中的应用,小 结,第一节 古生物学及其研究对象 第二节 化石的形成和保存类型 第三节 古生物的分类和命名重点掌握 1 化石的保存条件和类型 2 物种、属的含义和特征 3 化石的保存不完备性的原因,下次课前分钟讨论,1、从化石的形成条件化石不完整性2、从化石的形成过程分析化石不完整性,
