1、1第一编古生物学教案一、古生物学教学要点第一章 绪论化石的定义、古生物学的含义及研究内容；化石形成的一般条件、石化作用过程；化石埋藏学；化石记录的不完备性；化石保存类型：实体化石、模铸化石、遗迹化石、化学化石（分子化石） 。化石研究的一般方法：化石的采集、化石描述和鉴定、化石一般应用；化石记录的不完备性、形态功能分析、现实主义原理、化石组合。生物学的分类单位及辅助分类单位；物种定义和古生物种的特点；分类的原则和方法；古生物的命名法则：单名法、二名法、优先律，拉丁语缩写词cf., aff., sp., nov., indet.的含义；生物的主要分类体系。古生物学与演化、古生物学与环境。第二章 古
2、生物学研究的意义古生物是确定相对地质年代的主要根据，古生物是划分和对比地层的主要依据，古生物是识别古代生物世界的窗口，古生物为生命的起源和演化研究提供直接的证据，古生物是重建古环境、古地理和古气候的可靠依据，古生物学与地质年代（生物地层学、生态地层学） 、古生物学与矿产、古生物学与全球构造、古生物学与人类发展等的一般关系及规律。古生物可作为解释地质构造问题的证据，古生物是验证大陆漂移的佐证，古生物能为地球物理和天文学研究提供有价值的资料，古生物在沉积岩和沉积矿产的成因研究中有着广泛的应用，古生物的发展历史为人类提供了保护地球的借鉴，古生物学是宣传辩证唯物主义的重要武器，中国有能力为地质古生物学
3、研究作出国际领先的贡献。第三章 古无脊椎动物无脊椎动物的一般特征。原生动物门：一般特征；蜓目的一般特征、研究方法、主要基本构造、生态及其地质意义。腔肠动物门：一般特征，两种体型及生活方式；珊瑚纲一般特征、珊瑚骨骼的形成过程及其与软体的关系；珊瑚纲的分类；四射珊瑚亚纲，四射珊瑚骨骼基本构造地史分布。横板珊瑚亚纲：一般特征，外形，联接构造，横板、泡沫板及隔壁，地史分布。珊瑚的生态及其地质意义；珊瑚的年轮。软体动物门：一般特征及分类概况；腹足纲一般特征、硬体构造、地史分布；双壳纲一般特征、基本构造、壳的定向，分类、生态演化及地史分布；头足纲一般特征、分类及外壳类的基本构造，内壳类的一般特征；头足纲的
4、生态及地史分布。节肢动物门：一般特征及分类概况；三叶虫纲一般特征及背甲构造构造、腹面构造概况、球接类三叶虫的基本构造及定向，三叶虫的生态、演化及各地史时期（1、23、O、SP）特征；三叶虫的主要生态特征和地史分布。腕足动物门：一般特征及软体构造；腕足动物外形、定向和度量；硬体构造；与双壳纲硬体的主要区别；腕足动物分类、生态和地史分布概况。笔石动物：半索动物门的主要特征；笔石纲概述、笔石的骨骼构造、发育方式，笔石动物的生态、地史分布、和演化趋向。第四章 古脊椎动物脊索动物门的主要特征和分类及起源，脊椎动物亚门的特征及分类；鱼形超纲：鱼形动物的一般特征，鳍、鳞和尾鳍类型；无颌纲、盾皮纲、软骨鱼纲和
5、硬骨鱼钢的一般特征及地史分布；鱼的演化及陆生四足动物的起源。四足超纲：两栖纲：一般特征、地史分布和起源。爬行钢：一般特征、羊膜卵、颞颥孔，“恐龙“的含义，爬行纲的起源和地史分布。鸟纲：一般特征、起源和地史分布。哺乳纲：一般特征、牙齿种类、臼齿类型及其与习性关系，哺乳纲分类概况，人类的起源和发展，2哺乳纲的起源。脊椎动物的主要进化事件。第五章 古植物学概述：分类概况、器官属和形态属。低等植物：一般特征，轮藻和叠层石的一般特征及地质意义。高等植物的一般特征及根、茎、叶的主要形态和结构特征；植物的繁殖和生殖器官。石松纲的一般特征、鳞木叶座结构，地史分布、生态环境、起源和演化。节蕨纲的一般特征、地史分
6、布、生态环境、起源和演化。真蕨纲的一般特征，蕨叶结构（羽状复叶，小羽片，间小羽片、羽轴，生殖叶和营养叶），地史分布、生态环境及演化。裸子植物的一般特征、种子蕨纲、苏铁纲、银杏纲、松柏纲的一般特征、生态环境、起源和演化。被子植物门的一般特征及地史分布。植物界演化的主要阶段。第六章 生命的起源与生物的进化生命起源的三个阶段；原核细胞和真核细胞；生物演化的线索和主要谱系；生物进化的主要规律：全面进化与退化、适应与特化、适应辐射与趋同、渐变与突变、个体发育与系统发生、重演律、集群绝灭与复苏、器官相关定律、生物进化的不可逆性；微进化与宏进化；成种作用与成种模式；分子系统学与分子系统树。二、古生物学详细教
7、案第一章 古老而充满活力的学科古生物学一. 古生物学(Palaeontology)及其内容1古生物学概念古生物学，一门地质学与生物学相结合的边缘学科，是研究地质时期中生命的科学。她的永恒研究主题是生命的起源和演化。她是认识生物和地球发展的最可靠的依据、现代地质科学的重要支柱，在化石能源（石油、天然气、煤）及矿产资源的勘探与开发中有着广泛的应用，对控制生态平衡和保护人类的家园地球，正起着越来越重要的借鉴和指导作用，也是进化论和唯物主义自然观创立与发展的科学依据。古生物学是研究地史时期中的生物及其发展的科学。它所研究的范围不仅包括在地史时期中曾经生活过的各类生物，也包括各地质时代所保存的与生物有关
8、的资料。现今地球上的生物，已被描述和鉴定过的大约有250万种，其中动物约占200万种，植物约占 34万种，微生物约占4万种。除病毒等不具细胞结构以外，生物体都是由细胞组成的，其中只有一个细胞组成的为单细胞生物，其余的则为多细胞生物，这些生物是由地史时期的生物不断演化和发展而来的。2古生物学的分支学科古生物学和现代生物学 (biology)一样，可以分为研究古代动物的古动物学 (Palaeozoology)和研究古代植物的古植物学(Palaeobotany)。古动物学又分为古无脊椎动物学和古脊椎动物学。 需要在显微镜下研究的微小化石的古生物学为微体古生物学，其中研究古代孢子与花粉的学问叫古孢粉学
9、，个体特别微小(一般小于10微米 )、通常要在电子显微镜下进行观察研究的特小化石的科学又称超微古生物学。3古生物学研究的内容现代古生物学研究内容非常广泛，涉及到地球科学、生物学、人文学、物理学、化学、数学等各学科的知识和问题，不仅研究古代生物的系统分类(分类学 )和地质(层)分布规律( 生物地层学)，更多3的还研究古代生物的埋葬的过程或化石形成的机理(埋葬学) ，古代生物的地理分布格局及其控制因素(古生物地理学)，古代生物与它们所生活的无机和有机环境之间的关系 (古生态学)，古代生物与古代气候的关系(古气候学)，古代生物的活动痕迹(古遗迹学) ，古代生物的病理现象( 古病理学)，古代生物体的化
10、学成分、性质和构造及各地质时代生物有机物的演变规律(古生物化学) ，化石中残留的有机物的分子结构和遗传信息(如氨基酸及脱氧核糖核酸 )(DNA)等(分子古生物学)，古代生物骨骼无机和有机的组成及其形成机理(生物矿物学 )，古代生物的生理机能、适应和功能形态 (功能形态学)；模拟古代生物，如恐龙、翼龙、头足类、褪类等身体的优异结构和机能，来建造或改进工程技术设备，或对工程技术设备，如钻头、飞机机翼、桥梁、潜艇等的设计提供有益的借鉴(古仿生学) 。近几十年来，为了获得更多的矿产资源，特别是寻找石油资源，必须进行深部地质钻探，在有限的岩芯标本中要得知地层的地质年代和研究其沉积环境，微体古生物学的研究
11、越来越重要了。当研究古生物与其所处的环境关系时，就产生了古生态学。对有历史记载前的人类的研究也属于古生物学范畴，称古人类学。现代海洋地质工作的深入发展，又为古生物学的研究开辟了新的领域。二. 古生物学的研究对象古生物学研究地史时期的生物，其具体对象是发现于各时代地层中的化石(fossil)，保存在岩石中的远古时期（般指全新世，距今一万年以前）生物的遗体、遗迹和死亡后分解的有机物分子。化石是指保存在各个地史时期岩层中的生物遗体和遗迹。严格地说，化石必须反 映一定的生物特征，如某种形状，大小，结构或纹饰等，足以说明自然界中生物存在的情况，因此在地层中的一般的矿质结核以及硬锰矿的树枝状结晶等无机产物
12、不能视为化石;同时化石还必须是保存在岩层中地史时期的生物遗体和遗迹，而埋藏在现代沉积物中的生物遗体就不能称作化石。如距今只有几千年的出土文物，距今2千多年的长沙马王堆古尸等是考古研究的对象，也不能称为化石。三. 化石形成的条件地质历史时期不是所有的生物都能够以化石形式保存下来，形成化石要有一定的条件。主要为生物硬体，埋藏环境和时间因素。1. 生物硬体生物本身必须具有一定的硬体，如贝壳，骨片及骨骼等，还有一些几丁质物质，以及树木的叶子，根，茎等容易以较稳定的碳形式保存下来。当然，在某种特殊情况下，一些不具硬体的动物也能保存为印痕化石或留下遗迹。2. 快速埋藏生物死后能较快的被埋藏，如在海洋，湖泊
13、等水体中沉积物迅速堆积的地方，生物遗体就能较快的被埋藏，在这种条件下，生物遗体形成化石的机会就多。如果生物死后长期暴露在地表，就容易被风化分解。如果长期在水底而未被埋藏，也容易受水动力破坏或为其它动物吞食。3. 长时间石化埋藏起来的生物遗体必须经过较长时期的石化过程才能成为化石，如果生物遗体虽然被迅速埋藏了，但在较短时间内又被剥蚀，冲刷暴露出来，仍然不能形成化石。四. 化石形成的过程1矿质充填作用无脊椎动物的硬壳，骨片及其它支撑构造，脊椎动物的骨骼，牙齿等，它们往往都具有一定的孔隙，硬体掩埋日久，地下水携带的矿物质，主要是碳酸钙进行充填，使这些硬体更为致密坚硬。这4种化石保留了原来生物硬体的细
14、微构造。2置换作用生物硬体的原来成分为地下水中所含的矿物质置换，其置换的物质一般为碳酸钙，二氧化硅和黄铁矿等，可分别称为钙化，硅化和黄铁矿化。3升馏作用指植物体或硬体含几丁质的动物体，经埋藏分解后，其中所含的氧，氢，氮等易挥发逸散，仅留下碳质薄膜保存为化石，这种作用也称为碳化作用。化石的形成过程一般有以上三种方式。在特殊情况下，由于密封，冷藏，干燥等条件，才能使得整个生物体几乎没有什么变化，而被完整地保存下来。如西伯利亚的猛犸象化石，抚顺煤层中的琥珀。但这些几乎没有什么变化的整体化石，是极为少见的。五. 化石的保存类型地层中保存的化石样式很多，主要可分为四类: 实体化石，模铸化石，遗迹化石和化
15、学化石(或分子化石) 。1. 实体化石实体化石是古代生物的遗体本身全部或部分保存下来的化石。主要有两类:(1). 未变实体原来生物几乎没有什么变化，完整地保留下来成为化石。(2). 变化实体生物遗体经过一定程度的石化作用，全部硬体或部分硬体保存为化石，这一类在所有化石中占绝大多数。2. 模铸化石是生物遗体在岩层中留下的各种印痕和复铸物。虽然并非实体本身，但却能反映生物体的主要特征。按其与围岩的关系可分出下列几种:(1). 印痕(impression)专指生物死亡后，遗体沉落在松软细密底层上留下的印迹。生物遗体往往遭受破坏而消失。但这种印迹却反映该生物体的主要特征。(2). 印模(mold)主要
16、指生物硬体(如贝壳等)在围岩上印压的模。可分外模和内模。它们分别反映原来生物硬体的外表和内部形态及构造特征。其上的纹饰构造与原物表面凹凸相反。(3). 核(core)核化石含有整体之意，能反映生物形态，大小，纹饰等特征。核有内核，外核之分。贝壳内的泥砂充填物称为内核，表面就是内模。当贝壳溶解后，其空间再被泥砂所充填，则形成外核。外核表面的形状是由外模反印出来的。(4). 铸型(cast)贝壳在沉积物中已形成外模及内核后，壳质又全被溶解，空间被另一种矿质充填，就形成铸型。它与外核的区别在于内部还含有一个内核。3. 遗迹化石指保留在岩层中的古生物生活活动的痕迹和遗物。主要是古代生物生活活动时在底质
17、(如沉积物和贝壳) 表面或内部留下的各种生物活动的痕迹， 它们多属原地埋葬，很少与实体化石同时发现。主5要为足迹，爬迹，蛋化石和粪化石等，如高级动物行走时留下的足迹、脚印，低级动物移动时留下的移迹，钻孔生物在石质底质中钻蚀的栖孔和在软底质表面或内部挖掘的潜穴，粪团、粪粒、蛋、卯、珍珠、胃石等生物代谢、排泄、生殖的产物，甚至古人类使用的石器和骨器等遗物，也称遗迹化石。遗迹化石是分析古地理环境的重要标志。4. 化学化石化学化石(或分子化石)是残留在化石和沉积物中的古代生物的有机分子，主要 指组成生物体的一些有机物，如氨基酸，脂肪酸，蛋白质等，能未经变化或轻微变化地保存在各时代岩层中，具有一定的化学
18、分子结构，能证明古代生物的存在，称为化学化石和分子化石。研究化学化石对探讨地史中生命的起源，阐明生物发展演变历史具有特别重要的意义。从化石的大小来看，可分成三级: 大化石，微体化石和超微化石。大化石是指用肉眼或放大镜能够进行观察和研究的化石；微体化石是指在一般显微镜下研究的化石；超微化石是指在高倍显微镜或电子显微镜下进行研究的化石，一般大小在 10 微米以下。六. 古生物的分类与命名1. 古生物的分类古生物种类很多，特征各异，演化的阶段也各不相同。为了便于系统研究，必须进行科学的分类。古生物分类采用现代生物分类系统。首先将生物分成动物界和植物界。界(Kingdom)以下的分类单位由大到小依次是
19、: 门(Phyllum)，纲 (Class )，目(Order )，科(Family )，属(Genus)，种(Species)。种(又称物种)是由形态，构造，生活习性和身体机能相似，能交配繁殖，传宗接代的种群构成，它是生物进化过程中客观存在的一个阶段。2. 古生物的命名古生物与现代生物一样，根据国际动物或植物命名法则，一律用拉丁文或拉丁化的文字来命名。属以上的命名用单名法，种用双名法，亚种名用三名法，并要符合优先律法则。属种名都必须用斜体字，属名第一个字母大写，种名第一个字母小写。附：拉丁语字母表及其发音（25 个）大写 小写 名称 发音 大写 小写 名称 发音字母 字母 国际音标 国际音标
20、 字母 字母 国际音标 国际音标A a a: a N n en nB b be b O o ou oC c tse ts/k P p pe pD d de d Q q ku kE e e e R r er rF f ef f S s es sG g ge g T t te tH h ha: h U u u: uI i i i V v ve vJ j jot j X x iks ksK k ka k Y y ipsilon i6L l el l Z z zeta zM m em m3重要的拉丁语缩写词在古生物名称中，一些重要的拉丁语缩写词意义如下:aff. 为affinis 的缩写，置于种本名之
21、前，意为“亲近种“。cf. 为conformis的缩写，置于种本名之前，意为“相似种“ 。Emend. 为emendatio的缩写，意为修改，修正（一般在科属以上才用），校正，订正。Indet. 为 Indeterminata的缩写，不能鉴定，（用于属、种）。MS. 为 manuscript的缩写，意为手稿，未刊。Mut. 为mutatio的缩写，变种（时间的）。S. L. 或 S. Lat. 为Sensu lato的缩写，广义的。S. S. 或S. Str. 为Sensu stricto的缩写，狭义的。sp. 为species 的缩写，置于属名之后，意为“未定种“。var. 为varieta
22、s的缩写，变种（地理的）。sp. nov. 为species nova的缩写，置于种本名之后，意为第一次提出的新种名。gen. nov. 为genus novum的缩写，置于属名之后，意为第一次提出的新属名。凡缩写字后，必须附标点“”以示与非缩写字相区别。4重要的符号若属名不能肯定时，“？”置于属名之后，种本名之前，例如：Lepidodendron ? halleiSzeet Lee； 若种名不能肯定时，“？”置于命名者姓氏之后，例如：Schwagerina princeps Moeller ?在命名者外加上一个括号：（ ）表示此种系由该人命名的，但他最初不用这一属名发表的，以后被他人修正过，
23、例如：Nilssonia tenuiscaulis (Phillips)；Pecopteris feminasformis (Schlotheim) Sterzll。在种名之前附一加号，“+”是说明一般常见之意，例如：+Spirifer striatus Sowerby。七生物与环境1. 基本概念环境：指生物周围各种因素的总和，包括无机的（物理和化学因素）和有机的（生物因素）两大类。生态系统：生物和环境互相联系又互相制约，彼此依对立统一的客观规律共处于自然界中，进行着时代繁衍和变迁。把这一特定的环境和赖以生存的生物两者的统一体称为生态系统。生物群落：一个生态系统内，通常又有一个以上不同的生活环
24、境，栖居在一定环境中，互相影响、互相制约并构成一个自然组合的多种生物的总体，叫做生物群落。食物链：从植物经过食草动物到食肉动物的能量转换称做食物链。2. 海洋生物及其生活方式按海洋生物的生活场所和生活习性，分为三种主要的生活方式：底栖生活、游泳生活和浮游生活。相应的生物称为底栖生物（又分固着底栖生物和游移底栖生物） 、游泳生物（自游生物，完全是动物，具有发育的运动器官）和浮游生物（没有或仅有不发达的运动器官，被动游移，没有或略具游泳能力的海生生物） 。7第二章 古生物学研究的意义一. 古生物是确定相对地质年代的主要根据在地质历史时代中，生物的发展演化是整个地球发展演化的最重要的方面之一。随着时
25、间的推移，生物界的发展从低级到高级，从简单到复杂。不同类别、不同属种生物的甘现，有着一定的先后次序。在演化过程中，已有的生物，或演化为更高级的门类、属种，或灭绝而不再重新出现。这种不可逆的生物发展演化过程，大都记录在从老到新的地层(成层的岩石 )中。在不同地质历史时期所形成的地层内，保存着不同的化石类群或组合，即在某一地质时期的地层中，有着某一地质时期所特有的化石，这就是史密斯(WSmith)的“生物层序律” 。化石在地层中的分布顺序清楚地记录了有生物化石记录以来的地球发展历史。根据生物演化的阶段性和不可逆性，地球历史由老到新被划分为大小不同的演化阶段，构成了不同等级的地质年代单位。最大的地质
26、年代单位是宙，整个地球地质历史被划分为太古宙、元古宙和显生宙。太古宙为最古老的地质历史时期，是生命起源和原核生物进化时期。元古宙是原始真核生物演化的时代。显生宙时，后生植物、动物大量发生和发展，是生物显著出现 的时代。显生宙被划分为三个代，自老到新为古生代、中生代和新生代以下被分为纪。古生代有寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪和二叠纪计六个纪。中生代有三叠纪、侏罗纪和白垩纪共三个纪。新生代包括古近纪、新近纪和第四纪(图 1)。每个纪一般被进一步分为三个或两个世，每个世又被分为若干个期。每个期包括一个或几个化石带，时间跨度为数百万年，是地质年代的基本单位。二古生物是划分和对比地层的主要依据每
27、一地质年代都有地层的形成。因此，每一地质年代单位都有一个相应的年代地层单位，地质年代单位宙、代、纪、世、期的相应的年代地层单位为宇、界、系、统、阶。地层是研究地球发展规律的物质基础，也是地质工作者必须研究的对象。地层学就是研究地层在时间和空间上的发展分布规律。古生物学的方法是目前地层学研究地层划分和对比的行之有效的主要方法。由于不同年代的地层中保存着不同的特征化石或化石组合，从不同时代的地层就可以被识别出来，不同地区但时代相当的地层就可以互相对比。这种不同地区的地层划分和对比，对寻找地下资源以及选择建筑地基等有着重要的意义。三古生物是识别古代生物世界的窗口化石是生命的记录。通过对各地、各时代化
28、石的不断发现和挖掘，和利用生物学和地质学等知识对化石的形态、构造、化学成分、分类、小活方式和生活环境的不断研究，地球有生物圈以来，特别是后生生物出现以来，千变万化的古代生物就可被逐步识别，古代生物的形态就能得到复原，古代的生物世界就能被栩栩如生地再现给世人，古代生物在全球的地质地理分布就能不断得到揭示，古代生物的系统分类或谱系就叫可逐步完善起来。四古生物为生命的起源和演化研究提供直接的证据古生物研究为探讨生物演化规律提供丁有力的证据。从老到新的地层中所保存的化石，清楚地揭示厂生命从无到有、生物构造由简单到复杂、门类由少到多、与现生生物的差异由大到小和从低等生物到高等生物的一幅生物演化的图画。地
29、层中化石出现的顺序清楚地显示了细菌一藻类一裸蕨一裸子植物一被子植物的植物演化，和从无脊椎一脊椎动物的动物演化、鱼类一两栖类一爬行类一哺乳类一人类的脊椎动物的演化规律。我国贵州前寒武纪瓮安牛物群(距今约 58 亿年) ，云南寒武纪澄江动物群 (距今约 5. 4 亿年)，辽8西中十代晚期恐龙、鸟类、真兽类和被子植物的发现，为早期无脊椎动物、脊椎动物、鸟类和被子植物的演化揭新新的珍贵资料。生命起源是自然科学领域内最重大的课题之一，百多年前，恩格斯就已指出“生命是蛋白体的存在方式“。蛋白质和核酸的结构与功能是认识生命现象的基础。蛋白质由 20 种不同的氨基酸组成，这些氨基酸大部分已在化石中找到，这对研
30、究生命起源具有很大意义。在前寒武纪地层中，特别是在前寒武纪的燧石层中，已陆续发现了各种化学化石和微体化石，如南非距今 37 亿年的前寒武纪地层中发现有显示非生物起源和生物起源的中间性质的有机物质，距今 32 亿年的前寒武纪地层中发现有植物色素分解生成物植烷和姥鲛烷，这样的光合物说明那时生物已经开始进行光合作用。美国明尼苏达州距今 27 亿年的前寒武纪地层中，发现有现代蓝藻类念球藻 (Nostoc)所含的特征物 7甲基17 烷和 8甲基 17 烷，说明 27 亿年前就有和现代蓝藻类念球藻属相类似的蓝藻。研究前寒武纪地层中的化学化石和微体化石，对寸：探索生命起源具有特别重大的意义。地外星体( 如火
31、星 )上有无生命或是否曾出现过生命，是当今科学家们既感兴趣又觉困惑的一大难题。随着对陨石或从诸如火星等星球上获取的“岩石”或“土壤”材料中有机大分子或化石有机大分子的存在与否的测试和研究，这一科学问题一定能得到最终的结论。五古生物是重建古环境、古地理和古气候的可靠依据各种牛物生活在特定的环境中，牛物的身体结构和形态能反映生活环境的特征，如现代的珊瑚、腕足类、头足类、棘皮动物等是海洋中的生物，河蚌类、鳄类则是河流或湖泊淡水生物，松柏类、马类为陆地生物。陆生植物和海洋生物的脂肪酸的组成有别。大多数生物活动痕迹出现在滨海或湖泊、河流近岸地带。现代海洋中藻类生活的海水深度常随种类不同而深浅不一，如绿藻
32、和褐藻生长于沿岸的上部，水深 2030 米处以褐藻为主，80200 米处则以红藻为最多。贝壳滩形成于海滨或湖滨。化石的定向排列或定向弯曲指示着化石埋葬时的水流方向，再沉积的化石指示厂水下或风暴搬运等活动。现代珊瑚牛长在水温 18以：阳光充足的海水中。猛玛象是一种生活于寒冷气候下的生物。由植物形成的厚层煤，一般标志着种湿热的气候。生物的形态结构 (珊瑚的生长环，双壳纲的牛长层，树木的年轮，叠层石的薄层理)记录了气候的季节性变化。生物 (如箭石)中的氧同位素含量是可靠的温度计，而贝壳化石的蛋白质含量则反映古气候的湿度。化石生长线还储存有生物产卵期和古风暴频率的信息。因此，遵循“将今沦古”的原则，可
33、依据化石重建不同地质时代的大陆、海洋、深海、浅海、海岸线、湖泊、甚至河流的分布，了解水质的含盐度，大陆、湖泊、海洋底部地形，恢复古代的气候，揭示沧海桑田的古地理和古气候变迁历史。六古生物可作为解释地质构造问题的证据地层中生物组合面貌在纵向和横向的变化研究，有助于对地壳运动的升降幅度的研究。例如现代的造礁珊瑚在海水深 2040 米的较浅水区 内繁殖最快，深度超过 90 米时就不能存在，向上越出水面，生长就停止。很明显，只要海底连续下陷。珊瑚礁才能连续地生长。因此，珊瑚礁岩层的厚度可以作为研究地壳沉降幅度的依据。又如我国：喜马拉雅山的希夏邦马峰北坡海拔 5000 米处第三纪末期的黄色砂岩里，曾找到
34、高山栎(Quercus semicarpifolia)和黄背栎 (Quercus pannosa)化石，这种植物现今仍然生长在海拔约 2500 米喜马拉雅山南坡干湿交替的常绿阔叶林中，与化石产地的高差达3400 米之多。由此推测，希夏邦马峰地区在第三纪末期以来的 200 多万年期间，上升了约 3000 米。再如青海可可西里海拔约 5000 米的汉台山和康特令等地发现深水相的石炭一二叠纪放射虫化石，在海拔约 5300 米的乌兰乌拉山地区发现了浅一滨海相侏罗纪双壳类化石。由此证明，这些化石沉积后，9地壳上升了 5000 米。这些都是运用化石研究地壳上升幅度的很好的例证。采用变形的化石来确定岩石变形
35、“应变椭球”的长轴和短轴以及长轴定向，比利用砾石变形来解决这类应力应变问题更方便更准确。化石还可以用来确定岩层的顶底板、断层的性质以及断距等。七古生物是验证大陆漂移的佐证古生物学为大陆漂移、板块构造和地体学说的验证和建守提供了许多证据。20 世纪初，魏格纳(A。Wegener) 提出了大陆漂移的假说，北美与欧亚大陆曾连在一起为劳亚大陆(北古大陆)，南极洲、澳大利亚、印度、非州及南美洲连接在一起而成为冈瓦纳大陆(南古大陆) ，南、北古大陆之间被特提斯( 古地中海)相隔。两古大陆在中生代解体后，各陆块才漂移到了现在的位置。舌羊齿(Glossopteris )类植物广布于南美洲、非洲、南极洲、澳大利
36、亚和印度的石炭纪一二叠纪地层中。淡水爬行动物中龙(Mesosaurus)产于南美和非洲早二叠世地层中。但是，非海相水龙兽(Lystrosaurus)不仅主要分布于冈瓦纳大陆( 非洲、印度和南极洲)，也见于我国新疆和包括俄罗斯乌拉尔在内的东欧等其他陆块二叠纪末一早三叠世地层中，说明二叠纪时冈瓦纳大陆确实存在，但已向北漂移，与劳亚大陆相连而形成贯通南北极的联合大陆。分隔南、北古大陆的特提斯洋在中国境内沿喀喇昆仑山口一龙木错一玉树一金沙江一昌宁一双江一孟连一线穿过。藏北可可西里古特提斯缝合带蛇绿岩基质硅质岩中放射虫化石和缝合带盖层中醒、牙形刺、有孔虫和钙藻化石的发现证明了古特提斯洋开始于早石炭世韦宪
37、期或更早，闭合于晚二叠世早期开匹坦期(Capitanian) 。八古生物能为地球物理和天文学研究提供有价值的资料对各地质时代化石，特别是珊瑚、双壳类、头足类、腹足类和叠层石的生长节律(生活环境的周期变化，引起生物的生理和形态的周期变化)或古生物钟的研究，能为地球物理学和天文学研究提供有价值的依据。很多生物的骨骼都表现明显的日、月、年等周期。如珊瑚生长纹代表一天的周期。现代珊瑚一年约有 360 圈生长纹，而石炭纪一年有 385390 圈，泥盆纪有 385410 圈。说明泥盆纪和石炭纪一年的天数要比现代多。利用古生物骨骼的生长周期特征，还可推算出地质时代中一个月的天数和每天的小时数。如中泥盆世平均
38、为 306 天月，早石炭世为 305 天月，比现代(295 天月) 约多一天；寒武纪每天 208 小时，泥盆纪 216 小时，石炭纪 218 小时，三叠纪 224 小时，白垩纪 235 小时。现代一天为 24 小时。说明地球自转速度在逐渐变慢。同样，据化石生长线的研究，地球自转周期变慢速度是不均匀的，石炭纪到白垩纪变慢速度很小，而白垩纪以后明显增强。这些研究结果与天文学家的推算结论吻合。很多海洋生物在生理上与月球运转或潮汐周期有联系。对古生物钟的研究可提供月、地系统演变的资料。知道了地质时代每年天数的变化，就可利用化石生长线所得知的每年天数，反过来确定其地质时代。这种方法要比用放射性衰变法测定
39、年代方便，因为它没有化学变化和实验室测定误差带来的麻烦和不准确性。九古生物在沉积岩和沉积矿产的成因研究中有着广泛的应用有些沉积岩和沉积矿产本身是生物直接形成的。如煤是由大量植物不断堆积埋葬变成的，石油、油页岩等矿产的形成直接与生物有关系。很多碳酸盐岩油田与生物礁相关，硅藻土由大量的硅藻硬壳堆积而成，有孔虫石灰岩由有孔虫形成，介壳石灰岩由贝壳形成，藻类灰岩由藻类形成。动植物的有机体还常富集诸如铜、钻、铀、钒、锌、银等成矿元素。现代海水的铜含量仅有 0001，但不少软体动物和甲壳动物能大量地浓缩铜。古代含有浓缩矿物元素的古生物大量死亡、堆积、埋葬，有可能形成重要的含矿层。细菌在很多方面影响沉积作用
40、，是一个重要的地质作用因素，也是地壳地球化学化学循环的一个重要环节。细菌化石的研究对沉积岩和沉积矿产的成因研究非常重要。10中国所有大、中型煤田、油田、油气田、甚至沉积铁矿等能源和沉积矿床的勘探与开发，均离不开古生物学的研究和指导作用。十古生物的发展历史为人类提供了保护地球的借鉴生物的起源、发展和演化经历了漫长和极端艰难坎坷的历程。根据化石记录，科学家们目前已经发现，地质历史时期地球上曾发生过六次大的和无数次中、小的生物灭绝(集群灭绝) 事件。六次大的生物灭绝事件发生的时间从老到新为：寒武纪末、奥陶纪末、泥盆纪晚期、二叠纪末、三叠纪末和白垩纪末。造成生物集群灭绝的原因很多，如地外碰撞(地球以外
41、的星体，如陨星，撞击地球) 、火山活动、气候(变冷或变暖)、海进( 海平面上升) 、海退(海平面下降 )和缺氧等。每次大的灭绝事件，都能在相对短时期内造成全球生物 80一 90以上的物种灭绝。但是。少数牛命 J 或逃逸能力强的物种能够通过忍受灾变造成的极端恶劣的环境或逃离灾区至异地避难而残存下来，同时，灾变引起的环境变化也给新物种的诞生创造厂条们：和机遇。生物集群灭绝事件期间幸存的新生的物种在灭绝事件后开始复苏和发展，并进而开创生物演化的新阶段。因此，随着每次全球性的牛物灭绝事件后。如奥陶纪初、泥盆纪末、三叠纪初、侏罗纪初和第二纪初，都伴随着生物的复苏和发展。通过生物大灭绝的原因和灭绝后的复苏
42、的控制因素的研究。地质古生物工作者们将能揭示出更多的生物起源与演化自勺规律，并能为人类控制生态平衡和保护人类的家园地球，提供大尺度的历史的和科学的借鉴。了解和掌握了远古牛物的发展规律，并利用现代科学和技术。人类就能避免或推迟潜在的对人类有害的事件发生。或减轻或回避未来的牛物事件对人类的影响。十一. 古生物学是宣传辩证唯物主义的重要武器地层中化石记录的事实表明，地球上生物的发生、发展、演化、灭绝与复苏等生物事件均与生物本身的内在因素(形态、结构、生活方式、生理、遗传等)和牛物所生存的环境(小到小牛境、微小雨水潭，大到海洋、地球甚至宇宙)息息相关，绝无其他仟何超自然的力量参与过或作用于这些生物事件
43、；化石记录也显示厂牛物与环境、灭绝与复苏等的辩证关系。向人类展示了生物进化论和辩证唯物论的实证。总之，古生物学的内容繁多，应用广泛，古生物学有着重大的理论、实践和哲学意义。十二. 中国有能力为地质古生物学研究作出国际领先的贡献恩格斯在论述自然辩证法时指出：“科学的发生和发展一开始就是由生物决定的” 。虽然古生物学是一门 已有 180 多年历史的古老学科，但随着生产，特别是现代化生产和高科技的发展、古生物学不断焕发青春，并正在生产上发挥着巨大的作用。正在生命科学和地球科学研究领域内展示她的不可估量的活力。中国通常被称为是“古生物王国” 。从地质学上说，这主要是因为中国大陆是在漫长的地质历史中由许
44、多小型板块陆续拼合形成的。每个板块在地质环境和生物演化上各具特色，因而保留的化石记录比其他大陆更为丰富多彩。中国具有得天独厚的地质古生物资源的优势 地层发育齐全、剖面连续完整、化石丰富多彩，堪称世界之最。她是世界古生物学研究最关键和最富潜力的地区之一。国际上许多古生物学重要理论的研究和全球重大地学问题的解决，都有赖于中国古生物资料的发现和研究。近百年来，中国的地质古生物学研究积累了大量的资料。我们的研究工作已经覆盖了从东海到青藏高原、从南海到塔里木盆地的广阔地域。特别是近十五年来，中国古生物学家所获得的一系列惊世的古生物化石标本，它们跨越了近 7 亿年的地质历史；中国的许多地质古生物学研究成果
45、已经引11起了国际学术界的关注。中国古生物学工作者已在系统古生物学、前寒武纪翁安生物群、寒武纪澄江化石宝库、华南泥盆纪鱼类、晚期中生代热河生物群、新生代的古人类、华南地质历史时期生物的大灭绝和复苏、分子古生物、奥陶系达瑞威尔阶的全球界线层型和全球二叠系乐平统年代地层研究方面作出了具有重大国际意义的系列成果。贵州翁安磷块岩中保存极其精美的胚胎化石，为研究早期(6 亿 7 千万年前) 动物提供了直接化石证据；寒武纪云南澄江生物群的新发现，给人们呈现出 5 亿年前生物多样性的壮丽景观，已报道的云南虫、海口虫、昆明鱼、海口鱼等非常罕见的珍贵化石，使讨论脊椎动物起源看到了曙光；中国南方距今 4 亿年左右
46、的斑鳞鱼，是一类非常奇特的肉鳍鱼类，可能是最早的硬骨鱼类；中生代的辽西生物群展示出地质历史中距近 1 亿多年前的又一期生物繁茂的壮观图象，其中孔子鸟和几种长羽毛的恐龙化石，是国际学术界极感兴趣的新发现，使鸟类起源于恐龙的假说及鸟类飞行起源找到了直接化石证据；哺乳动物的最接近的共同祖先也从辽西发现的哺乳动物化石中初见端倪。此外，国际二叠三叠纪界线层型剖面（金钉子）的建立，使古生代中生代分界的国际地质年代和地层划分确立在我国浙江省；国际二叠纪乐平统地层的命名，以及百色古石器的发现等，均成为国际地质古生物学研究的亮点。更为可贵的是，中国古生物学研究已经呈现出良好的发展态势，有更多的新成果正在产生。中
47、国有着长期的古生物学研究的学术积累和人才优势。中国地质古生物工作者应该而且完全有能力将中国发展成为一个真正的古生物研究强国，一个名副其实的地学强国，为彻底揭开生命的起源与演化的奥秘作出贡献。第三章 古无脊椎动物一. 原生动物门1. 概述原生动物门是动物界中最低等的一类动物，为真核单细胞动物，个体只有一个细胞所组成。具有细胞核，细胞质和细胞外膜的基本结构。原生动物的单体是一个能独立生活的有机体。它具有一般动物应有的主要生活机能，如运动，消化，排泄，感应，繁殖等。为了行使各种机能，细胞各部进化分化，各司一定的功能，形成了各种细胞器，如鞭毛，纤毛，伪足就是原生动物的运动类器官。原生动物身体微小，一般
48、在250微米以下，由一团细胞质和细胞核组成，有些原生动物的细胞质内具有骨骼或形成坚固的外壳。这类动物分布广泛，生活在淡水，海水以及潮湿的土壤中，也有不少种类营寄生生活。2. 蜓目隶属原生动物门有孔虫亚纲，是已经绝灭的海生有孔虫，分布于石炭纪和二叠纪。通常认为蜓是一种浅海底栖动物，又称纺缍虫，生活于热带或亚热带的正常浅海环境。(1). 蜓壳的基本构造蜓目具钙质微粒状壳，一般大如麦粒，最小者不到一毫米，大者可达30-60毫米。具包旋的多房室壳，常呈纺缍形或椭圆形，有时呈圆柱形，球形或透镜形。蜓最初形成的房室称初房，初房多呈圆球形，房壁有一个小口。继初房形成之后，细胞质从初房上的小口溢出分泌壳质，形
49、成第二个，第三个房室。在个体增长中，这些房室围绕一个假想的 “中轴“旋转若干圈，每旋转一周为一壳圈，外壳圈将内壳圈包围。壳圈上，各房室上部壳壁相连的部分称旋壁。旋壁在增长过程中向里方弯折的部分称隔壁。隔壁与 “中轴“平行，有的平直，有的褶皱，12褶皱仅限于隔壁下部的为轻微褶皱，上下部全部褶皱的为强烈褶皱。旋壁弯折为隔壁时在壳上形成下凹的纵沟称隔壁沟。某些类别每一隔壁的中央底部处留出一个孔道，借以沟通各房室，这些旋向的孔道称通道。通道两侧各堆积一个旋向的突起物称旋脊，在高级类别中，每一隔壁下部有一排小孔称列孔，介于列孔之间各旋向的堆积物则称似旋脊。有的类别，在初房两侧沿 “中轴“方向布有钙质物质称轴积。(2). 蜓壳的形状蜓壳形状多样，按长宽比例可分为三种:长轴形: 壳长大于壳宽，如纺缍形壳。等轴形: 壳长等于壳宽，如球形壳。短轴形: 壳长小于壳宽，如透镜形壳。(3). 旋壁的构造蜓壳旋壁的分层构造复杂，是划分属种
