《古生物与地史学》复习要点.doc

第一章绪论第二章化石的形成形成及命名1.古生物学：研究地史时期生物界面貌和发展历史的科学 。 其研究范围不仅包括了各地史时期地层中保存的古生物本身，还包括一切与生物活动有关的地质记录，如叠层石。化石，保存在岩层中地质历史时期的生物遗体、生物活动痕迹及生物成因的残留有机物分子。标准化石，2.石化作用及类型，1）矿质充填作用：生物硬体组织中的一些空隙，经过石化作用被一些矿物质沉淀充填，使得生物硬体变得致密和坚硬2)置换作用：在石化作用过程中，原来生物体组分被溶解，外来矿物质充填，如硅化、钙化、白云化、黄铁矿化等3)碳化作用：石化作用过程中，生物遗体中不稳定的成分分解和升馏挥发，仅留下较稳定的碳质薄膜保存为化石3.化石保存类型-实体化石、模铸化石（印痕，印模（外模、内模），核化石（外核、内核），铸型）、遗迹化石、化学化石。1、实体化石body fossil:全部生物遗体或部分生物遗体的化石2、模铸化石:mode and cast fossil:保存在岩层中生物体的印模和铸型（复铸物）（1）印痕化石impression fossil:生物软体在围岩上留下的印痕（2）印模化石(mold fossil):生物硬体在围岩表面上的印模包括：外模external mold:生物硬体外表面在围岩上的印模内模internal mold:生物硬体内表面在围岩上的印模复合模composite mold:内模和外模重叠在一起的化石注意印模化石上所反映的纹饰和构造与生物体实际情况，正好凸凹方向相反。（3）核化石core fossil生物硬体所包围的内部空间或生物硬体溶解后形成的空间，被沉积物充填固结形成的化石.内核internal core 外核external core（4）铸型化石cast fossil: 在形成外模和内核后，原壳体被全部溶解，沉积物在溶解后的空间再次充填形成的化石铸型化石在大小、形态和表面装饰等方面与原生物体一致，但内部构造完全不同。3、遗迹化石ichnofossil:保存在岩层中古代生物活动留下的痕迹和遗物4、化学化石 chemical fossil分子化石 molecular fossil: 古生物有机质软体虽在石化作用过程中遭受破坏，未能形成化石，但分解后的有机组分，如脂肪酸、氨基酸等，仍可残留在岩层中。这些残留物质仍具有一定的有机化学分子结构，利用一些现代化的手段和分析设备，可以从岩层中将其鉴别和分离出来。对探索生命起源、生物演化及生物成因的矿产探寻和开发具有重要意义。4.化石记录的不完备性1、古生物化石仅是现代生物编目的8.7（化石形成条件的严格，地史时期的生物只有极少部分保存成为化石）2、现已发现的化石仅是岩层中保存成化石的一部分(包含超微化石、分子化石等） 由于上述二个因素、表明古生物记录的不完备性。化石记录不完备是古生物学中的基本事实，所以在研究古生物界的面貌及其发展规律时，必需考虑这个事实，避免做出片面结论。5.化石形成和保存条件1、生物本身的条件；生物硬体l 矿化硬体l 矿化程度l 矿化组分l 比较稳定的是方解石、硅质化合物、磷酸钙等l 不太稳定的是霰石、含镁方解石l 有机质硬体l 如几丁质薄膜、角质层、木质物等生物软体2、生物死后的环境条件；l 物理条件l 如高能水动力条件下生物尸体易被破坏l 化学条件l 如水体pH值小于7.8时，CaCO3易于溶解；氧化环境中有机质易腐烂l 生物条件l 如食腐生物和细菌常破坏生物尸体3、埋藏条件；1)与埋藏的沉积物性质有关圈闭较好的沉积物易于保存，如化学沉积物、生物成因的沉积物一些特殊的沉积物还能保存生物软体部分，如松脂、冰川冻土等2)与埋藏的沉积物性质有关具孔隙的沉积物中的古生物尸体易被破坏基底上的内栖生物，以及一些表栖生物也能破坏沉积物内的生物遗体4、时间条件；1)埋藏前的暴露时间l 及时埋藏有利于形成化石l 埋藏后不被再挖掘出来2)石化作用时间l 经过地质历史时间的成岩石化作用l 短暂、近期内的生物埋藏不成为化石5、成岩石化条件（石化作用三种类型：矿质充填、置换作用、碳化作用）。化石保存的不完备性6.化石的分类与命名1）单名法：l 用一个词来表示生物分类单元的学名Anthozoa（珊瑚纲）Claraia（克氏蛤）l 用于属以上分类单元的命名l 其中第一个字母用大写l 属名用斜体拉丁文或拉丁化文字2）双名法（二名法）：l 用于种的命名，用二个词表示Claraia aurita（带耳克氏蛤）l 即在种本名之前加上它所归属的属名，以构成一个完整的种名l 种名用斜体拉丁文或拉丁化文字l 种名字母全部用小写3）三名法：l 用于亚种的命名，由三个词组成Claraia aurita minor（带耳克氏蛤微小亚种）l 即在属名和种名之后再加上亚种名l 亚种名用斜体拉丁文或拉丁化文字l 亚种名字母全部用小写古生物的命名法则优先律：生物的有效学名是符合国际动物或植物命名法规所规定的最早正式刊出的名称化石物种的鉴别标志页共同的形态特征、构成一定的居群、具有一定的生态特征、分布于一定的地理范围。第三章生命起源与生物的进化地球早期生命演化过程中的几个重要动物群和事件时代+地区+生物组成+特征q Edicara动物群典型代表：发现于澳洲南部晚元古代Edicara崩德砂岩中，时间5.9-7.0亿年。动物群的分布：西南非洲、加拿大、西伯利亚、英国、瑞典，中国的震旦系。动物群的组成：大部分是腔肠动物，如水母、水螅、锥石、钵水母、海鳃类等，还有环节动物、节肢动物等。q 小壳动物群组成特征：小壳动物群个体微小(1-2mm)，主要为海生无脊椎动物，包括软舌螺、单板类、腹足类、腕足类等。时代：小壳动物群始于震旦纪末期，大量繁盛于寒武纪初期。意义：动物界完成了从无壳到有壳的演变，它是继埃迪卡拉动物群之后生物界又一次质的飞跃。q 澄江动物群澄江动物群于二十世纪八十年代发现于云南澄江地区的下寒武统(1)。化石保存极好（软、硬体），有壳和无壳动物61属、67种，包括三叶虫、水母、蠕虫类、甲壳类、腕足类、甚至脊索动物（鱼类）等。1.事件：寒武纪生物大爆发 时间：寒武纪初（5.7亿年），动物界出现一次爆发式的大发展。 主要组成：以节肢动物门三叶虫纲占优势，占60%，其次为腕足动物门，占30%，其它门类。 意义：造门的时代，几乎所有具硬体的无脊椎动物门及绝大部分纲都已出现。动物体分化重大事件（不考） 单细胞多细胞（原生后生）。 最低等多细胞动物两层细胞、无组织，为侧 生动物（海绵动物、古杯动物）。 低等真正后生动物两胚层（内、外胚层）、无典型器官（腔肠动物）。两胚层三胚层，中胚层形成复杂的组织和器官（环节动物、软体动物、节肢动物、腕足动物、苔藓动物、棘皮动物、脊索动物）。 脊椎动物神经系统的发展人类的高级神经系统。物种的形成（非重点）影响物种形成的四大要素:遗传、变异、隔离和自然选择成种方式：渐变论成种方式：即达尔文关于物种形成的方式，通过自然选择，将微小的有利变异逐渐积累，最后形成新种。新种与旧种之间有一系列过渡类型。突变论成种方式：即间断平衡论成种方式，物种形成是突变（间断）与渐变（平衡）的辩证统一，但以突变为主，演化量主要靠突变形成。新种在地史时期可在忽略不计的时间内迅速形成（突变），形成后保持长期稳定（渐变）。新种与旧种之间不一定有过渡类型生物进化的特点和规律：1进化的不可逆性含义：已演变的生物类型不可能回复祖型；已灭亡的类型不可能重新出现。这是道洛（L. Dollo）提出的不可逆定律实例：灭绝类型三叶虫、笔石、菊石等 演变类型鱼、马趾的演变、鲸鱼意义：地层划分对比的理论依据2器官相关律定义环境条件使生物的某种器官发生变异而产生新的适应时，必然会有其它的器官随之变异，同时产生新的适应。实例：非洲干旱地区的长颈鹿，颈部伸长，前肢亦随之变长；固着蛤右壳圆锥状，左壳相应为盖状。意义阐明生物进化，变异过程；推断化石生物的身体结构，生态习性, 恢复环境.3.重演律（生物发生律）个体发育生物每个个体从生命开始到自然死亡的整个历程。即从受精卵起个体死亡为止的全过程系统发生生物类群的起源和进化历史个体发育与系统发生间的关系生物总是在个体发育早期体现其祖先特征，然后才体现本身较进步的特征。比如, 人的胚胎有尾巴与猿有尾巴的关系所以, 生物的个体发育可以看成其类群系统发生的简单缩影重演律个体发育是系统发生的简短而快速重演意义找出生物间的亲缘关系，作为生物分类的依据4.适应：在长期的演化过程中，由于自然选择的结果，生物在形态结构及生理机能上，与其生存环境取得良好协调一致能适应环境的则生存，反之则灭亡5.特化：生物对某种生活条件特殊适应的结果，有些器官在形态和生理上发生局部变异，但整个身体的组织结构和代谢水平并无变化，称特化如哺乳动物的前肢在水中呈鳍状，空中呈翼状，陆地上呈蹄状，它们不同于一般的前肢。特化亦是适应和选择的结果，是演化的一种形式，但属少数。高度特化类型往往不能适应环境的变化而导致灭亡，如中生代的恐龙。适应辐射：某一类群的趋异向着各个不同方向发展，适应多种生活环境。适应趋同：生物亲缘关系疏远的生物，由于适应相似的生活环境，而在形体上变得相似如 ：鱼、鱼龙、海豚、鲸都呈鱼形; 单体四射珊瑚、李希霍芬贝、固着蛤趋同仅是表面现象，并没有改变生物原来的体制。第六章 生物与环境1.海洋生物分区及其特征海洋生物分区滨海生物区shore biota浅海生物区shallow sea半深海生物区bathyal biota深海生物区abyssal biota远洋生物区plagic biotaH 滨海生物区shore biotaH 范围：位于海岸附近的高、低潮线之间，即潮汐地带或潮间带H 地形特点：地形复杂，海湾、泻湖、河口、三角洲、岛屿等H 环境特点：波浪和潮汐作用强烈，海水含氧充足、光照强，但含盐度、温度、光线、水流等因素昼夜变化很大H 生物特点：生物总体贫乏，除一些与海底有关的植物外，动物一般具有坚硬的外骨骼，固着生长在岩石上、潜穴生活或在硬底上钻孔生活H 浅海生物区shallow seaH 范围：从低潮面直到陆棚与大陆斜坡之界处(0-200m)H 地形特点；海底地形较平缓H 环境特点：含盐度变化不大；温度只受季节的影响；含氧充足，波浪及潮汐作用使其有良好的通气性；上部水动力条件较强；光线可以透入海底：0-80m为强光带，80-200m为弱光带H 生物特点：生物种类多，分异度高，90%以上的海洋生物生活在此区；海底是底栖生物生活的主要场所，且多为狭盐分生物；中部生活着游泳生物；上部生活着浮游生物H 半深海生物区bathyal biotaH 范围：200-1000m，为陆棚外缘和大陆斜坡上部地区H 地形特点：平均坡度417（现代）H 环境特点：海水平静；温度、盐度比较稳定；含氧量稍低；为无光带H 生物特点：一般没有藻类生长，生物种类稀少，底栖生物以食腐类生物为主H 深海生物区abyssal biotaH 范围：深度大于1000m的大陆斜坡下部至深海底部的广大深海盆区H 地形特点：海底平坦、或为深海沟和海底山脊所分隔H 环境特点：黑暗、寒冷（一般在2-10度）、水压力大H 生物特点：生物稀少，主要为一些特化无眼的鱼类和甲壳类；生物骨骼多为硅质，食泥或食腐H 远洋生物区plagic biotaH 范围：指远离海岸的半深海和深海区上层水域H 环境特点：上部为透光带、下部为无光带H 生物特点：为远洋浮游生物和游泳生物的主要生活场所。浮游生物是海洋生物的主要食源，它们死亡后壳体沉入海底常形成硅藻、放射虫或有孔虫软泥2.海洋生物的生活方式1、游泳生物H 具游泳器官、能主动游泳的生物H 特征：身体常呈流线型，两侧对称，运动、捕食和感觉器官较发达H 主要类型：多为进化较高级的食肉动物，如无脊椎动物中的头足类和脊椎动物中的大多数鱼类进一步可分为上层游泳和底层游泳生物。 2、浮游生物被动游泳，随波逐流。身体多辐射对称，个体微小。部分身体多刺多孔，以增加表面积，便于漂浮，灭绝的笔石还有浮泡。3、假浮游生物起源于某些底栖生物，特别是底栖固着生物。主要有保存在黑色页岩中的个体微小的双壳和腕足动物。4、底栖生物指生活在水层底部，经常离不开基底的生物包括表生生物和内生生物表生生物epibenthos:生活在基底表面以上的底栖生物。包括底栖固着生物和底栖活动型生物。内生生物endobenthos:生活在基底表面以下的生物。包括潜穴生活的生物和钻孔生物的生物3.影响生物的主要环境因素（）光线lightH 与光线有关的因素：H 水深、水体的清澈度H 水体中光照强度及生物的分带性H 强光带：0-80m，水底植物benthophyte、浮游植物phytoplankton及各类动物都很丰富H 弱光带：80-200m，浮游植物phytoplankton大为减少，但红藻和硅藻diatom较发育H 无光带：200m，植物绝迹，动物稀少而特殊（） 温度H 温度对生物影响的机制:H 温度主要是通过影响生物的生存和繁殖来控制生物的分布，因为生物的繁殖需要有一定的温度作保障H 温度对生物影响的主要表现和结果:H 温度控制着生物的纬向分布，从两极到赤道equator，生物种类逐渐增多，动植物的丰度和分异度均逐渐增高H 温度造成生物的分区现象，如热带生物区系和寒带生物区系H 广温生物，狭温生物（） 水深water depth与水深有关的因素：水体深度是一个综合的环境因素H 水深与压力呈正比：每10m增加1个大气压H 在一定范围内水深与温度变化有关H 水深与光线的透射度呈反比H 水深的变化还与食物的丰度、海水的盐度等因素相关（） 盐度salinitya) 盐度的变化：i. 淡水0-0.5，半咸水0.5-30，海水30-40，超咸水40-80，卤水80b) 生物对盐度的适应性：i. 正常盐度海水中生物种类多样，但当海水的盐度升高或降低时，便出现海水的咸化或淡化，这都会引起生物在种类和数量上的变更，常表现为生物种类贫乏ii. 窄盐性生物：只适应正常盐度海水生活的生物iii. 广盐性生物：能适应盐度变化范围较广的生物（5）底质substrateH 定义：底栖生物居住和生活所依附的基底性质H 硬底质hardground：如岩石、各种贝壳和其它坚硬的物体H 软底质softground：为含有各种砂砾、细砂和淤泥的沉积物H 不同底质中具有不同的动植物群：如沿岸岩石及贝壳上附着有许多藻类及各种具有固着能力的无脊椎动物，在潮间带各种硬底质中还可见钻孔生物boring；在砂质软底中则以潜穴burrow为主，泥质软底中常有丰富的软体动物和节肢动物甲壳类（6）生物因素H 共生关系symbiosis：共同生活，互不损害对方H 共栖commensalism：一方获益，另一方无碍H 互惠mutualism：双方获益H 竞争关系competition：双方受伤，相互制约H 对抗关系antagonism：一方受伤害严重H 抗生antibosis：一方受害，另一方不获益，如红潮H 侵占exploitation：一方受害，另一方获益，如捕食、寄生4.群落与生态系H 群落community： 共同生活在一定地区（小生境）的生物自然组合，这些生物在生活期间，在某些方面（如食物链、保护作用、居住条件等）相互依赖、相互作用。即群落是指生活在一定的生态领域内的所有物种的总和H 群落有4个基本特征：H 生活于同一环境中，具有一定的时空范围H 群落间的生物彼此间相互依赖、相互作用H 每个群落有其特征性的生物（特征种）H 具有特征性的营养结构（食物链）群落由居群组成H 居群population：某一特定时间内，由占据某一特定空间的一群同种个体组成的群集。因此，居群是种内某些个体的集合。群落是由一个或多个居群组成H 特征种characteristic species：即某一群落所特有的种，该种在其它群落中缺失或少见，可以用来作为该群落标志 G 优势种dominant species：指群落中个体数量最多的种，即竞争能力强，最适合于该环境的种。它可是该群落的特征种，也可以不是。化石群落fossil communityH 主要强调的是共同生活在同一生境的生物组合，并不是在同一个产地采集的化石组合都是化石群落H 一个化石群落是指那些经过仔细分析研究（定量、定性）、在许多地区重复出现而其中物种成分很少变异的一种组合 在时间观念上，化石群落稍不同于现生群落。H 生态系ecosystem：由群落及其所生存的环境共同组成一个统一的整体，该综合体即为生态系。 生物群落与环境之间由于不断地进行物质循环和能量流转，而形成的有机界和无机界相统一的整体。H 生态系的内部必须具有以下四种基本的组成部分：H 非生物环境environments：维持生物生活的各种无机条件，包括无机物、水、气体、日光等H 生产者producer：自养型生物，主要指绿色植物H 消费者consumer：异养型生物，包括各类动物和某些腐生和寄生菌类H 分解者decomposer（或还原者）：异养型微生物，如真菌类5.环境的古生物学分析方法：1）指相化石法：指相化石facies fossil：能够明确反映某种特定环境条件的化石 例如：造礁珊瑚、黑色笔石页岩、Lingula2）形态功能分析法方法是：深入研究化石的基本构造，力求阐明这些构造的功能，并据此重塑古代生物生活方式原理是：生物的器官构造与外界生存条件相适应，在生物进化过程中，功能对器官和构造的变化起着重要的作用3）实证古生物学方法即“将今论古”法研究现代生物的生活方式，借以判明地史时期同类古生物的生活方式现代造礁珊瑚的生活方式与生活环境（底栖固着、浅海、海水清沏、热带、亚热带，纬度、赤道位置）推测古代造礁珊瑚的生活环境和生活方式4）群落古生态分析法主要根据群落的生态组合类型来分析古环境，并根据不同生态类型的群落在纵向上的演替来分析推断古环境的演变原地埋藏和异地埋藏及其主要标志（65-66页）原地埋藏的生物化石往往保存较完整，表面微细构造往往未遭破坏，表面无磨损现象。原地埋藏的化石个体大小往往极不一致，包含有不同生长发育阶段的个体。异地埋藏的化石由于在搬运过程中的分选作用，常常个体大小较一致。生物化石保持原来生活时状态的为原地埋藏，反之，为异地埋藏。除粪便外，遗迹化石大多为原地埋藏。化石的生态类型与其埋藏环境是否一致是判断原地埋藏和异地埋藏的重要标志之一。不同时代的化石保存在一起时，老的化石应该属于异地埋藏。这种情况往往是由于保存在老地层中的化石被重新风化剥蚀出来后再次沉积到新地层中所致门类古生物学（一）腔肠动物门珊瑚纲1.分类位置：腔肠动物门刺细胞亚门珊瑚纲 2.结构构造四射珊瑚体外形：分单体和复体单体：始部锥形，可直可弯，后期形态各异复体：由多个个体构成基本构造：纵列构造：隔壁横列构造：横板边缘构造：磷板、泡沫板轴部构造：中轴、中柱3.构造组合类型：带型4.生态全部海生，固着底栖，造礁或非造礁型 &非造礁型小型单体，少数复体，可在各种深度(6000m)和低温(4.5-10，最低达-1.1 )下生活，适应性强 &造礁型均为复体 深度在20m左右最适宜 温度18-30，最适宜温度20-25 盐度34-37; 水体清澈现今赤道南北30度范围内（28度更佳）光照强，海水流通，珊瑚礁发育5、地史分布 中奥陶世出现，二叠纪末灭绝。四个繁盛期：晚奥陶世至中志留世早泥盆世早石炭世早二叠世（二）节肢动物门三叶虫纲1.分类位置：节肢动物门三叶虫纲2.结构构造： 形状：多呈半圆形，中间隆起部分为头鞍和颈环，其余扁平部分称颊部 头鞍：形状一般为锥形、截锥形或梨形，后端有颈沟与颈环分开 鞍沟：头鞍上横向或倾斜的浅沟，一般5对 前边缘：头鞍之前的颊部。它被边缘沟划分为内边缘和外边缘 颊角：头甲侧缘与后缘之间的夹角颊部面线：头甲背面一对穿过眼和眼叶之间的狭缝，推测三叶虫蜕壳时虫体沿此缝蜕出。面线将颊部分为固定颊与活动颊 活动颊：是面线之外的颊面，常分散脱离，单独保存为化石 固定颊：面线之内的颊面 头盖= 固定颊+头鞍 眼叶：在面线中部，固定颊外侧有一对半圆形突起。对眼起支撑作用。其形状、大小及距头鞍的位置，在分类上十分重要 眼脊：眼叶前端的一条凸起脊线，与头鞍前侧角相连3.面线类型4.生态 底栖： 浅海底栖爬行：身体扁平、眼在上 挖掘泥沙：头甲坚硬，前缘似扁铲，肋剌发育，尾刺发达 游泳：个体小，身体流线形，眼在头侧方或腹方 漂游：个体小，或多刺，球状，无眼5. 地史分布 分布时限：寒武纪至二叠纪 最繁盛期：寒武纪，占统治地位 退居次要：奥陶纪，不占统治地位 急剧衰退：志留纪至二叠纪，只留少数类别 绝灭：二叠纪末（三）半索动物门笔石纲1硬体构造胎管胞管笔石枝笔石体笔石簇1）胎管 胎管：第一个个体分泌的圆锥形外壳，开口朝下，尖端朝上。分成基胎管（螺旋纹）和亚胎管（生长线），亚胎管上具芽孔 线管：胎管上方伸出的一条细线状小管，是一种附着器管 中轴：由线管硬化而成2生态笔石页岩相：黑色页岩中含大量笔石，几乎不含其他化石，并含有较多的炭质和硫质成分，常见黄铁矿化，反映一种较深水的滞流还原环境-指相化石树形笔石：固着海底生活 构造特征：树枝状，有根、茎及固着构造（形态功能分析） 分布特点：集中在某一层位，可穿过层面；地理分布零星；区域性强 共生生物：常与三叶虫、腕足类等底栖生物共生正笔石类及部分树形笔石：营漂浮生活 构造特征：具线管或中轴；具特殊的漂浮器官（形 态功能分析） 分布特点：化石沿层面分布；地理分布广，许多属种达到世界性