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古生物学：研究保存于地层中的各类化石的形态、结构、生态、分类、演化及地史分布，用于确定地层年代、进行地层的划分和对比、分析古地理和古气候、研究生物的演化；为资源勘探服务。 地史学：利用动力地质学、古生物学、矿物学、岩石学、沉积学、构造地质学等方面的知识，分析和推论岩石圈、水圈、大气圈和生物圈在地质历史中的发展演化过程。化石-古生物学研究的对象定义：保存在地质历史时期岩层中的生物遗体或遗迹。强调以下三点： 生物特征（形态、结构、文饰、成分。要注意区分假化石） 地质历史（1万年以后，与文物相区别） 岩层（非现代沉积层） 化石形成条件地质与环境等多方面因素决定生物遗体或遗迹能否成为化石，主要包括： 生物条件（硬体、矿物成分） 埋藏条件（埋藏快、沉积细、搬运短、泥质） 时间条件（时间长） 成岩条件（压实与重结晶弱）化石化作用 生物遗体埋藏后要经历物理、化学的作用才能形成化石。 石化作用定义:埋藏在沉积物中的生物随成岩作用而经历了物理作用和化学作用的改造后仍然保留生物面貌及部分生物结构的作用。 化石化作用的类型 充填作用 交替作用 升溜作用化石的保存类型 由于不同类型的生物、不同的保存环境及不同的石化作用，形成不同化石类型 化石的类型有：实体化石；模铸化石 遗迹化石 化学化石 实 体 化 石(1) 未变化石：生物遗体未经任何变化（包括成分、形态）(2) 已变化石：即生物遗体经过了一定的石化作用，包括： 充填作用 交替作用 升溜作用 模 铸 化 石1 印痕化石：生物软体留下的痕迹，如水母、蠕虫等的印痕。 2 印模化石：生物遗体在周围沉积物和内部填充物上留下的印痕，遗体溶解后或采集时实体化石脱离即可显示出来。分内模和外模。 3 模核化石：生物内外模形成后，内部空腔被沉积物充填，形成的与原生物空间大小和形态类似的实体。分内核和外核。内核是充填生物硬体空腔中的沉积物固结，其表面就是内模。外核是埋藏的硬体溶解后在沉积物中留下的空间，此空间再经充填而形成的与原硬体同形等大的实体。4 铸型化石：外模和内核形成后，化石本身溶解，其他物质的再充填 遗 迹 化 石保存在岩层中的生物生活、活动的遗迹和遗物，如觅食迹、脚印、卵等可反映生活方式、生态，有些也是标准化石化 学 化 石生物遗体虽被破坏，但组成生物的有机成分经分解后形成的物质仍可保存在地层中，虽其无形，但具有一定的化学分子结构，如各种有机质，氨基酸等古生物的分类采用了现代生物的分级单元分类阶元 例（动物） 例（植物） 界 动物界 植物界 门 脊索动物门 裸子植物门 纲 哺乳动物纲 松柏纲 目 食肉目 松柏目 科 猫科 松科 属 猫属 松属 种 华南虎 华山松 除上述主要阶元外，还可以加一些次一级分类单位，如“超”、“亚”、“次”等形容词。 主要分类单位的含义 基本单位物种 主要单位界、门、纲、目、科、属 辅助单位超、次、亚等 在分类中，“种”是实际存在于自然界中的实体，属及其以上多是人为的分类，但如果分类合理，则其中包含了进化与同源的内涵物种分类的基本单位种 概念：一群与其他种群在生殖上隔离的可繁殖群体 含义： 1 有共同的起源 2 有共同的形态 3 有一定的分布地理范围 4 有特定的生态习性 物种应该是生物进化过程中的客观实体，而不是人为规定的单位古生物分类的基本单位化石种 确定物种的关键生殖隔离在化石中无法判断，所以定义与现代物种有所不同 由于生物变异的存在，化石种中常有形态种 定义 共同的形态特征 构成一定的居群 具有相似的生态 分布一定的范围古生物的命名法则二 名 法定义：任何一个物种的正式学名由其归属的属名加自身的种名构成。例 Homo sapiens 属名 种名为了查阅方便，在种名后要注以命名者的姓氏和命名年代，如Cypridea qinglingensis Zhang， 1991属名 种名 命名者 命名年代如是亚属，则在属名和种名之间加亚属名，并用括号括起，如Hipparion（Neohippus） platyodus Sefve， 1927 优 先 律任何分类单位的正确名称是最早正式发表的名称。其中有2种情况： 同物异名：同一物种给予了不同的名称，第二个命名作废。 异物同名：不同的物种给予了相同的名称，后命名的无效，重新命名。生物命名其他常用规则 属及属以上名称的第一个字母大写，种及种以下的第一个字母小写 如：Fusulina cylindica 科及科以上名称用宋体；属及属以下名称用斜体，如手写则属及属以下名称下划一条线。 如：Fusulinidae Fusulina 或 Fusulina 化石的研究意义 地层系统和地质年代表的建立 生物地层划分和对比中的应用 重建古气候和古地理 地球物理学中的应用 地球化学和矿产研究中的应用地层系统和地质年代表的建立早古生代-以海洋无脊椎动物、高等藻类为主，脊椎动物的无颌类及裸蕨植物出现晚古生代-以海洋无脊椎动物为主，脊椎动物向陆地侵进，植物占领陆地中生代-爬行动物盛极一时，裸子植物到达极盛，鸟、哺乳动物及被子植物出现新生代-哺乳动物大发展，被子植物成为植物界主宰，人类出现。 古气候和古地理恢复 指相化石：能够明确指示某种沉积环境的化石 习性与形态可以反映生活环境 分异度、优势度是环境恢复重要指标什么是生命？ 自我复制 新陈代谢地球上为什么有生命? 生命的动力能量 来自太阳 地球有极好的位置 火星距太阳太远 金星距太阳太近，星表温度400度 恰当的质量（保持稳定大气圈） 迅速的自转（良好的温度变化，金星242天12小时22分/圈，温度变化太大） 宝贵的液态水（生命之源，是唯一具有液态水海洋的行星） 地球提供了良好的生物场所 具有大气圈（可防陨石、可防紫外线、可稳定温度） 地球的铁质核心在旋转中产生磁场，可防太阳电离层（电子风暴） 对生命起源的认识： 神创论：地球上一切生命都是上帝设计和创造 宇宙论：生命宇宙固有，地球上生命来自地球之外 自然起源论：地球上生命是在特殊条件下，通过化学途径实现 生命起源-自身起源 深海烟囱起源说 原始生命的有机汤 火山与生命 从地球上最早的单细胞动物 演化到人类漫长历史长河中的 七次最重大生命创新事件： 1 单细胞动物起源？ 2 多细胞动物起源？ 3 最早的原口动物？ 4 后口动物的出现？ 5 脊椎动物的诞生？ 6 脊椎动物开始征服陆地？ 7 从古猿到人类？ 有机体的发展1 原生动物：最低等的生物-单细胞生物 侧生动物（演化中的旁支）2 原生动物 后生动物（演化中的主支） 3后生动物中最原始的是二胚层腔肠动物4 三胚层的形成5 从原口动物到后口动物6 真体腔的形成 生物进化的含义 进化 泛指事物从低级到高级、从简单到复杂的形式转变。 生物进化 指生物与其环境之间的相互作用导致部分或整体生物种群遗传组成的一系列不可逆的变化。 演化方式：进化、分化、特化、退化、平行演化、绝灭进化-生物体由低级向高级的进化水平的提高分化-生物对不同环境的适应而向多方向的分化，生物进化水平没有提高，分为趋异和趋同趋异- 分类位置相近的生物，由于适应不同的环境而发生的形态分化，也称为辐射趋同-分类位置较远的生物，由于适应相同或相似和环境，而使形态相似起来特化-生物对某种条件特殊适应，使其形态、生理上发生局部变化，但生物整体进化水平没有提高退化-生物体形态及生理的简单化，但进化水平没有退步平行演化-亲缘关系比较近的生物分化后，分别在相似的环境中发展，它们对应的器官因适应相似的环境而产生相似的性状，如旧大陆的有胎盘类和新大陆的有袋类演化规律 不可逆性 生物无论整体还是部分（器官）都不可能返回到它们祖先已有过的状态，即已消失的性状不会再出现，已绝灭的物种不会复生生物演化总貌 进步性 从低级到高级、从简单到复杂发展 分枝性 从少到多的发展 阶段性 多次绝灭，多次复苏，海洋环境分区和海洋生物浅 海 区 0-200米之间。其中高潮线和低潮线之间为滨海带，之下为亚滨海带 滨海的特点：水动力强，环境因素复杂，化石组成特殊 亚滨海带是最适宜生物生活的地方 半深海区 200-1000米之间，环境因素稳定，多无光线，生物以底栖腐食为主 深 海 区 无光、低温、沉积主要由上部降落的碎屑物质和微生物碎壳组成陆 地 环 境 地貌：山岭、丘陵、平原 环境：森林、草原、沙漠等 沉积：冰川、风积、洞穴堆积等 生物：陆生脊椎动物、腹足类、植物、花粉等河流环境 环境：气候多样 沉积：河床、三角洲、冲积扇等 生物：脊椎动物、腹足及双壳类、植物花粉等湖泊环境 环境：气候潮气等 沉积：三角洲、湖泊、沼泽等 生物：脊椎动物、大量无脊椎动物及植物花粉等生物生活方式 生活方式（生态类型）：生物为适应生存条件而具有的习性和行为，包括摄食方式、居住方式和运动方式等。水生生物的活动方式 底栖生物：固着、移动、孔栖、埋栖。 游泳生物： 浮游生物：生物的居住类型 潜居：在松软的质地上掘洞居住 钻孔：在坚硬的质地上掘洞居住 洞穴：陆生生物，居住在洞穴中 树栖：陆生生物，以树木为其居栖地第一章 节肢动物门（Arthropoda） 三叶虫纲一、节肢动物门主要特征及分类（一）主要特征 现代节肢动物有百万余种，是动物界种最大的一个门类。 生态多样复杂，从6000米的海底到淡水，从空中到陆地，到处都有节肢动物。 身体分节（异律分节、高度特化）、对称 具外骨骼（保护、运动），有脱壳现象。 具有附肢（灵活）二、三叶虫纲的背甲构造（一）三叶虫纲的基本特征 节肢动物中已绝灭的一类，C-P 动物体纵、横均三分 扁平，个体一般3-7厘米，小者数毫米，大者可达70厘米左右 海生、底栖、爬行（二）背甲基本构造-头甲头甲一般为半圆形,构造复杂，是分类主要依据 中央隆起部分为头鞍，两侧平坦部分为颊部 在颊部中央常具眼和眼叶 在眼和眼叶之间有一线，称为面线。头鞍 头甲中部隆起的部分，两侧为背沟所限 其上有成对头鞍沟，04对，可连可断，有时有分叉现象边缘线 环绕头甲一周的浅沟 经头鞍时分离出颈环 颈环上常有刺或瘤 前边缘 头鞍之前的部分 被边缘沟分为内、外边缘两部分，其发育程度与头鞍向前伸展的程度有关。面线 通过眼和眼叶之间、切穿颊部的裂缝 以眼为界，面线分为面线前支和后支 固定颊 三叶虫的颊部如果具面线，面线之间部分统称头盖，两侧则叫活动颊。固定颊：除头鞍之外的平坦部分 固定颊外边缘的突起是支持眼的构造，称眼叶。其位置与形态在鉴定三叶虫时重要头盖 三叶虫面线之间的所有部分 头盖=头鞍+固定颊+颈环 常保存成为化石，是鉴定三叶虫最重要的部分面线是通过眼与眼叶之间切穿颊部的狭缝，我们将眼叶之前的面线称面线前支，其后称面线后支。 据面线后支位置有后颊型、前颊型、角颊型和边缘型四种三叶虫头甲综合图 （二）背甲基本构造-尾甲 多为半圆形，有若干体节融合而成。 尾部常具较多的刺状构造，中部最后称末刺，侧缘称侧刺（和肋对应）或次生刺（不和肋对应) 尾甲的类型 小尾型：尾头 异尾型：尾 头（三）几种特殊的三叶虫1、球接子 特 征 无眼 无面线 胸节2节，肋刺向前 C1-O1 五、三叶虫演化和地史分布1、分类主要根据头甲特征分为七个目：球接子目-莱得利基虫目耸棒头虫目褶颊虫目镜眼虫目裂肋虫目齿肋虫目-2、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3、三叶虫的演化 早寒武世三叶虫：头大、尾小，胸节多，头鞍长、锥形，鞍沟显著，眼叶发育，靠近头鞍，胸节肋刺发育 中、晚寒武世三叶虫：尾甲变大，多为异尾型；胸节数减少，头鞍较短，多具内边缘；眼叶较小，鞍沟数量减少，且很少穿越头鞍 奥陶纪三叶虫：尾甲更大，多为等尾型甚至大尾型，胸节数量进一步减少，一般8-9节，头鞍向前扩大，鞍沟、背沟，甚至颈沟都不发育 志留纪至二叠纪三叶虫：急剧衰退三、鳃足纲叶肢介目和双壳类相似，区别有 壳薄，几丁质 无铰合构造 生长带上有装饰 生长线细，无中断、分叉或尖灭第二章 笔石动物一、笔石动物的一般特点 笔石是一类已绝灭的动物，笔石化石常呈炭质薄膜保存，很象用笔在岩石层面上的书写的痕迹，故得此名。分类位置一直未定。 有人在笔石动物体上观察到一短盲索状物，认为是脊索的过度，故命名为半索动物门。 笔石动物群体，海生，以O和S繁盛为特征。 生态有两种类型：底栖固着和漂浮。底栖固着 有类似于根和茎的构造，漂浮 对于漂浮者，有的和腕足、三叶虫等共生，为正常浅海相。 有的笔石不和其他生物化石共生，保存在黑色页岩中，构成笔石页岩相，可指示沉积环境。二、笔石动物硬体构造1 胎管 第一个分泌的外壳，是笔石发育的基础 可分为二部分、近尖端部分叫基胎管(prosicula)，近口端部分叫亚胎管(metasicula)。基胎管上常具螺旋状纹，亚胎管上常具与口缘近平行的环状生长线。 在亚胎管的一侧由管壁中生出一条直的胎管刺(virgella)；另一侧常因胎管口缘延伸形成口刺(apertural spine)，自基胎管沿反口方向伸出长而纤细的线状管，称为线管(丝状体)(nema)，这主要起附着作用，但在正笔石目不少属中，线管硬化成中轴。一般硬直。 2 胞 管 是笔石体的外壳 笔石体的第一个胞管由胎管侧面的一个小孔出芽生出，树形笔石目该小孔位于基胎管上，并由此长出第一个胞管。树形笔石目有三种类型的胞管：正胞(autotheca、)副胞(bitheca)、茎胞(stolotheca) 正胞大、副胞小，茎胞不向外开口，在茎胞中生有几丁质的茎系。 正笔石目只有正胞管，但胞管形态多样，有直管状的、不同程度的内弯和外弯、褶皱。3 笔石枝 笔石枝 胞管组成笔石枝。在一个笔石枝上，胞管口所在的一侧为腹侧，与之相反的一侧为背侧。正笔石目在笔石枝背部许多胞管的始端互相连通的部分，称共通沟（common canal）。相当于树形笔石目贯通的茎胞。 笔石枝可形成分枝，有两种方式，正分枝和侧分枝。 笔石的生长方向 笔石枝的生长方向各有不同，分以下几种形式：下垂式、下斜式、下曲式、平伸式、上斜式、上曲式和上攀式。 凡下垂式、下斜式和下曲式的笔石体。笔石枝彼此以腹侧相向；凡上斜式和上曲式笔石体，则以背侧相向。 4 笔石体 多个笔石枝构成笔石体,由于胞管在笔石体中发育情况的差异,笔石体上胞管的排列可分为单列式、双列式和四列式。个别还有三列式。5 笔石簇 笔石簇：正笔石类中由多个笔石体聚在一个浮胞上，以中轴相连形成的综合体胎 管-第一个分泌的外壳，是笔石发育的基础胞 管-笔石软体的外壳笔石枝-多个胞管构成笔石枝笔石体-多个笔石枝构成笔石体四、笔石纲生态生活环境：滨海、陆棚边缘到陆棚斜坡等海域生活方式： 树形笔石类为底栖固着生活，因为：胎管始端不外露，有基盘、茎根等构造地理分布区域性很强、分布零星共生生物主要为底栖的三叶虫、腕足类及珊瑚等。 正笔石类为漂浮生活，因为：胎管外露、有线管，末端有时可见到浮胞等漂浮构造，地理分布广，共生生物很少，仅与少数浮游生物共生。 保存的岩性大多为黑色页岩，形成笔石页岩相，代表一种海水不通畅，海底平静缺氧的泻湖环境或深海半深海的环境。（指相化石）五、笔石演化趋势与阶段性 演化方向（正笔石目） 笔 石 枝： 多-少 生长方向：下垂-上攀 胞管类型：简单-复阶段性 寒武纪： 树形笔石 奥陶纪 ：无轴类 志留纪 ：有轴类六、笔石的地史分布 笔石动物从中寒武世开始出现，树形笔石目在中、晚寒武世及早奥陶世较为繁盛，但一直延续到早石炭世才绝灭。正笔石目在奥陶纪极为繁盛，志留纪开始衰落，早泥盆世末绝灭。正笔石目生存时限短，演化迅速，是奥陶纪、志留纪重要的标准化石。第三章 腕足动物门一、腕足动物门基本特征 海生底栖、单体、具体腔、不分节、两侧对称。 体外为两瓣大小不等的壳，壳质主要为钙质和几丁磷灰质。 自寒武纪到第四纪化石记录为3500属，在确定地质时代和沉积相分析上有着重要的意义二、外壳形态及基本构造 腕足动物有双壳组成，两壳大小不一，一般而言，腹壳较大，背壳较小。在腹壳中部有一凹槽，称为腹中槽，在背壳中部有一中隆，称为背中隆。偶尔也有相反的情况。（一）外壳形态-外形正视（背视或腹视） 将绞合边向上，开口边向下，上部为后方，下部为前方。形态多样。如正形贝、五房贝。侧视-从侧面观察，根据凹凸程度不同，有（先背后腹）：双凸型 平凸型 凹凸型 凸凹型 双凹型 前视 -背壳在上，腹壳 在下（二）外壳构造-后部构造壳喙(腹大背小) 、绞合线(直弯长短不一) 、主端(翼状或、浑圆 或方）、三角面、三角孔