第二章化石的形成与古生物学

第二章化石的形成与古生物学,重点：1什么是化石2化石的保存条件是什么3如何理解化石的不完备性,一、化石及其形成条件,1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）,腕足类化石,恐龙蛋,恐龙蛋化石,新生代的鱼化石,植物化石,硅化木植物叶化石,猛犸象化石（第四纪冰期）,琥珀,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）生物死后的环境（水动力、PH值，氧化还原环境、生物）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）,2化石形成条件,化学（溶解、pH、Eh等）物理（时间、温度、湿度、压力等）地质（死后作用、质地）生物（食物链、习性、天敌等）人为因素（偶然性、认识等）,3影响化石记录的因素,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,4化石的形成过程,生物群,死亡群,埋藏群,化石群,采集群,环境因子,死亡,分解,风化,搬运,沉积率,化学作用,物理作用,石化,出露,采集,修理,死亡方式,死亡率,生物作用,自然因素,自然营力,生物搬运,自然因素,溶解,生物作用,压实作用,分化,破碎,缺失,化石形成过程及其影响因素,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：大小、个体发育阶段不一者为原地埋藏，有明显分选性，个体基本一致为异地埋藏两壳比例：基本1：1者为原地埋藏，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，化石的古生态分析和含化石层的沉积环境一致。否则为异地埋藏,化石的定向-搬运的痕迹,环饰蠕虫Cricocosmia-示原地埋藏,遗迹,5化石保存的不完整性,5.1化石保存不完整性的表现,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,5.2化石保存不完整性的表现,重点：1什么是石化作用2化石的保存类型主要有哪些？3实体化石形成过程中的石化作用,二、化石的保存类型,1、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。,石化作用的方式,矿物质充填作用：矿物质充填生物硬体组织中的一些空隙置换作用：生物硬体或软体的原来成分，部分被水溶解，部分以新的矿物质充填。碳化作用：生物遗体中不稳定成分经分解和升馏作用挥发消失，留下较稳定的碳质薄膜。碳水化合物的植物和具几丁质骨骼的动物。,2、化石的类型,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,2.1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）,未变化石,2.1实体化石,(2)已变化石：即生物遗体经过了一定的石化作用，包括：充填作用置换作用升溜作用,已变化石充填作用,已变化石置换作用,2.2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。,2.2模铸化石,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。,2.2模铸化石,3核化石：由生物体结构形成的空间或生物硬体溶解后形成的空间，被沉积物充填固结后，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。,核化石：,2.2模铸化石,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,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,2.3遗迹化石,岩层面上的恐龙脚印,西峡恐龙蛋化石的发现与研究,西峡恐龙蛋胚胎及复原图,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,2.4化学化石,化石研究一般包括化石标本或样品的采集，标本的揭露或分离，化石的鉴定和描述，化石的照相、制图和复原以及资料分析和应用几个步骤。1、标本或样品的采集2、标本的揭露与分离3、化石的鉴定和记述4、化石标本的照相、制图和复原5、化石资料的分析和应用,三、化石的研究方法及其应用,生物的分类原则及阶元物种的概念及其形成方式生物的命名法则生物的系统与分类,四、化石的分类与命名,1分类原则与分类阶元,分类系统：可将形形色色的物体整理成为某一自然序列，并有明确的定义。生物分类系统：能够将所有的生物列入某一规律，它能充分的反映物种间的发展历史，反映物种间的亲缘关系。自然分类与人为分类系统,主要分类阶元,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。,动物分类级别示意图,门：脊索动物门,纲：哺乳动物纲,目：食肉目,科：犬科,属：犬属,种：Coyote,爬行纲,鱼纲,爬行纲,鸟纲,哺乳纲,奇蹄目,食肉目,灵长目,长鼻目,犬科,猫科,熊科,犬属,狐属,山狗,山狗,狼,主要分类阶元的含义,基本单位物种主要阶元界、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,主要阶元的含义属,为一群相似的、有共同起源的物种组成，如猫属包括有猫、虎等，其形态相似，共同起源。一个属可包括许多种，也可只有一个种属是分类中最常用的单位。,主要阶元的含义科,一群属的集合，不同科间的界线比较清楚（包括形态、生态等），因而比较稳定，如食肉目中的猫科、熊科、犬科及鬣狗科等，各类之间区别相当清楚，各科之间间断程度大。,主要阶元的含义目、纲、门,所代表分类单元间断明显，界线清楚如偶蹄目与长鼻目,五物种的概念及其形成,物种概念及其形成,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,物种形成的原因,物种有着共同的起源，追根求源，都能够找到共同的祖先。从这些共同祖先逐步发展到今天形形色色生物世界，其主要原因隔离。地理隔离生态隔离寄主隔离季节隔离行为隔离配子隔离.,地理隔离,生态隔离,六古生物学的命名法则,生物命名原则,生物命名是分类学中一项十分重要的工作，由于生物的分布具有全球性，因此每个物种都要求有一个有效的学名，并且全球对同一物种或其他分类单位有相同的名称工作语言。,命名法则,现在国际通用的命名法则是在1901年由第四届国际动物学会通过，但其基本思想由林奈于1758年提出。命名法则主要包括二名法、优先律、拉丁语或拉丁语化等,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Homosapiens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CyprideaqinglingensisZhang，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）platyodusSefve，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。,拉丁语或拉丁语化,生物的命名要求用拉丁语或拉丁化语。这是因为拉丁语是含义最明确，词义变化最小的语言。目前只有生物命名和医药名称用拉丁语,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：Fusulinacylindica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：FusulinidaeFusulina或Fusulina,有效学名,一个生物命名达到以下条件，才能称为有效学名二名法拉丁文或拉丁文化命名在正式刊物上发表新种必须有