化石形成的过程

    地史时期的生物遗体及生命活动痕迹,在被沉积物掩埋后,经历漫长的地质时代,伴随沉积物的成岩作用,埋藏在沉积物中的生物遗体或遗迹,经过物理、化学作用的改造(往往还伴随有矿物质的交代和充填),最终才形成化石。
     自然界生物是多种多样的,数量是极其丰富的,但是,并非所有死亡的生物都会保存为化石。古生物化石的形成需要苛刻的条件:第一,生物本身必须具有容易被保存的硬体部分,而且组成硬体的矿物质在成岩和石化作用中比较稳定,不易被分解;第二,生物死亡后迅速被沉积物掩埋其尸体不被其他动物吞食和不被外力破坏;第三,被埋臧的生物遗体或遗迹要经得起各种地质作用的改造,而不被破坏,这些地质作用主要包括上覆巨厚沉积物的高压压实、固结成岩作用,地热高温下的结品变质作用,构造变形和地下水液交代作用等。
    在如此复杂的地质作用过程中,绝大多数生物体和生物遗迹都被破坏,只有极少数才能幸存下来成为化石。现发掘出来的完整的古生物化石只不过是曾在地球上生存过的生物界中的极少一部分,能保存为化石的概率大约只不过万分之一。
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生物界基本分类-界门纲目科属种

    化石,是指地质历史时期形成并赋存在地层的生物遗体,生命活动的遗迹以及生物成因的残留的有机分子。一般将第四纪更新世及其以前(距今一万年以前)的生物称为古生物,全新世开始(距今一万年)以来的生物称为今生物。
     古生物的基本划分与今生物一致。包括:界、门、纲、目、科、属和种。辅助等级有超或亚,如超纲、超科、亚目、亚科等。
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生命大爆炸

    寒武纪生命大爆发(Cambrian Explosion)被称为古生物学和地质学上的一大悬案,自达尔文以来就一直困扰着进化论等学术界。大约5亿4200万年前到5亿3000万年前,在地质学上被认为是寒武纪的开始时间,寒武纪地层在2000多万年时间内突然出现门类众多的无脊椎动物化石,而在早期更为古老的地层中,长期以来没有找到其明显的祖先化石的现象,被古生物学家称作“寒武纪生命大爆发”,简称“寒武爆发”。这也是显生宙的开始。
     在距今约5.3亿年前一个被称为寒武纪的地质历史时期,地球上在2000多万年时间内出现了突然涌现出各种各样的动物,它们不约而同的迅速起源、立即出现。节肢、腕足、蠕形、海绵、脊索动物等等一系列与现代动物形态基本相同的动物在地球上来了个“集体亮相”,形成了多种门类动物同时存在的繁荣景象。
    中国云南澄江生物群、加拿大布尔吉斯生物群和凯里生物群构成世界三大页岩型生物群,为寒武纪的地质历史时期的生命大爆发提供证据。
    这就是至今仍被国际学术界列为“十大科学难题”之一的“寒武纪生命大爆发”。 依照传统和经典的生物学理论,即达尔文生物进化认为,生物进化经历了从水生到陆地、从简单到复杂、从低级到高级的漫长的演变过程,这一过程是通过自然选择和遗传变异两个车轮的缓慢滚动逐渐实现的,中国的科学家通过古化石研究向这一权威理论提出了挑战。
    在国际上被誉为“20世纪最惊人的发现之一的澄江生物群,就为探索“寒武纪生命大爆发”的奥秘开启了一扇宝贵的科学之窗。1984年7月1日,“澄江生物群”在云南省澄江县首次被发现,这一多门类动物化石群动物类型众多,且十分珍稀地保存了动物软体构造,首次栩栩如生地再现了远古海洋生命的壮丽景观和现生动物的原始特征,以丰富的生物学信息为“寒武纪大爆发”研究提供了直接证据。
    远古的化石群奇迹般地完好保存了生物的矿化骨骼,还保存了大量软体组织印痕,如:表皮、感觉器、纤毛、眼睛、肠、胃、消化腺、口腔和神经等。
    中国的科学家们对“澄江生物群”的不断挖掘发现和深入系统研究,探索了脊椎动物、真节肢、螯肢和甲壳等动物的起源,证实了现生动物门和亚门以及复杂生态体系起源于寒武纪早期,挑战了自下而上倒锥形进化理论模型,为自上而下的爆发式理论模型提供了化石证据。现已描述的澄江生物群化石共120余种,分属海绵动物、腔肠动物、鳃曳动物、叶足动物、腕足动物、软体动物、节肢动物、棘皮动物、脊索动物等十多个动物门以及一些分类位置不明的奇异类群,此外,还有多种共生的海藻。
    通过研究丰富的化石信息,科学家们为揭示“寒武纪大爆发”的谜团提出了种种假说。陈均远研究员提出寒武纪生物突变具有极明显的自发性进化行为的设想;舒德干教授提出“寒武纪暖水与冷水两大古生物地理分区"的假说等。但如今还没有一个清晰、证据确凿、令人信服的解释,科学家们也在继续致力于实地考察和研究,以求早日完全解开“寒武纪大爆发”的谜底。
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生命大灭绝

    第一次生物大灭绝发生于4.4亿年前的奥陶纪末期,又称奥陶纪生物大灭绝,此次灾难曾导致大约85%的物种绝灭,奥陶纪时期海水广布,海洋生物十分繁盛,但由于当时地球气候变冷和海平面下降,生活在水体的各种不同的无脊椎动物大规模消失,而气候变冷和海平面下降的,时间跨度为二三百万年,有人认为是两极的冰川增多造成的,但这一观点并不被广泛接受,因此其原因至今不甚明朗。
    第二次生物大灭绝发生于3.65亿年前的泥盆纪晚期,又称泥盆纪大灭绝。 泥盆纪时期陆地面积扩大,陆相地层的发育,陆生植物两栖动物开始出现和大发展,特别是脊椎动物飞越发展的时期,爬行动物也开始出现,而且鱼类相当繁盛,各种类别的鱼都有出现,故泥盆纪被称为"鱼类的时代"。地层化石记录说明当时远至北极地区都处于温带气候,但这次生物大灭绝的原因也是地球气候变冷和海洋退却,海平面的大幅下降导致海洋生物遭到重创,时间跨度也有数百万年,起因则可能是小行星撞击或者是超级火山爆发。
    第三次生物大灭绝发生在2.5亿年前的二叠纪至三叠纪过渡时期,地球上发生了迄今已知最大规模的物种灭绝事件,全球总共约57%的科、83%的属、约96%海洋生物的种与约70%陆地生物的种灭绝了。
    在那个时代,火山频繁爆发,沉积下来的火山灰在掩盖了一切的同时,又为我们准确地记录下了当时的情景。科学家们研究发现,我国浙江省长兴县煤山的一段地层剖面,清晰地反映了当时动物灭绝的过程:在地层剖面中,越往地层的上方,四射珊瑚、三叶虫等生物就越稀少,随着时间的推移绝迹了。科学家们采用碳同位素分析等方法确定这些事件发生的具体时间,发现煤山剖面标志生物大灭绝开始的25层火山灰为2.51941亿年前,终结于2.51880亿年前,这意味着大灭绝发生在大约6万年这一时间段内,是一次突发性的灭绝事件。
    同时,经过计算,在当时的生物大灭绝初期,地球的温度是25℃,但至生物大灭绝结束时,地球温度升至33℃,短短几万年的时间内地球温度升高了8℃。这足以说明当时的地球经历了一段全球范围的高温期,温度升高,气候干旱,森林野火不断直至燃烧殆尽,二氧化碳浓度升高,海洋生物也因缺氧而大批死亡。究其罪魁祸首,就是当时大规模的火山活动,导致地表大量温室气体释放和快速的温室效应。
    在2.08亿年前的三叠纪至侏罗纪过渡时期,地球上发生了第4 次生物大灭绝事件,这次灭绝事件的影响遍及陆地与海洋,导致全球约23%的科与48%的属的生物灭绝,其规模在5 次大灭绝事件中排名最末。也正是这次灭绝事件,给恐龙提供广阔的生存空间,使得恐龙成为侏罗纪的优势陆地动物。这次灭绝事件历时很短,不足1万年,其原因至今未有定论。
    关于这次灭绝事件最常见的观点是,陨石撞击地球所致。法国有个罗什舒阿尔陨石坑,地质年代大约是2.01亿年前,这个被侵蚀过的陨石坑,直径约25 千米,原始直径可能约50千米,但是也有专家认为这样的体积不足以造成大规模的生物灭绝。2013年,科学家在本国岐阜县坂祝町河流沿岸和大分县津久见市的海岸附近分别发现了浓度很高的金属锇,这种金属在地表上非常罕见,但在陨星内则含量丰富。后经同位素分析证实,新发现的锇与地表本来存在的锇不同,其来源是陨星。他们认为这是一颗直径为3.3~7.8千米的陨星撞击地球所致,此次撞击导致了三叠纪至侏罗纪生物大灭绝。
    第五次生物大灭绝大家就比较熟悉了,它就是发生于6500万年前的白垩纪生物大灭绝,这次大灭绝事件造成了恐龙家族的整体覆灭,而且地球上有80%左右的物种灭绝,持续时间约100万年,但在第一年中就有大约一半以上的物种消失。关于这次大灭绝事件的成因,已经基本可以认定是由小行星撞击造成的,而且撞击的小行星造成的陨石坑已经找到,就在墨西哥尤卡坦半岛上,撞击地球的小行星的直径估计在8到10公里左右,撞击的能量相当于人类所有核武器爆炸当量的1万倍,小行星的烟尘乃至撞击产生的烟尘弥漫在地球大气层中,撞击引发地球上的很多火山大爆发,火山灰也大量弥漫在大气层中,地球大气层温度迅速下降,时间可能长达数百年才恢复,寒冷的气候导致了很多的大型动物死亡,陆地上只有一些,昆虫,能在水边生活的两栖和爬行类,以及一些小型的兽脚类恐龙和哺乳动物生存了下来,其中兽脚类恐龙都演变成了如今的鸟类。
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达尔文进化论

    宇宙中最原始的存在,并不是具有精神的事物、灵或神,而是具有生能的物质。这生能以进化方式,演进成生元,即细胞;这细胞便是万物中一切生命的开始。
    在西方思想史上,力持进化论观点的是英国生物学家达尔文(1809-1882)。经过多年的探索,达尔文逐渐形成了一个系统的进化思想:生物界本来就存在着个体差异,在生存竞争的压力下,适者生存,不适者被淘汰;物种所保留的有利性状在世代传递过程中逐渐变异,经过性状分异和中间类型消失便形成新种。达尔文主张,生物界物种的进化及变异,系以天择的进化为其基本假设:此外,并以性别选择和生禀特质的遗传思想来作辅助。1859年,达尔文的《物种起源》的出版,震动了整个学术界和宗教界,强烈地冲击了《圣经》的创世论。达尔文的《物种起源》提出生物进化论学说,对宗教“神造论”和林奈与居维叶的“物种不变论”发起一场革命,震动当世。迄今,越来越多的物化石发现,日新月异的基因遗传学研究成果,已越来越有力证明了进化论的科学性。
    达尔文在1859年出版的《物种起源》一书中系统地阐述了他的进化学说。达尔文自己把《物种起源》称为“一部长篇争辩”,它论证了两个问题:
    第一,物种是可变的,生物是进化的。当时绝大部分读了《物种起源》的生物学家都很快地接受了这个事实,进化论从此取代神创论,成为生物学研究的基石。
    第二,自然选择是生物进化的动力。生物都有繁殖过盛的倾向,而生存空间和食物是有限的,生物必须“为生存而斗争”。在同一种群中的个体存在着变异,那些具有能适应环境的有利变异的个体将存活下来,并繁殖后代,不具有有利变异的个体就被淘汰。如果自然条件的变化是有方向的,则在历史过程中,经过长期的自然选择,微小的变异就得到积累而成为显著的变异。由此可能导致亚种和新种的形成。
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