第二章化石的形成与古生物学课件

第二章第二章化石的形成与古生物学化石的形成与古生物学重点：重点：1 1 什么是化石什么是化石 2 2 化石的保存条件是什么化石的保存条件是什么 3 3 如何理解化石的不完备性如何理解化石的不完备性一、化石及其形成条件一、化石及其形成条件1 1 化石化石-古生物学研究的对象古生物学研究的对象定义定义：保存在：保存在地质历史地质历史时期时期岩层岩层中的中的生物生物遗遗体或遗迹。强调以下三点：体或遗迹。强调以下三点：生物特征生物特征（形态、结构、文饰、成分。要注意区分假化石）（形态、结构、文饰、成分。要注意区分假化石）地质历史地质历史（1万年以后，与文物相区别）万年以后，与文物相区别）岩层岩层（非现代沉积（非现代沉积层）层）腕足类化石腕足类化石恐龙蛋恐龙蛋化石恐龙蛋化石恐龙蛋化石恐龙蛋化石 新生代的鱼化石新生代的鱼化石植物化石植物化石 硅化木硅化木 植物叶化石植物叶化石 猛猛犸犸象象化化石石（第第四四纪纪冰冰期期）琥珀琥珀 地质与环境等多方面因素决定生物遗体或遗迹能否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，主要包括成为化石，主要包括：生物条件生物条件（硬体、矿物成分）（硬体、矿物成分）生物死后的环境生物死后的环境（水动力、（水动力、PH值，氧化还原环境、生物）值，氧化还原环境、生物）埋藏条件埋藏条件（埋藏快、沉积细、搬运短、泥质）（埋藏快、沉积细、搬运短、泥质）时间条件时间条件（时间长）（时间长）成岩条件成岩条件（压实与重结晶弱）（压实与重结晶弱）2 2 化石形成条件化石形成条件化学化学（溶解、（溶解、pH、Eh等）等）物理物理（时间、温度、湿度、压力等）（时间、温度、湿度、压力等）地质地质（死后作用、质地）（死后作用、质地）生物生物（食物链、习性、天敌等）（食物链、习性、天敌等）人为因素人为因素（偶然性、认识等）（偶然性、认识等）3 3 影响化石记录的因素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化石群：埋藏群经过成岩作用4 4 化石的形成过程化石的形成过程生物群生物群死亡群死亡群埋藏群埋藏群化石群化石群采集群环境因子环境因子死死 亡亡分分 解解风风 化化搬搬 运运沉积率沉积率化学作用化学作用物理作用物理作用石石 化化出出 露露采采 集集修修 理理死亡方式死亡方式死亡率死亡率生物作用生物作用自然因素自然因素自然营力自然营力生物搬运生物搬运自然因素自然因素溶溶 解解生物作用生物作用压实作用压实作用分分 化化破破 碎碎缺缺 失失化化石石形形成成过过程程及及其其影影响响因因素素从死亡群到埋藏群的变化从死亡群到埋藏群的变化 -化石埋藏类型划分化石埋藏类型划分原地埋藏原地埋藏异地埋藏异地埋藏原地化石群原地化石群：化石群成员与原来当地生物群：化石群成员与原来当地生物群成员基本一致成员基本一致残留化石群残留化石群：原生物群大部分保留成为化石，：原生物群大部分保留成为化石，小部分被搬运流失小部分被搬运流失混合化石群混合化石群：大部分化石原属一个生物群，有部分：大部分化石原属一个生物群，有部分混入分子混入分子搬运化石群搬运化石群：全部搬运，化石来自不同的生物群：全部搬运，化石来自不同的生物群表表示示搬搬运运能能力力增增强强从死亡群到埋藏群的变化从死亡群到埋藏群的变化 -化石埋藏类型判断标志化石埋藏类型判断标志完整程度完整程度：原地埋藏类型化石完整，细微结构未破坏；原地埋藏类型化石完整，细微结构未破坏；异地埋藏多破碎异地埋藏多破碎分选分选：大小、个体发育阶段不一者为原地埋藏，有明：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显分选性，个体基本一致为异地埋藏两壳比例两壳比例：基本：基本1：1者为原地埋藏，否则为异地埋藏者为原地埋藏，否则为异地埋藏生态类型的保存位置生态类型的保存位置：原地埋藏往往保存生物生存时：原地埋藏往往保存生物生存时的位置和状态的位置和状态其他其他：原地埋藏者，化石的古生态分析和含化石层的原地埋藏者，化石的古生态分析和含化石层的沉积环境一致。否则为异地埋藏沉积环境一致。否则为异地埋藏化石的定向化石的定向-搬运的痕迹搬运的痕迹环饰蠕虫Cricocosmia-示原地埋藏遗迹5 5 化石保存的不完整性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种类的不完整性数量的不完整性数量的不完整性种间的不平衡性种间的不平衡性形态的不完备性形态的不完备性5.2 化石保存不完整性的表现常形成化石常形成化石部分类型形成化石部分类型形成化石少量化石少量化石无化石记录无化石记录8个门常形成化石个门常形成化石4个门有部分类型形成化石个门有部分类型形成化石5个门有少量化石个门有少量化石18个门无化石记录个门无化石记录 重点：重点：1 1 什么是石化作用什么是石化作用 2 2 化石的保存类型主要有哪些？化石的保存类型主要有哪些？3 3 实体化石形成过程中的石化作用实体化石形成过程中的石化作用二、化石的保存类型二、化石的保存类型1、石化作用、石化作用生物遗体埋藏后要经历物理、化学的作用才能形生物遗体埋藏后要经历物理、化学的作用才能形成化石。成化石。石化作用定义石化作用定义:埋藏在沉积物中的生物随成岩作用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。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作用：矿物质充填生物硬体组织中的一些空隙置换作用置换作用：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 2、化石的类型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由于不同类型的生物、不同的保存环境及不同的石化作用石化作用，形成不同化石类型，形成不同化石类型化石的类型有：化石的类型有：实体化石实体化石 模铸化石模铸化石 遗迹化石遗迹化石 化学化石化学化石2.1 实 体 化 石(1)(1)未变化石未变化石：生物遗体未经生物遗体未经任何变化（包任何变化（包括成分、形态）括成分、形态）未变未变未变未变化石化石化石化石2.1 实 体 化 石(2)(2)已变化石已变化石：即生：即生物遗体经过了一定物遗体经过了一定的石化作用，包括的石化作用，包括：充填作用充填作用置换作用置换作用升溜作用升溜作用已变化石已变化石已变化石已变化石充填作用充填作用充填作用充填作用已变化石已变化石已变化石已变化石置换作用置换作用置换作用置换作用2.2模 铸 化 石1 1 印痕化石印痕化石：生物软体留下的痕迹，如生物软体留下的痕迹，如水母、蠕虫等的印痕。水母、蠕虫等的印痕。2.2模 铸 化 石2 2 印模化石印模化石：生物遗体在周围沉积物和内部填充物上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。示出来。分内模和外模。2.2模 铸 化 石3 3 核化石：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。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：核化石：2.2模 铸 化 石4 4 铸型化石：铸型化石：外模和内核形成后，化石本身溶外模和内核形成后，化石本身溶解，其他物质的再充填解，其他物质的再充填保存在岩层中的生物生活、活动的遗遗迹迹和遗物遗物，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岩层面上的恐龙脚印岩层面上的恐龙脚印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、化石的分类与命名四、化石的分类与命名1 1 分类原则与分类阶元分类原则与分类阶元分类系统分类系统：可将形形色色的物体整理成为某可将形形色色的物体整理成为某一自然序列，并有明确的定义一自然序列，并有明确的定义。生物分类系统生物分类系统：能够将所有的生物列入某一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。映物种间的亲缘关系。自然分类与人为分类系统自然分类与人为分类系统主要分类阶元主要分类阶元分类阶元分类阶元 例（动物）例（动物）例（植物）例（植物）界界 动物界动物界 植物界植物界 门门 脊索动物门脊索动物门 裸子植物门裸子植物门 纲纲 哺乳动物纲哺乳动物纲 松柏纲松柏纲 目目 食肉目食肉目 松柏目松柏目 科科 猫科猫科 松科松科 属属 猫属猫属 松属松属 种种 华南虎华南虎 华华山松山松 除上述主要阶元外，还可以加一些次一级分类单位，除上述主要阶元外，还可以加一些次一级分类单位，如如“超超”、“亚亚”、“次次”等形容词等形容词。动物分类级别示意图动物分类级别示意图 门：脊索动物门门：脊索动物门纲：哺乳动物纲纲：哺乳动物纲目：食肉目目：食肉目科：犬科科：犬科属：犬属属：犬属种：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主要分类阶元的含义基本单位物种物种主要阶元界、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主要阶元的含义属属为为一一群群相相似似的的、有有共共同同起起源源的的物物种种组组成成，如如猫猫属属包包括括有有猫猫、虎虎等等，其其形形态态相相似似，共同起源。共同起源。一个属可包括许多种，也可只有一个种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。属是分类中最常用的单位。主要阶元的含义主要阶元的含义科科一群属的集合，不同科间的界线比较清楚一群属的集合，不同科间的界线比较清楚（包括形态、生态等），因而比较稳定，（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，各科之间间等，各类之间区别相当清楚，各科之间间断程度大断程度大。主要阶元的含义主要阶元的含义目、纲、门目、纲、门 所代表分类单元所代表分类单元间断明显，界线清楚间断明显，界线清楚如偶蹄目与长鼻目如偶蹄目与长鼻目五五 物种的概念及其形成物种的概念及其形成物种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概念：一群与其他种群在生殖上隔离的可繁殖群体含义：含义：1 有共同的起源有共同的起源 2 有共同的形态有共同的形态 3 有一定的分布地理范围有一定的分布地理范围 4 有特定的生态习性有特定的生态习性 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是人为规定的单位古生物分类的基本单位古生物分类的基本单位化石种化石种确定物种的关键确定物种的关键生殖生殖隔离隔离在化石中无法判断，在化石中无法判断，所以定义与现代物种有所以定义与现代物种有所不同所不同由于生物变异的存在，由于生物变异的存在，化石种中常有化石种中常有形态种形态种定义定义共同的形态特征共同的形态特征构成一定的居群构成一定的居群具有相似的生态具有相似的生态分布一定的范围分布一定的范围物种形成的原因物种形成的原因 物种有着共同的起源，追根求源，都能够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，其主要原因今天形形色色生物世界，其主要原因隔离。隔离。地理隔离地理隔离生态隔离生态隔离寄主隔离寄主隔离季节隔离季节隔离行为隔离行为隔离配子隔离配子隔离.地地理理隔隔离离生生态态隔隔离离六六 古生物学的命名法则古生物学的命名法则 生物命名原则生物命名原则 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。命名法则命名法则现在国际通用的命名法则是在现在国际通用的命名法则是在1901年由第年由第四届国际动物学会通过，但其基本思想由四届国际动物学会通过，但其基本思想由林奈于林奈于1758年提出。年提出。命名法则主要包括命名法则主要包括二名法、优先律、拉丁二名法、优先律、拉丁语或拉丁语化语或拉丁语化等等二二 名名 法法定义：定义：任何一个物种的正式学名由其归属的属名加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自身的种名构成。例例 Homo sapiens 属名属名 种名种名为了查阅方便，在种名后要注以命名者的姓氏和命为了查阅方便，在种名后要注以命名者的姓氏和命名年代，如名年代，如Cypridea qinglingensis Zhang，1991属名属名 种名种名 命名者命名者 命名年代命名年代如是亚属，则在属名和种名之间加亚属名，并用括如是亚属，则在属名和种名之间加亚属名，并用括号括起，如号括起，如Hipparion（Neohippus）platyodus Sefve，1927优优 先先 律律 任何分类单位的正确名称是最早正式发表任何分类单位的正确名称是最早正式发表任何分类单位的正确名称是最早正式发表任何分类单位的正确名称是最早正式发表的名称。其中有的名称。其中有的名称。其中有的名称。其中有2 2 2 2种情况种情况种情况种情况：同物异名：同一物种给予了不同的名称，第二个命名同物异名：同一物种给予了不同的名称，第二个命名同物异名：同一物种给予了不同的名称，第二个命名同物异名：同一物种给予了不同的名称，第二个命名作废。作废。作废。作废。异物同名：不同的物种给予了相同的名称，后命名的异物同名：不同的物种给予了相同的名称，后命名的异物同名：不同的物种给予了相同的名称，后命名的异物同名：不同的物种给予了相同的名称，后命名的无效，重新命名。无效，重新命名。无效，重新命名。无效，重新命名。拉丁语或拉丁语化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小的语言。目前只有生物命名和医药名称用拉丁语用拉丁语生物命名其他常用规则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的第一个字母小写 如：如：Fusulina cylindica科及科以上名称用宋体；属及属以下名称用斜体，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。如手写则属及属以下名称下划一条线。如：如：Fusulinidae Fusulina 或或 Fusulina有效学名有效学名一个生物命名达到以下条件，才能称为一个生物命名达到以下条件，才能称为有效学名有效学名二名法二名法拉丁文或拉丁文化命名拉丁文或拉丁文化命名在正式刊物上发表在正式刊物上发表新种必须有相应的描述、鉴别特征及模式标本的新种必须有相应的描述、鉴别特征及模式标本的情况等，否则为情况等，否则为“无记述名无记述名”或或“裸名裸名”小结古生物学定义古生物学定义古生物学定义古生物学定义化石的定义化石的定义化石的定义化石的定义化石的类型化石的类型化石的类型化石的类型研研究究地地质质历历史史时时期期生生物物界界及及其其发发生生发发展展与与相相关关地地质质记记录录的的学学科科保保存存在在地地质质历历史史时时期期岩岩层层中中的的生生物物遗遗体体或或遗遗迹迹实实体体化化石石 模模铸铸化化石石 遗遗迹迹化化石石 化化学学化化石石研究对象研究对象研究对象研究对象化石的形成化石的形成化石的形成化石的形成形形成成条条件件 形形成成过过程程 生生物物体体与与生生物物群群的的变变化化 不不不不完整性完整性完整性完整性从化石的形成条件说从化石的形成条件说明化石不完整性明化石不完整性从化石的形成过程分从化石的形成过程分析化石不完整性析化石不完整性化石不完整性的意义化石不完整性的意义