古生物地史学

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1、古生物地史学讲座 (姬清海),河南省地质调查院,二O一O年十二月,绪论,基本概念 1、古生物：在距今1万年以前（全新世以前）的时期，称为地史时期。地史时期的生物成为古生物。如侏罗纪的恐龙、寒武纪的三叶虫等就是古生物。 在距今1万年以后（全新世以后）的现金生物不能称为古生物。 2、古生物学：是研究地史时期的生物及其发展的科学。 研究对象：古生物学以保存在地层中的化石为研究对象。 研究内容：研究古生物的形态、构造、分类、生态、地理及地史分布和演化规律。 研究意义：对了解生命起源、生物进化、阐明生物界发展史、充实生物进化理论、解决地层划分对比、恢复古地理、古气候和指导找矿等，都具有重要意义。 3、地

2、史学：研究地壳发展历史的科学。研究地史时期地壳和近地表的经历和变迁，阐明地壳发展历史规律。 研究内容：包括生物发展史、沉积发展史和地壳运动发展史等。,古生物学与地史学的关系：古生物学和地史学是两门密切联系的学科。古生物学是地史学的基础学科，是为地史学服务的；地史学的研究成果有助于古生物学的研究。,古动物恐龙,古植物化石硅化木,第一章 古生物的基本概念,第一节 古生物学及其内容 古生物学：以化石为研究对象。是研究地史时期生物及其发展的科学。 研究范围：包括保存于地层中的生物遗体、遗迹，及与一切生物活动的记录。 基础工作：包括化石的采集、发掘、处理、复原、鉴定和描述等，并在此基础上，研究古生物的形

3、态、分类、生活方式、进化规律和应用研究。 相关学科：生物地层学、生态地层学、分子古生物学、古生物化学、古生态学等。,第二节 化石,一、 化石：指保存于岩层中地史时期的生物遗体和遗迹。是古生物学的研究对象。 现今的生物遗体和遗迹不能称为化石，如现代河床中的贝壳、植物根、等茎。,菊石,恐龙蛋,二、化石的保存条件,化石的形成要具备如下条件： 1.自身条件：最好具有硬体，因为软体易于腐烂、分解和消失。 2.生物死亡的环境条件 高能水动力条件下，尸体易磨损；氧化环境，有机质一腐烂；还原条件有机质容易保存。 3.埋藏条件 掩埋的的沉积物不同，保存化石的可能性也不同。如为化学沉积物，硬体易于保存。,三、化石

4、化作用 化石化作用是指埋藏在沉积物种的生物体在成岩作用过程中经过物理化学作用的改造成为化石的过程。 化石化作用可分为：矿质充填作用、置换作用和炭化作用三种类型。 四、化石的保存类型 化石的保存类型可分为实体化石、模铸化石、遗迹化石和化学化石四种类型。模铸化石又可分为印痕、印模、核和铸型。,第三节 生物系统与分类,一、分类单位 古生物分类等级是：界、门、纲、目、科、属、种。可插入辅助单位：如亚门、亚纲、亚属、亚种、和超纲、超目、超科等。 种是生物学和古生物学的基本单位。 生物学上的物种是由通过自然杂交可生育具有繁殖下一代能力的后代的一系列群居所组成的，与其他有机体在生殖上是隔离的。 化石物种与生

5、物学形同。具如下特征：共同形态特征；构成一定的群居；群居具有一定的生态特征；分布于一定的地理范围。,二、古生物学的命名原则 古生物的学名要遵循动植物命名法则。各级分类单元均采用拉丁文或拉丁文话的文字表示。 属（各亚属）以上单位，用单名法，第一个字母大写。 种用双名法，由属名+种名构成，种名的第一个字母小写。 亚种采用三名法，由属名+种名+亚种名构成，亚种名第一个字母小写。 属以上的名字用正体，一属和属一下的单元用斜体。包括命名者姓氏及时间的，后两者用逗号隔开。 不能确切鉴定到种的情况下，做特殊表示： sp.未定种；sp.indet不定种；ef相似种或比较种； aff亲近种；gen.nov.新属

6、； sp. nov. 新种,三、古生物学分类系统 采用自然分类系统：以化石形态和结构的相似性和差异性总和为基础，基本可以反映生物界的亲缘关系。 常见的古生物分类如下： 动物界 原生动物门 代表：肉足虫纲有孔虫目蜓亚目 海绵动物门 古杯动物门 腔肠动物门 代表：珊瑚纲四射珊瑚亚纲 环节动物门 软体动物门 代表：腹足纲、双壳纲、头足纲 节肢动物门 代表：三叶虫纲 甲壳超纲介形虫亚纲 苔藓动物门 腕足动物门 棘皮动物门 半索动物门 代表：笔石纲 脊索动物门 代表：脊椎动物门,植物界 低等植物 蓝藻植物门 代表：叠层石 硅藻植物门 甲藻植物门 代表：沟边藻 金藻植物门 代表 颗石藻 轮藻植物门 高等植

7、物 苔藓植物门 原蕨植物门 石松植物门 节蕨植物门 真蕨植物门 前裸子蕨植物门 种子蕨植物门 苏铁植物门 银杏植物门 松柏植物门 有花植物门,第四节 生命的起源和生物进化,一、生命的起源和生物演化 生命的产生分为三个阶段： 1、氨基酸、核苷酸及单糖等有机化合物的形成阶段； 2、氨基酸、核苷酸等低分子有机化合物聚合成复杂的有机化合物甘氨酸、蛋白质及核酸等生物大分子； 3、许多生物大分子聚集形成以蛋白质和核酸为基础的多分子体系，呈现初步的生命现象，可以从周围汲取营养和将废物排出体外，构成生命的原生体。 二、早期生物的发生和演化 早期生物的产生： 在38亿年前的地层中，发现了最早的单细胞生物；在35

8、亿年前的地层中，发现了丝状细菌；在34亿年前的地层中，发现了蓝藻和细菌，这是非生物的化学物质向生物进化转变为最早的生物。 早期生物的演化：20亿年前，早期的生物开始分异，出现了8属12种微化石。数量最多的是具丝状结构。大约在10亿年前，出现了真核生物。 67亿年，后生动物出现，主要为腔肠动物、蠕形动物，如伊迪卡拉动物群。 显生宙生物的演化（在第二、三章中结合古生物讲述）,二、物种的形成 生物以物种作为繁殖后代的单元，依靠遗传保持物种稳定，又以物种作为进化单元，物种性状不断发生变异，通过隔离和自然选择等作用，旧种灭绝，产生新种。 遗传：遗传物质是基因。基因基本是稳定，时代相传。种瓜得瓜种豆得豆，

9、就是遗传现象。 变异：同种个体的基因会有不同程度的变化，使得个体之间有所差异。一母生九子，子子不相同，就是这个道理。 隔离：包括环境隔离和生殖隔离。隔离的结果，使得不同的群居个体之间无法杂交，失去基因交流的机会。环境隔离形成地理亚种，如华南虎和东北虎。生殖隔离个结果，造成杂交不育、不成活等。 自然选择：适者生存。 成种方式：成种方式包括简便和突变两种方式。渐变是基因逐步产生变异，形成新种，新、旧种之间存在过渡类型。突变时基因突然发生变异，形成新种，新、旧种之间没有过渡类型。,三、生物进化规律 生物进化遵循如下规律 1、进步性进化：从少到多、从简单到复杂，从低级到高级。 2、进化具有不可逆性，已

10、经灭绝的生物不可能重新出现，已演变的生物不可能恢复祖型。 3、相关律：环境的变化导致生物的器官发生变化与环境相适应。 4、重演律：生物个体发育是系统发生的简单重演。 5、适应：自然选择保留生物机能的有利变异、淘汰其不利变异的结果，是生物对环境的适应。 6、特化：生物对特殊环境的适应结果，使得它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无变化，这种现象叫特化 7、分歧：因生态条件、地理条件的变化是生物钟变化，有一个种分化为两个或两个以上的种过程。 8、适应辐射：多方向的趋异。 9、适应趋同：一些类别不同，亲缘关系疏远的生物，由于适应相似的环境而形态变得相似。,生物灭绝：生物完全绝

11、种而不留后代 假灭绝：生物演化为新种在地史中消失。 种系代谢：在阶段进化过程中，新种在旧种的基础上不断产生，旧种被新种代替而衰退灭绝。 生态代替：生物横向分化，是通过适应环境和占领环境来实现的，是争夺生活领域的斗争。在斗争中，一些胜利，扩大和取得了新的环境，一些失败了，丧失了生活领域而退出了历史舞台。 背景绝灭：地史上任何时期的生物灭绝，但总的灭绝率保持在一个较低的水平上。 群集灭绝：地史上任何时期的生物灭绝，但总的灭绝率保持在一个较高的水平上。,第五节 生物与环境,生物与环境的关系十分密切。不一一叙述。影响生物生存环境的主要因素主要有：温度、水深、光线、盐度、底质、生物因素等。不再详述。,第

12、二章 古无脊椎动物,第一节 原生动物门 蜓亚目 一、概述：原生动物是一类最低等的真核单细胞动物。具有新陈代谢、次级感应、运动和繁殖等机能。没有真正的器官，但有鞭毛、纤毛、伪足等类器官。 原生动物个体微小，需借助显微镜才能观察研究。 原生动物门可划分为：鞭毛纲、孢子纲、纤毛虫纲和肉足纲。 其中其中肉足纲蜓亚目化石意义最大。,二、蜓壳的基本形态和构造,1、形态：个体微小，最小不足1mm,大者3-60mm。 蜓壳呈纺锤形、椭圆形，有时呈圆柱形、球形等。,2、基本构造包括：初房、壳壁、隔壁、旋脊、通道、列孔、拟旋脊。,三、蜓亚目分类,依据蜓壳形状、旋臂构造、隔壁性质和次生堆积物发育情况，分为： 纺锤蜓

13、超科和费伯克蜓超科。 四、蜓的地史分布 出现于早石炭世晚期，到早二叠世达到极盛，晚二叠世末全部灭绝。,第二节 腔肠动物门 珊瑚纲,一、概述 腔肠动物门包括现存的和灭绝的水螅、水母和珊瑚等。属二胚层多细胞动物，因具消化食物的中央腔而得名。 包括刺细胞亚门和无刺细胞亚门。刺细胞亚门又分为水螅纲、原始水母纲、钵水母纲和珊瑚纲。其中珊瑚纲化石意义最大。,二、四射珊瑚亚纲,1、形态 四射珊瑚的形态有单体和复体。 单体形态以角锥状、弯锥状为主。 复体有许多个体组成，分为块状和丛状。丛状复体又可分为枝状和笙状。块状复体分为多角状、多角星射状、互嵌状、互通状等。,2、骨骼构造 外部构造：包括外壁、表壁和萼部。

14、 内部构造：包括纵列构造、横列构造、隔壁、轴部构造。横列构造，包括横板、鳞板、泡沫板。轴部构造包括中轴和中柱。 构造类型：根据四射珊瑚纵列构造、横列构造和轴部构造组合，可分为四种构造类型： 单带型：隔壁+横板； 双带型：隔壁+横板+鳞板（泡沫板）或中柱（中轴） 三带型：隔壁+横板+鳞板（泡沫板）+中柱（中轴） 泡沫型：泡沫板充满整个珊瑚体。,三、横板珊瑚亚纲 横板珊瑚因横板发育而得名。多数为复体。块状复体外形有球型、半球形和铁饼型。丛状复体为圆柱状、笙状、枝状及链状等。 骨骼构造中隔壁不发育或无隔壁。横板完整或不完整。完整的横板有水平状、下凹状、上拱状。不完整横板有交错状、漏斗状、泡沫状。横板

15、珊瑚具联通构造，可分为连接孔、连通管和连接板三种。,四、珊瑚的生态和地史分布 生态：底栖的海生动物，生活在180米以内的温暖浅海。 分布： 四射珊瑚，中奥陶世出现，二叠纪末灭绝 ；横板珊瑚，出现于晚寒武世，古生代末几乎灭绝,第三节 腕足动物门,一、概述 腕足动物属海生底栖动物。均为单体，无复体。具两瓣大小不等的外壳，有真空腔，部分节两侧对称的无脊椎动物。 二、基本特征 壳体有两瓣组成，大的叫腹壳，小的叫背壳。背壳和腹壳的结合线称结合缘。最早形成的部分叫喙。壳的两侧边缘为侧缘。四周接合缘的假象平面称接合面。 正视壳体的形态有圆形、长卵形、椭圆形、三角形、五角形、方形等。 侧视壳体的形态有双凸、背凸、平凹、凹凸型。 壳面多数都有壳饰，如放射纹、放射性、放射褶、同心纹、同心层、壳刺、壳针等 内部构造：腕足动物内部构造差异很大。有绞足类中主要部分为：腹壳三角孔前的凸起，叫绞齿，背壳三角孔的深窝叫绞窝。绞齿之下有齿板，两齿板相向伸展融合为匙形物，称匙形台。,三、分类： 1、五铰纲：无绞齿和绞窝，呈圆形或长卵形，壳面光滑或弱具壳饰，无中隆、中槽。等。如古园货贝、乳房贝等。 2、有铰纲：以绞齿和绞窝相绞合，具有各种腕骨。壳形多变，具中隆、中槽，不同程度的发育壳饰。如正形贝目、五房贝目、纽月贝目、长身贝目、