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1、第一讲古生物地层学及相关的基本原理地质学研究的基本内容：地球物质的起源，分类和成分，以及各种发生于地表和地球内部深 处的事件。地质学(传统)的三大基础学科：地层学(Stratigraphy)，岩石学(Petrology)，大地构造学 (Tectonics)地史学：地球的演化，海陆分布的变迁，山脉的突起和夷平，动植物随时间的更替，以及太 阳系的发展史。地史学家研究行星的物质和结构来探索它们的形成，借助对过去事件可靠的 认识和向远古执著的追索以发现这些事件的顺序。为此，地质学家运用了通常的科学手段， 即：观察的积累，得出假说用以解释这些观察，并通过进一步观察和试验确认其假说。因此， 观察的结果既当
2、作了建立假说的基础，亦为检验其正确性的准则古生物学的性质和研究范畴：研究化石和古代的生命形式(The study of fossils and ancient life forms)。致力于了解漫长地史时期动植物持续发展的方方面面化石：通常保存于沉积岩中古代生物的遗体，遗迹或印痕，它们提供了史前生命的直接证据。 再沉积化石(reworked fossils):已保存于岩石中的化石遭搬运到别处，再次被埋藏并保存在 新的地层中。时间：世间一切事物的特征及其相互间的联系，相对时间而言则将被区分为即时的 (simultaneous)或连续的(successive)，也被区别为正在形成(becoming
3、)，持续(enduring)和 已经逝去(passing away)。时间通常被当作真实的一维，其与空间(spacial)的实质区别在于 时间上的连续是不可逆的。化石与时间的关系：化石可新也可很老(very ancient)，其围岩为化石的产出时代提供了时 空的框架(framework in time)化石可被理解为占据了 4维空间，其中在地面或地表之下的 三维空间为岩石所占，另一维为时间。化石则拥有四维，这第四维为时间的连续统一体(time continuum)要想认识理解化石必须有时间的概念。化石证实了两件曾发生在我们生活的星球上的事实1. 许多曾经生活于过去的物种后来灭绝了。2. 曾经有
4、过动植物穿越时空的更替，因此在地球上，不论是生存在陆地还是海洋中的生物 群落，都曾随时空的变迁而逐渐变化。化石保存的条件：1)有利于保存的生物结构一硬体(hard parts)2) 迅速掩埋，免遭生物，机械和化学的破坏3) 软体化石保存的特定环境(火山灰，硅化、磷酸盐化、黄铁矿化，沥青，琥珀) 化石多见于沉积岩，火山岩熔岩中也有发现，沉积岩来源的变质岩(多有不同程度破坏) 遗迹化石：史前生命在沉积岩中留下的它们生息活动的痕迹。遗迹化石与实体化石相比的优点：1、往往保存在别类化石稀少的碎屑岩中。2、成岩作用(diagenesis)可能破坏实体化石，但对遗迹无可奈何，甚至还有利遗迹的保存。3、遗迹
5、化石原地生成，不可被搬运。具古环境、古生态学研究意义。化石所保存的生物机体：硬体、器官、组织、细胞。生物进化原理：生物进化是一个由简单到复杂，由低等到高等的连续不可逆的过程。原始水平原理：绝大多数沉积物脱离水体并堆积为水平或接近水平的沉积层。岩浆流亦趋向 于固结为水平层。叠加原理：成岩的物质通常堆集在早期较老的沉积物之上化石层序律：下部岩层中所含的化石是较早时期的生物遗体形成的；而上部岩层中所含的化 石则是较晚时期生物遗体形成的。侧向连续原理：沉积物总是向各方向延伸，直到变薄尖灭，或者在沉积盆地边缘终止。切割关系原理：岩浆侵入体或断层必定比它侵入或破坏的岩石更年轻。包裹原理：被包裹的岩石碎块必
6、定比包裹它的岩层老。将今论古(现实主义)原理，均变论：现在是认识过去的要诀。Today (or The present) is the key to the past.The physical, chemical, and biological laws that operate today also operated in the geologic past(在今天发挥效应的物理、化学和生物的定律，在地史上也同样生效)对于鸟类飞行的进化有两主要理论：步行理论认为飞翔的形成由地面向上，树栖理论认为 从树上向下，都依据了现代古生物学和此原始鸟举止行为的解释。第二讲生命和进化生命的基本特征：1)生
7、物由细胞组成Organisms are composed of cells2) 生物的生长和发展 Organisms grow and develop3) 生物调控其代谢程序 Organisms regulate their metabolic processes4) 运动是细胞一基本特性 Movement is a basic property of cells5) 生物感应外界刺激 Organisms respond to stimuli6) 生物的繁殖 Organisms reproduce7) 种群演化从而适应环境 Populations evolve and become adapt
8、ed to the environment 生命的存在依赖于进化、信息的传递和能量：1、在我们生活的星球上高度分异的生命是从远古简单的生命形式进化而来，进化程序构成 了生命科学的框架。2、生命的延续和运行依靠信息有规则地传播。在分子水平上，通过DNA的控制，维持生 活着的生物和产生新的一代。3、为了维持生命系统精确的程序，能量必须不断地输入。物种：包含一个或多个居群，其成员在自然条件下能交配产生具繁殖能力的后代，并且不与 其它物种成员交配繁殖居群：同时生活在特定的地理区域内的同种生物群体。居群是自然选择的基本单位。生物进化(Evolution)一可遗传性变异随时代变迁在种群中的积累达尔文之前的
9、进化观：Aristotle (384-332 B.C.)生物不是十全十美的，但却朝着更完美的方面变化(moving toward a more perfect state)。沈括(1031-1095)保存在太行山区岩层里的螺蚌壳，原生活在那里海滨之中，但如今海洋 已距太行山千里之遥；所谓大陆，都是由泥沙堆积而成。da Vinci (1452-1519)保存在高山之上岩石中的海洋无脊椎动物生存于过去，但已绝灭。 Lamarck (1744-1829)生物将获得性遗传穿给后代。“用进废退”。适应(adaptation)一在生存竟争中，遗传得到的各种有利于生存的变异将被保存下来，而不 利的变异被淘汰
10、，其结果便是适应自然选择(natural selection) 一能更好适应的生物更有潜力生存下去并成为下一代的父母, 自然选择使得生物种群随时代而变迁自然选择的进化机制：1、过度繁殖2、变异3、种群增长限制(生存竞争)4、区分性繁 殖优胜(适者生存)拟态：指从一种生物从外形上模拟另一种生物或生存环境中的其它物体，从而获得好处的现 象。保护色(protective coloration)：有些昆虫身体颜色与环境的颜色达到惊人的一致，这样可以 避免遭遇天敌的侵害。选择模式：无选择、稳定选择、定向选择、分向选择。支持进化论的证据：1、化石记录的证据(鲸鱼进化的化石中间环节)；2、比较解剖学的证 据
11、(动物的同源：源于趋异、植物的同源)3、退化的器官结构；4、趋同进化：三种亲缘关 系疏远的哺乳类(东南非洲的土豚、南美的巨食蚁兽、非洲及东南亚的穿山甲)，由于在类 似的草原环境觅食蚂蚁和白蚁(termites),显示了相似的生活方式和某些相似的体态特征；5、 异时趋同：翼的出现占据了空间环境，昆虫，鸟，爬行类(翼龙Pterosaurs)，哺乳类(蝙蝠)， 但翼的结构绝然不同。第三讲：物种形成和大进化生物学物种的概念：物种由一个或多个种群组成，其成员在自然条件下能交配产生具有生育 能力的后代，而且与别种生物的成员在生殖上是隔离的。换言之，每一物种具有与别的物种 相区别的基因库，并且生殖隔离将限制
12、一物种与其它物种的基因交流。病毒为什么叫非细胞型生物。特征：1. 个体极小，只有在电子显微镜下才能看到。2. 无细胞结构，只含一种类型的核酸(DNA或RNA),其主要成分为蛋白质与核酸。3. 不能独立进行代谢活动，无完整的酶系，又无蛋白质合成系统，靠宿主细胞代谢的协助 复制核酸，合成蛋白质。4. 在活细胞内寄生，以复制的方式增殖。5. 以化学大分子状态单独存在，可形成结晶。集群灭绝:无数的物种和更高分类单元的生物群体在陆地和海洋环境在相对较短的地质时间 内同时走向灭绝。一新种的进化就叫做种形成(speciation)。化石记录表明种形成有两种形式：前进演化(anagensis)或线系演化(ph
13、yletic evolution)是指在一段较长的地质时期中，一单 一的生物系列经过若干细微的、逐渐的改变。只要有足够的时间，前进演化将有可能把一物 种转变成另一不同的物种。在分支演化(cladogenesis)或(branching evolution)中，两个或更多同属一物种的居群分裂 和分异，最终形成两个或更多的新种。如此的一系列物种(或其它分类阶元)都从一共同祖 先衍生而来，这些物种系列就叫做支系(clade)。随着时间推移，分支演化过程将增加物种的 丰度，即物种的数量。生殖隔离是种形成的关键:1) 长期自然隔离和各种选择压力导致异地种形成2) 通过同地种形成两居群在同一自然环境分异3
14、) 在杂交地带生殖隔离被打破自然分类:按照进化中的亲缘关系来进行系统分类。渐进学说(gradualism)的化石证据：随着时代的变迁，腕足动物缓慢而稳定的变化会发生， 并形成新种。产出于地质时代晚的腕足类壳体具有大的茎孔和较少的壳褶，这些都是其祖先 种幼年壳体的特征。幼态形成(paedomorphosis) 一祖先幼年或未成年的特征保留在性成熟的动物身体上。个体发育(o ntogeny) 从受精卵到成年个体的生长发育。异时发生(heterochrony)：在发育过程中，如果发生调控基因的突变，改变了生物不同部位 的发育速率，致使原先的发育时间表被打乱。间断平衡说：长期的稳定停滞期(stasis
15、)被短期的种形成(speciation)打破。渐进说：随着时代的变迁，物种缓慢而稳定的变化会发生。主要的进化事件：1)进化创新源于先前存在的构造的改进2)适应辐射是一祖先种分异成许多新种3)灭绝是进化的一重要方面同功器官：不同类群的生物由于趋同演化而形成的同样功能的器官称为同功器官(analogy)， 而翼龙、鸟及蝙蝠的前肢的起源相同，称为同源器官(homology)化石双形的识别标准：1. 两种类型形态差异但总体外形和结构相类似；2. 出现在同一地层层位；3. 不同地点均有发现。趋同与平行演化的异同：趋同是指不同祖先的生物类群，由于相似的生活方式，整体或部分 形态构造向同一方向改变。平行演化
16、与趋同有时不易区分，它也是指不同类型的生物由于相 似的生活方式而产生相似的形态，但平行演化往往指的是亲缘关系较近的两类或几类生物。 例如，当有袋类在渐新世末期最终迁移到澳大利亚后，由于在那里缺乏真兽类(即有胎盘类) 的竞争而得到辐射发展，产生了与旧大陆哺乳动物相似的类型。也有人把这作为趋同演化的 例子。第四讲生命的起源相对地质年龄(relative ages)通过地层层序及其所含化石确立的不同地层之间的新老关 系。绝对地质年龄(absolute ages)通过存在于某些岩石或矿物之中天然形成的放射性同位素的极 小量的分析测定和计算得出的过去至今的时间。从上世纪至今这种方法不断推广，精度愈加 提咼。早期大气圈性质的地质学证据
