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古生物學
古生物學
古生物學(古生物學)
古生物學是生命科學和地球科學的交叉科學。既是生命科學中唯一具有歷史科學性質(zhì)的時間尺度的一個獨特分支，研究生命起源、發(fā)展歷史、生物宏觀進化模型、節(jié)奏與作用機制等歷史生物學的重要基礎和組成部分；又是地球科學的一個分支，研究保存在地層中的生物遺體、遺跡、化石，用以確定地層的順序、時代，了解地殼發(fā)展的歷史，推斷地質(zhì)史上水陸分布、氣候變遷和沉積礦產(chǎn)形成與分布的規(guī)律。
古生物學Paleontology / pal(a)eobiology 根據(jù)研究的不同對象，古生物學分為古植物學和古動物學兩大分支。隨著近代生產(chǎn)發(fā)展的需要和科學研究的深化，古植物學分出了古孢粉學和古藻類學；古動物學分出了古無脊椎動物學和古脊椎動物學；古人類學既是人類學的分支學科，又是古脊椎動物學的分支學科；根據(jù)個體微小的動植物化石或大生物體微小部分的研究，又形成了微體古生物的分支學科，在理論和實踐上顯示出重要的意義。
發(fā)展簡史對于化石的認識在中國和西方都已有千年以上的歷史。但古生物學成為科學則始于18世紀后期，約有200年歷史。這門科學的奠基者包括：J.-B. de拉馬克（無脊椎動物學）、W.史密斯（生物地層學）、G.居維葉（提出相關(guān)律及絕滅、災變等概念）、C.R.達爾文（他的進化論為古生物學提供了科學的理論基礎，同時指出了“化石記錄的不完整性”這一缺陷）。 從那時以后到20世紀中葉的百余年間，古生物學的主流是描述古生物學和生物地層學。這方面的成就是巨大的。先是西歐、北美，然后蘇聯(lián)、東歐，中國、印度，以至世界其他地區(qū)出版了大量的古生物和生物地層專著，為古生物學的綜合研究提供了事實基礎。這個時期古生物學其他方面的發(fā)展不顯著，原因之一是現(xiàn)代生物學（遺傳學，分子生物學）的發(fā)展還沒有滲透進來，在地質(zhì)學中也缺乏能為古生物學指明道路的統(tǒng)一理論格架。 從20世紀中葉以后,古生物學有一些重大的突破：①電子顯微鏡、特種攝影技術(shù)的應用和石油勘探的需要，使一些新分支飛躍發(fā)展起來，這包括微體和超微古生物學、古生物化學、化石巖石學等；②在大量資料的積累的基礎上，古生物理論工作發(fā)生飛躍，最早是辛普森和邁爾基于遺傳學和進化論對古生物進化理論的綜合。60年代后，由于板塊理論為古生物學提供了統(tǒng)一的全球地質(zhì)背景，又向古生物學提出要求。由于生物學上一些新的發(fā)展（中性學說、分支系統(tǒng)學等），古生物學在進化論、系統(tǒng)分類學、古生物地理學等方面出現(xiàn)了許多新思潮。形成對傳統(tǒng)觀念的沖擊，出現(xiàn)了一些新的成就，如總鰭魚類不具內(nèi)鼻孔而可能不是四足類的祖先等。
研究方法觀察對象
古生物學的研究對象是化石。對化石的研究包括野外和室內(nèi)兩個階段。野外階段主要是采集標本和收集觀察資料。采集和觀察總的要求是量多質(zhì)好，具體要求隨研究任務而定，例如作生物地層研究，就要求選擇良好剖面，逐層尋找和采集化石，同時進行測量，逐層觀察并記錄巖性和化石產(chǎn)出情況，同時對巖石、化石標本進行編錄包裝。如果是作古生態(tài)研究，除一般生物地層工作外，還要著重觀察收集古生物的分布、埋葬、群落結(jié)構(gòu)等資料，往往要在野外進行定量的采集和觀察并多作素描和照相。
鑒定描述
室內(nèi)階段包括對化石的鑒定描述和專題研究。鑒定描述包括磨制、修理、鑒定、照相、描述等一系列程序，所使用的分類法和描述程序與生物學相同,命名法（二名法、優(yōu)先律等）也遵循“國際動（植）物命名法規(guī)”的規(guī)定。在此基礎上，再進行某一學科方向的專題研究。
生物的進化古生物是地史時期的生物,也遵循達爾文進化論的原則。進化論所指明的進化方式──分支進化、階段進化、輻射適應、趨異進化、趨同進化、平行進化、動態(tài)進化等同樣適用于古生物。除此以外，古生物進化 有自己的規(guī)律和特點。比較重要的規(guī)律有：①不可逆律，為比利時古生物學家L.多洛所提出。它指出，無論是生物體或其器官，一經(jīng)演變再不可能在以后生物界中恢復，一經(jīng)消失也不可能再在后代或別處重現(xiàn)。例如，魚類演化為陸生哺乳類后，一部分哺乳類又回到海洋成為鯨類，但魚的鰭、鰓等都不能在鯨類中恢復，鯨類只能靠肺呼吸并以演變的四肢和尾起鰭的作用。根據(jù)不可逆律，在較老地層中已經(jīng)絕滅的化石物種,在較新的地層中不會再出現(xiàn)，不同時代的地層中必具有不同的.化石生物群。把層序律和不可逆律結(jié)合起來，就構(gòu)成利用古生物學方法確定地層時代和劃分地層的基本原理。②相關(guān)律，為法國古生物學家G.居維葉所提出。它指出,生物體的各部分發(fā)展是相互密切聯(lián)系的，某部分發(fā)生變化，也會引起其他部分相應的變化。這是因為對環(huán)境的適應必然影響到許多方面。例如哺乳類對肉食適應會引起牙齒的分化(適應于撕咬)、上下頜強化、感覺敏銳、四肢強壯、趾端具爪等一系列相關(guān)的變化。根據(jù)相關(guān)律，應用比較解剖學的知識，可以從通常保存不完整的化石資料復原其整體，并可據(jù)以推斷其生態(tài)習性，以恢復古環(huán)境。③重演律，為德國生物學家赫克爾所提出。它指出個體發(fā)育是系統(tǒng)發(fā)生的簡短重演。根據(jù)重演律，可以從個體發(fā)育追索生物所屬群類的系統(tǒng)發(fā)生，從而建立系譜，有助于正確分類。例如，將某些單體四射珊瑚從幼年期到成年期順序切片觀察，可看到內(nèi)部構(gòu)造初期為單帶型，繼之為雙帶型，最后變?yōu)槿龓汀＿@說明三帶型四射珊瑚的系統(tǒng)發(fā)生經(jīng)歷了從單帶型到雙帶型到三帶型的過程。
進步性進化
古生物的進化有宏觀上的不斷進步和階段性進化的特點。進步性進化指生物界歷史總的是由少到多、由低級到高級、由簡單到復雜的趨勢。哈蘭等(1967)根據(jù)2526個屬以上類別的時代分布統(tǒng)計，從寒武紀時的幾十個增至1000多個。植物、無脊椎動物、脊椎動物分別呈現(xiàn)同樣趨勢。在16個主要門類中，除裸子植物門、軟體動物門、腕足動物門和爬行綱外，均呈分異度增加，由低到高、由簡到繁的趨勢(陳世驤,1978)。
階段性進化
一系列短期的突變(間斷)與長期的漸變(平衡)交替發(fā)生的過程。突變是由于舊門類的大規(guī)模絕滅和緊接著的新門類的爆發(fā)式新生和輻射適應；在新門類產(chǎn)生后，可以有一長期的穩(wěn)定發(fā)展的漸變期，直至下一個間斷。大規(guī)模絕滅是指許多門類在地球上大部分地區(qū)在同一地質(zhì)時期內(nèi)絕滅。在隱生宙末，伊迪卡拉動物群的消失代表一次大絕滅。在顯生宙，有人統(tǒng)計共有6次大規(guī)模絕滅(寒武紀末、奧陶紀末、泥盆紀末、二疊紀末、三疊紀末、白堊紀末)。其中二疊紀末的一次最為劇烈。每一次大規(guī)模絕滅，屬的交替達百分之數(shù)十,種的交替更大，可達90%以上。它們與緊接的新門類輻射適應相結(jié)合，構(gòu)成地史上劃分相對地質(zhì)年代的基礎。關(guān)于大規(guī)模絕滅的原因，可大致分為生物界本身(競爭、攫食、營養(yǎng)源、營養(yǎng)區(qū)、營養(yǎng)水平的改變等) 的原因、球內(nèi)（溫度、鹽度、氣候、氧、淺海、大陸架區(qū)等的變化等）的原因和球外（輻射、撞擊、磁場改變等）的原因。認為由于地球外星體撞擊，激起塵霧，造成蔽光、致冷、毒化等綜合影響，引起白堊紀末大規(guī)模絕滅；以及由于板塊拼合，大陸架區(qū)大海退引起二疊紀末大規(guī)模絕滅的說法相當流行。
古生物的分類系統(tǒng)
古生物的分類階元與生物學相同，即界、門、綱、目、科、屬、種，其間還有一些輔助單位如超科、超目、超綱、超門（生物學稱總科、總目），亞種、亞屬、亞科、亞目、亞綱、亞門等。古生物物種的概念與生物學物種相同，但由于化石不能判斷是否存在生殖隔離，故更著重以下特征：①共同的形態(tài)特征；②構(gòu)成一定的居群；③居群分布于一定地理范圍。根據(jù)以上特征判明的化石種，被認為是自然的生物分類單元，具有客觀性。但是往往有些化石種僅根據(jù)生物體的某些部分(如植物葉片)的形態(tài)確定；或經(jīng)詳細研究發(fā)現(xiàn)在同一種名下記述了分屬于不同分類單位的部分生物體；或同一分類單位具有幾種形態(tài)(如性雙形現(xiàn)象)，但已被分別給予獨立的種名。這些種叫做形態(tài)種，以區(qū)別于自然單元的種。屬也有同樣情況。另一不同點是，現(xiàn)代生物學分類中最低單位只有地理亞種，而古生物學分類中還有年代亞種，它是指同一種內(nèi)，在不同時代分布上其形態(tài)特征不同的種群；年代亞種進一步發(fā)展，則成為年代種。
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