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中国喜沼小蜉琥珀
化石形成与保存类型示意图
猛犸象
假化石
主要“活化石”
鲁钝吻鳄

  保存在岩层中的地质历史时期(距今 48亿至1万年间)的生物遗体或生物活动所留下的遗迹统称为化石。

目录

概述

  化石是古生物学研究的唯一对象。古生物学(Paleontology)不同于今生物学(Neontology),它只能借鉴于后者,通过化石来研究和恢复地质历史时期的生物的形态特征、生活习性、空间和时间上的分布规律,进而推断其内部结构特征,并对其分类位置及进化方向和绝灭机制等问题提出见解。所以离开化石,古生物学家就无从展开工作。生物学中若干重要规律,例如进化理论,也以化石为主要证据。生物界本身是个统一体,离开地质历史时期的生物,就无法建立完整的生物分类系统,也无法研究生物进化发展的规律。

  通常将地质历史的最后一个时间阶段(距今约1万年至现在),即全新世以前的生物划入古生物的范围。这一划分完全是人为的,因此,许多现仍生存的生物,如脊椎动物的狼、水牛、鲤,无脊椎动物的同现卷转虫(Am-monia annectens)、舌形贝、扁卷螺 (Planorbis)等。植物就更多了,如云南小龙潭及洱源的中、上新世煤系地层中就发现有现生矮山栎 (Quercus monimotricha) 的化石,山东山旺中新世硅藻土层中产出现生种秋葡萄(Vitis romanetii)的叶化石。再如,在极难保存为化石的鸟类中,曾发现过约1000种现生鸟类的化石,占现生鸟类的十分之一左右。在中国的周口店就发现了 9目19科48属 62种鸟类化石,其中如寒鸦(Carvus monedula)、环颈雉(Phasianus colchicus)等许多为现生种。

大化石、微体化石、超微化石

  化石通常根据生物所属的分类的不同,而分别被称为古无脊椎动物化石、古脊椎动物化石、古植物化石,及按不同分类级别而统称的如珊瑚化石、龟鳖化石、有孔虫化石、松柏化石等。同时,古生物学家还根据生物个体大小的不同,将通常不需要利用显微镜即能进行研究的化石叫大化石,如腕足动物、三叶虫、高等植物、脊椎动物等的化石。但对于这些生物的微细构造进行研究时仍然要使用显微镜,如珊瑚化石和具介壳动物的壳的构造等。对于必需利用显微镜才能进行观察和研究的个体微小的化石,称为微体化石或微化石,如有孔虫、介形虫、硅藻等。某些大生物的微小部分如轮藻的藏卵器,植物的孢子、花粉,虫牙(虫颚)、牙形石等,甚至小的鱼鳞、鱼牙等也属于微体化石。这一名词的使用并没有严格的限制,例如某些群体生物如苔藓虫、层孔虫,还有如竹节石、软舌螺等,有些学者视其为微体化石,有些学者仍把它们视为大化石。近年来随着石油地质勘探和海洋地质调查工作的迅猛发展以及电子显微镜等技术在古生物学中的应用,在地层中发现了许多极为微小的化石,它们的直径在30~10微米以下,被称为超微化石。超微化石包括颗石(coccoliths)、盘星石(Discoaster)、微锥(Nannoconus)等。

化石化作用

  将古生物遗体或遗迹保存为化石的各种作用被称为化石化作用,包括生物遗体被掩埋、保存、石化以及模铸化石形成等作用。

  形成化石的条件:首先,古生物要具有能保存为化石的硬体,如贝壳、几丁质外壳、骨骼、牙齿等,才能不腐烂或被食肉动物吃 掉。不具硬体的古生物在特殊的条件下虽然也可以形成化石,但机会极少。其次,死亡生物的遗体要能在绝氧的环境下被保存,例如被水下沉积物迅速掩埋,并不被机械作用破坏。第三,要有足够的时间,使古生物遗体在沉积物成岩过程中及成岩作用后具有更为坚硬的物理特性和更具化学稳定性。第四,在以后的地球内、外力的作用下没有被再次破坏而终于保存下来。

  不难看出,一个动物群或某些生物由于不同原因而导致死亡时,首先形成死亡群。死亡群中一部分或大部分尸体经搬运或仍在原地堆积形成尸积群。尸积群中未被有机和无机条件破坏而保留下来的硬体被沉积物掩埋的就叫埋藏群,被搬到远离原来生物生活地区的叫异地埋藏,否则叫原地埋藏。被埋藏的生物遗骸或遗迹在成岩过程中和以后未被破坏而保存下来的就构成了一个化石群。由此又可以看出,能形成化石的只是当时生物群的一小部分,而每一化石群的组成可能是很复杂的。

化石保存的方式

  地层中的化石按其保存特点可分为实体化石、模铸化石、遗迹化石和化学化石4大类。

实体化石

  指由生物遗体的全部或一部分保存而成化石,其中大多数保存了生物的硬体部分如外壳、骨骼等。实体化石又可分为未变实体化石、微变硬体化石、石化化石3种。

  ①未变实体化石 特指古代生物软体部分尚保存的化石。著名的西伯利亚和阿拉斯加第四纪冻土中发现的猛犸象,其毛、皮,内脏都保存完好,甚至有些个体的肉在发现后,还可被食肉兽吃掉。从它们胃中残留食物及孢子花粉可以推知它们的食性。其次,如保存在第三纪琥珀中的昆虫化石,其中一部分仍为原来的躯体,著名的产地有苏联波罗的海沿海和中国的抚顺等(见彩图)这种化石产地还有很多,例如在德国哈雷城附近的始新世褐煤层中产出的化石,通过特殊的撕片法,可以看出青蛙化石的上皮细胞和细胞核以及黑色素细胞;甚至可以在昆虫化石的气管中发现细菌的遗骸。第三,有一些软组织已经木乃伊化的化石。通常是生物死后,在干燥条件下,形成木乃伊再被沉积物掩埋而形成化石;生物死后,遗体坠入沥青坑中,也可形成化石。前者如美国怀俄明、达科他等州晚白垩世地层保存的粗齿龙 (Trodon)木乃伊化石和法国中央高原凯尔西地区磷灰石矿中保存的晚第三纪木乃伊化的青蛙化石和昆虫化石(包括幼虫和蛹),其消化系统、生殖器官均能以磨光面进行研究。后者如苏联西乌克兰伊万诺-弗兰科夫斯克(原称斯坦尼斯拉夫)斯塔仑地区的更新世披毛犀化石,美国加利福尼亚州洛杉矶附近兰乔拉布雷沥青坑中晚更新世晚期鸟、昆虫、哺乳动物化石。在美洲直至距今8000年前可能还生存着的披毛贫齿类──大地懒类的木乃伊化石,如 Nothro-therium shastense 发现于美国内华达州吉普瑟姆洞穴,Mylodon domesticum发现于南美阿根廷巴塔哥尼亚高原的乌尔蒂马埃斯佩兰萨地区。

  总之,保存软体的化石,在数量上、种类上都是极少的,而且多发现于较晚地质时期形成的地层中。这些都是化石中的珍品,既有研究价值也富陈列价值。

  ②微变硬体化石 一些生物遗体被沉积物掩埋后,其软体已被破坏,仅留下其稍有变化的硬组织,如牙齿、贝壳、几丁质壳等,至少已失去部分水分、有机质膜、色泽、光泽等。其中最大的变化应该是无脊椎动物硬壳中原来不稳定的三方晶系的文石,因温度压力升高而变为斜方晶系的方解石 (在常压下经 400℃文石变为方解石,经-40℃的低温方解石可变成文石)。这时化石的矿物组成成分不变,只是矿物颗粒的晶体结构变化,所以原来的生物结构仍保存完好。这类化石很多,如三叶虫甲壳、各种无脊椎动物的贝壳、钙质骨骼、脊椎动物的牙齿和孢子、花粉外壁及牙形石等。如果植物叶或叶状体被压在岩石中,则称为压型,如将化石取出,可以详细研究其细胞结构,如表皮、气孔、孢子囊等。

  ③石化化石 生物遗体被掩埋后,经地下水、地层压力和增温等作用而形成的化石叫石化化石,这种作用叫做石化作用。石化作用主要有3种,第一,矿质充填作用或过矿化作用,地下水携带的矿物质成分填充在疏松多孔的硬体组织之中或硬体组织之间的空隙,使原来的组织更为致密并增加重量,而原组织结构未发生变化。例如有孔虫、、珊瑚和腕足动物硬壳或钙质骨骼间被碳酸钙质或泥质、砂质、硅质等所充填。脊椎动物骨骼中的孔隙被充填;第二,炭化作用或升馏作用,一般发生在具碳水化合物的有机质硬体骨骼及植物叶或叶状体中,在地层的压力和地热增温作用的影响下,有机物中的易挥发成分被升馏,仅留下稳定的炭质薄膜。例如炭化的植物叶或叶状体化石、笔石、某些节肢动物的外壳、昆虫的翅。在琥珀昆虫化石中,也有相当多的一部分,由于在松脂中原来含有的水分和松节油等挥发成分升馏而变为琥珀时,使被包裹的昆虫的水分及有机成分也同时蒸腾,而形成炭质薄膜附于包围昆虫的空腔的壁上;第三,置换作用或交代作用,通常发生于携带矿物成分的地下水与生物硬体之间,原来硬体组织被溶解的速度与地下水带来的矿物质的填充速度相等而且在分子间进行交代的情况下,原来的生物结构包括细胞组织的轮廓等都清晰可见。最常见的是硅化木,它是由二氧化硅交代了原来的细胞而形成的。其他矿物质如方解石、白云石、黄铁矿、赤铁矿等作为交代物而进行交换作用,被称为钙化、黄铁矿化和赤铁矿化作用。至于溶解速度大于交代速度时,则矿物质只能填入溶解后的空腔,而形成模铸化石。

模铸化石

  生物遗体在岩层中所留下的印痕及在其所遗空腔中的填充物,均被称为模铸化石,它们不是生物的遗体,不同于以上3种实体化石。根据化石与周围岩石的关系可以分为许多种保存形式。

  ①压痕 一般指软组织或植物叶或叶状体留在沉积物上的印痕,如保存在许多著名化石产地的腔肠动物水母的印痕,保存在德国索尔恩霍芬晚侏罗世石印石灰岩中始祖鸟的羽毛印痕。沉积物颗粒愈细,这种印痕化石愈容易保存。

  ②模核 泛指留在围岩上的生物遗体的坚硬部分的内外表面的印痕或生物遗体被溶蚀后的空腔中的填充物等形成的化石。外表面的印痕叫外模;内表面的印痕叫内模;它们反映的花纹的凹凸与原物相反。例如双壳类的介壳在生物死后,两瓣分开保存,即可在围岩上形成凹状的外模和凸状的内模。在生物遗体如双壳类的两个壳瓣间的空腔被沉积物充填,其大小和形状与原空腔完全一致,就构成内核。如果内核形成后,生物遗体被溶蚀,再被沉积物充填,而形成的叫铸型。如果生物遗体内部未被充填前,遗体被溶蚀,在其所留空腔中填入沉积物,就形成外核或称复型。铸型及外核均反映原物的外表特征,与原物形状大小相似,但不反映生物内部,尤其是其硬体内部的结构,二者的区别在于铸型内还包有一个内核。

  ③复合模 外模和内模重叠在一起就形成复合模。一般是在内模外模均已形成后,生物遗体被溶蚀,经地层压实作用而形成的。以双壳类为例,其外模具放射肋而内模具肌痕,复合模上则既可见到放射肋亦可见到肌痕。同样具有两瓣壳的腕足动物亦可形成复合模。

遗迹化石

  古代生物在其生活活动过程中所留下的痕迹和活动产物,保存为化石后,被称为遗迹化石或痕迹化石。由于遗迹化石多不与实体化石和模铸化石同时发现,尤其在缺少实体和模铸化石的地区,遗迹化石可以在地层划分和对比及判断古沉积环境和古地理条件等方面服务。专门研究遗迹的科学称为遗迹学,专门研究遗迹化石的叫古遗迹学。由于对遗迹化石很难进行生物学分类,大都依其所反映的行为习性分为栖息迹、爬行迹(包括足迹和移迹)、牧食迹、觅食迹、居住迹(包括潜穴、钻孔)、捕食迹(包括创伤、胃残余物、粪化石和粪粒化石)。

  在遗迹化石中还可包括胃石、蛋化石和卵粒化石,不过其中有些应列入实体化石中,如蛋及卵粒。而同样属于遗迹性的环节动物的虫管化石,以及与生物活动有关的沉积构造如叠层石和核形石等却常放在有关的生物化石中讨论,尽管有人主张也应归入遗迹化石。

化学化石

  近来通过化学分析,发现沉积物中的生物遗体虽已消失,但组成生物的一些生物化学物质却仍留存在岩层中,如多种氨基酸、烃、核苷酸、嘌呤和蛋白质等。这些都被称为化学化石,不过化学化石并不能与生物分类相联系,甚至只能表明曾有某种生物存在。但在材料丰富的情况下与现生物对比,还是可以在地层对比和生命起源等方面提供必要的证据。

化石在地质学上的意义

  在地质学上化石也有着重要的意义。①有些化石,其特征显著、延续时间较短而分布范围较广,并且数量多而较易发现,常常可以作为划分对比地层的重要依据。这些化石被称为标准化石;②不同的生物或生物组合中,有些对生活环境、生存的自然地理条件有较严格的要求。根据这些生物所形成的化石往往可以相当准确地推断出当时各地的环境条件。这种化石被视为指相化石。以上两种化石也可以笼统称为标志化石;③在地层学中可以用来作为划分最小地层单位的生物带的依据的化石称为带化石;④有些化石延续时间很长,被称为持久化石,相关的生物叫做进化缓慢型生物;⑤1933年中国学者马廷英在前人对现代珊瑚工作的基础上,首先提到古生代四射珊瑚外壁上有反映气候季节变化的生长线。1963年美国古生物学家J.W.威尔斯根据古生代珊瑚的生长纹、生长带的数目,计算出当时一年的天数和每天的小时数,和一年的月数等。这些化石被人们称为古生物钟或化石钟(见四射珊瑚)。

  在某些被认为是标准化石的生物类别或属、种,有时常出人意料地,在其大量出现前或认为已绝灭后,出现于较古老或较新地质时代的地层中,前者被称为前驱,而后者被称为孑遗。这是一对通用词,而不是一个科学名词,只一般的表示了某些生物种类在其同类繁荣前或绝灭后而超前出现或拖后绝灭的事实,但也有时却只是表示古生物学家当时的认识水平,或由于化石记录保存的不完整性或由于工作和研究程度不够而产生的错觉。例如,直到20世纪中叶通常认为正笔石类在志留纪末已经绝灭,当人们在个别地点的泥盆纪地层中偶然发现了极少量的单笔石类化石时,这些单笔石类就被称为孑遗。但是60年代以来,在世界各地普遍发现泥盆纪单笔石类化石,这就从根本上改变了人们对正笔石类在志留纪末已绝灭的结论,泥盆纪的单笔石类再也不称为孑遗了。可以认为,在地史上的某一时期,曾大量繁殖并广泛分布的某一生物门类,在其主体部分绝灭后,仅有极少量的生物分布于某些局限地区叫做孑遗。例如三叶虫曾被认为在古生代末已经全部绝灭了,不过近年却在个别地区的三叠纪地层中发现了三叶虫化石。目前这些三叶虫可以被称为孑遗。中国的大熊猫、四不象都可以叫做孑遗。

  在以化石来推断古环境和划分对比地层时,必须注意的一个问题是排除次生化石的干扰。次生化石或称衍生化石,指化石形成后,由于地质营力作用,把这些化石从地层中剥离出,再次沉积到较新地质时代的沉积物中,然后与较新地质时代的生物遗体一起固结成岩。这就时常造成地质学家或古生物学家的困惑。也有相反的情况,在较新地质时代如第三纪和第四纪土状堆积中,常有现代啮齿动物的洞穴,并有其死亡后的遗骨。如果再经历千百万年,经固结成岩石,它们也会形成化石,这在某种意义上也属于次生化石之例。在古喀斯特地区也有这种情况出现。

  在用化石推断环境或地层年代时,常因化石保存的完整程度及化石种类等诸多因素的影响,而不能轻易作出判断,如大象的门齿就对断定年代、判断环境等起不了很大作用,因为从中新世到更新世,大约2000多万年时间内的许多象类都有大象牙,其大象牙随年龄而增大,到第四纪在北方的猛犸象(见彩图)与南方的印度象等都生有类似的大象牙。如果发现象的臼齿化石,而且保存完好,其确定地质年代的作用就比较大。对于任何一种化石的意义,只有通过专家的判断和实践的验证才能最终确定。

亚化石、假化石

  上面所列的都是真正科学含义上的化石,不论从生物分类、化石个体的大小、化石形成机制、化石的应用等角度,有多少种名称,它们都是真正的化石,如次生化石,也是真正的化石。在全新世时期,距今1万年至距今6000年左右的新石器时代遗址中,常常出土一些动物骨骼和人骨。由于年代久远,骨骼中的有机质均已散失挥发,但尚未石化。因为它们年代太新,不属于古生物的范畴,而被称为亚化石(subfossil)。在南方的岩溶洞或饱含矿物质的泉、井中有时也可发现一些现代生物的遗体,如骨骼、藻类、树叶等已被碳酸钙所充填或被泉华所包裹,这些生物遗体尽管已“石化”但绝不是化石,也不能称为亚化石。它们的形成年代可能极晚,有些可能只有几百年。

  在自然界还可以形成一些希奇古怪的东西,例如黄土中的砂姜,在粘土岩中形成的叠锥,在岩石层面、节理等裂隙中氧化锰沉淀形成的树枝石(又称模树石)(见彩图),矿物结晶形成的似生物结构如多角状似水母印痕等,在世界许多地方时有发现,常被当作化石。此外,构造劈理形成的花纹有些很象硅化木的年轮,常被误认为硅化木供奉在寺庙中等。它们并不是化石,而是假化石,详细研究后可以发现它们不具任何生物结构。亚化石和下面要讲的“活化石”还都属于生物的本身或遗骸。而假化石却根本不是生物,而是无机界的产物,多与沉积构造有关。但有些暂时既不能肯定是化石,也不能确切认为是假化石的,被称为可疑化石。随着发现标本的增多和研究的深入,它们将被确定为某类化石,或被确认为假化石。

活化石

  当前经常被误解的是“活化石”。化石是已化石化的1万年前的生物,当然不会是活的。由于这一名词自身是矛盾的,所以说不是科学术语。只是达尔文对在东亚发现的据认为在距今 1亿多年前的中生代已绝灭的银杏使用的通俗形容词。有一段时间,不少人(包括部分古生物学家)将“活化石”与孑遗等同起来。由于孑遗是一个更不具任何限定意义的名词,因而导致了“活化石”一词的混乱。现在较多的人认为至少应有以下4个限定条件才能将现生某物种称为活化石:①在解剖上真正与某一古老物种极相似,但并不一定是完全相同或就是该物种;②这一古老物种至少已有1亿年或几千万年的历史,在整个地质历史过程中保留着诸多原始特征,而未发生较大的改变,也就是一种进化缓慢型生物;③这一类群的现生成员由一个或很少的几个种为代表;④它们的分布范围极其有限。

  根据近年的研究,进化缓慢型生物的成种率低,其生态类型也是最一般的,它对食物来源、生境的物理化学条件的波动非常适应。与其密切相关的新生种类在同一环境下可能不具备竞争能力。根据近年生物进化理论,认为成种作用是生物进化的重要环节。在生境不变而成种率极低的情况下,这些生物在几百万年时间内是不会有什么变化的。于是相应的就形成了一些延续了上千万年的古老的生物,同时代的其他生物早已绝灭,只有它们独自保留下来,生活在一个极狭小的区域,被称为“活化石”。被公认的“活化石”有银杏、矛尾鱼和舌形贝等。下面分无脊椎动物、脊椎动物和植物分别列出一些“活化石”及与其对应古老生物的名称和生存时代(见表)。

  根据表中所列生物名单,明显指出了“活化石”与孑遗的区别。即生存时间均在千万年以上,当然并不一定是原物种持续存留,只要是形态构造均处于原始状态,而又与地史上某物种或某属生物极其相似即可。孑遗则必须是同一物种。

  按照生物进化的型式分析。“活化石”是在种系发生中的某一线系长期未发生前进进化,也未发生分支进化。更未发生线系中断(绝灭),而是处于停滞进化状态的结果。

  当前对“活化石”的研究还在继续中,从古生物学、功能形态、比较解剖、胚胎发育、遗传因子甚至生理生化等方面进行综合分析。以期最终弄清它们能长期存留的原因。

  表中列出了显然属于“活化石”之列的钝吻鳄(扬子鳄和密河鳄)(见彩图),而未列入应属孑遗生物而被误认为“活化石”的大熊猫及四不象鹿。此外,虽然在中国广西距今2400万年左右的中新世早期地层中发现了一块原白豚颌骨碎块,但因化石太少,尚不能肯定与白豚的确切关系。也不能证明2400万年来白豚在形态结构等方面未发生很大改变,故此也未列入。

  此外,植物与动物的进化速度及制约因素均不同,二者的定义应有区别,但当前对动物界的“活化石”讨论较多,植物界的“活化石”研究较少。

古生物学和考古学

  ①考古学 (Archaeology)是根据人类通过各种活动遗留下来的实物以研究人类古代历史的一门科学。考古学属于社会科学范畴,是历史科学的一个组成部分。其研究年代的下限,在中国定在明朝的灭亡(1644)。其上限也很清楚,即有了人类以后,尤其是有了人类活动所遗留下的实物以后。可以说考古学研究的时间范畴大体上是旧石器时代到中国的明末(欧美各国时代下限各不相同)。人类的旧石器时代约相当于地质历史时期的中更新世中期至晚更新世晚期。更早些的更新世早期旧石器多无确切的断代证据。

  ②作为考古学研究对象的旧石器时代的遗物,都是埋藏在第四纪地层中的。对除石器外的其余研究工作,包括当时的生物化石,必须由地质学家(包括地貌学家)和古生物学家担任。因此,作为自然科学工作者的古生物学家也常常从事旧石器时代考古工作。到新石器时代(包括中石器时代)人类文化更为进步,其器物也更为多样,又出现了装饰品、陶器等。其时代约相当于地质历史的全新世,已经不属于古生物学研究范畴。作为历史科学的一部分,新石器时代考古基本上都由社会科学工作者承担。

  这一概念在科学上是清楚的。考古学研究对象主要是经过人类有意识加工的。有时一些自然物虽未经人类加工,但与人类活动有关,并能反映人类的活动,如农作物、家畜、渔猎品、采集品等,也属考古学研究范围,但对其详细研究工作却须由生物学家、古生物学家按照自然科学方法进行工作的问题了。

  考古学属于人文科学或社会科学中历史科学的一部分,在欧美虽有时包括在广义的人类学中,但它绝不属自然科学。但这并不排斥在考古学研究中尽量采用自然科学知识和技术方法或和有关的自然科学工作者合作进行考古研究。

  ③古生物学作为生物科学的组成部分,属于自然科学。它研究的对象中包括现代人和猿人在内的一切生物。人类化石自然是古生物学家或专门的古人类学家研究的对象。如上述,人类化石遗址中,往往有石器。因此,部分古人类学家同时也进行旧石器的研究。

  因此,考古学与古生物学(或古人类学)是不相统属的两门学科。考古学研究 200万年以内的人类活动遗存(重点是1万年以内的)。古生物学研究的是1万年以前生活过的一切生物(包括人类)自身,当然是通过其所形成的化石。二者在200万年间互有重叠,但其着眼点却有极大差别。

化石与文物

  ①化石的定义已经在前面予以说明。不难看出,化石是自然产物,它的出现及保存状态以及它的种类等都不是人的力量所能左右的。其时代下限为1万年左右,上限目前已近40亿年。

  ②文物是具有历史价值、艺术价值和财务金融价值的古代遗物,是人类自身生活和社会活动的产物,绝大部分经过有意识的加工。文物一词在中国自唐代以来就已被赋予这种含义,俗称古物、古玩。在英语中为antique,过去只用于古希腊罗马的文化遗迹及遗物,后来被不断扩展,包括人类历史时期的各种艺术品等。

  文物的时代下限是一百年以前左右。国外常把1830年以前的物品叫做文物。在中国对于历史文物及革命文物也有一定的年代限制。通常在海关的有关条款中都有反映。

  文物的时代上限一般到旧石器时代。由于旧石器时代的年限很长,约从200多万年前延续到距今约1万年,也就是相当地质学上的更新世,但发现的旧石器遗址多在中更新世以后,其数量要比新石器时代的遗址和文物要少得多,尤其与新石器时代以后的历史时期的文物相比就更少了。

  总之,文物是人类创造的物质财富和一部分精神财富(如古籍、碑刻、书画等艺术品)的遗存。它的特征和它的出现均与人类活动有关。仅从这一点就与化石有着根本的区别。由于1982年11月19日人大常委会公布的《中华人民共和国文物保护法》的条款附带提及某些古脊椎动物化石亦应保护的问题使二者更发生了混淆。

人类对化石的早期认识史

  化石的英文名为“fos-sil”,来源于拉丁词“fossilis”,是从动词“fodere”变来的,有挖出、掘出之义。早在远古时期,希腊的希波利图斯曾引用色诺芬尼的论著,认为在距岸很远的山上发现的海生动物遗迹是当时动物陷入泥中留下,后来凝固下来的。同时,在中国写于春秋之末或战国初期(约公元前 5世纪)的《山海经》中就有关于龙骨的记载。在此后的一段时间里,把龙骨看成与蛇蜕相似的龙蜕,把骨化石与传说中的生物联系了起来。至公元11世纪宋的苏颂在《图经本草》中,明确指出龙骨并不是龙蜕,而是龙死后的遗体的骨、角、齿等硬的部分。

  在这一时期中国的著作中关于硅化木及其他化石的记载已屡见不鲜。从这些记述中可以明显看出,一些中国学者已经把这些化石与现代生物相比较,而且试图用来推断古气候了。不过他们对于化石的形成还不很清楚。这一时期对化石的认识应以沈括为代表。《梦溪笔谈》卷21第17则:“近岁延州……土下得竹笋……悉化为石。……延素无竹,此……不知何代物。无乃旷古以前,地卑气湿而宜竹邪?婺州金华山……核桃、芦根、鱼、蟹之类,皆有成石者……。”再如同卷第11则有:“遵太行而北,山崖之间,往往衔螺蚌壳及石子如鸟卵者,横亘石壁如带。此乃昔之海滨,今东距海已近千里。”沈括的记载与化石密切相关,以现代古生物学观点分析,可以看出:其一,太行山崖间的螺蚌壳,显系古生代地层中的腕足动物或软体动物化石。其二,浙江婺州金华属地即今之浙江省中偏西部地区,该地中生代地层中发现了多种植物和鱼、虾化石。至于第三点,经中国古生物学家考释,可能是一种已绝灭的节蕨类化石──新芦木。类似记载在这一时期的其他书籍中亦常可见到,如颜真卿的《麻姑仙坛记》记有“高石中犹有螺蚌壳,或以为桑田所变”。朱熹说:“尝见高山有螺蚌壳,或生石中。此石即旧日之土,螺蚌即水中之物。”再如从汉晋到唐宋期间,多次记载了湖南湘乡的鱼化石等。同时,龙骨、龙齿、石燕、石蟹、石蛇(可能是腹足类化石)等一直作为药用。蝙蝠石、直角石、鱼化石等作为装饰品一直被利用着。

  在欧洲,列奥纳多•达•芬奇于1508年首先提出化石是曾经活着的动植物的遗体。与其同时代的一些科学家将“fossil”用于泛指石头、矿物、器物等各种采集品,当然,其中包括着真正的化石。如德国医生G.鲍尔着眼于这些化石为什么是石质的,以及注意它们有无药用价值。瑞士医生兼博物学家C.格斯纳虽将化石与现代生物对比,但基于当时生物学知识水平而受到一定限制。此外,意大利医生、地质学家G.弗拉卡斯托罗和法国作家、制陶师B.帕利西都曾发现过双壳类、腹足类和鱼骨的化石。

  丹麦地质学家和解剖学家N.斯泰诺基于他对诸多地质现象的详细观察于1667年写出了有关“舌形石”(即鲨鱼牙齿化石)的文章(未出版)。斯泰诺提出化石是古代有机体的遗骸,细心研究化石有可能解释各种地质事件编年史的看法。关于化石的一个著名的插曲也发生在这个时期,作为狂热宗教徒的自然科学家J.J.朔伊希策将1726年瑞士埃宁根中新世湖相沉积褐煤层中的蝾螈化石视为《圣经》中大洪水时期有罪的俗人的遗骸,订名为 Homo diluvii testis(洪水证人)。这一错误直到1811年才由G.居维叶予以纠正。在其1812年出版的4卷本巨著的第四卷第十五篇论文中指出这一化石不是“人”而是一种盲螈 (Proteus)。直到1837年才由另外学者正式订名为朔氏大蝾螈。

  在欧洲,自W.史密斯、C.莱尔,尤其是C.R.达尔文以后,对于化石的认识逐渐深入而达到作为现代科学的古生物学的研究水平。

  在中国,由于长期的封建小农经济和以尊孔读经为主导的科举制度等诸多因素的影响而使古代科学技术的萌芽逐渐泯灭。对于化石的再认识也是19世纪中叶以后,作为现代科学的一部分由西欧传入中国,或由西欧经日本再传入中国的。

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