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古生物學(xué)
古生物學(xué)
古生物學(xué)(古生物學(xué))
古生物學(xué)是生命科學(xué)和地球科學(xué)的交叉科學(xué)。既是生命科學(xué)中唯一具有歷史科學(xué)性質(zhì)的時(shí)間尺度的一個(gè)獨(dú)特分支，研究生命起源、發(fā)展歷史、生物宏觀進(jìn)化模型、節(jié)奏與作用機(jī)制等歷史生物學(xué)的重要基礎(chǔ)和組成部分；又是地球科學(xué)的一個(gè)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(shí)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(xué)Paleontology / pal(a)eobiology 根據(jù)研究的不同對(duì)象，古生物學(xué)分為古植物學(xué)和古動(dòng)物學(xué)兩大分支。隨著近代生產(chǎn)發(fā)展的需要和科學(xué)研究的深化，古植物學(xué)分出了古孢粉學(xué)和古藻類學(xué)；古動(dòng)物學(xué)分出了古無(wú)脊椎動(dòng)物學(xué)和古脊椎動(dòng)物學(xué)；古人類學(xué)既是人類學(xué)的分支學(xué)科，又是古脊椎動(dòng)物學(xué)的分支學(xué)科；根據(jù)個(gè)體微小的動(dòng)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(xué)科，在理論和實(shí)踐上顯示出重要的意義。
發(fā)展簡(jiǎn)史對(duì)于化石的認(rèn)識(shí)在中國(guó)和西方都已有千年以上的歷史。但古生物學(xué)成為科學(xué)則始于18世紀(jì)后期，約有200年歷史。這門科學(xué)的奠基者包括：J.-B. de拉馬克（無(wú)脊椎動(dòng)物學(xué)）、W.史密斯（生物地層學(xué)）、G.居維葉（提出相關(guān)律及絕滅、災(zāi)變等概念）、C.R.達(dá)爾文（他的進(jìn)化論為古生物學(xué)提供了科學(xué)的理論基礎(chǔ)，同時(shí)指出了“化石記錄的不完整性”這一缺陷）。 從那時(shí)以后到20世紀(jì)中葉的百余年間，古生物學(xué)的主流是描述古生物學(xué)和生物地層學(xué)。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(guó)、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(xué)的綜合研究提供了事實(shí)基礎(chǔ)。這個(gè)時(shí)期古生物學(xué)其他方面的發(fā)展不顯著，原因之一是現(xiàn)代生物學(xué)（遺傳學(xué)，分子生物學(xué)）的發(fā)展還沒(méi)有滲透進(jìn)來(lái)，在地質(zhì)學(xué)中也缺乏能為古生物學(xué)指明道路的統(tǒng)一理論格架。 從20世紀(jì)中葉以后,古生物學(xué)有一些重大的突破：①電子顯微鏡、特種攝影技術(shù)的應(yīng)用和石油勘探的需要，使一些新分支飛躍發(fā)展起來(lái)，這包括微體和超微古生物學(xué)、古生物化學(xué)、化石巖石學(xué)等；②在大量資料的積累的基礎(chǔ)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(xué)和進(jìn)化論對(duì)古生物進(jìn)化理論的綜合。60年代后，由于板塊理論為古生物學(xué)提供了統(tǒng)一的全球地質(zhì)背景，又向古生物學(xué)提出要求。由于生物學(xué)上一些新的發(fā)展（中性學(xué)說(shuō)、分支系統(tǒng)學(xué)等），古生物學(xué)在進(jìn)化論、系統(tǒng)分類學(xué)、古生物地理學(xué)等方面出現(xiàn)了許多新思潮。形成對(duì)傳統(tǒng)觀念的沖擊，出現(xiàn)了一些新的成就，如總鰭魚(yú)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(duì)象
古生物學(xué)的研究對(duì)象是化石。對(duì)化石的研究包括野外和室內(nèi)兩個(gè)階段。野外階段主要是采集標(biāo)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(wù)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(shí)進(jìn)行測(cè)量，逐層觀察并記錄巖性和化石產(chǎn)出情況，同時(shí)對(duì)巖石、化石標(biāo)本進(jìn)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(jìn)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(duì)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(xué)相同,命名法（二名法、優(yōu)先律等）也遵循“國(guó)際動(dòng)（植）物命名法規(guī)”的規(guī)定。在此基礎(chǔ)上，再進(jìn)行某一學(xué)科方向的專題研究。
生物的進(jìn)化古生物是地史時(shí)期的生物,也遵循達(dá)爾文進(jìn)化論的原則。進(jìn)化論所指明的進(jìn)化方式──分支進(jìn)化、階段進(jìn)化、輻射適應(yīng)、趨異進(jìn)化、趨同進(jìn)化、平行進(jìn)化、動(dòng)態(tài)進(jìn)化等同樣適用于古生物。除此以外，古生物進(jìn)化 有自己的規(guī)律和特點(diǎn)。比較重要的規(guī)律有：①不可逆律，為比利時(shí)古生物學(xué)家L.多洛所提出。它指出，無(wú)論是生物體或其器官，一經(jīng)演變?cè)俨豢赡茉谝院笊锝缰谢謴?fù)，一經(jīng)消失也不可能再在后代或別處重現(xiàn)。例如，魚(yú)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(yú)的鰭、鰓等都不能在鯨類中恢復(fù)，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(huì)再出現(xiàn)，不同時(shí)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(lái)，就構(gòu)成利用古生物學(xué)方法確定地層時(shí)代和劃分地層的基本原理。②相關(guān)律，為法國(guó)古生物學(xué)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(huì)引起其他部分相應(yīng)的變化。這是因?yàn)閷?duì)環(huán)境的適應(yīng)必然影響到許多方面。例如哺乳類對(duì)肉食適應(yīng)會(huì)引起牙齒的分化(適應(yīng)于撕咬)、上下頜強(qiáng)化、感覺(jué)敏銳、四肢強(qiáng)壯、趾端具爪等一系列相關(guān)的變化。根據(jù)相關(guān)律，應(yīng)用比較解剖學(xué)的知識(shí)，可以從通常保存不完整的化石資料復(fù)原其整體，并可據(jù)以推斷其生態(tài)習(xí)性，以恢復(fù)古環(huán)境。③重演律，為德國(guó)生物學(xué)家赫克爾所提出。它指出個(gè)體發(fā)育是系統(tǒng)發(fā)生的簡(jiǎn)短重演。根據(jù)重演律，可以從個(gè)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(shuō)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(guò)程。
進(jìn)步性進(jìn)化
古生物的進(jìn)化有宏觀上的不斷進(jìn)步和階段性進(jìn)化的特點(diǎn)。進(jìn)步性進(jìn)化指生物界歷史總的是由少到多、由低級(jí)到高級(jí)、由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的趨勢(shì)。哈蘭等(1967)根據(jù)2526個(gè)屬以上類別的時(shí)代分布統(tǒng)計(jì)，從寒武紀(jì)時(shí)的幾十個(gè)增至1000多個(gè)。植物、無(wú)脊椎動(dòng)物、脊椎動(dòng)物分別呈現(xiàn)同樣趨勢(shì)。在16個(gè)主要門類中，除裸子植物門、軟體動(dòng)物門、腕足動(dòng)物門和爬行綱外，均呈分異度增加，由低到高、由簡(jiǎn)到繁的趨勢(shì)(陳世驤,1978)。
階段性進(jìn)化
一系列短期的突變(間斷)與長(zhǎng)期的漸變(平衡)交替發(fā)生的過(guò)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(yīng)；在新門類產(chǎn)生后，可以有一長(zhǎng)期的穩(wěn)定發(fā)展的漸變期，直至下一個(gè)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(shí)期內(nèi)絕滅。在隱生宙末，伊迪卡拉動(dòng)物群的消失代表一次大絕滅。在顯生宙，有人統(tǒng)計(jì)共有6次大規(guī)模絕滅(寒武紀(jì)末、奧陶紀(jì)末、泥盆紀(jì)末、二疊紀(jì)末、三疊紀(jì)末、白堊紀(jì)末)。其中二疊紀(jì)末的一次最為劇烈。每一次大規(guī)模絕滅，屬的交替達(dá)百分之?dāng)?shù)十,種的交替更大，可達(dá)90%以上。它們與緊接的新門類輻射適應(yīng)相結(jié)合，構(gòu)成地史上劃分相對(duì)地質(zhì)年代的基礎(chǔ)。關(guān)于大規(guī)模絕滅的原因，可大致分為生物界本身(競(jìng)爭(zhēng)、攫食、營(yíng)養(yǎng)源、營(yíng)養(yǎng)區(qū)、營(yíng)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(chǎng)改變等）的原因。認(rèn)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(jì)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(jì)末大規(guī)模絕滅的說(shuō)法相當(dāng)流行。
古生物的分類系統(tǒng)
古生物的分類階元與生物學(xué)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(xué)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(xué)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(rèn)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(xì)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(dú)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(diǎn)是，現(xiàn)代生物學(xué)分類中最低單位只有地理亞種，而古生物學(xué)分類中還有年代亞種，它是指同一種內(nèi)，在不同時(shí)代分布上其形態(tài)特征不同的種群；年代亞種進(jìn)一步發(fā)展，則成為年代種。
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