化石如何揭示过去
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化石如何揭示过去
在远古时期,当大多数化石形成时,地球世界远远不是现在这个样子。
早已消失的植物和动物当时栖息在水里和陆地上。
现在被高山覆盖的地区很可能曾经是古代海洋的海底;数百万年前曾是茂密热带森林的地区,如今很可能成为寒冷、干燥的平原;甚至大陆也是从亿万年前它们原来占据的遥远的地方漂移而来的。
没有任何人曾亲眼目睹并记录下来这些变化过程,但是古生物学家(即研究史前生命的科学家)已经通过仔细研究地球上的化石记录,将地球历史的大量事件和进程拼接起来。
对远古动植物的了解
通过研究化石, 古生物学家可以获得大量有关史前生命形态和生活方式的信息。
古生物学家了解化石动物或植物的方法之一是将它们同现生物种进行比较。
在许多情况下,这样的比较显示,化石物种具有很近的现代生物近缘类型。
化石物种和它的现代近缘物种之间的相似性和差别可以提供重要的信息。
例如, 根据大多数人类学家的看法,化石记录表明直立人(生活在大约180万年到30万年前的古人类物种)是现代人类的远古祖先。
它的形成化石的骨盆、腿骨和脚骨在结构上同现代人的很相似。
古生物学家知道,现代人的这些骨骼适应于直立行走。
根据这一证据,他们断定直立人也是直立行走的。
没有现代近缘类型的化石植物和化石动物很难深入了解。
了解它们生活状况的一个方式是将它们的化石与具有相似形态结构的无亲缘关系现生物种进行比较。
例如,化石纪录表明,大约2亿4千万年前到6千5百万年前,曾经生活着一类爬行动物,它们长着从每一个前肢伸出的、长而纤细的前脚趾。
这种骨质结构与任何现生爬行动物的结构都不相像,然而却与现代鸟类的翅膀结构相似。
古生物学家因此推测,这些古动物也能飞行。
他们将这些化石动物称为飞龙,意思是长着翅膀的恐龙。
造成化石生物死亡的条件也能够揭示它们的生活状况。
古生物学家发现了部分生长的新生小恐龙的巢穴化石,它们表明恐龙的某些物种在巢里喂养和照料后代,很像现代鸟类的生活方式。
动物的爬迹、足迹和洞穴遗迹称为遗迹化石,提供了史前动物行为的信息。
例如,恐龙足迹化石群表明恐龙的一些种类是成群活动的。
其他遗迹化石表明,原始类型的蠕虫生活于在海底挖掘的简单管穴中。
追踪生命的发展进程
化石纪录为生命的历史进程提供了重要的证据。
化石资料表明,经过亿万年的进化过程,地球上的生命从简单的单细胞细菌和藻类逐渐演变、发展为高度复杂多样性的生命类型。
化石纪录资料还指出,某些物种变化得极为显著,产生了全新的生命类型。
沉积岩层中化石所处的位置可以显示出,随着时间的推移,生物是如何增加其复杂性的。
由于沉积岩是矿物质沉积而形成的,新的层次必然处于老的层次之上部,当沉积物转变为岩石后,这些岩层就按照它们积淀重叠的次序被保存下来。
在没有被破坏的地层中,处于较深的地层(因而是古老的地层)的化石比那些处于近地表的年轻地层中的化石更原始。
保存在美国亚利桑纳州科罗拉多大峡谷地层中的化石是生物复杂性日益增加的绝好例证。
接近底部的地层大约有10亿年历史,只包含原始藻类化石。
年代在6亿到5亿年前的地层中,蕴藏着大量无脊椎动物化石,包括那些已经绝灭的称为三叶虫的海洋动物。
鱼类的化石遗存物首先出现于大约4亿年前的地层中。
某些形成于3.3亿年至2.6亿年前的上层地层,包含了像两栖类和小型爬行类这样的陆生动物的痕迹。
某些化石表明,特定类型的动植物类群是从其他类型进化而来的。
这些过渡类型的化石具有两种主要类型的联合特征。
例如,一种生活在大约3亿6千万年前的动物鱼石螈(又称鱼甲螈)骨架化石提供了两栖类从鱼类演化而来的证据。
古生物学家将鱼石螈划分为最早的两栖类动物,因为它具有腿和肺,能够在陆地上生活。
但是,鱼石螈的腿骨跟鱼类的鳍骨还很相似,它还有像鱼类的牙齿及宽大的、用来游泳的鳍状尾。
化石纪录表明,后来的两栖动物失去了这些鱼类类似的性状,更适应于陆上生活。
化石记载还显示了植物和动物类群是怎样在它们起源之后变得越来越多样化。
首批显花植物的叶子和花粉粒化石出现于早白垩纪时期的地层中,大约生活在1亿3千8百万年前之后的某个时期。
这些化石仅记录了少数几个物种。
出现在大约9千万年前的中白垩纪地层的化石,包括大量的来自许多不同环境的各种显花植物。
地球上所发生变化的历史纪录
古生物学家利用化石来确定数以百万年计的历史过程中地球气候和地貌的变化情况。
例如,他们发现在现今气候寒冷的美国怀俄明州具有热带棕榈树化石。
这些化石表明,这一地区的气候经历了变冷的过程;古生物学家发现,现在处于内陆地区的美国堪萨斯州和其他地区具有牡蛎化石。
这样的化石揭示了这些地区曾经广布浅海。
化石还提供了支持大陆漂移理论的证据。
这一理论认为,大陆的位置曾经历了上亿年的变动。
古生物学家发现,相似类型的恐龙化石存在于现代所有大陆的地层中,而相似的物种在分离的大陆上分别进化是不可能的。
因此,大多数地球科学家相信,当恐龙第一次出现时,也就是大约2亿4千万年以前,地球上几乎所有大陆都连接为一块单一的超级大陆。
相比之下,哺乳动物化石体现了大陆与大陆之间的复杂的差异性。
这一事实说明,在2亿年前,当哺乳动物开始发育并向不同地区扩散时,超级大陆发生了分裂。
各大陆逐渐漂移,慢慢到达目前它们所处的位置。