古生物

古生物生是存在地球历史的地质年代中、而现已大部分绝灭的生物。包括古植物(芦木、鳞木等)、古无脊椎动物(货币虫、三叶虫、菊石等)、古脊椎动物(恐龙、始祖鸟、猛犸等)。

古生物命名

　　所有经过研究的生物，都要给予科学的名称，即学名（scientific name）。按国际命名法规，生物各级分类等级的学名，改用拉丁字或拉丁化文字。属和属级以上的名称采用单名，即用一个拉丁词命名，第一字母大写。种的名称采用双名法（binomen），即由种的本名和其从属的属名组成，属名在前，种本名在后。种、亚种及变种本名第一个字母小写。属和属以下名称，在印刷和书写时，需用斜体字，属以上名称用正体字。为了便于查阅，在各级名称之后，用正体字注以命名者的姓氏（应为拉丁字母拼缀）和命名时的公历年号，两者间以逗点分隔。若命名者不止一人，用拉丁连结词et(和)连接之。

 　　物种既是生物分类的基本单位，也是生物进化的基本单位。生物进化的实质，就是物种的起源和演变。从生物学角度来认识物种，认为物种基本结构是居群，而不是个体。

 　　生物命名法中一条重要原则是优先律（law of priority），即生物的有效学名是符合国际动物、植物命名法所规定的最早正式刊出的名称。遇到同一生物由两个或更多名称即构成异名（synonym）,或不同生物共有一个名称即同名（homomym），应以优先律选取最早正式发表的名称。例如,横板珊瑚一个属Tetrapora(方管珊瑚)原为矢部长克(H.Yabe)和早坂一郎(I.hayasaka)于1915年所首创(Tetrapora Yabe et Hayasaka，1915年)。到了1940年，古生物研究者发现，该属名早在1857年用于苔藓动物一个属方管苔藓虫(Tetrapora Queenstedt,1857年)。横坂珊瑚Tetrapora 事后定的，依优先律应予废弃，而用另一新的属名Hayasakaia（早坂珊瑚）来代替。

古生物演化

（1）生命的起源

一般认为生命是由化学物质从无机到有机演化而来的。原始大气富含甲烷、氨、二氧化碳、水汽等，这些气体在外界高能（紫外线、闪电、高温）的作用下，首先合成氨基酸、脂肪酸等小分子有机化合物。这些小分子有机化合物，在适当的条件下，可以进一步结合成更复杂的蛋白质、核酸等大分子有机物质，经过进一步演化，终于产生了能够不断地进行自我更新的、结构非常复杂的多分子体系，由此产生了原始生命。当非细胞形态的原始生命在地球上出现时，由于大气中仍然缺氧,因此,它们一定是厌氧和异养类型。地球约形成于距今46亿年，从澳大利亚发现的距今35亿年的瓦拉翁纳群中的丝状细菌化石表明，生命的起源亦即化学演化过程，应发生在地球形成后约11亿年。生命的产生是地球演化史上的一次最大的飞跃，使得地球历史从化学演化阶段推向生物演化阶段。

（2）原核生物的出现

最初的生命应是非细胞形态的生命，为了保证有机体与外界正常的物质交换，原始生命在演化过程中,形成了细胞膜,出现了细胞结构的原核生物。细胞是生命的结构单元、功能单元和生殖单元，细胞的产生是生命史上的一次重大的飞跃。当前，地球上发现最早具细胞结构的可靠化石是瓦拉翁纳群中的丝状细菌化石。

藻菌生态系统的形成　地球上最早出现的异养型原核生物细菌，经过不断地分化和发展，终于又出现了能够进行光合作用、从无机物合成有机养料的自养型原核生物蓝藻。蓝藻和细菌作为早期生物界的合成者和分解者，组成物质循环的两个基本环节，形成了一个完整的生态系统。从异养到自养是早期生物演化的另一次重大的飞跃。

蓝藻是最早出现的放氧生物，使得地球上原始大气中氧气浓度不断增加，形成含氧大气层。在高空出现的臭氧层，吸收了太阳的紫外辐射，改变了整个生态环境，为喜氧生物提供了有利的生活环境。于是生物便由厌氧转入喜氧，提高了能量代谢的效能。在加拿大甘弗林组中，发现了完好的距今约20亿年的细菌和蓝藻化石。

（3）真核生物的出现

从原核到真核是生物演化从简单到复杂的转折点，最早具细胞的生物是单细胞原核生物。原核细胞没有核膜，没有细胞器，结构简单。真核细胞具有核膜，整个细胞分化为细胞核和细胞质两部分。细胞核内具有染色体，成为遗传中心，细胞质内进行蛋白质合成，成为代谢中心。由于细胞结构的复化，增强了变异性，使得真核生物能够向高级体制发展。现已发现距今约13亿年的美国加利福尼亚的贝克泉组的白云岩中的原核蓝藻和真核绿藻。绿藻还发现于距今约10亿年的澳大利亚的苦泉组。绿藻是最早具有真核的生物。

（4）动物的出现

随着真核生物的出现，动、植物开始分化和发展。动物的出现，形成了一个新的三极生态系统。绿色植物（真核植物和原核蓝藻）通过叶绿素光合作用制造食物，是自然界的生产者；细菌和真菌是自然界的分解者；动物是自然界的消费者。地史上最早的动物化石是距今6～7亿年澳大利亚的伊迪卡拉动物群，其中以腔肠动物的似水母类、海鳃类、环节动物和少量节肢动物为主，还有一部分分类位置未定的疑难化石，很可能代表地史上曾短暂出现而又迅速绝灭的类群。从动物的分化水平看,伊迪卡拉动物群已是较后期的类型,不是动物的原始代表。这标志着后生动物在早已出现，并经历了一段相当长的分化演变过程。

（5）洋藻类和无脊椎动物时代

在生物演化史上称为“海洋藻类时代”和“海洋无脊椎动物时代”。起始于距今6亿年，延续了约1.7亿年。

植物仍以海生藻类为主，但很难保存为完好的化石。由于植物进化速度远较动物缓慢，早古生代植物界一直停留在藻类阶段。藻类的大量繁育不仅为海洋无脊椎动物提供了丰富的食物资源,而且通过叶绿素光合作用,放出氧气，为海洋无脊椎动物的发展，准备了有利的生活环境。继元古宙末期伊迪卡拉后生裸露动物群之后，于早期，出现了地史上最早具钙质硬壳的小壳动物群，包括软舌螺、单板类、腹足类、腕足类等。这与当时海水富含钙质有关。由于发生了矿化事件，使得寒武纪保存的化石突然增多。这一时期称为“非三叶虫时代”。进入三叶虫时代后,在中国云南发现了距今5.7亿年的澄江动物群，主要由水母、三叶虫、金臂虫、非三叶虫节肢动物、蠕形动物、海绵、无铰腕足类、软舌螺和藻类等组成，是目前世界上保存最早的软体的多门类动物群，这一动物群的发现还表明后生动物在寒武纪开始前已经历了一段分化、辐射的历史过程。随后，腔肠动物、古杯类、软体动物（双壳、腹足、头足）、棘皮动物、牙形刺、笔石等相继出现。其中以三叶虫演化迅速、生态分异明显，分布遍及全球整个海域，在动物界中占绝对优势，因而称寒武纪为“三叶虫时代”。古杯类是地史上最早的造礁动物，生活于早寒武世，中寒武世早期绝灭，是生物史上第一个完全绝灭的造礁动物门类。是自然环境有利于海洋无脊椎动物继续发展的时代,层孔虫、苔藓虫等先后出现,笔石、腕足类、鹦鹉螺等显著分异。树形笔石继续发展，一部分固着在海底生活，而大部分远运洋漂浮生活，遍及全球海域。到早奥陶世中期，正笔石类兴起、演化迅速，是奥陶纪的重要分带化石。腕足类出现了分异的第一个高峰期，在数量上占重要地位。鹦鹉螺开始出现于晚寒武世，到奥陶纪分异明显，种类繁多，个体较大，是营游泳生活的凶猛食肉动物。珊瑚最早出现于寒武纪，至中、晚奥陶世大量繁育，同层孔虫、苔藓虫等一起，是温暖浅海的重要造礁动物。海洋无脊椎动物新类群的出现和多样化，加剧了浅海陆棚区的生存竞争。延续时间较短，生物界来源于奥陶纪，但有新的发展。其中最重要的生物事件是，三叶虫显著衰退，笔石向简化方向演变，单笔石兴起并大量发展。珊瑚以床板珊瑚和日射珊瑚为主，出现了特有的链珊瑚。腕足类出现了内部构造更为复杂的五房贝和展翼状外壳的石燕贝。鹦鹉螺显著减少但仍有代表。节肢动物中形体最大的板足鲎类最早出现于奥陶纪,到志留纪大量繁育,志留纪末，由于受加里东运动的影响，海水逐渐退去。部分生物为了适应新的生活环境，由海洋向陆地生活转变。

（6）向陆地生活转变和发展

由于志留纪末期大规模海退,陆地面积逐渐扩大,从滨海浅滩绿藻植物演化而来的陆生裸蕨植物最早出现于晚志留世，到早泥盆世开始大量生活在滨海沼泽低地，中泥盆世后期出现根、茎和叶分化的原始石松类和有节类，到晚泥盆世在自然选择的作用下，裸蕨迅速绝灭了。一般称志留纪末到中泥盆世为“裸蕨植物时代”。到石炭、二叠纪陆生植物进一步发展，出现了石松、节蕨、真蕨和原始裸子植物的种子蕨和科达类，这一时期被称为“蕨类植物时代”。从晚石炭世到二叠纪各类植物极度繁茂，由于适应不同的气候条件，逐渐形成明显的植物地理分区。

陆生植物发展之后，与植物存在着密切关系的昆虫大量繁育，它们相互依存，相互制约，平行发展。最早的昆虫类是最原始的无翅类型，最早的无翅类化石出现于。出现了现知最早的有翅昆虫，当时最繁盛的昆虫是现已绝灭的古网翅类。昆虫区系发生显著的变化，直翅类明显缩小，许多现代类型开始出现。

（7）鱼类的出现和发展

鱼类包括有颌类和无颌类。无颌类包括头甲鱼形类和鳍甲鱼形类。头甲鱼形类包括现生的七鳃鳗和盲鳗以及古生代有甲胄的种类；鳍甲鱼形类包括已绝灭的异甲鱼和花麟鱼。无颌类最早的类群是异甲类。发现于北美落基山区中奥陶统的异甲鱼，是脊椎动物最早的化石代表。晚志留世出现了从无颌类分化出来的最早具颌的棘鱼类和盾皮鱼类。有了上下颌，就不仅是被动摄食微小有机物，而可主动追捕大的食物了。硬骨鱼类包括总鳍鱼类、肺鱼类和辐鳍鱼类，最早出现于晚志留世晚期，与棘鱼类有共同的祖先。盾皮鱼类最早出现于晚志留世，一直生存到早石炭世，以泥盆纪最繁盛。软骨鱼类出现于早泥盆世晚期，可能与盾皮鱼类有共同的祖先。泥盆纪时鱼类极为繁盛，故被称为“鱼类时代”。硬骨鱼类在现代鱼类中占绝对优势，被称为“水中的主人”。从侏罗纪起，软骨鱼类出现了，如鲨鱼和鳐，还有生活在深海里的银鲛。

（8）两栖类的出现 

总鳍鱼在晚泥盆世时登陆, 是陆生脊椎动物的最早类型。脊椎动物在登上陆地的过程中首先要解决呼吸和行动问题总鳍鱼已具有原始肺的构造,肉质偶鳍可以在地上爬行。最早的两栖类代表是发现于格陵兰和北美晚泥盆世的迷齿类鱼石螈(Ichthyostega)，具明显的从总鳍鱼类向两栖类过渡的中间类型性质。石炭-二叠纪是两栖类最繁盛的时期,被称为“两栖动物时代”。残存下来的现代两栖类有蝾螈、青蛙等。

（9）裸子植物和爬行运动 

裸子植物虽在石炭－二叠纪时已开始出现，但最繁盛的时期是，故中生代被称为“裸子植物时代”。这一时期的植物群以苏铁、本内苏铁和松柏类为主。北半球还有较多的银杏类，南半球则以松柏类占优势。从蕨类植物演化到裸子植物，标志着从孢子繁植转化为种子繁殖。裸子植物用种子繁殖适于陆上生活和传播，扩大了生存空间，形成了地球上的广大森林，为爬行动物的发展，提供了有利的生活环境。石炭-二叠纪时,从两栖动物迷齿类演化出来的蜥螈形类，坚持陆生方向，很可能是爬行动物的祖先。经过长期演化，产生了能够适应干旱陆地环境的羊膜卵。于是，爬行动物诞生了。从两栖类水中产卵、水中受精发展到爬行动物的体内受精和产生羊膜卵，是脊椎动物演化史上的一次重大飞跃。陆生爬行动物中以恐龙(Dinosaur)为主要代表。恐龙最早出现于中三叠世,分蜥臀类和鸟臀类两大支系,是中生代占绝对优势的陆地脊椎动物。由于爬行动物大量繁殖,除绝大部分在陆地上生活外,有的重返水域成为水生爬行动物，如开始的鱼龙类、和的蛇颈龙类。有的向空中发展成为飞翔的爬行动物，叫翼龙类，如德国侏罗系中发现的喙嘴龙 (Rhamphorhyn-chus),靠前肢的两张翼膜飞翔。由喙嘴龙分化出另一类飞翔爬行动物叫翼指龙(Ptercdactylus),主要生活在晚侏罗世到白垩纪。爬行动物是中生代地球上占绝对优势的脊椎动物，故称中生代为“爬行动物时代”或“龙的时代”。到白垩纪末期，全球出现了显著的地质事件，使地表自然环境发生巨大变化。由于恐龙不能适应当时迅速变化的环境，随同整个爬行动物的大衰退，无论陆生的、水生的或飞翔的恐龙，到白垩纪末都相继绝灭了。爬行动物中残留并延续至今天的，仅有喙头蜥类、鳄类、龟鳖类和有鳞类（蛇和蜥蜴）。

对恐龙的绝灭尚有不同的解释。不少人认为恐龙的集群绝灭与地外成因的灾变事件有关，如超新星爆发、小天体撞击地球等。

（10）鸟类的出现和发展

鸟类是从爬行动物分化出来的一个旁支。鸟类的脑和神经系统发达,心脏分隔完全,是恒温的脊椎动物。从变温的爬行动物转化为恒温的鸟类，是脊椎动物演化史上的一次重大飞跃。恒温动物（鸟类和哺乳动物）的体温相对稳定,不受外界气温的影响,增强了对气候环境的适应性，扩大了地理分布范围。鸟类最早的化石代表是德国晚侏罗世的始祖鸟(Ar-chaeopteryx)，它是由爬行动物向鸟类过渡的中间类型，是鸟类的最早代表。此外，1986年在美国得克萨斯州发现一新的鸟化石,命名为 Protoavis,意为“原始的鸟”。其时代为三叠纪，比始祖鸟早，但比始祖鸟更接近现代鸟类。因此有人认为始祖鸟可能是鸟类系统演化中的一个旁支。有关鸟类的起源和早期发展有待深入研究。

（11）被子植物和哺乳动物

早白垩世晚期出现了被子植物，中、晚白垩世很快繁育起来,新生代时极为繁盛,代替了裸子植物，成为植物界中最高级的类群，开创了被子植物时代。关于被子植物的起源迄今尚无定论。

被子植物有比裸子植物更进步的内部构造和完善的生殖器官。被子植物的迅速发展和更广泛的地理分布，为依赖植物为生的动物界提供了丰富的食物资源，促进了昆虫、鸟类和哺乳动物的大发展。人类生活也与被子植物的发展密切相关。最早的哺乳动物是从三叠纪的似哺乳爬行动物中分化出来的。进入新生代，由于板块的分离或聚合，气候的分化，被子植物的迅速发展和广泛分布，促使哺乳动物迅速分化、辐射，得到了空前发展，取代了爬行动物，在地球上居于优势。从而脊椎动物的演化又进入了一个更高级的阶段──哺乳动物时代。从爬行动物的变温、卵生发展为哺乳动物的恒温、胎生和哺乳，以及高度发达的神经系统和感觉器官，是脊椎动物演化史上的一次重大飞跃。一般认为中生代的古兽类是白垩纪和新生代有袋类和有胎盘类的共同祖先。白垩纪时，有袋类广泛分布于世界各大陆，第三纪繁盛于南美，而现代仅生活在澳大利亚。有胎盘类是比有袋类更高等的哺乳动物。最早的有胎盘类是白垩纪出现的小型食虫类。新生代后得到空前发展，分化、辐射出许多分支。其中一支为适合于飞行生活的翼手类和蝙蝠，是从古新世一类树栖生活的食虫类演化而来的。另一支是适应于海洋生活的鲸类，保留了从陆生祖先继承来的肺呼吸，是一种进化趋同的现象。啮齿类包括现生的松鼠、河狸、家鼠等，是兽类中演化最成功的一类，无论在种类、数量、分布地区，在兽类中都占优势地位。食肉类又分为古食肉类、新食肉类和鳍脚类。古食肉类大量辐射发生在古新世和始新世。始新世末期新食肉类繁盛起来，如现生的猫、虎、狗等。新食肉类出现不久，海生鳍脚类（海狮、海豹、海象）开始出现。最原始的哺乳动物主要是食虫的。古老的有蹄动物踝节类也是从原始食虫类演化而来的，是由食虫发展到食草过程中最原始的一个分支，是后来大多数有蹄动物，包括马、貘、犀等奇蹄类和猪、牛、羊等偶蹄类的共同祖先。

象的祖先可能由早期的踝节类演化而来。最早的象是发现于北非晚始新世到早渐新世的始祖象(Moerither-ium),体形大小如猪，第二对门齿还没有形成象类特有的大门牙。古乳齿象(Palaeomastodon)是始祖象的直接后裔，它的身体比始祖象增大了约一倍,上门牙伸长,第四纪开始多数绝灭，少数生活到早更新世。真象类是从乳齿象演化出来的，又分为剑齿象类和真象类。中国象类化石很多，如甘肃早更新世的剑齿象化石被命名为黄河古象，真象化石有广泛分布于华北和东北晚更新世的猛犸象。象类演化趋势是个体增大、鼻长和大象牙的不断增长。今天残存的仅有非洲象和印度象。奇蹄类中以马的演化研究的最清楚。马的最早代表是始新世早期的始马(Hyracotherium),大小如现代的狐狸，前足有4个脚趾，后足有5个脚趾。渐新世出现了中马(Mesohippus)，前、后足只有3个脚趾,都着地。始马和中马都生活在森林里。中新世出现了草原古马(Mery-chippus)，前、后足都只有3个脚趾，只中间1个趾着地，两侧的已经退化。从草原古马开始，马类才进化到草原奔驰生活。到上新世，开始出现单趾马，命名为上新马(Pliohippus)。到第四纪出现了现代马 (Equus)。马类的演化趋势是，个体增大，腿和脚伸长，侧趾退化，中趾加强，前臼齿臼齿化，颊齿齿冠增高。偶蹄类从始新世开始出现，经过渐新世、中新世和上新世大量发展,从更新世到现在,在食草动物中无论在种类上和数量上都占优势地位。偶蹄类分为猪形类、骆驼类和反刍类。猪形类出现于始新世早期，都是些小形偶蹄类，如始新世的双锥齿兽，戈壁猪形兽等。从渐新世到上新世体形变大。更新世出现了与现代野猪相似的猪。骆驼出现于始新世晚期，也是小形的偶蹄类。从始新世的始驼，经过渐新世的鹿驼，到中新世和上新世的原驼，一直发展到现代亚洲的真驼和南美的羊驼。反刍类包括鼷鹿、鹿、长颈鹿、牛、羊、羚羊等。这一类的主要特征是消化系统复杂，能很好地加工和消化粗糙的草类。鼷鹿是最原始的反刍类。在中国发现的鹿化石很多，有中新世的皇冠鹿，上新世的上新鹿，更新世的四不象鹿和大角鹿等。

（12）从猿到人 

人类在动物界中的近亲是类人猿（简称猿）。现代的类人猿有长臂猿、猩猩、大猩猩和黑猩猩。类人猿无论在外貌和面部表情上，还是身体内部的结构上都与人相似。类人猿中又以黑猩猩与人最接近。根据化石资料,从猿到人经过森林古猿(Dryopithe-cus)、腊玛古猿(Ramapithecus)、南方古猿(Australo-pithecus)、人(Homo)4个阶段。森林古猿在渐新世晚期中新世中期繁荣于欧、亚、非洲大陆，是现生各种猿类的祖先。腊玛古猿大约在1500万年前由一种森林古猿演化而来, 生存在距今 1500～800万年前。这种化石最早(1932)发现于印度西瓦立克山，以后在非洲、欧洲和中国云南均有发现。一般认为腊玛古猿是从猿到人过渡阶段的早期代表，是最早的人科成员。但近年来新发现的化石却增加了腊玛古猿是人科的怀疑，有人认为是一种进步的猿类。南方古猿化石最早(1924)发现于南非，南方古猿大约生存于距今300～100万年前，它的原始类型可能是从猿到人的过渡阶段晚期的代表。由南方古猿再进一步发展成现代人。从猿到人的演化过程中，劳动起着重要的作用。由于劳动使身体的姿势由半直立变为直立。劳动和语言又促进了脑的发展，而脑的发展又加速了从猿到人的转变。

（13）人类的发展 

人类发展的过程一般分为 4个阶段：早期猿人阶段、晚期猿人阶段、早期智人阶段和晚期智人阶段。

早期猿人阶段。出现于更新世早期，以坦桑尼亚距今 175万年的“能人”(Homo habilis)为代表。这一阶段的人类已具人的基本特点，但还有许多原始性。能直立行走，还能制造简单的砾石工具。外貌像猿，但脑量达700毫升，比现代猿大。

晚期猿人（直立人）阶段。出现于更新世中期，以北京猿人(Homo erectus pekinensis)和爪哇猿人(Homo ercetus  Java)为代表。与北京猿人大致同时的还有蓝田猿人(Homo erectus lantianensis)和海德堡人(Homo erectus heidelber ensis)等。这一时期的猿人,身体形态已有明显的进步性，身体像人，脑颅像猿，但脑量较大,在715～1225毫升之间，直立行走的姿势已与现代人接近。在文化上已能制造较进步的石器，并开始用天然火。比早期猿人分布范围更广泛。

早期智人（古人）阶段。古人生存于距今10～20万年至5万年前，广泛分布于亚、非、欧洲的许多地区,以德国的尼安德特人(Homo sapiens  neanderthalensis)为代表。中国发现的古人化石有广东的马坝人、湖北的长阳人、山西的丁村人。古人的脑量已达现代人的水平，制造石器，靠渔猎生活，能人工取火。丁村人在石器打制技术上比北京猿人有了显著提高，加工更加精细。

晚期智人（新人）阶段。出现于近5万年内,以法国的克罗马侬人(Homo sapiens sapiens)为代表。在中国有北京周口店的山顶洞人，内蒙的河套人，广西的柳江人,四川的资阳人。新人在形态上已非常像现代人,在文化上已有雕刻与绘画的艺术，并出现了装饰品。新人分布范围比古人更广泛。新人化石不仅发现于亚、欧、非洲的广大地区，在大洋洲和美洲也有发现。在新人阶段，现代人种包括黄种、白种、黑种和棕种，开始分化和形成，广泛分布于世界各地。柳江人是现代黄种人的祖先，克罗马侬人是现代欧洲白种人的祖先。

古生物化石

古生物化石是指人类史前地质历史时期形成并赋存于地层遗迹，包括植中的生物遗体和活动物、无脊椎动物、脊椎动物等化石及其遗迹化石。它是地球历史的见证，是研究生物起源和进化等的科学依据。古生物化石不同于文物，它是重要的地质遗迹，是我国宝贵的、不可再生的自然遗产。

（1）古生物化石的综合价值

化石为国内乃至国际研究动植物生活习性、繁殖方式及当时的生态环境，提供十分珍贵的实物证据；化石对研究地质时期古地理、古气候、地球的演变、生物的进化等具有不可估量的价值；化石为探索地球上生物的大批死亡、灭绝事件研究，提供罕见的实体；有些特殊、特形化石其本身或经加工具有极高的美学欣赏价值和收藏价值，因此，在一定意义上，它也是一种重要的地质旅游资源和旅游商品资源。

（2）古生物化石的研究

通过研究化石，科学家可以逐渐认识遥远的过去生物的形态、结构、类别，可以推测出亿万年来生物起源、演化、发展的过程，还可以恢复漫长的地质历史时期各个阶段地球的生态环境。

（3）化石的保存条件和形成过程

地质历史时期的古生物遗体或遗迹在被沉积埋藏后可以随着漫长地质年代里沉积物的成岩过程石化成化石。但是，并不是所有的史前生物都能够形成化石。化石的形成过程及其后期的保存都要求一定的特殊条件。化石的形成及保存首先需要一定的生物自身条件。具有硬体的生物保存为化石的可能性较大。无脊椎动物中的各种贝壳、脊椎动物的骨骼等主要由矿物质构成，能够较为持久地抵御各种破坏作用。此外，具有角质层、纤维质和几丁质薄膜的生物，例如植物的叶子和笔石的体壁等，虽然容易遭受破坏，但是不容易溶解，在高温下能够炭化而成为化石。而动物的内脏和肌肉等软体容易被氧化和腐蚀，除了在极特殊的条件下就很难保存为化石。化石的形成和保存还需要一定的埋藏条件。生物死亡后如果能够被迅速埋藏则保存为化石的机会就多。如果生物遗体长期暴露在地表或者长久留在水底不被泥沙掩埋，它们就很容易遭到活动物的吞食或细菌的腐蚀，还容易遭受风化、水动力作用等破坏。不同的掩埋的沉积物也会使生物形成化石并被保存的可能性及状况产生差别。如果生物遗体被化学沉积物、生物成因的沉积物和细碎屑沉积物（指颗粒较细的沉积物）所埋藏，它们在埋藏期就不容易遭到破坏。但是如果被粗碎屑沉积物（指颗粒较粗的沉积物）所埋藏，它们在埋藏期间就容易因机械运动（粗碎屑的滚动和摩擦）而被破坏。在特殊的条件下，松脂的包裹和冻土的掩埋甚至可以保存完好的古生物软体，为科学家提供更为全面丰富的科学研究材料，琥珀里的蜘蛛和第四纪冻土中的猛犸象就是这样被保存下来的。时间因素在化石的形成中也是必不可少的。生物遗体或是其硬体部分必须经历长期的埋藏，才能够随着周围沉积物的成岩过程而石化成化石。有时虽然生物死后被迅速埋藏了，但是不久又因冲刷等各种自然营力的作用而重新暴露出来，这样它依然不能形成化石。沉积物的成岩作用对化石的形成和保存也很有影响。一般来说，沉积物在固结成岩过程中的压实作用和结晶作用都会影响化石的形成和保存。其中，碎屑沉积物的压实作用比较显著，所以在碎屑沉积岩中的化石很少能够保持原始的立体状态。化学沉积物在成岩中的结晶作用则常常使生物遗体的微细结构遭受破坏，尤其是深部成岩、高温高压的变质作用和重结晶作用可以使化石严重损坏，甚至完全消失。

（4）古生物化石的用途

18、19世纪之交，博物学家通过对化石的观察发现，越古老的地层中的化石生物与现代生物的面貌差别越大，越年轻的地层中的化石生物与现代生物的面貌差别越小。这一发现为生物进化论思想的产生直接提供了启迪。随后，一代又一代的科学家通过对不断发现的越来越多的生物化石的研究，根据它们形态特征上的异同将各门类生物之间的亲缘关系了解得越来越清楚。在此基础上，科学家进一步的研究使得我们对各种古生物的生活方式、进化的规律和机制等有了更深入的了解。 微体古生物学是20世纪由于工业迅速发展而形成的一个古生物学新分支，主要研究对象是那些微小的化石生物，例如有孔虫、放射虫、几丁虫、介形虫、沟鞭藻和硅藻等门类，以及某些古生物类别的微小器官化石，如牙形石、轮藻和孢粉（植物的孢子和花粉）等。其中，孢粉的研究在划分对比非海相地层（即除了海洋性地层之外的所有其它地层）和研究古气候、古地理和古植被等方面具有特殊的意义。 在化石研究的基础上，古生态学家可以通过研究古生物与古环境的相互关系，了解地质历史各时期古生物的生活方式、生活条件、生命活动的遗迹、生物及其器官的形态功能、古生物死亡后的埋藏过程和机理等问题。 理论古生物学家通过研究大量的化石资料，探讨物种形成、类别的分异、进化的方式、进化的速率和进化机制等生物进化的规律。古生物地理学家则通过大量化石生物的对比研究来了解地质历史各时期动物群和植物群的地理分布等问题。 此外，诸如生物地层学、分子古生物学、古生物化学以及古仿生学等边缘学科的研究也都离不开古生物化石。由此可见，古生物学的方方面面以及相关的一些学科领域的科学研究都离不开古生物化石。 除了科学研究之外，化石的审美价值、文化价值和社会价值也很大。许多造型美观的化石即是自然遗产，又是天成的艺术品。国外发达国家许多普通人都是化石的爱好者和收藏家，通过收藏化石，即了解了自然历史等科学知识，又起到了修身养性、陶冶情操的作用；近年来随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，也出现了一批化石爱好者和收藏家，他们的活动不仅起到了一定的科学普及效应，而且还在很大程度上促进了古生物学的发展呢。例如，近年来我国辽西发现的许多轰动世界的古生物学大发现，最初或多或少地都与一些化石收藏家有关。不过，我国目前的化石收藏市场还很不规范，私人收藏对科学研究虽然起到了一些正面的积极作用，但是也为乱采滥挖、珍贵化石走私等埋下了隐患。因此，切实可行的有关珍贵化石保护和化石收藏市场规范化的法规和制度必须健全。 我国古代先民在几千年前就对化石有所认识，中医里一直把化石作为一种药材——龙骨，用来医治某些疾病。但是龙骨的采挖和药用确实对珍贵的化石资源是一种巨大的破坏。在知识经济时代的今天，应该认识到化石的科学价值和人文价值远远大于其医用价值；而且，龙骨所能够起到的那些医疗作用早已能够被许多新发明的药剂所取代，因此，该到了把龙骨开除出医学界的时候了。

（5）古生物化石类型

1.实体化石

实体化石是由古生物遗体本身的全部或部分（特别是硬体部分）保存下来而形成的化石。在能够避开空气氧化作用和细菌腐蚀作用的特别适宜的情况下，有些生物的遗体能够比较完好地保存而没有显著的变化。例如，西伯利亚发现的一些保存在冻土里的曾经生存在2万5千年前的第四纪的猛犸象，不仅骨骼保存完整，而且皮肤、体毛、血肉、甚至胃里的食物都保存完好。在波兰的斯大卢尼发现的曾经在1万年前不甚掉入沥青湖中的披毛犀的整体化石是迄今所知的最完整脊椎动物动物化石。在我国抚顺煤矿形成于始新世至渐新世（大约5600万年前到2300万年前）的煤层里含有大量的琥珀，其中经常保存有完好精美的蚊子、蜜蜂和等昆虫化石和蜘蛛化石。不过，这种没有经过显著化石化作用或只是有一些轻微变化的生物遗体是很少被发现的。绝大多数的生物化石仅仅保留的是其硬体部分，而且都经历了不同程度的化石化作用。所谓"化石化作用"是指，随着沉积物变成岩石的成岩作用，埋藏在沉积物中的生物遗体而经历了物理作用和化学作用的改造，但是仍然保留着生物面貌及部分生物结构的作用。化石化作用一般包括矿物质填充作用、交替作用和升馏作用等几种方式和过程。举例来说，无脊椎动物的硬体结构间或多或少留有一些空隙，比如珊瑚的隔壁间隔、海绵的沟系、有孔虫的房室、一些贝壳多孔而疏松的内层、以及脊椎动物的骨骼。尤其是脊椎动物的肢骨，髓质的有机物分解消失以后留下了中空的部分，在地层下被埋藏日久以后，溶解在地下水中的矿物质（主要是碳酸钙）往往在其孔隙中经重结晶作用变成了较为致密、坚实、并且增加了重量的实体化石。这样的作用就是矿物质填充作用。生物硬体的组成物质在埋藏情况下被逐渐溶解，再由外来矿物质逐渐补充替代的过程称为交替作用。在这个过程中，如果溶解和交替速度相等，而且以分子相交换，就可以保存原来的细微结构。例如世界各地经常发现的硅化木的形成，就是古老树木中的木质纤维被硅质替代，但是年轮和细胞轮廓等细微结构仍然保存下来的结果。而如果交替速度小于溶解速度，生物硬体的细微构造也会被破坏，最终只保留下来原物的外部形态。常见的交替物质有二氧化硅、方解石、白云石、黄铁矿等，相应的过程就可以叫做硅化、方解石化、白云石化和黄铁矿化。升馏作用是指古生物遗体在被埋藏之后，不稳定成分分解、可挥发物质往往首先挥发消失，最后只留下炭质薄膜而保存下来的过程。这个过程也成为炭化。例如，笔石骨骼成分为几丁质，埋藏条件下经升馏作用后，氢、氮、氧等元素挥发消逸，仅仅留下碳质薄膜。再如，植物的叶子主要成分是碳水化合物，经过升馏作用后往往也只有碳质保存成了化石。实体化石保存了古生物遗体的全部或部分，所以一般来说可以为科学家提供最为详尽的古生物身体形态结构信息，因此是古生物学研究中最主要的材料。

2.模铸化石

古生物学家把古生物遗体留在岩层或围岩中的印痕和复铸物称为模铸化石，它们可以根据与围岩的关系被分为5种类型：印痕化石、印模化石、模核化石、铸型化石和复合模化石。印痕化石是生物遗体（主要是软体部分）因陷落在细碎屑沉积物或化学沉积物中所留下的印痕。腐蚀作用和成岩作用虽然使得遗体本身被破坏，但是印痕却保存了下来，而且这种印痕还常常可以反映该生物的主要特征。腔肠动物的水母印痕、蠕虫动物的印痕以及植物叶子的印痕等都属于印痕化石。印模化石包括外模和内模两种。外模是古生物遗体坚硬部分（例如贝壳）的外表面印在围岩上的印痕，能够反映原来生物外表的形态及构造特征；内模是壳体的内表面轮廓构造留下的印痕，能够反映该生物硬体的内部形态及构造特征。例如，双壳类的两瓣壳往往是分散保存的，当它们被沉积物掩埋之后，沉积物经成岩过程固结成了岩石，而壳体有时被水溶解，但是却在围岩与壳的外表面的接触面上印下了外模，同时在围岩与壳的内表面的接触面上印下了内模。模核化石分为内核和外核两种。当腕足动物和某些双壳类动物死亡之后，它们的贝壳经常两瓣完整地被埋藏起来，其内部空腔也被沉积物填充，在固结以及壳体被溶解之后，内部留下一个实体即称为内核。如果壳内没有被沉积物填充，当贝壳溶解后就会在围岩中留下一个与壳大小相等、形状一致的空间；这个空间如果再经过充填，又会形成一个与原来的壳大小相等、形状一致但是成分均一的实体，这样的实体就被称为外核。当贝壳被沉积物掩埋并且已经形成外模和内核之后，壳质有时会全部溶解，然后又被另外某种矿物质填充，使得填充物象铸造的模型一样保留了原来贝壳的原形和大小，这样就形成了铸型化石。内模和外模重叠在一起的模铸化石称为复合模化石。当贝壳埋藏在沉积物中并形成内模和外模之后，如果贝壳随后被溶解而在围岩内留下了空隙，而后由于岩层的压实作用而使外模与内模重叠在了一起，复合模化石就形成了。

3.遗迹化石

保留在岩层中的古生物生活时的活动痕迹及其遗物叫做遗迹化石。其中，古生物的遗物又可以成为遗物化石。遗迹化石很少与留下遗迹的古生物实体化石同时保存，因此很难确定两者之间的对应关系。遗迹化石能够充分说明地质历史时期某些生物的存在及其生活方式，它们使古生物留下的记录更加丰富，给我们提供了更加全面地了解古生物的线索。最吸引人的遗迹化石当属脊椎动物的足迹，根据足迹的大小、深浅和排列情况，科学家能够推测留下这些足迹的古动物的身体是重还是轻、行走的步态是漫步、快跑还是跳跃。根据足迹上有爪印还是有蹄印，科学家可以推断这些动物是肉食者还是植食者。坐落在北京动物园附近的中国古动物馆内就珍藏着许多大大小小的恐龙脚印，通过这些遗迹化石你可以想象到在1亿年前的地球上恐龙漫步或奔驰在远古大地上的情景。此外，常见的遗迹化石还有蠕形动物的爬迹、节肢动物的爬痕、舌形贝和蠕虫在海底钻洞留下的潜穴以及某些动物的觅食痕迹等。遗物化石主要有动物的排泄物（粪化石）或卵（蛋化石）。鱼粪化石、鬣狗粪化石、各种各样的恐龙蛋化石以及鸵鸟蛋化石等遗物化石在中国古动物馆里也都可以看到。自从古人类出现以后，他们在各个发展时期制造和使用的工具及其它各种文化遗物也都属于遗物化石。如果你到我们中国古动物馆来，你会在里面的“树华古人类馆”里欣赏到上百件体现着远古人类智慧的珍贵的旧石器、骨器等遗物化石。本馆馆主龙子还曾经在一位农民手中见到过一件1万多年前的古人类用猛犸象的骨头制造的短剑，制作得异常精细，简直跟近代士兵用的匕首一样，血槽里还残存着狩猎时沾着的兽血变质后形成的油黑色的残留物。通过这把短剑，我似乎看到了我们祖先在1万多年前茹毛饮血的原始生活场景，但我更加感受到了我们祖先利用智慧在严酷的生存竞争环境里拼搏不息的顽强精神。正是靠着这种精神和智慧，我们人类终于一步步地进化发展到了今天，成为了主宰地球的主人。

4.化学化石

在大多数情况下，古生物的遗体都因遭到破坏而没有保存下来。但是在某种特定的条件下，组成生物的有机成分分解后形成的氨基酸、脂肪酸等有机物却可以仍然保留在岩层里。这些物质看不见、摸不着，但是却具有一定的有机化学分子结构，足以证明过去生物的存在。因此，科学家就把这类有机物称为化学化石。科学家曾经对3亿年前的鱼类和双壳类化石以及1亿多年前的恐龙化石进行过化学分析，分析出了7种氨基酸，甚至还在5亿年前的古老地层中分析出了氨基酸和蛋白质等有机物。化学化石的研究对探明地球上生命的起源和阐明生物进化的历史具有重要的意义；由于不同地质时期各类生物有机成分多有差异，对化学化石的进一步深入研究对解决生物分类和划分对比地层都将起到一定的作用。对化学化石的研究目前仍处于探索阶段，但是已经显露出了巨大的发展前景，因此而产生的一门新兴学科——古生物化学在不久的将来必将会得到迅速的发展并对整个古生物学科带来巨大的推动作用。

古生物博物馆

（1）中国古动物馆

在北京天文馆西侧、白石桥与动物园之间的丁字路口向南望，路边东侧可见一座掩映在高大的杨树林之中的青色古堡式建筑，这就是充满神秘色彩的中国古动物馆。这里展示着堪称世界一流、亚洲之最的古生物化石，仅恐龙就有二十多种：有身长22米的庞然巨物马门溪龙，也有一米来长、火鸡般大小的小型恐龙；有温文而雅、行动迟缓的食草动物；也有凶猛残暴、长着尖齿利爪的肉食动物。这里还有各种各样的史前怪兽，小学五年级课本中《黄河古象》这一课所描绘的古黄河象的整体骨架化石就陈列在这里。此外馆里还有古鱼类、古鸟类化石以及许多形象生动的仿真恐龙模型等。

  （2）自贡恐龙博物馆

自贡恐龙博物馆建筑设计新颖,造型别致,由若干座大小不等、形状各异、功能有别的石砌体建筑构成,好似一块块大砂岩状体错落有致的散布在一片亚热带植物群之中。其中一座中空的椭圆球形石砌体,坐落在一片绿色环状草坪之中,远看像一个硕大的恐龙头,又好似一个巨大恐龙蛋，这就是大型石雕:"史前魂"。博物馆主馆建筑粗犷朴实,简练浑厚,气势宠伟,其造型呈岩窟状,远望如一堆黄色巨石,与周围中生代残存植物相映生辉,给人一种远古洪荒的印象。 从"龙宫"大门进去,一步跨过时间千万载,进入远石恐龙时代,眼前呈现的是一个蔚为壮观的史前景象:中央大厅地下室和化石埋藏厅,好似一个庞大的"恐龙公墓"，众多的动物遗骸，酷似惨遭杀戮后被"活埋"的"万龙坑"。这种神奇的自然景观,令人叹为观止。化石埋藏厅是自贡恐龙博物馆的精华,面积约1000平方米。现已剥露出重叠交错堆积的多种恐龙化石和共生动物化石约40个个体材料。所有化石都保持其原始埋藏状况。

（3）禄丰恐龙博物馆

禄丰恐龙博物馆位于被誉为“恐龙之乡”的云南省楚雄州禄丰县县城，占地面积三千平方米，建筑面积一千六百多平方米，于1989兴建，1991年建成，并于同年10月26日第一届“恐龙文化节”正式对公众开放，是国内第一家县级恐龙博物馆。禄丰恐龙博物馆以“立足禄丰、服务社会”为宗旨，充分发挥社会教育的功能。自开馆以来，已接待国内外观众近40余万人次，并与国内外众多学术机构和社会团体建立了经常性的学术文化交流机制，举办了一系列学生科普夏令营活动，禄丰恐龙化石还到日本、美国、台湾等地进行过学术交流展出。

（4）中国地质博物馆

中国地质博物馆创建于1916年，是中国成立最早、目前亚洲规模最大的国家级地质学博物馆，在中外博物馆界久负盛名。该馆以历史悠久、典藏量大、珍品率高、陈列精美、科研成果丰硕称雄于亚洲地学博物馆。不仅具备典藏、科学研究、社会教育三大传统功能，而且富有时代特色，融科普、教学、学术交流、观赏、休闲于一体，社会影响日益广泛。该馆典藏各类地质标本20万件，其中世界上最高大、保存最完好的恐龙化石——“巨型山东龙”，以藏量大、珍品多闻名于世的“中华龙鸟”等原始鸟类系列化石，中国目前发现最早的古人类化石——云南元谋人牙齿化石；山顶洞人遗址中发掘的石器、石珠、骨针、骨饰，以及“水晶王”、巨型萤石等，都是国宝级的珍品。

（5）北京自然博物馆

北京自然博物馆位于首都南城中轴线上的天桥地区，背靠世界文化遗产天坛公园，面对现代化的天桥剧场, 具有特殊的文化环境。她的前身是成立于1951年4月的中央自然博物馆筹备处，1962年正式命名为北京自然博物馆。北京自然博物馆的馆藏标本约20余万件，其中有相当数量为国家一、二类保护的动物植物标本，还拥有一定数量的模式标本以及具有特殊意义的珍贵标本，许多标本在国内、国际上都堪称孤品，包括世界闻名的古黄河象头骨化石、长26米的巨型马门溪龙、世界上最早鸟类之一的三塔中国鸟以及完整的整窝恐龙蛋化石等。馆内还收藏着世界各国友好人士赠送给我国国家领导人的部分礼品标本，如科摩罗总统访华时赠送给江泽民同志的珍贵的拉蒂迈鱼（矛尾鱼）标本、早年越南胡志明送给毛泽东的亚洲象标本、朱德转送的鳄鱼标本等各类礼品标本。其中比较珍贵的还有澳大利亚赠送我国的恐鸟骨骼标本，这种地球上最大的鸟已经于1885年在我们这个星球上灭绝，而这件标本也是保存在我国的唯一的恐鸟标本。

（6）天津自然博物馆

天津自然博物馆是全国目前最大的自然博物馆，是我国著名自然博物馆之一，位于天津市和平区马场道206号。它以历史悠久、馆藏丰富、科研成果卓越享誉中外。馆藏的生物、地质、化石标本，以其来源广泛、门类齐全和珍品荟萃形成三大特色，为天津自然博物馆的收藏、研究、展出奠定了坚实的物质基础。该馆馆藏量达38万号之多，居全国同类博物馆之首。其中一、二级珍品1305件，模式标本1452件。其中多数为我国乃至世界瑰宝中的珍品：模式标本。其中最重要的藏品，一种是中国新生代晚期化石动物群标本。其中，1935～1937年在山西榆社盆地出土的哺乳类动物群化石，揭示了一些动物在长达1000万年中的演变过程；20年代在甘肃庆阳发掘的大量第三纪哺乳动物化石、河北桑干河盆地泥河湾动物化石和内蒙古鄂尔多斯地区古萨拉乌苏河化石动物群，是中国最早发现的旧石器时代遗存的"河套文化"。

另一种是华北、西北现代动植物区系标本。鸟类和哺乳类基本齐全，昆虫类达23万号之多，植物标本中最具特色的是西北荒漠植物。 

（7）上海自然博物馆

上海自然博物馆是我国最大的综合性自然科学博物馆之一，筹建于一九五六年，上海市人民委员会1956年11月1日批准由金仲华等12人组成上海自然博物馆筹备委员会。在古动物史陈列厅展出的180件展品中，最引人注目的是大厅中央的合川马门溪龙和黄河古象：前者身长22米，肩高3.5米，体重几十吨，发掘于四川合川县，为世界上最大的恐龙之一；后者体长8米，身高4米，一对门牙就有3米长，发掘于甘肃东部黄土高原，也是古兽中的庞然大物。此外，还有许氏禄丰龙、多棘沱江龙、魏氏准噶尔翼龙、恐龙蛋、恐龙脚印、玄武蛙、鱼龙、雷兽、巨犀等古动物化石。

（8）大连自然博物馆

大连自然博物馆是中国自然历史性博物馆。位于辽宁省大连市胜利桥北。建筑面积5100平方米，陈列面积2470平方米。馆舍为俄式建筑，建于1900年以前，原是沙俄帝国侵占大连时的市政厅，1925年 3月扩建为满蒙物资参考馆，1926年改名为满蒙资源馆，1931年末更名为满洲资源馆。1945年归属中长铁路大连分局，定名为东北资源馆。1950年由大连市人民政府正式接管，1959年改名为大连自然博物馆。 该馆有藏品5万多件，一级藏品264件。其中大型鲸类、儒艮、白鳍豚、大熊猫、金丝猴、针鼹、鸭嘴兽、朱鹮、极乐鸟、蜂鸟及最早的食虫类远藤兽化石等，均为世界珍贵标本。黑露脊鲸体长 17.1米，体重 66.7吨，是目前亚洲最大的黑露脊鲸外形标本。长须鲸体长18.4米，体重 34.7 吨，是中国目前唯一的长须鲸外形标本。古莲子被埋藏距今约821～1251年，经过培育仍可发芽开花。该馆还保存着成套的台湾省昆虫和大量的世界昆虫标本及德国、日本、朝鲜、苏联等国的岩矿标本。其中朝鲜半岛的正长石晶族，其晶簇之大，晶形之美，为国内外罕见。

（9）德国森根堡自然博物馆

建在法兰克福市的森根堡自然博物馆是德国最大的自然博物馆，也是世界上最著名的一流博物馆之一。森根堡自然博物馆从世界各地收集的动植物标本、古生物化石标本和矿物岩石标本有数百万件，许多馆藏都是稀世之宝。其中的古生物展品非常丰富，包括各种古鱼类、恐龙、鱼龙、翼龙、始祖鸟和哺乳动物等各种门类。博物馆中的陈列也非常讲究，例如其中的象类展厅，以各种古象的臼齿化石为实证反映了象类的起源与演化关系，然后以这些象类化石为依据形象地绘制出象类在整个地球上发展、散布和演化的过程图，给观众以直观的印象，最后，将几种大象的骨架和同等大小的复原模型与现代鲸鱼的巨大骨架陈列在一起，使观众感受到生物界大千世界里各种生物“万类霜天竞自由”般的奇异。

（10）美国自然历史博物馆

美国自然历史博物馆是世界上规模最大的自然史博物馆，位于美国纽约曼哈顿区，与著名的大都会艺术博物馆遥遥相对，占地面积为7公顷。该博物馆是一座综合罗马与文艺复兴样式的雄伟大厦，始建于1869年，迄今已有100多年的馆史。里面的陈列内容极为丰富，包括天文、矿物、人类、古生物和现代生物5个方面，有大量的化石、恐龙、禽鸟、印第安人和爱斯基摩人的复制模型。所藏宝石、软体动物和海洋生物标本尤为名贵。馆藏有三千六百万余件，具有42个展厅，里面展出了长12米高5米的恐龙骨架、高94英尺的蓝鲸模型、563克拉蓝宝石"印度之星"、重31吨的世界最大陨石等。其外，在自然IMAX巨幕影院和天文馆内观览自然相关的影片和资料。此博物馆包括恐龙化石，展出各种动物、地理、人类、生物相关的展示品，尤其是，展现地球生物进化过程的展示品与实际生物难以区分。用真化石而组成的重龙（Barosaurus），1925年在美国南部海岸狩猎的重150吨蓝鲸的模型，和长19.5米的印第安海战用独木舟，是在此博物馆非得看的展示品。