植物與動物的區別,還有一條十分嚴格的標準。在顯微鏡下觀察它們的細胞就會發現,植物的細胞都有一層又厚又硬的細胞壁,而動物細胞隻有細胞膜,卻沒有細胞壁。
記錄生命曆程的化石
什麼是化石
化石(fossil)這個詞,是由拉丁文fossilis演變而來,其原意是指“從地底挖出來的東西”。人們的確也是運用這個詞來形容任何由地球表層挖掘出來的“石質”珍品的,無論其為植物、動物或礦物。現在,隨著古生物材料的積累和古生物學的產生和發展,化石這個詞當名詞用的時候,隻限於指保存在岩層中的地質曆史時期的生物遺骸和遺跡了。也就是說,化石必須具有生物屬性或能反映生物的生活活動,而那些保存在岩層中的礦質結核、漂亮的卵石,由於它們既不具備生物屬性,也與生物的活動無關,因此不是化石。此外,化石還必須是保存在地質曆史時期形成的岩層中的生物遺骸和遺跡,那些被埋藏在現代沉積物中的生物遺體或人類有史以來的文物都不屬於化石的範疇。
人類對化石產生興趣,可追溯到很古老的年代。但直到18世紀末,人們才開始真正以科學的眼光來從事化石的研究。
我們祖先對化石的生物屬性的認識,比西方人要早一千多年。早在公元初年,東漢時的《神農本草經》中就已有龍骨的記載,認為這是龍死後留下的遺骸。南北朝時的陶弘景(456~536)已經知道琥珀中的昆蟲是山鬆樹流出來的鬆脂粘住昆蟲後埋入土中,經過長久的地質過程形成的。唐朝中期的書法家顏真卿(708~784)在《撫州南城縣麻姑山仙壇記》碑文中記載:南城縣有一座麻姑山,山頂有祭壇……山東北麓有一座叫石崇觀的道觀。山上的巨石中還有螺蚌殼,有人認為這是過去滄海桑田的變化造成的。這說明,他已領悟到地殼滄海桑田的變遷,並能利用化石來判斷當時當地的環境。北宋傑出科學家沈括(1031~1095)在《夢溪筆談》中也提到,當時他奉命去河北赴任,沿著太行山山麓行走,山崖之間常常夾雜有螺蚌殼和像鳥蛋一樣的化石,橫亙在山石壁上,像一條帶子。這裏就是以前的海濱,可是此地離大海已經有近千裏之遙了。在他看來所謂的大陸,都是由汙泥沉積而成的。之後,宋代朱熹(1130~1200)在看見高山上有螺蚌殼夾雜在岩石中的情景後,得出這樣的結論:這些岩石就是過去的泥土,而螺蚌則是水中的生物。低處的東西被抬升到了高處成為高山,柔軟的也變得堅硬了。然而,在歐洲,雖然古希臘人對化石早已有了一些較正確的認識,但由於教會勢力的長期統治,到中世紀時,一般還把化石當做造物主遺棄的廢品。直到文藝複興時期,意大利著名的藝術家兼工程師達·芬奇(1452~1519)才第一個對化石做出了正確的解釋。
自此之後,人們陸續發掘出大量的化石,並從生物學的角度進行了研究。在18世紀與19世紀交替之際,以化石為研究對象的古生物學已發展成為地球科學的一個重要的分支學科。
化石是怎樣形成的
化石是由地質曆史時期生物的遺體或其生活活動的遺跡被沉積物埋藏之後,在沉積物的壓實、固結成岩的過程中,經過化石化作用形成的。
那麼,是不是所有生物的遺體,或者每種生物所有的組織和器官都能成為化石呢?不是的。化石的形成和保存需要一定的條件。條件不同,所形成化石的類型也不同。
化石的形成在古生物學中稱作“化石化作用”,它表明物質從生物圈向岩石圈的轉移。
化石化作用包括三個階段:一是留下生物遺體或遺跡,二是這些物質的層積,三是成岩作用。必須指出,在化石化過程中,生物硬體原來的成分可能部分或全部被地下水中的礦物質所取代,或者其中穩定性較低的含氮、含氧物質經分解或升餾作用而揮發消失,僅留下了穩定性高的碳質部分。如植物的葉子化石通常是碳質的薄膜。由於化石的形成和保存需要苛刻的條件,因此,保存在岩層中的化石,實際上隻是當時生存生物的非常少的一部分(大大低於1%,這就是化石生物史記錄的不完備性。盡管如此,我們仍可通過化石的研究,揭示不同地質曆史時期生物界的概貌。
忠實記錄生物史的信史