一种特殊记载古代生物
历史的“文字”——化石
生物遗体及遗迹经石化作用形成化石古生物起码都是几千年以前的生物，大多数连种类已经绝灭了，那么我们如何去研究了解它们呢？原来这些曾经在地球上生活过的生物死后，它们的骨骼、甲壳等硬体部分以及它们生活的遗迹常被泥、砂、矿物质等覆盖保存下来，就像现在的海滩、海底、湖底、河漫滩也有许多贝壳和动植物遗骸被埋在泥砂里一样。在这些泥砂逐渐形成岩石的过程中，地下水中的矿物质就会充填在被埋藏动物骨骼的孔隙里（即充填作用）；有的还可似把原来生物的硬体溶解带走，而由一些矿物质充填代替（即交替作用）；也有的生物遗体中容易挥发的成分消失了，仅留下一些炭质残渣，因而只保存了一种炭质薄膜化石（即炭化作用）。生物遗体通过这些物理和化学作用，也就失去了原来生物物质成分的特点，而变成了相应的岩石成分如泥质、砂质、钙质或其它矿物质……。生物有机体这种变成矿物质成分的过程即所谓石化作用。因此，化石绝大部分都是指经石化作用的古代生物的遗体和遗迹，实际上保存的多数都只是古代生物的硬体形态和构造。如陈列在北京地质博物馆内的一种硅化木，可见植物树干的各种微细构造（如年轮等），但完全都是硅质的成分了。
化石真的完全石化了吗 很多年以前，人们在磨象牙化石时，发现每当加水少或干磨时就有类似毛、角、爪烧着的气味，因此，人们开始怀疑化石未必真的完全石化，有的或多或少还保存着生命的有机体残余。
本世纪50年代末，古生物学家开始用电子显微镜来观察化石，他们看到了某些骨骼和牙齿化石中有保存完好的有机物——胶原纤维，并可看到胶原纤维特有的横纹。有时在海生动物和昆虫类可以看到细胞结构，某些侏罗纪鱼化石还保存着肌肉纤维结构。
用现代的分析技术，对一系列化石进行研究，发现在化石中存在有组成生命的基本物质蛋白质的残余，以及游离的氨基酸和多肽、脂肪酸、多糖类等。
这一切使人认识到至少有些化石不能看作是简单的石头，它应当看作真正的生物遗体来研究，从而为古生物研究开辟了一个的领域——古生物化学。
几千万年以前的生物也可以保存得栩栩如生 在一些特殊的情况下，生物体不经石化也可全部被保存下来。
例如在辽宁抚顺的第三纪煤层中有许多琥珀（一种很珍贵的装饰品）。在琥珀中常可以见到一些昆虫如蚊虫、蚂蚁等，它们都是四千万年以前的生物，但它们仍然翅脚俱全、栩栩如生。为什么这些昆虫能保存得这样好呢？这是因为一些树种（如红杉、松树、杨梅等）常分泌一种透明的粘度很大的树胶，当昆虫被树胶粘住，树胶就逐渐把整个虫体包成球状的团块，而虫体受到树胶保护，能防止细菌的分解，不致腐烂，经过漫长的岁月，历经复杂的变化，树木变成了煤炭，含有昆虫的树胶团块就变成了透明的琥珀。
另外一个奇异的实例就是在西伯利亚北极圈冻土层中，曾经找到过几十支完整的披毛象（猛犸象）这种身上披着长毛，性情凶猛的古象披毛挺立，骨肉相连；肉还保持新鲜，连嘴里衔着的没有下咽的青草，胃中没有消化的食料也保存下来了。这些猛犸象是十多万年以前的生物，当时它们成群结队地生活在欧、亚、北美寒冷的冰冻世界，现在已经绝灭。这种猛犸象化石在我国北方如黑龙江一带也有大量发现。
形形色色的化石
我国是盛产化石的国家，远在唐、宋时代即曾有人从岩石中发现的古生物遗迹论及该岩石形成时的古地理、古气候变迁，“沧海桑田”早已是通用的成语了。北宋科学家沈括在《梦溪笔谈》中写道：“近岁延州永宁关大河崩，入地数十尺，土下得竹笋一林，凡数百基，根干相连，悉化为石”正确地提出了化石的概念，对当时发现的各种动植物化石作了比较符合客观实际的科学结论，比欧洲文艺复兴时代意大利学者达·芬奇（1452～1519）认识到化石是生物遗迹，而非“上帝的创造”，也不是什么“大自然的游戏”要早400多年。
解放以来，我国古生物工作得到了很大发展，从世界屋脊的珠穆朗玛峰到东北的松辽大平原；从西北的大戈壁到东海之滨，到处都有大量化石的发现。
在一些地质队，科学考察队里以及各地的博物馆中，你都会见到形形色色的动植物化石，这些化石是我们认识自然和改造自然的宝贵科学资料。
大小悬殊的实体化石 化石的保存类型很多，它们有的是生物遗体本身被保存下来叫实体化石。如周口店北京猿人博物馆中陈列的一种恐龙叫合川马门溪龙，就是我国发现的一种最大的动物实体化石，高有三米半，长二十二米，这种动物很奇特，脑子很小，脖子特别长，它若是后脚着地，前脚翘起来，比四、五层楼还要高呢！有人推算，它活着的时候连骨带肉至少也有三四十吨重，这种化石因最初在四川宜宾县马门溪地方发现，就叫合川马门溪龙，实体化石也有很小的，例如古代植物的繁殖器官孢子和花粉，最小的只有一粒芝麻的几百分之一（几个微米），大的也只有二百多微米。
印痕、印模及遗迹化石 有一些化石是生物遗体在岩石中留下的印痕和印模。印痕化石是生物遗体已遭破坏而在岩石中留下的印迹。如植物的叶子以及低等动物的附肢等，常只留下印痕被保存下来，另外，贝壳动物像瓣鳃类等被泥砂掩埋后，其两壳瓣间原来软体占据的空腔充满了细砂，如两壳瓣被地上水溶解带走，就会在原来壳瓣位置的内、外两面泥砂上留下壳子的印模，在壳瓣外面的泥砂表面上留下的壳子外面的印模叫外模，在两壳瓣的充填物（内核）的表面上留下的壳子内面的印迹即内模。
还有一些化石是在岩层中保留下来的生物生活活动的痕迹叫遗迹化石，它说明过去生物的存在和活动情况。如动物移动时留下的爬迹；虫孔；卵生动物（如爬行类——恐龙）的蛋化石及原始人类使用过的各种石器等等。
学习和研究化石的意义
化石对论证生物的进化有很大贡献 大家知道，达尔文的生物进化论和其它两项十九世纪的伟大科学发现（细胞学说和能量守衡定律）一起，成为马克思、恩格斯深刻阐明的辩证唯物主义哲学的重要自然的科学基础。而化石的发现和研究对达尔文生物进化观点的形成，起了非常重要的作用，当达尔文乘贝格尔军舰作环球旅行时，就发现了许多动物化石，在研究这些化石时，达尔文为所见到的事实而惊异，因为发掘出来的动物和现代动物有很类似的地方，但同时又有显著的差别，达尔文说：“这些事实使人们自然而然地连想到进化的情形”。
我们都知道：“人是由猿进化而来的”这个科学结论，主要就是根据各个历史时期人类化石的发现使我们掌握了从猿到人的发展过程；我们说两栖动物是由鱼类演化而来的，鸟类是由爬行类演化而来的，这都是因为在地层中发现了一些中间类型动物化石，标志着它们之间演化发展的过渡，例如行爬类一鸟类的过渡性质动物始祖鸟的发现，鱼类- 两栖类过渡性质的动物总鳍鱼的发现。都是与阐明生物进化有关的重要实例。
为辩证唯物主义提供依据，打破“上帝创造万物”的唯心主义观点，是化石研究的一大贡献。通过化石的研究能使读者了解地球史、生物史、人类史的知识，这是学习辩证唯物主义的生动教材。我们了解了自然界的进化过程和自然辩证法的规律，就能不断清除唯心主义，树立辩证唯物主义观点，使我们认识自然，了解自然从而“克服自然和改造自然，从自然里得到自由。”
用化石来划分和对比地层是地质学研究的基础 在一些山崖和河流的陡壁上常常可以看到岩石一层层的重叠着，这些成层的岩石一般称为地层。
一般情况下，下面的成层岩石比上面覆盖的成层岩石形成时间早，也就是说下面地层时代比上面的地层时代要老一些。古生物化石就保存在这种沉积形成的成层岩石中，如果把沉积地层比作一页一页的地球史册，古生物化石就好象书中的一种文字，它记载着地球生物界发生、发展进化的历史。
生物的演化是整个地球演化的一个方面，地球在发展演化，生物从它的发生时代起，也一直在发展演化。生物的演化有着明显的由低级到高级，由简单到复杂的过程，因此，不同时代的地层就保存着这一时代所特有的化石，而相同时代的地层就会有相同的化石，这是地层学中的一条重要原理。根据这一原理利用化石就可以确定地层的进代和先后顺序，把地层划分开来，还可以把相同年代的地层从空间上加以联系比较从而综合分析该时代地壳发展的一些客观规律。
地层的划分和对比是地质学最重要的基本研究内容之一。到一个地区作地质工作首先就要认识岩石和地层，确定这些岩石和地层形成的时代和顺序。由于地层大多都经历了地壳运动而形成各种构造形态显得复杂混乱，但就像一本书，虽然搞乱了，我们只要掌握了每一页内容，还是可以将它们的页数和顺序搞清楚，再整理出来。这种整理工作对探讨地质学中的各种问题，是极其重要的。
化石是沧海桑田的“见证人”，能帮助我们恢复远古时代的自然地理环境 为什么说喜马拉雅山曾经是古地中海的一部分而现在还在不断强烈上升？为什么说台湾岛在几万年前与大陆相连，是大陆不可分割的一个组成部分？为什么说北方很寒冷的一些陆地几亿年前曾经是温带的海洋？为什么说北方数十万年间寒冷和炎热气候多次交替？……要回答这些古地理和古气候问题，化石给我们提供了重要依据。
1960年5月、我国登山队登上了八千米以上的希夏邦马峰，随同登山的科学考察队在海拔4800米处发现了一种鱼龙化石，它体长十多米，是一种凶猛善游的巨大海洋动物，其存在的地层年代距今已有一亿六千多万年了。这说明今日的世界屋脊～～喜马拉雅山，当时曾经是一片苍茫辽阔的大海。另外登山队还在近六千米高处发现了高山栎植物化石，而现代的栎树为海拔二千米的高度生长，这说明希峰是在不断强烈的上升之中。
根据台湾省发现的一些陆生动物化石如四不像、犀牛、大角鹿等大陆运动群，以及在台湾海峡底部发现陆生大象化石，再加上台湾发现的人类头骨化石与二、三万年前山顶洞人、河套人年代相似的情况，就可以推测当时台湾和大陆是连成一片的，中间并无台湾海峡。许多科学工作者还认为非洲大陆和南极大陆曾经是一块整体的大陆，以后才分裂开来，其证据之一就是在南极洲两亿多年前的地层中找到了庞大的陆生动物群，这些动物群和非洲南部的一个动物群完全一样，陆生动物群不可能漂荡过海，只能用两个大陆曾经联结在一起来解释。
另外如造礁珊瑚一般生活在海水温暖、清澈、亮度适宜、咸度正常的浅海中，我国南海及赤道附近的温暖海洋都形成大量珊瑚礁。在我国寒冷的北方（如东北、内蒙）几亿年前的地城也有这种造礁珊瑚化石的发现，说明当时古地理和古气候和现在有很大差别。甚至根据珊瑚等化石的综合分析还可以推断当时古赤道的位置。
猛犸象，是已经绝灭了的象类，它身上披有长毛，是一种典型寒带动物，在我国华北及东北距今一万多年前普遍有这种化石发现，说明当时是寒带气候；而另外一种鸵鸟，是热带沙漠中的动物，在华北、东北数十万年前的黄土中就发现过鸵鸟和鸵鸟蛋化石，说明当时气候炎热而干燥。
为什么古生物能帮助我们判断古地理和古气候呢？这是因为生物不能脱离具体环境而生活，一定的生物适应于一定的生活环境，无论是海洋生物或陆地生物，海洋生物中无论是浮游生物、自游生物或底栖生物；生活在滨海区、浅海区、半深海区或深海区及大陆湖泊或沼泽地区的生物都必须有适应于这些不同环境的生理结构。反过来我们就可以根据生物体的不同结构推断它生存地的古地理、古气候条件。当环境急剧变化时，影响到生物体内部也要发生变化，逐渐调整生理结构，以适就变化了的环境而生存下去。如不能迅速适应，就会被自然淘汰。这种生物与环境的互相依存、互相半争、对立统一的关系，对研究古生物学兴衰演化，绝灭更替以及地质环境的变迁均有一定意义。
化石可以指导找矿 沉积矿产的形成与一定时间（地层的年代）和一定的空间（地层形成时的自然地理环境）条件是紧密联系的，而化石能帮助我们确定地层年代和追溯地层形成阶段的自然地理环境，就直接可以帮助我们找寻沉积矿产。生物化石在找矿工作中的作用就在于根据化石与矿产之间这种互相联系的规律，通过对地层的划分和对比与沉积时自然地理环境的分析而达到找矿的目的。某些与岩浆侵入有关的内生矿床也有时代条件，也要根据它们与沉积地层之间形成的顺序和相互关系来判断，因此也可间接依靠古生物化石资料。
大家知道我国南方盛产磷矿，而这种磷矿很多就产在寒武纪初期的浅海沉积地层中，我国北方震旦纪地层中还有浅海沉积的锰矿及铁矿。我国著名的大庆油田产在白垩纪的内陆湖泊沉积地层中，世界上一些大煤矿都常产在白垩纪的内陆湖泊沉积地层中，世界上一些大煤矿都常产在石炭纪、二叠纪、三叠纪或侏罗纪沉积地层中。那么，怎么知道它们的时代呢？就是根据地层中的化石资科来判断。例如江苏省一个煤矿，过去曾经认为已经开采到了含煤层的底部，储藏量不大，但后来由于找到了一块叫 的化石，从化石知道这个煤层不是那个时代地层的底部而是顶部。在这一化石的启示下，经过勘探又找到了极丰富的煤层。世界各地的经验证明礁灰岩可以储存丰富的石油，因此，对化石礁瓣研究成为找油的重要手段；有人还利用化学化石（如烃类的研究）画出石油晕圈的分布来学试寻找石油等等。
化石可以直接形成矿产为人们开发利用 化石和人类的关系极为密切，许多有用矿产的形成就与化石紧切相关，一些沉积矿产本身即由化石堆积而成。如煤就是古代茂密森林，经长期地质作用形成的。在煤层中我们还可以找到残存的完整植物遗体，有的连树枝、树干、树根、树叶都看得很清楚。
石油也是由古代的生物形成，生物死亡后被沉积物埋葬，几经沧桑之变，其遗体在一定温度、压力条件下，在天然催化和放射性元素等等的共同作用下逐渐转化为有机物质，它们在缺氧环境中进行菌解逐渐完成“去氧加氢”的过程，最后形成复杂的碳氢化合物-石油和天然气。例如是四川某地井深二千米含油地层的岩心切片（放大60倍），切片中可见许多生物碎屑化石（有孔虫和藻类），化石中含沥青质（黑点）小斑点，沿生物体结构规则排列。
有名的山东省临胸县盛产一种化工原料——硅藻土，也是一种化石矿产。这就是在二千多万年前碧波荡漾的内陆湖泊中，大量的硅藻死后沉积于湖底形成的。
化石在天文学上也能发挥作用 众所周知，每当我们伐下一颗树木的时候，只要数一下年轮的圈数，就可以知道这颗树的年龄，这是因为一年一度，冬去春来，树木总要在自己躯干上增添一圈新的年轮，我们称为年增长物，和树木年轮相似。在古代和现代海洋中有一种珊瑚虫，这种珊瑚虫分泌的珊瑚骨骼表壁上的横纹。按其粗细，依次称之为生长环、生长带和生长纹。古生物工作者通过对现代珊瑚的实验和研究，证明这些珊瑚表壁上的生长环、生长带、生长纹分别代表了珊瑚生长过程中每年、每月和每日的增生物。例如现代珊瑚体表壁上一年的生长期有360圈生长细纹，而泥盆纪的珊瑚标本上，一年生长期约为400圈生长细纹。在石炭纪标本上为385～390圈，这些圈数和用天文学方法求得的各地质时代中每年的天数大致相等。根据每个生长带上的细纹数可以推断每个月有多少天数。除珊瑚外，科学工作者对其它古生物如瓣鳃类及藻类也作了同样的研究。根据这些研究资料可以看出一个大致的规律；即从寒武纪以来每年和每个月的天数都是在逐渐减少的，这和天文资料大体上是一致的
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