如果化石會說話

王原

在地球46億年的漫長歷史中，各種各樣的生物輪番登場。它們歷經(jīng)繁盛，又悄然消失。在這些生物中，只有極少的一部分會變身為化石保存下來——雖然大多不完整，但卻將千變?nèi)f化的生命形態(tài)定格，寫在厚重的地層萬卷書中。形態(tài)各異的化石里，隱藏了太多關(guān)于遠(yuǎn)古生物演化和地表滄海桑田變遷的奧秘。

什么是化石？化石指的是保存在巖層中的地質(zhì)歷史時期生物的遺體（實體化石）、生命活動遺跡（遺跡化石）以及生物成因殘留的有機物分子。實體化石是指古代生物的全部或部分遺體經(jīng)過石化作用的產(chǎn)物，比如鳥類骨骼化石、木化石、貝殼化石等;遺跡化石是指古代生物生活和活動時在沉積物（地層）中留下的各種活動痕跡，比如恐龍足跡、蠕蟲的蟲跡等。

地球上已知最早的生命是一種單細(xì)胞的原始細(xì)菌，這種原核生物出現(xiàn)在距今約38億年前，也是世界已知最早的化石記錄。從38億年前，直到全新世開始（距今約1萬年前）之前的生物，我們大概可以稱它們?yōu)楣派?，而這之后的生物就是現(xiàn)代生物。很多人把古生物學(xué)和考古學(xué)混淆，其實考古學(xué)主要研究的是人類留下的各種文物（比如石器、青銅器、竹簡），它屬于人文科學(xué)。而古生物學(xué)則是地質(zhì)學(xué)科下面的一門理學(xué)學(xué)科。

化石是古生物學(xué)家研究的對象。古生物學(xué)家在野外尋找化石、挖掘化石，在室內(nèi)拼接、修復(fù)化石（也包括切化石、磨化石），在顯微鏡（包括掃描電鏡）下觀察化石、在案頭電腦上測量化石、描述比較化石、繪畫復(fù)原化石，最后完成化石的研究工作，解答那些關(guān)于古生物的各種問題，包括鑒定分類、系統(tǒng)發(fā)育、行為習(xí)性、古地理位置、生活環(huán)境等。然后，這些化石中僅有很小的一部分會在博物館對公眾展出，講述地球生物演化的故事。

根據(jù)化石提供的資料，地球上的生物演化展示出由單細(xì)胞到多細(xì)胞、由簡單到復(fù)雜、由水生到陸生的總體趨勢。除了揭示生物演化規(guī)律，化石對科學(xué)家們還有什么用呢？由于在不同地質(zhì)時代的地層中保存著不同的生物化石或生物化石組合，而且生物的演化呈現(xiàn)出不可逆性，所以化石可以作為確定相對地質(zhì)年代的依據(jù)，以及劃分對比地層的工具。另外，古生物化石還是我們重建古地理和古氣候的可靠工具。不同的生物生活在不同的環(huán)境中，根據(jù)古生物化石的類別，我們可以確定其生存環(huán)境，比如三葉蟲、珊瑚、筆石等都生活在海洋，而松柏類植物、猛犸象等生活在陸地。生物的生態(tài)類型還可以反映環(huán)境類型，比如一些硅質(zhì)海綿生活在大約200米深的半深海中。生物的遺跡構(gòu)造也能揭示沉積環(huán)境，比如海洋生物留下的針管跡只分布在潮間帶。古生物還與沉積礦產(chǎn)有著密切的聯(lián)系，比如煤是由植物堆積埋藏變成的，石油、天然氣、油頁巖等礦產(chǎn)資源的形成都與古生物有著密切的關(guān)系。所以古生物學(xué)家對化石的研究是與我們的生活密切相關(guān)的。

本期特別策劃，我們將一起探尋化石世界里的科學(xué)奧秘——既有海洋里的節(jié)肢動物，又有天空中飛翔的翼龍，既有可以反映古環(huán)境變遷的植物化石年輪，又有鳥類的恐龍起源說，還可以一起解密青藏高原上的溫帶森林的消失之謎，探究電影《冰河世紀(jì)》里的古動物原型。

如果化石會說話，它們會告訴我們什么呢？讓我們跟隨科學(xué)家一起，從化石這個小窗口里，窺探生物的起源與演化，感嘆地球歷史的綿長與壯觀！