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  • 古生态

    古生态指地史时期生物的习性和生态。通过遗留下来的生物化石或遗迹,研究地史时期生物之间,以及生物与其生活环境之间的相互关系,并结合现代生物生态特征,来还原古生态。

    编辑摘要

    目录

    简介/古生态 编辑

    古生态 古生态

    对古生态,可以通过将化石与其赖以生存的环境作为一总体 来研究。环境在地质史上的变化促使生物不断地发生、发展和灭绝,环境在地理上的差异控制着生物的分布,并促使其种间的分异。

    至今所能保存下来的只有生物化石或遗迹,因而据化石记录,运用有关的现代生物生态,可推断地质历史时期生物的生活方式和生存环境,确定古地理、古气候,并为古生物分类、地层划分提供依据。

    利用化石证据再建种群或群落的生活史,以便检验当代的生态学假说。湖泊或海洋沉积物中按沉积年代之不同会保留历代生物残留物,包括花粉、硅藻、浮游动物残片、甲虫残片、软体动物甲壳等等微化石。每毫升沉积物样中可以发现103-105个微化石(或残片)。如果用样芯采样器逐层采集沉积物样芯,分析各层次的化石和鉴定其地质年代,则可推知过去地质代中生物存在情况,并再建各年代的环境状况,

    由此可了解当地生态环境的演变情况。除分析微化石外,测量化石树的年轮和测定其中180的含量也可推知当时的气候状况。沉积物中甲壳类化石的分析也对推测古代生态环境有帮助。沼泽沉积物样品中步行甲虫残片的分析证实,这种昆虫经历几十万年而没有发生形态学与生理的改变。

    研究/古生态 编辑

    古生态学是研究地史时期生物与生物之间及生物与环境之间相互关系的学科。重点是研究古代生物的生活习性及其生境。古生态学的基本原理虽然与一般生态学相同,但古生态学研究的是石化的生物遗体、遗迹及其沉积围岩,因此研究者只能根据地史时期的情况推测古代生物所处的生态环境。这就决定了古生态学在研究方法和途径上的种种特点。按其发展线索,大致有如下内容:

    现实古生物学

    用以今证古的原理研究现代仍有活生物代表

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    的古生物各门类化石。研究生物死亡的原因,死后的腐烂过程和其他化学变化;遗体在石化前保存和埋藏的规律;群落生态和底质生态;生物相以及生物活动遗留的痕迹与地史时期遗迹化石的关系等。现实古生物学原理的应用有其局限性:一是对比分析的价值取决于所研究化石的年代及其与现代生物的亲缘关系;二是对比者的分类单元越小效果越好(如种间比属间效果好)。

    功能形态分析

    适用于已经灭绝的古生物门类,根据古生物形态结构分析其功能,进而推断其生活习性以及与环境的关系。对化石的功能形态分析目前采用3种方法:对古今同源生物可以直接类比,这适用于与某些现存生物具亲缘关系的化石;对古今不同源但相似的生物,可根据相似器官具相似功能的原则来推测;对无同源或相似现存种的古代灭绝生物,可采用力学原理或机械模拟的方法来分析其功能。

    化石埋藏学

    保存于同一层的化石中,有的是原地埋藏的群落,有的则是原来生活在不同环境的不同群落,死亡后经过地质营力(流水、风、冰川)的搬运而堆积在一起的化石组合。埋藏学是古生态学家据以判断古代环境的基础。生物从生物圈进入到岩石圈,要经历一系列复杂的外力破坏作用、搬运作用、沉积作用、地球化学作用和成岩作用。从古生态学的角度看,化石的形成往往经过尸积群、埋藏群和化石群落几个阶段。通过对化石组合的分析,分清原地埋藏群落和异地搬运组合。原地埋藏群落对推测古环境可以提供直接的证据 ;搬运组合则有助于阐明古地理环境的沉积条件(水流动力、距岸远近和基底性质等)。

    古遗迹学

    即通过研究古代生物活动的遗迹来恢复古环境。保存在各地质时代的生物足迹和爬迹、潜穴、钻孔、虫管、卵化石、粪化石等都属于遗迹化石。它们是古代生物生命活动的证据。通过对遗迹化石的分析,能够揭示生物的生活习性,还可以对古群落的丰度、水中的含氧量、基底性质以及海洋的相对深度分带等提供有价值的证据。

    群落古生态学

    是近代古生态学的一大进展。研究同一个群落中生物之间的

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    相互关系(如捕食、竞争、共生、寄生关系等)是群落生态学的重要内容。化石群落中不同类别生物的多样性和个体数量的丰富程度,取决于外界环境的生物因素和物理化学因素的影响,是当前群落古生态学研究的重要内容。可以根据群落中的内生动物(居住在沉积物内部)和表生动物(生活在沉积物表面以上)的比例来判断古群落的生活环境。

    岩相生态比较分析

    每种岩相都有自己特殊的化石群,当岩相在空间上有规律地变化时,各相带所含生物群也相应地发生有规律的递变。主要体现于底栖动物群。

    定量分析和稳定同位素的应用

    用现代的数理化知识和仪器设备研究古生态学,从定性向定量发展,是古生态学近代发展的特征。如以氧同位素比值,确定古代海洋的温度等。

    陆相环境古生态学

    在大陆内部的湖泊、沼泽、河流、洞穴和黄土沉积中,由于洪水、风暴、火山爆发、疾病和饥荒等灾变性原因造成大量生物死亡而形成的尸体堆积。可以用来推断区域性植被景观和古气候分带,动物的分布也有一定控制作用。对古植物、古脊椎动物作现实古生物学研究,可以解释沉积环境的水动力条件,可以用来确定湖水深度、盐度和pH值。

    古生物/古生态 编辑

    古生物包括生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)。古生物死后,除极少数(如冻土中的猛犸,琥珀中的昆虫)由于特殊条件,仍保存原有的组织结构外,绝大多数经过钙化、碳化、硅化,或其他矿化的填充和交替石化作用,形成仅具原来硬体部分的形状、结构、印模等的化石。

    化石经过自然界的作用,保存于地层中的古生物遗体、遗物和它们的生活遗迹。大多数是茎、叶、贝壳、骨骼等坚硬部分,经过矿物质的填充和交替作用,形成仅保持原来形状、结构以至印模的钙化、碳化、硅化、矿化的生物遗体、遗物或印模。也有少数是未经改变的完整遗体,如冻土中的猛犸、琥珀中的昆虫等。化石是古生物学的主要研究对象。

    自从古生物学出现后,人类就认识到曾有过大规模的生物绝灭现象。多细胞生物在6亿年的历史进程中,共经历了五次主要的大规模绝灭事件。在所有大绝灭事件中,规模最大的一次发生在二叠纪末,最引人注目的是白垩纪末恐龙的绝灭。

    古地理/古生态 编辑

    广义的古地理环境应当包括自然地理环境、生物地理分区和古气候。自然地理环境包括大陆和海洋盆地的轮廓和分布。在大陆上要反映的古地形特点,包括剥蚀区的再造和母岩成分及分布特征的确定;河流、湖泊成因类型、古流向和分布特征的确定;风向、古气候和生物地理分区的确定。

    在海洋盆地中,首先应确定海岸线位置、海盆轮廓和

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    性质;盆地内潮汐流、沿岸流、海浪、海流以及浊流或风暴流的水动力条件的分析;海水的含盐度、温度、深度、水介质的物理化学条件、酸碱度确定。海底地形、三角洲、海底扇的特征和分布,以及深水沉积特征和浮游生物的特征和分布的研究、古生物和古生态、生物地理分区的确定,以及古气候及其分带的研究。

    沉积相分析是古地理学研究的基本方法。沉积相是沉积物形成条件的物质表观。时间的不同,沉积相的特点和分布也不同,一定的沉积物只出现在某特定的时代,如中、晚前寒武纪的带状铁矿层;有些则出现在不止一个时代中,如黑色页岩、煤和蒸发岩。有人认为这些特定时代的相是全球性或近于全球性的。因此,它们必然记录着一些全球规模的岩石圈、生物圈、水圈和大气圈特殊的相互关系。研究这些问题,不仅能深入了解地球历史的本来面目,而且为寻找煤、油气和有用矿床等提供依据。

    除了建立单独的相模式以外,也需要对沉积作用、沉积产物的可变性以及其他动力概念进行研究。例如,从陆源硅质碎屑到海洋碳酸盐的变化,或从一个丘状进入到平顶滩的转变。这些相序演化的研究要与隆起和沉降的地球物理模式紧密联系起来。此外,这些地球物理模式也会对沉积相序和演化的研究起促进作用。

    深海钻探和稳定同位素研究的发展,已有可能对古海洋的古环境、海洋循环和化学条件进行重建。除了利用氧同位素了解古温度外,可直接根据碳同位素了解古海洋的循环及其动力。并可根据邻近的陆绦海记录和保存在造山带的洋壳以及海洋沉积物的碎片重塑古海洋。

    研究古气候的关键是加强对古气候与沉积物沉积特征之间相互关系的认识。每一个气候变量都有大的空间变化,因为不同纬度接受的太阳能不同,大陆和海洋的热性质不同,所以海陆分布的变迁是气候变化的重要原因。海洋气候和大陆气候的差别也随着由低纬度向高纬度的过渡,气候分带表现得越来越明显。

    古纬度也是确定古气候分带的重要因素之一,当地球外壳有一次重大的变位,都会引起各个板块的相对运动,从而引起古气候带格局的重要变化。最重要的古气候标志是一

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    些对气候敏感的沉积物类型,如碳酸盐岩、蒸发岩类、红层、铝土矿、煤、冰碛岩及古风向、古温度和某些动植物群,沉积作用是在一定的大地构造环境中进行。很多沉积盆地的几何形态、构造特征和地层格局都与大地构造的演化有密切关系。对沉积盆地进行分析,要充分利用地球物理、钻井和地震地层学资料,以了解地下深部隐蔽的同沉积古地形和沉积相分布的格局,覆盖于河道上及生物礁上的构造或不整合面的披盖构造等,而有利于古地理环境的重塑。

    其次应根据盆地类型和特征建立盆地的发育模式,进一步了解其沉积体系与大地构造的关系。很多学者认为,许多沉积(古代和现代)不是一种单纯沉积物的产物,可能是受地球运行轨道的控制,或是岩石圈、水圈、大气圈和生物圈相互作用的结果。

    旅游/古生态 编辑

    浙江长兴——中国古生态之乡

    地处苏、浙、皖三省交界的浙江省长兴县,是全球地质变迁的一个奇迹。位于长兴槐坎镇与煤山镇之间的“长兴阶”灰岩地层,完整地记录了发生在2.5亿年前惊天动地的自然变化。

    离长兴县城雉城镇西北2公里许,煤山脚麓的葆青,就是煤山地层标准剖面,就是记录数亿年地质发生历史变革的所在地。

    在青石台阶上方,裸露着一条灰黑色纹硅质或白云质石灰岩,具带状构造,岩层中含隧石结构和夹灰隧石层,其厚度约50余米的带状山脉,这就是举世瞩目的古生物化石带,属于地质史上的二叠纪到三叠纪时期,海洋继续沉积的地层和最完整的化石带,是地球亿万年演化史的缩影,也是迄今国际上最为标准的地质剖面。

    在煤山化石地层游览,仿佛走进一个硕大的历史博

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    物馆。据介绍,科学家们的估算,平均一万只动物死后,仅有一只成为化石。假设一万块化石埋藏地下,只有一两块能被发现。然而科学家们数十年来先后在长兴煤山采集到15个大类、近400种化石。由此证明,这里是目前世界上发现最完整的古生物化石群。

    有丰富的鱼类、蜒类、蝌类化石,其中属世界首次发现并以地名命名的有:“煤山扁体鱼、煤山旋齿鲨、槐坎阳公鱼”等20种。在石墙上均有标本复制品供人们鉴赏。特别是“煤山纹鹦鹉螺”,其壳体大,达300毫米,腹部宽圆,间隔均匀,更是举世无双的珍品。

    在长兴灰岩周围,还有“活化石”之称的古老生物银杏和扬子鳄存在,它们幸运躲过6700万前使恐龙灭绝的大灾难而生存至今。在长兴小浦镇八都界有连绵10公里的树龄百年以上的银杏林;在长兴泅安尹家边有已在地球上生活了2.3亿年的“国宝”扬子鳄基地。

    银杏受第四纪冰川恶劣气候的影响,在地球上濒于灭绝,仅在中国的天目山,神农架等个别狭窄地域残存。目前,野生银杏的数量极其稀少。

    扬子鳄,曾与恐龙共同生活过1亿多年。恐龙早已灭绝,而扬子鳄却奇迹般地存活了2.3亿年。如今,扬子鳄已被列为国家一类保护动物。享有“活化石”之称,仅存于中国安徽宣城以及浙江长兴、安吉等地,与古银杏一样,数量稀少,极为珍贵。

    浙江长兴县凭借拥有地球上仅有的两颗之一的“地质代级金钉子”——灰岩自然保护区这块“死化石”,以及亿年前幸存下来的扬子鳄、古银杏这两块“活化石”,使这里的古生态文化旅游独显魅力,吸引了国内外游客来此观光。

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