第一讲化石和古生物学的基本概念

1、第一讲 化石和古生物学的基本概念1. 什么是化石？从化石的定义可分为哪三类？ 概念： 传统定义：保存在岩（地）层中的古代生物遗体和活动痕（遗）迹。近年来，人们把保存在岩石的生物有机体分子残余也纳入化石的范畴。- 现代定义：保存 在岩（地）层中的古代生物的遗体、活动痕（遗）迹和生命有机成分的残余。- 分类：实体化石：生物体本身形成的化石。全部或部分。- 遗迹化石（trace fossil）:生物活动留下的痕迹和遗弃物所形成的化石。如动物在沉积物表面留下的足迹和爬痕、在沉积物中的钻孔和潜穴，动物的粪便等。- 化学化石：生物体可能因腐烂分解而全部或部分消失，但构成生物体的一些有机分子有可能在实体化石

2、中或沉积物中被保留下来。2. 影响化石保存的主要因素？生物本身因素生物具有矿化骨骼或具有耐酸碱稳定化学成分的硬体部分比其软体部分更容易保存成为化石。如无脊椎动物的贝壳, 脊椎动物的骨骼和牙齿，几丁虫，植物的孢子和花粉等。在特殊的条件下，软体部分也可以保存成为化石。如在页岩中保存的笔石和植物印痕、琥珀中的昆虫等。埋藏速度、沉积环境和沉积物的特征迅速埋藏、 宁静的沉积环境和细粒沉积物掩埋是化石形成和保存的最理想环境条件，特别有利于完整精美化石的形成。能够形成比较稳定密闭的长期埋藏保存条件，有效阻断遗体与空气和水体的接触，降低自然和生物的破坏作用，有利于生物遗体的石化加固。3. 从化石的保存方式上可

3、有哪些类型？各有什么特点？未变实体化石：保存在岩层中的古代生物全部遗体（软体和硬体）没有发生明显变化。在极其特殊的条件下才可形成。琥珀中的昆虫 严密封闭；动物干尸 干燥； 猛犸象 冷冻。变化实体化石：多数化石是在遗体被沉积掩埋以后经明显变化才形成化石的 石化作用（矿化作用）模铸化石：在埋藏和成岩过程中生物体本身可能会由于某种原因全部或部分消失，在围岩中留下或形成印痕、印模和铸型。模铸化石就数量来说仅次于变化实体化石。有时与实体化石一起保存。印痕化石软体；印模化石硬体（ 印模化石通常与实体化石保存在一起。）4. 化石的石化作用有哪几种类型？A） 炭化作用（升溜作用）： 一般发生在具有几丁质、蛋白

4、质等有机质骨骼中。这些有机物中易挥发成分（H、0、N）经升溜作用而留下较稳定的炭质薄膜。如植物的叶子，笔石。B）填充作用：矿物质填充疏松多孔的硬体组织。组织结构未变，但硬体变得更加致密 并增加了重量。C）交代作用：硬体的原来成分，逐渐被地下水溶解，同时逐渐被新物质置换。如果溶解和置换速度相等，而以分子相互交换，则可保持生物详细内部构造（如细胞构造）。常见的交代作用有硅化、方解石化、白云石化、磷酸盐化、黄铁矿化和赤铁矿化等。用来 置换的矿物一般比较稳定。5 .西伯利亚冻土中发现的猛吗象是化石吗？属于未变实体化石。保存在岩层中的古代生物全部遗体（软体和硬体）没有发生明显变化。在极其特殊的条件下才可

5、形成，冷冻作用。6 .硅化木是如何形成的？交代作用。硅化木是古代树木经过硅化形成的，其年轮甚至细胞仍清晰可见。7 .模铸化石中的印模化石可有哪些类型？印模化石：通常指硬体留下的印痕， 对于贝壳类生物来说， 它的印模化石还可以分 为以下几种类型：? 处世 贝壳外表面在围岩上留下的印模。? 内模；贝壳内表面在围岩上留下的印模。? 处核：贝壳溶解消失后，外模内充填所形成的与贝壳外形模样完全相同，但 非属贝壳物质的化石。? K：贝壳溶解消失后，留下原来壳体内部充填物形成与原贝壳内形模样 相同但凹凸相反的化石。? 铸型：贝壳消失后在外模和内模之间的空间被充填而形成的化石。在内外 形态上与原壳体完全一致。

6、8 .什么是标准化石？什么是指相化石？标准化石：是指数量丰富、特征明显、演化迅速、地理分布广泛的化石。指相化石：在地质学中，我们把能够指示环境特征的化石称为指相化石。有孔虫一一高纬度地区喜冷类群 /赤道地区喜暖类群指示冰期与间冰期。抱粉化石中草本花粉和木本花粉的比例变化指示 第四纪陆地环境中干旱草原环境和温暖湿润的森林环境。9 .地层层序律和化石层序律的概念，以及化石层序律的科学内涵？地层层序律：层状岩石的原始形成序列总是新岩层叠覆在老岩层之上,即“下老上新”C化石层序律：? 很古老的地层只存在简单原始的化石类型，而比较年青的地层含有较高级、 较复杂的生物化石。地层时代愈老，所含化石的生物群面

7、貌与现代生物群面 貌的差别愈大；反之，就愈接近现代生物群的面貌。? 同种生物绝不会重复出现于不同时代的地层中。不同时代的地层中含有不同种类的化石；同一时代的地层则含有相同种类的化石。化石层序律 的科学内涵是 生物进化的不可逆性。10 .你对生物化石有哪些认识？第二讲生物分类系统和进化论11 生物界的分类级别单位界、门、纲、目、科、属、种。12 生物界的主要类群及划分（亚界或门级以上）古菌超界原核生物超界原始生物界：病毒无核生物界：细菌门；蓝藻门。真核生物超界植物界：叶状体植物亚界：各种藻类、真菌茎叶植物亚界：苔群植物门：无根、维管蕨类植物门：裸蕨、石松、节厥、真蕨种子植物门：裸子植物、被子植物

8、动物界：原生动物亚界：侧生动物亚界：古杯、海绵真后生动物亚界：腔肠、栉水母、蠕虫类、软体、节肢、腕足、棘皮、脊索动物等。13 动物界机体的阶段性发展原生动物一一原始扁平后生动物一一扁形动物门（假体腔、无体腔）一一原口动物、后口动物形态学：两侧对称一一三侧对称；两胚层一一三胚层。14 进化的定义，达尔文进化论包括哪些主要内容？进化的定义：生物进化主要是由于与环境相互关系的改变，使得居群的基因组成产生一系列部分的或全部的、并且不可逆转的变化。达尔文学说：主要内容包括变异和遗传、自然选择及性状分歧，认为生物的进化速度主要是渐变的。自然选择：?自然选择发生作用的条件：种群内存在突变和不同基因型的个体；

9、突变能体现在表型；不同基因型个体之间的适应度有差异。? 自然选择的效应稳定化选择：剔除突变如保护色与群体中的异常体色的个体歧异化选择：大风的岛屿上，无翅与强壮翅膀的昆虫，浅海被捕食动物要么壳变厚重，要么潜穴，或去掉壳，快速游泳。定向选择：有定向的环境压力，如马适于奔跑。15 物种的概念生物种（biospecies）是指在自然状况下所有潜在地能够相互交配的群体，并能产生能育的后代。上述种的定义包括了两个方面，一是在自然条件下，二是产生能生育的后代。16 名词术语：间断平衡、适应辐射、平行演化、趋同与趋异 。线系渐变：认为生物逐代的微小变化可以随时间积累导致主要的进化。（老种/较大居群/自然选择起

10、主导）间断平衡：大进化的大进化的主要方式由长期的进化停滞期和短期的快速进化期组成。（小型分离居群/基因漂移基因突变起主导）适应辐射：指从一个祖先类群迅速的产生许多新物种。某一类群产生了一种进化革新，使其能更好的适应环境或开拓新的生活方式。集群绝灭发生之后，由于种间竞争压力减小，使得某些生物在腾空的生态环境中得 以适应辐射。趋异：进化的方向较少，则称为分化和趋异。趋同：指不同祖先的生物类群，由于相似的生活方式，整体或部分形态构造向同一方向 改变。平行演化： 也指不同类型的生物由于相似的生活方式而产生相似的形态，但平行演化往往指的是亲缘关系较近的两类或几类生物。第三讲 生命的起源与早期演化1. 什

11、么是生命结构定义：生命是某种特殊结构的物质或特殊的物质结构运作定义：生命是实现某些特殊功能的反应系统特征：结构的组织化（严整有序的结构）；生命存在稳定性；化学成分的同一性：多样的生命具有惊人的统一，高层次的多样性和低层次的统一性；新陈代谢；繁殖（自我复制）；生长发育；应激性，对外界有各种感应；适应与进化。2. 地球生命的由来地球上的生命是地球历史的早期，在特殊的环境条件下，通过所谓 “前生命化学进化”过程（简单的生物单分子形成；有生物单分子聚合为生物大分子多聚合化合物） 。 由非生命物质产生出来的，并经历长期的进化过程延续至今，这种解释可称之为生命的进化起源说，是达尔文进化理论的延伸。3. 生

12、命起源研究的新进展和新假说1）对传统观念的突破在生命起源研究和对生命现象的认识上，在三个方面突破了传统观念的束缚。即： 生命起源所涉及的时间和空间尺度上，在生命和非生命的区分特征上，在生命起源和生命存在的环境条件的限制上都获得了新的认识。2）地球外的化学进化在地球演化的早期，可能有一定量的星际物质（包含有机分子）进入地球, 并可能作为前生命化学进化的材料或至少参与化学进化过程。3）现代的非生物有机合成与“新自然发生说”4. 探索地球生命起源的三条途径首先是研究生命起源的历史环境背景；生命起源研究的第二条途是化学进化的实验模拟；研究生命起源的第三条途径是寻找和研究早期生命存在的直接和间接的证据，

13、即化学进化和最早的原始生命的遗迹。5. 地外生命探索第 4 讲 寒武纪海洋生物的大爆发1. 原口动物和后口动物的定义原口和后口都是具有体腔的三胚层动物：原口动物（如环节动物和节肢动物）的口是在胚口和胚孔附近形成的。后口动物（棘皮动物和脊索动物）的胚孔为肛门，在另一端形成口。2. 后生动物的定义后生动植物是指有多细胞组成的，有分化的组织结构的生物。所谓分化就是指细胞在形态和功能上有所分异和特化。海绵也是多细胞动物，还有领细胞等特化细胞，但由于分化程度低，以及其他方面的原始特征，被单列出来成为后生动物。典型的后生生物有性别分化，减数分裂，单倍体与双倍体世代交替的生活史。第五讲 让大地披上绿装-植物

14、登陆1 什么是有胚植物?苔藓植物和维管植物是陆生植物，它们的受精卵在配子体中分裂成多细胞的胚，进而发育成 孢子体。这两类植物被称为有胚植物。藻类是低等植物。合子（或受精卵）不发育成多细胞的胚。因此，又被称为无胚植物。2陆生植物最早出现在何时? 它们起源于绿藻类轮藻的证据? 中 奥 陶 世 。 由 于 细 胞 和 生 物 化 学 方 面 的 相 似 性 （叶 绿 体 ， 染 色 体 ， 细 胞 核 等 ），现生的一种绿藻类的轮藻和陆生植物有着密切的亲缘关系。3什么是维管植物?最早出现在何时?维管植物指蕨类植物和种子植物，它们具有输导水份等的维管束。早志留世。4早期陆生维管植物的主要类群和形态特征

15、?莱尼蕨类：茎轴等二次分枝，上顶孢子囊；工蕨类：孢子囊侧；前石松类：孢子囊侧生，长出小叶子；裸蕨类：孢子囊聚集在一起。第六讲 脊椎动物从水到陆的过渡1 研究四足动物起源通常采用哪些方法？你认为这些方法各有哪些利弊？你有兴趣研究这方面的课题吗？2 脊椎动物由水到陆过渡的重要化石证据长有“四条腿的鱼”鱼石螈 （Ichthyostega ）是在哪里发现的？它的地质时代。北美洲大陆和格陵兰岛。泥盆纪。3 现代肺鱼分布在哪些大陆上？你知道现生的总鳍鱼-拉蒂迈鱼（也称矛尾鱼）最初是由谁，在哪里，何时发现的？澳洲、非洲、美洲。拉蒂迈小姐。1938 年。非洲东海岸。第七讲 低等两栖爬行类的演化1 .什么是两栖

16、动物？它们和包括人类在内的脊椎动物的关系？两栖动物特征：水陆两栖，幼年个体在水中生活，以鳃呼吸；成年个体多半生活在陆地上，以肺呼吸。2 .两栖动物作为一个门类在脊椎动物进化史上的位置和重要性？脊椎动物五纲中的一个。最原始的四足动物，填补了从鱼类到爬行类的演化空隙。3 .影响脊椎动物由水生向陆生演化的基本因素有哪些？支撑作用：水中可靠浮力，陆上无；运动：水中可用鳍；呼吸作用：陆上需用肺，部分两栖类完全靠皮肤；水分平衡：防蒸发；繁殖：羊膜卵。4 .什么是迷齿亚纲，滑体两栖亚纲？迷齿亚纲：是石炭纪和二叠纪两栖动物门的演化主干，分类主要依据其脊椎骨的构造。主要是古生代晚期群体，很少延续到中生代；体形巨

17、大笨拙，多生活在沼泽；特点在于拥有布满清晰而纵横交错的凹槽的，迷宫一般的牙齿。包括鱼石螈目、离片椎目、石炭螈目。滑体两栖亚纲：现生两栖动物皆属于此纲。包括无尾目（蛙、蟾蜍）、有尾目（蝾螈、大鲵）和无足目（蚓螈）。主要特点是体外无磷和甲板。5 .早期两栖类化石在那里被发现？最早鱼石螈：格陵兰；最早蛙：马达加斯加；最早蜥蜴：亚洲；最早蚓螈：美国亚利桑那州第八讲 恐龙传奇和热河生物群1 .恐龙的定义、生存年代及分类定义：爬行类双孔亚纲；与鳄鱼、鸟类关系最近；中心跨臼穿孔；第四、第五趾退化。生存年代：中生代（三叠侏罗白垩）。分类：蜥臀目：具有三射型骨盆；鸟臀目：四射型腰带结构，耻骨有平行于肠骨的后突。

18、2 .较完整的化石从何而来？中国辽宁四河屯。3 .最早的恐龙化石由谁发现？由谁命名？Buckland. Brookes.4 .恐龙与鸟类有怎样的联系？为什么说鸟类是活的恐龙？5 . 在恐龙研究方面的一些奇闻逸事第九讲 鲜花盛开的大地1. 现生的裸子植物和被子植物被分为哪几个纲?裸子植物：松柏纲（松、柏、杉）、苏铁纲、银杏纲、红豆杉纲、买麻藤纲。被子植物：双子叶纲（木兰纲）、单子叶纲（百合纲）。2什么是裸子植物，何时出现在地球上?种子裸露，无果实。多年生木本植物，多为高大乔木。叶子多为针形。孢子叶多形成孢子叶球 （ 球果）。小孢子叶球为雄性，大孢子叶球为雌性。泥盆纪。3什么是被子植物，何时出现在

19、地球上?又称有花植物，具有果实。胚珠被大孢子叶形成的心皮包被，受精后种子被果实所包被。具有虫媒、鸟媒、风媒、水媒的传粉方式。晚侏罗纪。第十讲 中生代鱼类生物地理区系之迷1 早白垩世以来曾经有哪些鱼类在亚洲东部生存过? 鱼化石有哪些用处? 它们为什么会有这些用处?鱼化石的功能：确定地层时代；为地层对比提供依据；推测水域环境；对化石鱼类生存时大陆之间以及陆上不同地区之间的关系（古地理）提出看法,借以探讨地球本身的演化；为研究生命演化提供重要的信息。地球上生命的演化和地球的发展是同步的，已知的生物地理学历史与已知的地球历史上的事件有着必然的联系。生物分布区的分裂格局又一定会反映在生物类群的系统发育中

20、。鱼类，特别是淡水鱼类的分布严格受到水系格局的限制，而水系格局又严格地受到地质事件的制约，淡水鱼类的系统演化及地质事件间的联系通常比别的动物或植物明显。因此，对淡水鱼类系统发育和区系演替的研究有可能预测同期发生的地质事件，或为已知地质事件提出进一步的佐证。2. 太平洋究竟是怎样形成的？太平洋两岸大陆的构造为什么不同？3. 北美洲为什么会成为许多淡水鱼类的避难所？4以淡水鱼类为例，试说明影响生物地理区系形成的主要因素。1 .由于生物与地球的协同演化，我们可以看到地球的演化和鱼类演化的关系，而鱼类的变化以及它们的分布对于有关的地质事件反过来又可以提出更多的依据，或甚至作出某种程度的预言。2 .中国

21、晚中生代以来鱼类区系存在几个明显的变化阶段：早白垩世、晚白垩世、始新世和中、上新世。3 .华南早白垩世鱼类区系与巴西、西非的相似，始新世鱼类的跨太平洋分布，中、上新世中国东部鱼类与日本列岛西部的相近，而两地的现代鱼类则有较大的差别，是几个非常有意义的值得深入研究的课题。4 .中国早白垩世的鱼类中除鲟形目鱼类外已经没有任何种类在中国生存到现代。始新世的鱼类中也极少留存到现代的种类，但其中不少却残存在北美，使北美成为晚中生代和早第三纪古老的淡水鱼类的避难所。5 .晚白垩世鱼类相对来说世界性较强，与晚白垩世早期全球的海侵相吻合。6 .东亚现代鱼类区系可能自上新世开始形成第十一讲生物的大劫难-集群绝灭

22、1 .什么是生物的集群绝灭？生物的绝灭就是物种的死亡或成种作用（speciation）的停止。生物为达到与环境的相对平衡与协调所付出的代价，反映了生物圈在时空范围内的自我调整。2 .古生代以来公认的生物机群灭绝事件有几次？它们分别发生在什么时候？前寒武纪末期：叠层石的衰退、埃迪卡拉动物群的绝灭奥陶志留之间：笔石绝灭、三叶虫衰退泥盆石炭之间：以珊瑚、层孔虫等为代表的造礁生物大衰退。二叠三叠之间：海洋无脊椎动物和原始的鱼类的衰退。三叠侏罗之间：原始蕨类、裸子植物和菊石类的衰退。白垩第三纪之间：恐龙类，菊石类的绝灭。3 .人们为什么特别关注恐龙的绝灭？4 .目前流行的有关恐龙灭绝原因争论的核心问题是

23、什么？引起地球环境和气候的剧烈变化的原因来自地球之外还是地球之内？是突变，还是也有渐变？5 .你对恐龙灭绝的原因有什么看法？地质历史中的集群绝灭， 或恐龙绝灭的原因和过程可能非常复杂，非单一因素或模式可以解释。现有的各种观点只能解释其中的部分现象。现有观点都是偏向于从外部环境因素解释生态系统的崩溃和解体。生物大绝灭的原因除了外部因素外，生态系统内部的生物因素不应该被忽视-生态系统的失衡。两个空间上隔离的生态系统因隔离机制消失而发生大规模的物种交流。生态系统内个别物种因快速进化而获得特别显著的适应性增加，或新形成的物种具有改变生态系统内部种间关系或改变生存条件的新特征。生态系统内的某些物种绝灭可能造成整个生态系统解体的后果。第十二讲现代动物的形成和发展1 .现生哺乳动物与爬行动物的主要区别是什么？哺乳动物：2 .绝大多数胎生，哺乳，对幼体照顾；3 .体表被毛发；恒温，温血；具皮肤腺，如汗腺、皮脂腺、乳腺和气味腺等;4 .生长有限制；5 .具有三块听小骨（槌骨、砧骨、镣骨）6 .双枕牌；下颌骨由单一齿骨组成；下颌关节为齿骨一鳞骨关节；7 .异型齿，分化为门齿、犬齿、前臼齿和臼齿 ；二出齿8