如何看待古生物化石对现代科学研究的作用

19世纪之交，博物学家通过对化石的观察发现，越古老的地层中的化石生物与现代生物的面貌差别越大，越年轻的地层中的化石生物与现代生物的面貌差别越小。这一发现为生物进化论思想的产生直接提供了启迪。随后，一代又一代的科学家通过对不断发现的越来越多的生物化石的研究，根据它们形态特征上的异同将各门类生物之间的亲缘关系了解得越来越清楚。在此基础上，科学家进一步的研究使得我们对各种古生物的生活方式、进化的规律和机制等有了更深入的了解。理论古生物学家通过研究大量的化石资料，探讨物种形成、类别的分异、进化的方式、进化的速率和进化机制等生物进化的规律。古生物地理学家则通过大量化石生物的对比研究来了解地质历史各时期动物群和植物群的地理分布等问题　此外，诸如生物地层学、分子古生物学、古生物化学以及古仿生学等边缘学科的研究也都离不开古生物化石。由此可见，古生物学的方方面面以及相关的一些学科领域的科学研究都离不开古生物化石，化石的用途可真是太大了！

除了科学研究之外，化石的审美价值、文化价值和社会价值也很大。许多造型美观的化石即是自然遗产，又是天成的艺术品。国外发达国家许多普通人都是化石的爱好者和收藏家，通过收藏化石，即了解了自然历史等科学知识，又起到了修身养性、陶冶情操的作用；近年来随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，也出现了一批化石爱好者和收藏家，他们的活动不仅起到了一定的科学普及效应，而且还在很大程度上促进了古生物学的发展呢。例如，近年来我国辽西发现的许多轰动世界的古生物学大发现，最初或多或少地都与一些化石收藏家有关。不过，我国目前的化石收藏市场还很不规范，私人收藏对科学研究虽然起到了一些正面的积极作用，但是也为乱采滥挖、珍贵化石走私等埋下了隐患。因此，切实可行的有关珍贵化石保护和化石收藏市场规范化的法规和制度必须健全。

我国古代先民在几千年前就对化石有所认识，中医里一直把化石作为一种药材——龙骨，用来医治某些疾病。但是龙骨的采挖和药用确实对珍贵的化石资源是一种巨大的破坏。在知识经济时代的今天，应该认识到化石的科学价值和人文价值远远大于其医用价值；而且，龙骨所能够起到的那些医疗作用早已能够被许多新发明的药剂所取代，因此，该到了把龙骨开除出医学界的时候了。

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保护古生物化石有何重要意义?

古生物化石资料是寻找矿产资源的重要资料。古生物化石资料之所以能用于找矿,是由化石本身的性质和特点决定的。第一,某些矿产是古生物遗体本身形成的;第二,一些生物活动改变了环境条件,形成有利于成矿元素富集的成矿条件;第三,到目前为止,古生物化石仍是进行地质年代划分和确定的最为可靠、经济而实用的手段;第四,古生物学资料有助于沉积环境、地层时代和成矿背景研究的推进,以指导找矿。例如,20世纪30年代,美国地层古生物工作者利用有孔虫化石为寻找和开发美国中部油田作出重大贡献。

除了找矿外,古生物化石在地质科学研究中也发挥了重要作用。它是大陆漂移学说的佐证,也是进行地层划分和对比的重要依据,是恢复古地理环境的重要资料,而古生物钟带来的信息让我们了解地球运动的长期演变规律。

很多科普读物和中小学自然课本在介绍大陆漂移说的时候,往往讲到这样一个故事:1910年的一天,德国气象学家魏格纳得了重病,卧床休息。在病榻上,他凝视着挂在墙上的地图,发现非洲西海岸与南美东海岸的海岸线具有较高的吻合度,两个大陆可以拼接为一个整体。于是,一个新的学说就这么在偶然间诞生了。其实,大陆漂移说的提出并非这么简单和偶然。要证明以前两块大陆曾经拼合在一起,必须拿出多方面确凿的证据。除了大陆海岸线形状的吻合性外,魏格纳在多年考察中发现了更多、更有力的证据。古生物方面的证据是他的重要砝码。在晚古生代有一种陆生的淡水爬行动物中龙,它的化石仅分布在非洲西部和南美东部,其他地区没有发现。这表明南美与非洲之间曾有陆地的联系(图1-5)。再如舌羊齿,在晚古生代只分布于南半球,在澳大利亚、南极洲等地其化石分布广泛,在北半球只有印度有分布,这证明印度次大陆以前位于南半球,与澳大利亚和南极洲曾拼合在一起,到后来才分裂出来,并迅速北漂,最后与欧亚大陆碰撞。

图1-5 中龙化石可以作为大陆漂移说的旁证(摄影/卞跃跃)

现代古生物学可以通过化石的属种差异,甚至是同一物种结构的细微变化,将古环境恢复得细致入微,更加真实准确。恢复古地理环境的方法就是地质学一直沿用的历史比较法,也称为“将今论古”的方法,即用现在的生态学、生物结构功能学的原理和规律来推断古时期的生态组合和环境特征。在古生态学的研究中,经常寻找能够指示生物生活环境条件的化石,如指示水深40米以上的滨浅海环境的舌形贝,这类化石称为指相化石。

进行地层的划分和对比是地质调查与研究的重要工作之一,对于研究地质体的相对年代、寻找矿产资源、建立全球地层系统意义重大。化石可以作为地层划分对比证据的最基本原理是生物演化的固有规律性,即由简单到复杂、由低级到高级,逐步发展壮大。尤其是这种演化所特有的前进性、不可逆性和阶段性等原理,使得人们不仅能够根据古生物进化的前进程度将地球历史划分为若干地质年代单位,而且可以根据某一地质时期特有的生物类群,按照地层中找到的不同化石来确定其形成的地质年代。例如,大家熟知的恐龙,只生活在中生代,因此,一旦在某地层中发现了恐龙化石,就可以断定这套地层形成于距今2.5亿年至6500万年的中生代。这类能够明确指示其形成地质年代的化石称为标准化石。

生物钟或生物节律的现象已被人们熟知,生物节律与自然节律具有一致性。主要的生物节律有日节律、年节律、潮汐节律和月节律。这种生物节律不仅现代生物具备,古代生物同样具备。最先注意到这个问题的是马廷英教授。他研究了早古生代四射珊瑚的生长线,发现其和树木年轮一样反映季节性变化。后来,美国学者威尔斯发现,现代珊瑚体的外壁每年会形成一个生长带,一个生长带内有360～366个环纹,与一年的天数大体相同。但是晚石炭世的珊瑚外壁的每个生长带内有385～390个环纹,也就是说,那时一年有385～390天,因此,每天约为22个小时。由此可以作为长期以来地球自转速度不断变慢的旁证。

古生物化石作为大自然留下的宝贵遗产,对其进行保护具有重要的意义。

(1)工业生产和日常生活使用的煤、石油和天然气实际就是一类古生物化石。此外,化石对于寻找矿产资源意义重大,保护古生物化石就是为人类留存一把打开地下宝库的钥匙。

(2)古生物化石是重塑地球历史的最重要证据,对地球历史阶段的划分主要依据生物的发展演变历程。正因为不同地质历史阶段的化石面貌不同,于是有了冥古宙、元古宙、古生代、中生代和新生代等这样的地质时代概念。

(3)通过研究化石,人类能够了解地质历史时期的环境面貌,掌握地球环境演变的规律,预测地球环境未来演变的趋势。因此,如果将地球的历史比喻成一本史书,那么,古生物化石就是书中精彩的文字,保护古生物化石就是保留地球珍贵的史籍。

(4)古生物化石是不可多得的科普教材。用古生物化石进行科普宣传和教育是使人们正确认识和了解地球上所有生物生存、发展、消亡规律的最好教材。通过对地质历史时期生命的坎坷演化历程的学习,人们能够更好地珍惜和保护当代绿色地球家园。

(5)古生物化石的保护和管理是带动地区经济发展,培育新的经济增长点的有效途径。一些形态美观的古生物化石可以制作成工艺品,具有极高的收藏和观赏价值。在目前方兴未艾的奇石市场中,古生物化石占有重要的地位。一些重要的古生物化石产地可作为旅游资源开发建设。因此,保护古生物化石就是保护大自然创造的艺术,保护人类的风景和财富。

(6)古生物化石是不可再生的自然资源,我国是古生物化石大国,千姿百态的化石不仅是我们的物质财富,更是一笔巨大的精神财富,为我国赢得了荣誉和国际地位。在2000年举办的当年世界100个重大发现评选中,我国有3个发现入选,全部为古生物化石。此外,近年中国人在国外顶尖学术期刊(如《自然》、《科学》等)上发表的文章不多,而这些发表的文章中古生物学的文章所占比例很大。可以说,我国的古生物学家在自然科学的奥运赛场上为祖国赢得了奖牌。因此,保护古生物化石就是保护国家的荣誉。

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