通俗地说，化石就是生活在遥远的过去的生物的遗体或遗迹变成的石头

在漫长的地质年代里，地球上曾经生活过无数的生物这些生物死亡后的遗体或是生活遗留下来的痕迹，许多都被当时的泥沙掩埋起来在随后的岁月中，这些生物遗体中的有机质分解殆尽坚硬的部分如外壳、骨骼、枝叶等与包围在周围的沉积物一起经过石化变成了石头，但是它们原来的形態、结构（甚至一些细微的内部构造）依然保留着；同样那些生物生活时留下的痕迹也可以这样保留下来。我们把这些石化了的生物遗體、遗迹就称为化石通过研究化石，科学家可以逐渐认识遥远的过去生物的形态、结构、类别可以推测出亿万年来生物起源、演化、發展的过程，还可以恢复漫长的地质历史时期各个阶段地球的生态环境

保存在地壳的岩石中的古动物或古植物的遗体或表明有遗体存在嘚证据都谓之化石。

简单的说化石就是生活在遥远的过去的生物的遗体或遗迹变成的石头。在漫长的地质年代里地球上曾经生活过无數的生物，这些生物死亡后的遗体或是生活是遗留下来的痕迹许多都被当时的泥沙掩埋起来。在随后的岁月中这些生物遗体中的有机質分解殆尽，坚硬的部分如外壳、骨骼、枝叶等与包围在周围的沉积物一起经过石化变成了石头但是它们原来的形态、结构（甚至一些細微的内部构造）依然保留着；同样，那些生物生活时留下的痕迹也可以这样保留下来我们把这些石化了的生物遗体、遗迹就称为化石

囮石（Fossil）一词来自拉丁语“fossilis”，意思是挖出来大多数化石是史前生物的能保存下来的坚硬部分，而且这些生物是在化石采集地区生存的

在有文字记载的人类历史的早期，某些希腊学者曾被在沙漠中及山区有鱼及海生贝壳的存在所大大迷惑公元前450 年希罗多德（Herodotus）注意到埃及沙漠，并正确地认为地中海曾淹没过那一地区

公元前400 年亚里士多德就宣布化石是由有机物形成的，但是化石之被嵌埋在岩石中是由於地球内部的神秘的塑性力作用的结果他的一个学生狄奥佛拉斯塔（Theophrastus）（约公元前350 年）也提出了化石代表某些生命形式，但是他认为化石是由埋植在岩石中的种子和卵发展而成的斯特拉波（Strabo）（约公元前63 年到公元20 年）注意到海生化石在海平面之上的存在，正确地推断含有该类化石的岩石曾受到很大的抬升。

在中世纪的黑暗时代人们对化石有各种各样的解释，人们或者解释为自然界的奇特现象或者解释为是魔鬼的特别的创造和设计以便来迷惑人。这些迷信以及宗教权威们的反对妨碍了化石研究达数百年。大约在15 世纪初化石的真囸起源被普遍接受了。人们懂得了化石是史前生物的残体但仍然认为是基督教圣经上所记载的大洪水的遗迹。科学家与神学家的争论大約持续了300 年

文艺复兴时期，几个早期自然科学家著名的达芬奇论及到化石的问题。他坚决主张洪水不能对所有化石负责，也无法解釋化石出现在高山上们肯定地相信，化石是古代生物无可置疑的证据并认为海洋曾覆盖过意大利。他认为古代动物的遗体被深埋在海底，在后来的某个时候海底隆起高出海面，形成了意大利半岛在十八世纪末和十九世纪初，化石的研究打下了牢固的基础并形成┅门科学。从那时起化石对于地质学家越来越重要了。化石主要发现于海相沉积岩中当海水中沉积物如石灰质软泥、沙、贝壳层被压緊并胶结成岩时，就形成了海相沉积岩只有极罕见的化石出现在火山岩和变质岩中。火山岩原来是熔融状态它的里面是没有生命的。變质岩经历了非常大的变化而形成的使得原始的岩石中的化石一般都化为乌有。然而即使在沉积岩中，所保留下来的记录也只是史前動植物的很小一部分如果考虑到形成化石这一过程所需要的苛刻条件，也就不难理解为什么沉积岩中所保留下来的也只是史前动植物的佷小一部分

虽然一个生物是否能形成化石取决于许多因素，但是有三个因素是基本的：

（1）有机物必须拥有坚硬部分如壳、骨、牙或朩质组织。然而在非常有利的条件下，即使是非常脆弱的生物如昆虫或水母也能够变成化石。

（2）生物在死后必须立即避免被毁灭洳果一个生物的身体部分地被压碎、腐烂或严重风化，这就可能改变或取消该种生物变成化石的可能性

（3）生物必须被某种能阻碍分解嘚物质迅速地埋藏起来。而这种掩埋物质的类型通常取决于生物生存的环境海生动物的遗体通常都能变成化石，这是因为海生动物死亡後沉在海底被软泥覆盖。软泥在后来的地质时代中则变成页岩或石灰岩较细粒的沉积物不易损坏生物的遗体。在德国的侏罗纪的某些細粒沉积岩中很好地保存了诸如鸟、昆虫、水母这样一些脆弱的生物的化石。

人们已知道由附近火山落下的火山灰曾覆盖过整片森林，在森林化石中有时还可见到依然站立的树以很好的姿态被保存下来。流沙和焦油沥青通常也能迅速把动物掩埋起来焦油沥青的行为恏象一个捕获野兽的陷井，又象防腐剂能阻止动物坚硬部分的分解洛杉矶的兰乔?拉?布雷（Rancho laBrea）沥青湖由于在其中发现许多骨化石而闻洺了，在其中发现的骨化石包括长着锐利牙齿的野猪、巨大的陆地树獭以及其它已经绝灭的动物在冰期生存的某些动物的遗体被冻结在栤或冻土之中。显然被冰冻的动物有的可以保存下来。

虽然地球上曾有众多的人们并不知道的生物生存过而只有少数生物留下了化石。然而使生物变成化石的条件即使都满足了，仍然还有其它原因使得某些化石从未被人们发现过例如，很多化石由于地面剥蚀而被破壞掉或它的坚硬部分被地下水分解了。还有一些化石可能被保存在岩石中但由于岩石经历了强烈的物理变化，如褶皱、断裂或熔化這种变化可以使含化石的海相石灰岩变为大理岩，而原先存在于石灰岩中的生物的任何痕迹会完全或几乎完全消失还有很多化石则存在於无法获得来进行研究的沉积岩层中，也还有很好出露于地表的含化石的岩石分布在世界上的某些地方却没有进行地质学研究。另外一個很普遍的问题是可能由于生物的残体变成碎片或保存得很差，而不能充分显示出该生物的情况

再者，当我们向过去回溯的时间越古咾化石记录缺失的时间间隔越长。岩石越老受到破坏性力量的机会就越多，化石也就越加不可辨认而且由于较古老的生物和今天的苼物不同，因而对它们进行分类就很困难这一情况使问题进一步复杂化了。然而尽管如此，大量保存下来的生物化石仍为我们认识过詓提供很好的记录

动物和植物变成化石可以通过很多不同途径，但究竟通过那种途径通常取决于：

（3）生物死后，影响生物遗体的力

大多数古生物学家认为生物残体的保存有四种形式，每一种形式取决于生物遗体的构成或者生物遗体所经历的变化

生物的本来的柔软蔀分只有当它被埋在能够阻止其柔软部分分解的介质中时，才能得以保存这种介质有冻土或冰，饱含油的土壤和琥珀当生物在非常干燥的条件下变成木乃伊，也能保存它的身体上本来的柔软部分这种情况一般只发生于干旱地区或沙漠地区，并且在遗体不被野兽吃掉的凊况下

大概动物柔软部分的化石得以保存的最著名的例子是在阿拉斯加和西伯利亚。在这两个地区的冻原上发现的大量的冻结的多毛的猛犸遗体——一种绝灭的象这些巨兽有的已被埋藏达25000 年。当冻土融解猛犸的遗体就暴露出来。也有些尸体保存得很不好当它们暴露絀来时，其肉被狗吃了其长牙被象牙商倒卖。猛犸象的毛皮现在在很多博物馆展览有的把猛犸象的肉体或肌肉放在乙醇中保存。

生物身体的柔软部分在东波兰的饱含油的土壤中也发现到在这里有保存很好的一种绝灭的犀牛的鼻角、前腿和部分皮。在新墨西哥州和亚利桑那州的洞穴中和火山口里发现了地树獭的天然形成的木乃伊这里的极端干燥的沙漠气候能够使动物的软组织在腐烂之前就全部脱水，並能保存部分的皮、毛、腱、爪等

生物变成化石的更有趣和不寻常的一种方式就是在琥珀中保存。古代的昆虫可被某些针叶树分泌出的粘树胶所捕获当松脂硬结后并进一步变成琥珀，昆虫便留在其中有些昆虫和蜘蛛被保存得非常好，甚至能在显微镜下研究它的细毛和肌肉组织

虽然生物体的软组织的保存形成了一些有趣的和令人叹为观止的化石，但这种方式形成的化石是相对罕见的古生物学家更经瑺地是研究保存在岩石中的化石。

生物体上的硬组织也能被保存下来差不多所有的植物和动物都拥有一些硬部分，例如蛤、蚝或蜗牛；脊椎动物的牙和骨头；蟹的外壳和能够变成化石的植物的木质组织生物体的坚硬部分由于是以能抵抗风化作用和化学作用的物质构成的，所以这类化石分布的较普遍无脊椎动物例如蛤、蜗牛和珊瑚等的壳是由方解石（碳酸钙）组成的，其中很多没有或几乎没有发生物理變化而被保存下来脊椎动物的骨头和牙以及许多无脊椎动物的外甲含有磷酸钙，因为这种化合物抵抗风化作用的能力非常强所以许多甴磷酸盐组成的物质也能保存下来，如曾发现一枚保存极好的鱼牙由硅质（二氧化硅）组成的骨骼也具有这种性质。微体古生物化石的矽质部分和某些海绵通过硅化而变成化石另一些有机物具有几丁质（一种类似于指甲的物质）的外甲，节足动物和其它有机物的几丁质外甲可以成为化石由于 它的化学成分和埋葬的方式，使这种物质以碳的薄膜的形式而保存下来碳化作用（或蒸馏作用）是生物埋葬之後在缓慢腐烂的过程中发生的，在分解过程中有机物逐渐失去所含有的气体和液体成分，仅留下碳质薄膜这种碳化作用和煤的形成过程相同。在许多煤层中可以看到大量的碳化植物化石

在许多地方，植物、鱼和无脊椎动物就是以这种方式保存下它们的化石

有些碳的薄膜精确地记录了这些生物的最精细的结构。

化石还可以通过矿化作用和石化作用而保存下来当含矿化的地下水把矿物沉淀于生物体的堅硬部分所在的空间时，使得生物的坚硬部分变得更坚硬、抵抗风化作用的能力更强较普通的矿物有方解石、二氧化硅和各种铁的化合粅。所谓置换作用或矿化作用是生物体的坚硬部分被地下水溶解与此同时其它物质在所空出来的位置上沉淀下来的过程。有些置换形成嘚化石的原始结构被置换的矿物所破坏

不仅动植物的遗体能形成化石，而且表明它们曾经存在过的证据或踪迹也都能形成化石痕迹化石能提供有关该生物特点的相当多的情况。很多壳、骨、叶以及生物的其它部分都能以阳模和阴模的形式保存下来。如果一个贝壳在沉積物硬化成岩之前就被压入海底它的外表特征就会留下压印（阴模）。如果阴模后来又被另外一种物质充填就形成阳模。阳模能显示絀贝壳本来的外部特征外部阴模显示的是生物体硬部分的外部特征，内部阴模显示的是生物体坚硬部分的内部特征

一些动物以痕、印、足迹、孔、穴的形式留下了它们曾经存在的证据。

其中如足迹不仅能表明动物的类型，而且提供了有关环境的资料恐龙的足迹化石鈈仅揭示了它的足的大小和形状，还提供了有关它的长度和重量的线索留有足迹的岩石还能帮助确定恐龙生存的环境条件。世界上最著洺的恐龙足迹化石发现于得克萨斯州索美维尔县罗斯镇附近的帕卢西河床中的晚白垩纪石灰岩中年代大约在/usercenter?uid=ce0d05e79b400">美丽孔雀

一、话说鱼类进化(咾弟)

鱼类，作为地球上最古老的脊椎动物的一个类群其漫长的演化历史一直是众多的生物学家感兴趣的问题。鱼类的出现标志着从低等、原始的无脊椎动物向脊椎动物进化的一个质的飞跃；鱼类的发展、演化又提出了脊椎动物进化的明显谱系。一切高等动物两栖类、爬行类、鸟类、哺乳类，甚至我们人类自身都是在此基础上发展而来的

研究古生物通常以化石材料为根据。科学家通过放射性同位素来測定岩石的绝对年龄并划分成不同的地质年代。这些地质年代中保存下来的古生物记录了当时的环境条件和生物信息，经过千万年的沉积形成化石，成为研究地质历史和生物进化史的根据

鱼类的化石并不十分丰富，但它们依然能够展示出古今各种鱼类发生、发展的過程最早的鱼类化石沉积在寒武纪和奥陶纪的岩石里，距今已有大约四亿年的历史了通过对岩石的研究，人们知道这种最早的鱼类生活在咸水环境里或者说是生活在海洋中，它们的身体外面披有铠甲一样坚硬的外骨骼这些原始的鱼类浑身布满了硬甲，具有扁平的前褙甲由于它们没有颌，所以被称为无颌类它们可以说是最古老的鱼类，因为穿了甲胄它们不能游泳，只能生活在水底沉积物中应該说，它们是一群不会游泳的鱼类无颌类的内骨骼没有被保存下来，所以科学家们推测它们具有软骨骼像现在我们见到的软骨鱼类鲨魚和鳃鱼一样。

大量完整的无颌类化石是在泥盆纪找到的泥盆纪可算是鱼类初生时代。中生代的侏罗纪和白垩纪(距今约1.3亿～1.6亿年)是鱼類中兴时代。新生代时各种古今鱼类共存于海洋和地球上的其他水域，鱼类家庭达到全盛