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植物化石

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植物化石是各類植物化石的統稱。地史上最早出現的生命是植物,在距今35億年的太古宙地層中就發現了最原始的藍藻類和菌類化石。太古宙及元古宙早期是原始菌藻類的時代,元古宙中朗至奧陶紀是海生藻類植物繁盛的時代,志留紀至石炭紀是陸生孢子植物繁盛的時代,二疊紀至侏羅紀是裸子植物繁盛的時代,白堊紀和新生代是被子植物繁盛的時代。植物化石是劃分、恢復地史時期古大陸、古氣候和植物地理分區的主要標誌各類古植物本身亦參與了成礦、成岩作用。例如,太古宙沉積型鐵礦的形成與鐵細菌活動有關;各種藻類可以形成礁灰巖、藻煤、硅藻土等;低等植物與石油、油頁岩的生成有關;高等植物則更是各地史時期形成煤層的物質基礎。 [1] 
2022年4月,珠峯科考發現1500萬年前喜馬拉雅山脈植物化石。 [2] 
中文名
植物化石
意    思
存留在岩石中的動物或植物遺骸
通    常
留下骨頭或外殼
生    活
遙遠的過去

植物化石概念

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植物化石1 植物化石1
簡單地説,化石就是生活在遙遠的過去的生物的遺體或遺蹟變成的石頭。在漫長的地質年代裏,地球上曾經生活過無數的生物,這些生物死亡後的遺體或是生活時遺留下來的痕跡,許多都被當時的泥沙掩埋起來。
在隨後的歲月中,這些生物遺體中的有機質分解殆盡,堅硬的部分如外殼、骨骼、枝葉等與包圍在周圍的沉積物一起經過石化變成了石頭,但是它們原來的形態、結構(甚至一些細微的內部構造)依然保留着;同樣,那些生物生活時留下的痕跡也可以這樣保留下來。我們把這些石化了的生物遺體、遺蹟就稱為化石。從化石中可以看到古代動物、植物的樣子,從而可以推斷出古代動物、植物的生活情況和生活環境,可以推斷出埋藏化石的地層形成的年代和經歷的變化,可以看到生物從古到今的變化等等。

植物化石發展

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在有文字記載的人類歷史的早期,某些希臘學者曾被在沙漠中及山區有魚及海生貝殼的存在所大大迷惑。公元前450 年希羅多德(Herodotus)注意到埃及沙漠,並正確地認為地中海曾淹沒過那一地區。
植物化石4 植物化石4
公元前400 年亞里士多德就宣佈化石是由有機物形成的 ,但是化石之被嵌埋在岩石中是由於地球內部的神秘的塑性力作用的結果。他的一個學生狄奧佛拉斯塔(Theophrastus)(約公元前350 年)也提出了化石代表某些生命形式,但是他認為化石是由埋植在岩石中的種子和卵發展而成的。斯特拉波(Strabo)(約公元前63 年到公元20 年)注意到海生化石在海平面之上的存在,正確地推斷,含有該類化石的岩石曾受到很大的抬升。
在中世紀的黑暗時代,人們對化石有各種各樣的解釋,人們或者解釋為自然界的奇特現象,或者解釋為是魔鬼的特別的創造和設計以便來迷惑人。這些迷信以及宗教權威們的反對,妨礙了化石研究達數百年。大約在15 世紀初,化石的真正起源被普遍接受了。人們懂得了化石是史前生物的殘體,但仍然認為是基督教聖經上所記載的大洪水的遺蹟。科學家與神學家的爭論大約持續了300 年。
文藝復興時期,幾個早期自然科學家,著名的達芬奇論及到化石的問題。他堅決主張,洪水不能對所有化石負責,也無法解釋化石出現在高山上。肯定地相信,化石是古代生物無可置疑的證據,並認為海洋曾覆蓋過意大利。他認為,古代動物的遺體被深埋在海底,在後來的某個時候,海底隆起高出海面,形成了意大利半島。在十八世紀末和十九世紀初,化石的研究打下了牢固的基礎,並形成一門科學。從那時起,化石對於地質學家越來越重要了。化石主要發現於海相沉積岩中,當海水中沉積物如石灰質軟泥、沙、貝殼層被壓緊並膠結成巖時,就形成了海相沉積岩。只有極罕見的化石出現在火山岩變質岩中。火山岩原來是熔融狀態,它的裏面是沒有生命的。變質岩經歷了非常大的變化而形成的,使得原始的岩石中的化石一般都化為烏有。然而,即使在沉積岩中,所保留下來的記錄也只是史前動植物的很小一部分。如果考慮到形成化石這一過程所需要的苛刻條件,也就不難理解為什麼沉積岩中所保留下來的也只是史前動植物的很小一部分。

植物化石形成

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生物體上的硬組織也能被保存下來。差不多所有的植物和動物都擁有一些硬部分,例如蛤、蠔或蝸牛脊椎動物的牙和骨頭;蟹的外殼和能夠變成化石的植物的木質組織。生物體的堅硬部分由於是以能抵抗風化作用化學作用的物質構成的,所以這類化石分佈的較普遍。無脊椎動物例如蛤、蝸牛和珊瑚等的殼是由方解石(碳酸鈣)組成的,其中很多沒有或幾乎沒有發生物理變化而被保存下來。
脊椎動物的骨頭和牙以及許多無脊椎動物的外甲含有磷酸鈣,因為這種化合物抵抗風化作用的能力非常強,所以許多由磷酸鹽組成的物質也能保存下來,如曾發現一枚保存極好的魚牙。由硅質(二氧化硅)組成的骨骼也具有這種性質。微體古生物化石的硅質部分和某些海綿通過硅化而變成化石。另一些有機物具有幾丁質(一種類似於指甲的物質)的外甲,節足動物和其它有機物的幾丁質外甲可以成為化石,由於 它的化學成分和埋葬的方式,使這種物質以碳的薄膜的形式而保存下來。
碳化作用(或蒸餾作用)是生物埋葬之後在緩慢腐爛的過程中發生的,在分解過程中,有機物逐漸失去所含有的氣體和液體成分,僅留下碳質薄膜。這種碳化作用和煤的形成過程相同。在許多煤層中可以看到大量的碳化植物化石。在許多地方,植物、魚和無脊椎動物就是以這種方式保存下它們的化石。有些碳的薄膜精確地記錄了這些生物的最精細的結構。
植物化石7 植物化石7
化石還可以通過礦化作用石化作用而保存下來。
當含礦化的地下水把礦物沉澱於生物體的堅硬部分所在的空間時,使得生物的堅硬部分變得更堅硬、抵抗風化作用的能力更強。較普通的礦物有方解石二氧化硅和各種鐵的化合物。所謂置換作用或礦化作用是生物體的堅硬部分被地下水溶解,與此同時其它物質在所空出來的位置上沉澱下來的過程。有些置換形成的化石的原始結構被置換的礦物所破壞。
不僅動植物的遺體能形成化石,而且表明它們曾經存在過的證據或蹤跡也都能形成化石。痕跡化石能提供有關該生物特點的相當多的情況。很多殼、骨、葉以及生物的其它部分,都能以陽模陰模的形式保存下來。如果一個貝殼在沉積物硬化成巖之前就被壓入海底,它的外表特徵就會留下壓印(陰模)。如果陰模後來又被另外一種物質充填,就形成陽模。陽模能顯示出貝殼本來的外部特徵。外部陰模顯示的是生物體硬部分的外部特徵,內部陰模顯示的是生物體堅硬部分的內部特徵。

植物化石研究

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一、地球的“年齡”大約有46億年。寒武紀是距今5.4億至5.1億年的時間段。比我們較熟悉的恐龍時代的“侏羅紀”早4億年。1909年,在加拿大發現的寒武紀中期的布爾吉斯動物化石羣轟動了世界,如今這個化石羣已被聯合國列為科學遺址。1947年,在澳大利亞又發現了前寒武紀末期的埃迪卡拉動物化石羣。這兩個化石羣的時間間隔有1.1億年,兩物種間發生的突發性變化難以在實物上得到證明。而澄江動物化石羣正好處在以上兩個化石羣時間跨度上的中間,是寒武紀生命大爆發的最重要的環節。
二、在帽天山,諸多科學家們從未見過的奇特古生物陸續重見天日。中科院南京古生物所陳均遠教授、西北大學舒德干教授等人陸續加入研究行列,一系列發表在《自然》、《科學》等國際權威學術刊物上的文章,向全世界描述了在5.3億年前的寒武紀,地球生命曾在雲南澄江集體爆發的壯觀場景。
三、古生物學研究表明,從地球生命出現到今天已經38億年,但在距今5.4億年前的寒武紀之前,生命只是以藻類和菌類的簡單形式存在於海洋裏。寒武紀之後,大量後生動物突然在海洋裏出現,從單細胞藻類、菌類到多細胞後生動物演化特別快,只用了1000多萬年,澄江動物羣記錄了這段特殊時期生物羣的全貌
四、曾經有專家認為,澄江動物羣的發現挑戰了進化論。生命的大爆發是否和達爾文的進化論相矛盾呢?“達爾文在他的時代由於研究條件的限制,對生物演化的歷史瞭解並不是很全面,
植物化石8 植物化石8
他認為進化應該是慢速進化。所以,當科學家發現在寒武紀突然出現的三葉蟲時,便認為可能會動搖進化論的基礎。在當時的社會環境,如果誰提出快速進化,就被認為是神創論。”
五、“進入20世紀以來,大量的科學證據表明,進化應該是個快速的過程,澄江動物羣就很典型。不過,科學家對澄江動物羣的研究成果,只是對達爾文的漸變論做了修正,並非是挑戰,因為即使是1000萬年也並不是很短的時間。”那些曾經僅僅停留在化石標本中的逝去個體,那片早已在地質變化中消散的5.3億年前的海洋全景圖,鮮活地出現在記者的面前,各種生物奇特的姿態、斑斕的色彩讓人稱奇。

植物化石分類

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植物化石大致分類

地層中的化石,從其保存特點看,可大致分為四類:實體化石模鑄化石遺蹟化石化學化石

植物化石實體化石

指古生物遺體本身幾乎全部或部分保存下來的化石。
植物化石
植物化石
植物化石(15張)
原來的生物在特別適宜的情況下,避開了空氣的氧化和細菌的腐蝕,其硬體和軟體可以比較完整的保存而無顯著的變化。例如猛獁象第四紀冰期西伯利亞凍土層中於1901年發現,25000年以前,不僅骨骼完整,連皮、毛、血肉,甚至胃中食物都保存完整)。

植物化石模鑄化石

植物化石3 植物化石3
就是生物遺體在地層或圍巖中留下的印模或復鑄物。一類是印痕,即生物遺體陷落在底層所留下的印跡,遺體往往遭受破壞,但這種印跡卻反映該生物體的主要特徵。不具硬殼的生物,在特定的地質條件下,也可保存其軟體印痕,最常見的就是植物葉子的印痕。第二類是印模化石,包括外模內模兩種,外模是遺體堅硬部分(如貝殼)的外表印在圍巖上的痕跡,它能夠反映原來生物外表形態及構造;內模指殼體的內面輪廓構造印在圍巖上的痕跡,能夠反映生物硬體的內部形態及構造特徵。例如貝殼埋於砂岩中,其內部空腔也被泥沙充填,當泥沙固結成巖而地下水把殼溶解之後,在圍巖與殼外表的接觸面上留下貝殼的外模,在圍巖與殼的內表面的接觸面上留下內模。第三類叫做核,上面提到的貝殼內的泥沙充填物稱為內核,它的表面就是內模,內核的形狀大小和殼內空間的性狀大小相等,是反映殼內面構造的實體。如果殼內沒有泥沙填充,當貝殼溶解後久留下一個與殼同形等大的空間,此空間如再經充填,就形成與原殼外形一致、大小相等而成分均一的實體,即稱外核。外核表面的形狀和原殼表面一樣,是由外模反印出來的,他的內部則是實心的,並不反映殼的內部特點。第四類是鑄型,當貝殼埋在沉積物中,已經形成外模及內核後,殼質全被溶解,而又被另一種礦質填入,象工藝鑄成的一樣,使填入物保存貝殼的原形及大小,這樣就形成了鑄型。它的表面與原來貝殼的外飾一樣,它們內部還包有一個內核,但殼本身的細微構造沒有保存。
總的來説,外模和內模所表現的紋飾凹凸情況與原物正好相反。外核與鑄型在外部形狀上和原物完全一致,但原物的內部構造被破壞消失,其物質成分與原物也不同。至於外核和鑄型的區別在於前者內部沒有內核,而後者內部還含有內核。

植物化石遺蹟化石

植物化石12 植物化石12
指保留在岩層中的古生物生活活動的痕跡和遺物。遺蹟化石中最重要的是足跡,此外還有節肢動物的爬痕,掘穴,鑽孔以及生活在濱海地帶的舌形貝所構成的潛穴,均可形成遺蹟化石。遺物化石方面,往往指動物的排泄物或卵(蛋化石);各種動物的糞團,糞粒均可形成糞化石。中國白堊紀地層中恐龍蛋世界聞名,過去在山東萊陽地區以及近年來在廣東南雄均發現成窩壘疊起來的恐龍蛋化石

植物化石化學化石

古代生物的遺體有的雖被破壞,未保存下來,但組成生物的有機成分經分解後形成的各種有機物如氨基酸、脂肪酸等仍可保留在岩層中,這種視之無形,但它具有一定的化學分子結構足以證明過去生物的存在的化石稱為化學化石。隨着近代化學研究的進展,科學技術的提高,古代生物的有機分子(指氨基酸等),可從岩層中分離出來,進行鑑定研究,同時產生了一門新的學科—古生物化學

植物化石特殊的化石

琥珀—古代植物分泌出的大量樹脂,其粘性強、濃度大,昆蟲或其他生物飛落其上就被沾粘。沾粘後,樹脂繼續外流,昆蟲身體就可能被樹脂完全包裹起來。在這種情況下,外界空氣無法透入,整個生物未經什麼明顯變化保存下來,就是琥珀。

植物化石古生物學

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植物化石10 植物化石10
植物化石11 植物化石11
對許多人來説,“化石”一詞已並不生疏,因自然博物館裏常陳列有化石。可若問你化石是怎樣形成的?它的科學意義何在?恐怕就較少有人會説得清楚了。簡單説來,化石是古代生物死後,其遺體遺物或遺蹟被埋藏在地層裏,經長期的石化作用,變成了像“石頭”狀的東西。比如,一條古代的魚死了,屍體如果沒被別的動物吃掉,也沒被湍急的水流沖毀,而正好遇上沉積環境,被泥沙一層層掩埋起來。一年,十年,百年,千年,至少幾萬年甚至幾億年,軟體部分腐爛了,骨頭,鰭條等堅硬部分,其有機質逐步被無機質(礦物質)所置換,最後變成了化石。化石的外形還和原來骨骼一樣,但內容已是礦物質,所以分量就重多了。
照此説來,只有在沉積岩(或叫水成岩)中才能保存有化石,火成岩變質岩中一般不會有化石。因為火山爆發時温度很高,即便有生物遺體,早已會被燒為灰燼。變質岩是在高温高壓下形成的,也不可能把化石保存下來。不過,火山灰中卻時有發現化石,因為火山灰飄落時業已冷卻。所以,找化石,應到沉積岩地區去。不是經常有人發問,你們怎麼知道哪裏有化石?這是最簡明的回答。
植物化石9 植物化石9
除動、植物的硬體部分如骨骼、牙齒、介殼、樹幹等最易保存為化石外,在特殊的情況下,有時生物的軟體部分也可保存為化石。如山東山旺組硅藻土中的花朵、觸鬚,西伯利亞凍土中猛獁象的肌肉等。這些,統稱遺體化石,即生物體本身的某部分石化為化石。有時,動物的糞便、蛋也可形成化石,這叫遺物化石;而足印、洞穴等化石,則叫遺蹟化石
參考資料