第一講化石和古生物學的基本概念

1、第一講 化石和古生物學的基本概念1. 什么是化石？從化石的定義可分為哪三類？ 概念： 傳統(tǒng)定義：保存在巖（地）層中的古代生物遺體和活動痕（遺）跡。近年來，人們把保存在巖石的生物有機體分子殘余也納入化石的范疇。- 現(xiàn)代定義：保存 在巖（地）層中的古代生物的遺體、活動痕（遺）跡和生命有機成分的殘余。- 分類：實體化石：生物體本身形成的化石。全部或部分。- 遺跡化石（trace fossil）:生物活動留下的痕跡和遺棄物所形成的化石。如動物在沉積物表面留下的足跡和爬痕、在沉積物中的鉆孔和潛穴，動物的糞便等。- 化學化石：生物體可能因腐爛分解而全部或部分消失，但構成生物體的一些有機分子有可能在實體化石

2、中或沉積物中被保留下來。2. 影響化石保存的主要因素？生物本身因素生物具有礦化骨骼或具有耐酸堿穩(wěn)定化學成分的硬體部分比其軟體部分更容易保存成為化石。如無脊椎動物的貝殼, 脊椎動物的骨骼和牙齒，幾丁蟲，植物的孢子和花粉等。在特殊的條件下，軟體部分也可以保存成為化石。如在頁巖中保存的筆石和植物印痕、琥珀中的昆蟲等。埋藏速度、沉積環(huán)境和沉積物的特征迅速埋藏、 寧靜的沉積環(huán)境和細粒沉積物掩埋是化石形成和保存的最理想環(huán)境條件，特別有利于完整精美化石的形成。能夠形成比較穩(wěn)定密閉的長期埋藏保存條件，有效阻斷遺體與空氣和水體的接觸，降低自然和生物的破壞作用，有利于生物遺體的石化加固。3. 從化石的保存方式上可

3、有哪些類型？各有什么特點？未變實體化石：保存在巖層中的古代生物全部遺體（軟體和硬體）沒有發(fā)生明顯變化。在極其特殊的條件下才可形成。琥珀中的昆蟲 嚴密封閉；動物干尸 干燥； 猛犸象 冷凍。變化實體化石：多數(shù)化石是在遺體被沉積掩埋以后經明顯變化才形成化石的 石化作用（礦化作用）模鑄化石：在埋藏和成巖過程中生物體本身可能會由于某種原因全部或部分消失，在圍巖中留下或形成印痕、印模和鑄型。模鑄化石就數(shù)量來說僅次于變化實體化石。有時與實體化石一起保存。印痕化石軟體；印?；搀w（ 印模化石通常與實體化石保存在一起。）4. 化石的石化作用有哪幾種類型？A） 炭化作用（升溜作用）： 一般發(fā)生在具有幾丁質、蛋白

4、質等有機質骨骼中。這些有機物中易揮發(fā)成分（H、0、N）經升溜作用而留下較穩(wěn)定的炭質薄膜。如植物的葉子，筆石。B）填充作用：礦物質填充疏松多孔的硬體組織。組織結構未變，但硬體變得更加致密 并增加了重量。C）交代作用：硬體的原來成分，逐漸被地下水溶解，同時逐漸被新物質置換。如果溶解和置換速度相等，而以分子相互交換，則可保持生物詳細內部構造（如細胞構造）。常見的交代作用有硅化、方解石化、白云石化、磷酸鹽化、黃鐵礦化和赤鐵礦化等。用來 置換的礦物一般比較穩(wěn)定。5 .西伯利亞凍土中發(fā)現(xiàn)的猛嗎象是化石嗎？屬于未變實體化石。保存在巖層中的古代生物全部遺體（軟體和硬體）沒有發(fā)生明顯變化。在極其特殊的條件下才可

5、形成，冷凍作用。6 .硅化木是如何形成的？交代作用。硅化木是古代樹木經過硅化形成的，其年輪甚至細胞仍清晰可見。7 .模鑄化石中的印?；捎心男╊愋?？印模化石：通常指硬體留下的印痕， 對于貝殼類生物來說， 它的印?；€可以分 為以下幾種類型：? 處世 貝殼外表面在圍巖上留下的印模。? 內模；貝殼內表面在圍巖上留下的印模。? 處核：貝殼溶解消失后，外模內充填所形成的與貝殼外形模樣完全相同，但 非屬貝殼物質的化石。? K：貝殼溶解消失后，留下原來殼體內部充填物形成與原貝殼內形模樣 相同但凹凸相反的化石。? 鑄型：貝殼消失后在外模和內模之間的空間被充填而形成的化石。在內外 形態(tài)上與原殼體完全一致。

6、8 .什么是標準化石？什么是指相化石？標準化石：是指數(shù)量豐富、特征明顯、演化迅速、地理分布廣泛的化石。指相化石：在地質學中，我們把能夠指示環(huán)境特征的化石稱為指相化石。有孔蟲一一高緯度地區(qū)喜冷類群 /赤道地區(qū)喜暖類群指示冰期與間冰期。抱粉化石中草本花粉和木本花粉的比例變化指示 第四紀陸地環(huán)境中干旱草原環(huán)境和溫暖濕潤的森林環(huán)境。9 .地層層序律和化石層序律的概念，以及化石層序律的科學內涵？地層層序律：層狀巖石的原始形成序列總是新巖層疊覆在老巖層之上,即“下老上新”C化石層序律：? 很古老的地層只存在簡單原始的化石類型，而比較年青的地層含有較高級、 較復雜的生物化石。地層時代愈老，所含化石的生物群面

7、貌與現(xiàn)代生物群面 貌的差別愈大；反之，就愈接近現(xiàn)代生物群的面貌。? 同種生物絕不會重復出現(xiàn)于不同時代的地層中。不同時代的地層中含有不同種類的化石；同一時代的地層則含有相同種類的化石?；瘜有蚵?的科學內涵是 生物進化的不可逆性。10 .你對生物化石有哪些認識？第二講生物分類系統(tǒng)和進化論11 生物界的分類級別單位界、門、綱、目、科、屬、種。12 生物界的主要類群及劃分（亞界或門級以上）古菌超界原核生物超界原始生物界：病毒無核生物界：細菌門；藍藻門。真核生物超界植物界：葉狀體植物亞界：各種藻類、真菌莖葉植物亞界：苔群植物門：無根、維管蕨類植物門：裸蕨、石松、節(jié)厥、真蕨種子植物門：裸子植物、被子植物

8、動物界：原生動物亞界：側生動物亞界：古杯、海綿真后生動物亞界：腔腸、櫛水母、蠕蟲類、軟體、節(jié)肢、腕足、棘皮、脊索動物等。13 動物界機體的階段性發(fā)展原生動物一一原始扁平后生動物一一扁形動物門（假體腔、無體腔）一一原口動物、后口動物形態(tài)學：兩側對稱一一三側對稱；兩胚層一一三胚層。14 進化的定義，達爾文進化論包括哪些主要內容？進化的定義：生物進化主要是由于與環(huán)境相互關系的改變，使得居群的基因組成產生一系列部分的或全部的、并且不可逆轉的變化。達爾文學說：主要內容包括變異和遺傳、自然選擇及性狀分歧，認為生物的進化速度主要是漸變的。自然選擇：?自然選擇發(fā)生作用的條件：種群內存在突變和不同基因型的個體；

9、突變能體現(xiàn)在表型；不同基因型個體之間的適應度有差異。? 自然選擇的效應穩(wěn)定化選擇：剔除突變如保護色與群體中的異常體色的個體歧異化選擇：大風的島嶼上，無翅與強壯翅膀的昆蟲，淺海被捕食動物要么殼變厚重，要么潛穴，或去掉殼，快速游泳。定向選擇：有定向的環(huán)境壓力，如馬適于奔跑。15 物種的概念生物種（biospecies）是指在自然狀況下所有潛在地能夠相互交配的群體，并能產生能育的后代。上述種的定義包括了兩個方面，一是在自然條件下，二是產生能生育的后代。16 名詞術語：間斷平衡、適應輻射、平行演化、趨同與趨異 。線系漸變：認為生物逐代的微小變化可以隨時間積累導致主要的進化。（老種/較大居群/自然選擇起

10、主導）間斷平衡：大進化的大進化的主要方式由長期的進化停滯期和短期的快速進化期組成。（小型分離居群/基因漂移基因突變起主導）適應輻射：指從一個祖先類群迅速的產生許多新物種。某一類群產生了一種進化革新，使其能更好的適應環(huán)境或開拓新的生活方式。集群絕滅發(fā)生之后，由于種間競爭壓力減小，使得某些生物在騰空的生態(tài)環(huán)境中得 以適應輻射。趨異：進化的方向較少，則稱為分化和趨異。趨同：指不同祖先的生物類群，由于相似的生活方式，整體或部分形態(tài)構造向同一方向 改變。平行演化： 也指不同類型的生物由于相似的生活方式而產生相似的形態(tài)，但平行演化往往指的是親緣關系較近的兩類或幾類生物。第三講 生命的起源與早期演化1. 什

11、么是生命結構定義：生命是某種特殊結構的物質或特殊的物質結構運作定義：生命是實現(xiàn)某些特殊功能的反應系統(tǒng)特征：結構的組織化（嚴整有序的結構）；生命存在穩(wěn)定性；化學成分的同一性：多樣的生命具有驚人的統(tǒng)一，高層次的多樣性和低層次的統(tǒng)一性；新陳代謝；繁殖（自我復制）；生長發(fā)育；應激性，對外界有各種感應；適應與進化。2. 地球生命的由來地球上的生命是地球歷史的早期，在特殊的環(huán)境條件下，通過所謂 “前生命化學進化”過程（簡單的生物單分子形成；有生物單分子聚合為生物大分子多聚合化合物） 。 由非生命物質產生出來的，并經歷長期的進化過程延續(xù)至今，這種解釋可稱之為生命的進化起源說，是達爾文進化理論的延伸。3. 生

12、命起源研究的新進展和新假說1）對傳統(tǒng)觀念的突破在生命起源研究和對生命現(xiàn)象的認識上，在三個方面突破了傳統(tǒng)觀念的束縛。即： 生命起源所涉及的時間和空間尺度上，在生命和非生命的區(qū)分特征上，在生命起源和生命存在的環(huán)境條件的限制上都獲得了新的認識。2）地球外的化學進化在地球演化的早期，可能有一定量的星際物質（包含有機分子）進入地球, 并可能作為前生命化學進化的材料或至少參與化學進化過程。3）現(xiàn)代的非生物有機合成與“新自然發(fā)生說”4. 探索地球生命起源的三條途徑首先是研究生命起源的歷史環(huán)境背景；生命起源研究的第二條途是化學進化的實驗模擬；研究生命起源的第三條途徑是尋找和研究早期生命存在的直接和間接的證據，

13、即化學進化和最早的原始生命的遺跡。5. 地外生命探索第 4 講 寒武紀海洋生物的大爆發(fā)1. 原口動物和后口動物的定義原口和后口都是具有體腔的三胚層動物：原口動物（如環(huán)節(jié)動物和節(jié)肢動物）的口是在胚口和胚孔附近形成的。后口動物（棘皮動物和脊索動物）的胚孔為肛門，在另一端形成口。2. 后生動物的定義后生動植物是指有多細胞組成的，有分化的組織結構的生物。所謂分化就是指細胞在形態(tài)和功能上有所分異和特化。海綿也是多細胞動物，還有領細胞等特化細胞，但由于分化程度低，以及其他方面的原始特征，被單列出來成為后生動物。典型的后生生物有性別分化，減數(shù)分裂，單倍體與雙倍體世代交替的生活史。第五講 讓大地披上綠裝-植物

14、登陸1 什么是有胚植物?苔蘚植物和維管植物是陸生植物，它們的受精卵在配子體中分裂成多細胞的胚，進而發(fā)育成 孢子體。這兩類植物被稱為有胚植物。藻類是低等植物。合子（或受精卵）不發(fā)育成多細胞的胚。因此，又被稱為無胚植物。2陸生植物最早出現(xiàn)在何時? 它們起源于綠藻類輪藻的證據? 中 奧 陶 世 。 由 于 細 胞 和 生 物 化 學 方 面 的 相 似 性 （葉 綠 體 ， 染 色 體 ， 細 胞 核 等 ），現(xiàn)生的一種綠藻類的輪藻和陸生植物有著密切的親緣關系。3什么是維管植物?最早出現(xiàn)在何時?維管植物指蕨類植物和種子植物，它們具有輸導水份等的維管束。早志留世。4早期陸生維管植物的主要類群和形態(tài)特征

15、?萊尼蕨類：莖軸等二次分枝，上頂孢子囊；工蕨類：孢子囊側；前石松類：孢子囊側生，長出小葉子；裸蕨類：孢子囊聚集在一起。第六講 脊椎動物從水到陸的過渡1 研究四足動物起源通常采用哪些方法？你認為這些方法各有哪些利弊？你有興趣研究這方面的課題嗎？2 脊椎動物由水到陸過渡的重要化石證據長有“四條腿的魚”魚石螈 （Ichthyostega ）是在哪里發(fā)現(xiàn)的？它的地質時代。北美洲大陸和格陵蘭島。泥盆紀。3 現(xiàn)代肺魚分布在哪些大陸上？你知道現(xiàn)生的總鰭魚-拉蒂邁魚（也稱矛尾魚）最初是由誰，在哪里，何時發(fā)現(xiàn)的？澳洲、非洲、美洲。拉蒂邁小姐。1938 年。非洲東海岸。第七講 低等兩棲爬行類的演化1 .什么是兩棲

16、動物？它們和包括人類在內的脊椎動物的關系？兩棲動物特征：水陸兩棲，幼年個體在水中生活，以鰓呼吸；成年個體多半生活在陸地上，以肺呼吸。2 .兩棲動物作為一個門類在脊椎動物進化史上的位置和重要性？脊椎動物五綱中的一個。最原始的四足動物，填補了從魚類到爬行類的演化空隙。3 .影響脊椎動物由水生向陸生演化的基本因素有哪些？支撐作用：水中可靠浮力，陸上無；運動：水中可用鰭；呼吸作用：陸上需用肺，部分兩棲類完全靠皮膚；水分平衡：防蒸發(fā)；繁殖：羊膜卵。4 .什么是迷齒亞綱，滑體兩棲亞綱？迷齒亞綱：是石炭紀和二疊紀兩棲動物門的演化主干，分類主要依據其脊椎骨的構造。主要是古生代晚期群體，很少延續(xù)到中生代；體形巨

17、大笨拙，多生活在沼澤；特點在于擁有布滿清晰而縱橫交錯的凹槽的，迷宮一般的牙齒。包括魚石螈目、離片椎目、石炭螈目。滑體兩棲亞綱：現(xiàn)生兩棲動物皆屬于此綱。包括無尾目（蛙、蟾蜍）、有尾目（蠑螈、大鯢）和無足目（蚓螈）。主要特點是體外無磷和甲板。5 .早期兩棲類化石在那里被發(fā)現(xiàn)？最早魚石螈：格陵蘭；最早蛙：馬達加斯加；最早蜥蜴：亞洲；最早蚓螈：美國亞利桑那州第八講 恐龍傳奇和熱河生物群1 .恐龍的定義、生存年代及分類定義：爬行類雙孔亞綱；與鱷魚、鳥類關系最近；中心跨臼穿孔；第四、第五趾退化。生存年代：中生代（三疊侏羅白堊）。分類：蜥臀目：具有三射型骨盆；鳥臀目：四射型腰帶結構，恥骨有平行于腸骨的后突。

18、2 .較完整的化石從何而來？中國遼寧四河屯。3 .最早的恐龍化石由誰發(fā)現(xiàn)？由誰命名？Buckland. Brookes.4 .恐龍與鳥類有怎樣的聯(lián)系？為什么說鳥類是活的恐龍？5 . 在恐龍研究方面的一些奇聞逸事第九講 鮮花盛開的大地1. 現(xiàn)生的裸子植物和被子植物被分為哪幾個綱?裸子植物：松柏綱（松、柏、杉）、蘇鐵綱、銀杏綱、紅豆杉綱、買麻藤綱。被子植物：雙子葉綱（木蘭綱）、單子葉綱（百合綱）。2什么是裸子植物，何時出現(xiàn)在地球上?種子裸露，無果實。多年生木本植物，多為高大喬木。葉子多為針形。孢子葉多形成孢子葉球 （ 球果）。小孢子葉球為雄性，大孢子葉球為雌性。泥盆紀。3什么是被子植物，何時出現(xiàn)在

19、地球上?又稱有花植物，具有果實。胚珠被大孢子葉形成的心皮包被，受精后種子被果實所包被。具有蟲媒、鳥媒、風媒、水媒的傳粉方式。晚侏羅紀。第十講 中生代魚類生物地理區(qū)系之迷1 早白堊世以來曾經有哪些魚類在亞洲東部生存過? 魚化石有哪些用處? 它們?yōu)槭裁磿羞@些用處?魚化石的功能：確定地層時代；為地層對比提供依據；推測水域環(huán)境；對化石魚類生存時大陸之間以及陸上不同地區(qū)之間的關系（古地理）提出看法,借以探討地球本身的演化；為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發(fā)展是同步的，已知的生物地理學歷史與已知的地球歷史上的事件有著必然的聯(lián)系。生物分布區(qū)的分裂格局又一定會反映在生物類群的系統(tǒng)發(fā)育中

20、。魚類，特別是淡水魚類的分布嚴格受到水系格局的限制，而水系格局又嚴格地受到地質事件的制約，淡水魚類的系統(tǒng)演化及地質事件間的聯(lián)系通常比別的動物或植物明顯。因此，對淡水魚類系統(tǒng)發(fā)育和區(qū)系演替的研究有可能預測同期發(fā)生的地質事件，或為已知地質事件提出進一步的佐證。2. 太平洋究竟是怎樣形成的？太平洋兩岸大陸的構造為什么不同？3. 北美洲為什么會成為許多淡水魚類的避難所？4以淡水魚類為例，試說明影響生物地理區(qū)系形成的主要因素。1 .由于生物與地球的協(xié)同演化，我們可以看到地球的演化和魚類演化的關系，而魚類的變化以及它們的分布對于有關的地質事件反過來又可以提出更多的依據，或甚至作出某種程度的預言。2 .中國

21、晚中生代以來魚類區(qū)系存在幾個明顯的變化階段：早白堊世、晚白堊世、始新世和中、上新世。3 .華南早白堊世魚類區(qū)系與巴西、西非的相似，始新世魚類的跨太平洋分布，中、上新世中國東部魚類與日本列島西部的相近，而兩地的現(xiàn)代魚類則有較大的差別，是幾個非常有意義的值得深入研究的課題。4 .中國早白堊世的魚類中除鱘形目魚類外已經沒有任何種類在中國生存到現(xiàn)代。始新世的魚類中也極少留存到現(xiàn)代的種類，但其中不少卻殘存在北美，使北美成為晚中生代和早第三紀古老的淡水魚類的避難所。5 .晚白堊世魚類相對來說世界性較強，與晚白堊世早期全球的海侵相吻合。6 .東亞現(xiàn)代魚類區(qū)系可能自上新世開始形成第十一講生物的大劫難-集群絕滅

22、1 .什么是生物的集群絕滅？生物的絕滅就是物種的死亡或成種作用（speciation）的停止。生物為達到與環(huán)境的相對平衡與協(xié)調所付出的代價，反映了生物圈在時空范圍內的自我調整。2 .古生代以來公認的生物機群滅絕事件有幾次？它們分別發(fā)生在什么時候？前寒武紀末期：疊層石的衰退、埃迪卡拉動物群的絕滅奧陶志留之間：筆石絕滅、三葉蟲衰退泥盆石炭之間：以珊瑚、層孔蟲等為代表的造礁生物大衰退。二疊三疊之間：海洋無脊椎動物和原始的魚類的衰退。三疊侏羅之間：原始蕨類、裸子植物和菊石類的衰退。白堊第三紀之間：恐龍類，菊石類的絕滅。3 .人們?yōu)槭裁刺貏e關注恐龍的絕滅？4 .目前流行的有關恐龍滅絕原因爭論的核心問題是

23、什么？引起地球環(huán)境和氣候的劇烈變化的原因來自地球之外還是地球之內？是突變，還是也有漸變？5 .你對恐龍滅絕的原因有什么看法？地質歷史中的集群絕滅， 或恐龍絕滅的原因和過程可能非常復雜，非單一因素或模式可以解釋?，F(xiàn)有的各種觀點只能解釋其中的部分現(xiàn)象。現(xiàn)有觀點都是偏向于從外部環(huán)境因素解釋生態(tài)系統(tǒng)的崩潰和解體。生物大絕滅的原因除了外部因素外，生態(tài)系統(tǒng)內部的生物因素不應該被忽視-生態(tài)系統(tǒng)的失衡。兩個空間上隔離的生態(tài)系統(tǒng)因隔離機制消失而發(fā)生大規(guī)模的物種交流。生態(tài)系統(tǒng)內個別物種因快速進化而獲得特別顯著的適應性增加，或新形成的物種具有改變生態(tài)系統(tǒng)內部種間關系或改變生存條件的新特征。生態(tài)系統(tǒng)內的某些物種絕滅可能造成整個生態(tài)系統(tǒng)解體的后果。第十二講現(xiàn)代動物的形成和發(fā)展1 .現(xiàn)生哺乳動物與爬行動物的主要區(qū)別是什么？哺乳動物：2 .絕大多數(shù)胎生，哺乳，對幼體照顧；3 .體表被毛發(fā)；恒溫，溫血；具皮膚腺，如汗腺、皮脂腺、乳腺和氣味腺等;4 .生長有限制；5 .具有三塊聽小骨（槌骨、砧骨、鐐骨）6 .雙枕牌；下頜骨由單一齒骨組成；下頜關節(jié)為齒骨一鱗骨關節(jié)；7 .異型齒，分化為門齒、犬齒、前臼齒和臼齒 ；二出齒8