如果化石會說話

王原

在地球46億年的漫長歷史中，各種各樣的生物輪番登場。它們歷經繁盛，又悄然消失。在這些生物中，只有極少的一部分會變身為化石保存下來——雖然大多不完整，但卻將千變萬化的生命形態定格，寫在厚重的地層萬卷書中。形態各異的化石里，隱藏了太多關于遠古生物演化和地表滄海桑田變遷的奧秘。

什么是化石？化石指的是保存在巖層中的地質歷史時期生物的遺體（實體化石）、生命活動遺跡（遺跡化石）以及生物成因殘留的有機物分子。實體化石是指古代生物的全部或部分遺體經過石化作用的產物，比如鳥類骨骼化石、木化石、貝殼化石等;遺跡化石是指古代生物生活和活動時在沉積物（地層）中留下的各種活動痕跡，比如恐龍足跡、蠕蟲的蟲跡等。

地球上已知最早的生命是一種單細胞的原始細菌，這種原核生物出現在距今約38億年前，也是世界已知最早的化石記錄。從38億年前，直到全新世開始（距今約1萬年前）之前的生物，我們大概可以稱它們為古生物，而這之后的生物就是現代生物。很多人把古生物學和考古學混淆，其實考古學主要研究的是人類留下的各種文物（比如石器、青銅器、竹簡），它屬于人文科學。而古生物學則是地質學科下面的一門理學學科。

化石是古生物學家研究的對象。古生物學家在野外尋找化石、挖掘化石，在室內拼接、修復化石（也包括切化石、磨化石），在顯微鏡（包括掃描電鏡）下觀察化石、在案頭電腦上測量化石、描述比較化石、繪畫復原化石，最后完成化石的研究工作，解答那些關于古生物的各種問題，包括鑒定分類、系統發育、行為習性、古地理位置、生活環境等。然后，這些化石中僅有很小的一部分會在博物館對公眾展出，講述地球生物演化的故事。

根據化石提供的資料，地球上的生物演化展示出由單細胞到多細胞、由簡單到復雜、由水生到陸生的總體趨勢。除了揭示生物演化規律，化石對科學家們還有什么用呢？由于在不同地質時代的地層中保存著不同的生物化石或生物化石組合，而且生物的演化呈現出不可逆性，所以化石可以作為確定相對地質年代的依據，以及劃分對比地層的工具。另外，古生物化石還是我們重建古地理和古氣候的可靠工具。不同的生物生活在不同的環境中，根據古生物化石的類別，我們可以確定其生存環境，比如三葉蟲、珊瑚、筆石等都生活在海洋，而松柏類植物、猛犸象等生活在陸地。生物的生態類型還可以反映環境類型，比如一些硅質海綿生活在大約200米深的半深海中。生物的遺跡構造也能揭示沉積環境，比如海洋生物留下的針管跡只分布在潮間帶。古生物還與沉積礦產有著密切的聯系，比如煤是由植物堆積埋藏變成的，石油、天然氣、油頁巖等礦產資源的形成都與古生物有著密切的關系。所以古生物學家對化石的研究是與我們的生活密切相關的。

本期特別策劃，我們將一起探尋化石世界里的科學奧秘——既有海洋里的節肢動物，又有天空中飛翔的翼龍，既有可以反映古環境變遷的植物化石年輪，又有鳥類的恐龍起源說，還可以一起解密青藏高原上的溫帶森林的消失之謎，探究電影《冰河世紀》里的古動物原型。

如果化石會說話，它們會告訴我們什么呢？讓我們跟隨科學家一起，從化石這個小窗口里，窺探生物的起源與演化，感嘆地球歷史的綿長與壯觀！