古生態

對古生態，可以通過將化石與其賴以生存的環境作為一總體 來研究。環境在地質史上的變化促使生物不斷地發生、發展和滅絕，環境在地理上的差異控制著生物的分佈，並促使其種間的分異。

至今所能保存下來的只有生物化石或遺跡，因而據化石記錄，運用有關的現代生物生態，可推斷地質歷史時期生物的生活方式和生存環境，確定古地理、古氣候，並為古生物分類、地層劃分提供依據。

利用化石證據再建種群或群落的生活史，以便檢驗當代的生態學假說。湖泊或海洋沉積物中按沉積年代之不同會保留歷代生物殘留物，包括花粉、硅藻、浮遊動物殘片、甲蟲殘片、軟體動物甲殼等等微化石。每毫升沉積物樣中可以發現103-105個微化石（或殘片）。如果用樣芯採樣器逐層採集沉積物樣芯，分析各層次的化石和鑒定其地質年代，則可推知過去地質代中生物存在情況，並再建各年代的環境狀況，

由此可了解當地生態環境的演變情況。除分析微化石外，測量化石樹的年輪和測定其中180的含量也可推知當時的氣候狀況。沉積物中甲殼類化石的分析也對推測古代生態環境有幫助。沼澤沉積物樣品中步行甲蟲殘片的分析證實，這種昆蟲經歷幾十萬年而沒有發生形態學與生理的改變。

古生態學是研究地史時期生物與生物之間及生物與環境之間相互關係的學科。重點是研究古代生物的生活習性及其生境。古生態學的基本原理雖然與一般生態學相同，但古生態學研究的是石化的生物遺體、遺跡及其沉積圍岩，因此研究者只能根據地史時期的情況推測古代生物所處的生態環境。這就決定了古生態學在研究方法和途徑上的種種特點。按其發展線索，大致有如下內容：

用以今證古的原理研究現代仍有活生物代表

的古生物各門類化石。研究生物死亡的原因，死後的腐爛過程和其他化學變化；遺體在石化前保存和埋藏的規律；群落生態和底質生態；生物相以及生物活動遺留的痕迹與地史時期遺跡化石的關係等。現實古生物學原理的應用有其局限性：一是對比分析的價值取決於所研究化石的年代及其與現代生物的親緣關係；二是對比者的分類單元越小效果越好（如種間比屬間效果好）。

適用於已經滅絕的古生物門類，根據古生物形態結構分析其功能，進而推斷其生活習性以及與環境的關係。對化石的功能形態分析目前採用3種方法：對古今同源生物可以直接類比，這適用於與某些現存生物具親緣關係的化石；對古今不同源但相似的生物，可根據相似器官具相似功能的原則來推測；對無同源或相似現存種的古代滅絕生物，可採用力學原理或機械模擬的方法來分析其功能。

保存於同一層的化石中，有的是原地埋藏的群落，有的則是原來生活在不同環境的不同群落，死亡后經過地質營力（流水、風、冰川）的搬運而堆積在一起的化石組合。埋藏學是古生態學家據以判斷古代環境的基礎。生物從生物圈進入到岩石圈，要經歷一系列複雜的外力破壞作用、搬運作用、沉積作用、地球化學作用和成岩作用。從古生態學的角度看，化石的形成往往經過屍積群、埋藏群和化石群落幾個階段。通過對化石組合的分析，分清原地埋藏群落和異地搬運組合。原地埋藏群落對推測古環境可以提供直接的證據；搬運組合則有助於闡明古地理環境的沉積條件（水流動力、距岸遠近和基底性質等）。

即通過研究古代生物活動的遺跡來恢復古環境。保存在各地質時代的生物足跡和爬跡、潛穴、鑽孔、蟲管、卵化石、糞化石等都屬於遺跡化石。它們是古代生物生命活動的證據。通過對遺跡化石的分析，能夠揭示生物的生活習性，還可以對古群落的丰度、水中的含氧量、基底性質以及海洋的相對深度分帶等提供有價值的證據。

是近代古生態學的一大進展。研究同一個群落中生物之間的

相互關係（如捕食、競爭、共生、寄生關係等）是群落生態學的重要內容。化石群落中不同類別生物的多樣性和個體數量的豐富程度，取決於外界環境的生物因素和物理化學因素的影響，是當前群落古生態學研究的重要內容。可以根據群落中的內生動物（居住在沉積物內部）和表生動物（生活在沉積物表面以上）的比例來判斷古群落的生活環境。

每種岩相都有自己特殊的化石群，當岩相在空間上有規律地變化時，各相帶所含生物群也相應地發生有規律的遞變。主要體現於底棲動物群。

定量分析和穩定同位素的應用

用現代的數理化知識和儀器設備研究古生態學，從定性向定量發展，是古生態學近代發展的特徵。如以氧同位素比值，確定古代海洋的溫度等。

在大陸內部的湖泊、沼澤、河流、洞穴和黃土沉積中，由於洪水、風暴、火山爆發、疾病和飢荒等災變性原因造成大量生物死亡而形成的屍體堆積。可以用來推斷區域性植被景觀和古氣候分帶，動物的分佈也有一定控制作用。對古植物、古脊椎動物作現實古生物學研究，可以解釋沉積環境的水動力條件，可以用來確定湖水深度、鹽度和pH值。

古生物包括生存在地球歷史的地質年代中、而現已大部分絕滅的生物。包括古植物（蘆木、鱗木等）、古無脊椎動物（貨幣蟲、三葉蟲、菊石等）、古脊椎動物（恐龍、始祖鳥、猛獁等）。古生物死後，除極少數（如凍土中的猛獁，琥珀中的昆蟲）由於特殊條件，仍保存原有的組織結構外，絕大多數經過鈣化、碳化、硅化，或其他礦化的填充和交替石化作用，形成僅具原來硬體部分的形狀、結構、印模等的化石。

化石經過自然界的作用，保存於地層中的古生物遺體、遺物和它們的生活遺跡。大多數是莖、葉、貝殼、骨骼等堅硬部分，經過礦物質的填充和交替作用，形成僅保持原來形狀、結構以至印模的鈣化、碳化、硅化、礦化的生物遺體、遺物或印模。也有少數是未經改變的完整遺體，如凍土中的猛獁、琥珀中的昆蟲等。化石是古生物學的主要研究對象。

自從古生物學出現后，人類就認識到曾有過大規模的生物絕滅現象。多細胞生物在6億年的歷史進程中，共經歷了五次主要的大規模絕滅事件。在所有大絕滅事件中，規模最大的一次發生在二疊紀末，最引人注目的是白堊紀末恐龍的絕滅。

廣義的古地理環境應當包括自然地理環境、生物地理分區和古氣候。自然地理環境包括大陸和海洋盆地的輪廓和分佈。在大陸上要反映的古地形特點，包括剝蝕區的再造和母岩成分及分佈特徵的確定；河流、湖泊成因類型、古流向和分佈特徵的確定；風向、古氣候和生物地理分區的確定。

在海洋盆地中，首先應確定海岸線位置、海盆輪廓和

性質；盆地內潮汐流、沿岸流、海浪、海流以及濁流或風暴流的水動力條件的分析；海水的含鹽度、溫度、深度、水介質的物理化學條件、酸鹼度確定。海底地形、三角洲、海底扇的特徵和分佈，以及深水沉積特徵和浮游生物的特徵和分佈的研究、古生物和古生態、生物地理分區的確定，以及古氣候及其分帶的研究。

沉積相分析是古地理學研究的基本方法。沉積相是沉積物形成條件的物質表觀。時間的不同，沉積相的特點和分佈也不同，一定的沉積物只出現在某特定的時代，如中、晚前寒武紀的帶狀鐵礦層；有些則出現在不止一個時代中，如黑色頁岩、煤和蒸發岩。有人認為這些特定時代的相是全球性或近於全球性的。因此，它們必然記錄著一些全球規模的岩石圈、生物圈、水圈和大氣圈特殊的相互關係。研究這些問題，不僅能深入了解地球歷史的本來面目，而且為尋找煤、油氣和有用礦床等提供依據。

除了建立單獨的相模式以外，也需要對沉積作用、沉積產物的可變性以及其他動力概念進行研究。例如，從陸源硅質碎屑到海洋碳酸鹽的變化，或從一個丘狀進入到平頂灘的轉變。這些相序演化的研究要與隆起和沉降的地球物理模式緊密聯繫起來。此外，這些地球物理模式也會對沉積相序和演化的研究起促進作用。

深海鑽探和穩定同位素研究的發展，已有可能對古海洋的古環境、海洋循環和化學條件進行重建。除了利用氧同位素了解古溫度外，可直接根據碳同位素了解古海洋的循環及其動力。並可根據鄰近的陸絛海記錄和保存在造山帶的洋殼以及海洋沉積物的碎片重塑古海洋。

研究古氣候的關鍵是加強對古氣候與沉積物沉積特徵之間相互關係的認識。每一個氣候變數都有大的空間變化，因為不同緯度接受的太陽能不同，大陸和海洋的熱性質不同，所以海陸分佈的變遷是氣候變化的重要原因。海洋氣候和大陸氣候的差別也隨著由低緯度向高緯度的過渡，氣候分帶表現得越來越明顯。

古緯度也是確定古氣候分帶的重要因素之一，當地球外殼有一次重大的變位，都會引起各個板塊的相對運動，從而引起古氣候帶格局的重要變化。最重要的古氣候標誌是一

些對氣候敏感的沉積物類型，如碳酸鹽岩、蒸發岩類、紅層、鋁土礦、煤、冰磧岩及古風向、古溫度和某些動植物群，沉積作用是在一定的大地構造環境中進行。很多沉積盆地的幾何形態、構造特徵和地層格局都與大地構造的演化有密切關係。對沉積盆地進行分析，要充分利用地球物理、鑽井和地震地層學資料，以了解地下深部隱蔽的同沉積古地形和沉積相分佈的格局，覆蓋於河道上及生物礁上的構造或不整合面的披蓋構造等，而有利於古地理環境的重塑。

其次應根據盆地類型和特徵建立盆地的發育模式，進一步了解其沉積體系與大地構造的關係。很多學者認為，許多沉積（古代和現代）不是一種單純沉積物的產物，可能是受地球運行軌道的控制，或是岩石圈、水圈、大氣圈和生物圈相互作用的結果。

浙江長興——中國古生態之鄉

地處蘇、浙、皖三省交界的浙江省長興縣，是全球地質變遷的一個奇迹。位於長興槐坎鎮與煤山鎮之間的“長興階”灰岩地層，完整地記錄了發生在2.5億年前驚天動地的自然變化。

離長興縣城雉城鎮西北2公里許，煤山腳麓的葆青，就是煤山地層標準剖面，就是記錄數億年地質發生歷史變革的所在地。

在青石台階上方，裸露著一條灰黑色紋硅質或白雲質石灰岩，具帶狀構造，岩層中含隧石結構和夾灰隧石層，其厚度約50餘米的帶狀山脈，這就是舉世矚目的古生物化石帶，屬於地質史上的二疊紀到三疊紀時期，海洋繼續沉積的地層和最完整的化石帶，是地球億萬年演化史的縮影，也是迄今國際上最為標準的地質剖面。

在煤山化石地層遊覽，彷彿走進一個碩大的歷史博

物館。據介紹，科學家們的估算，平均一萬隻動物死後，僅有一隻成為化石。假設一萬塊化石埋藏地下，只有一兩塊能被發現。然而科學家們數十年來先後在長興煤山採集到15個大類、近400種化石。由此證明，這裡是目前世界上發現最完整的古生物化石群。

有豐富的魚類、蜒類、蝌類化石，其中屬世界首次發現並以地名命名的有：“煤山扁體魚、煤山旋齒鯊、槐坎陽公魚”等20種。在石牆上均有標本複製品供人們鑒賞。特別是“煤山紋鸚鵡螺”，其殼體大，達300毫米，腹部寬圓，間隔均勻，更是舉世無雙的珍品。

在長興灰岩周圍，還有“活化石”之稱的古老生物銀杏和揚子鱷存在，它們幸運躲過6700萬前使恐龍滅絕的大災難而生存至今。在長興小浦鎮八都界有連綿10公里的樹齡百年以上的銀杏林；在長興泅安尹家邊有已在地球上生活了2.3億年的“國寶”揚子鱷基地。

銀杏受第四紀冰川惡劣氣候的影響，在地球上瀕於滅絕，僅在中國的天目山，神農架等個別狹窄地域殘存。目前，野生銀杏的數量極其稀少。

揚子鱷，曾與恐龍共同生活過1億多年。恐龍早已滅絕，而揚子鱷卻奇迹般地存活了2.3億年。如今，揚子鱷已被列為國家一類保護動物。享有“活化石”之稱，僅存於中國安徽宣城以及浙江長興、安吉等地，與古銀杏一樣，數量稀少，極為珍貴。

浙江長興縣憑藉擁有地球上僅有的兩顆之一的“地質代級金釘子”——灰岩自然保護區這塊“死化石”，以及億年前倖存下來的揚子鱷、古銀杏這兩塊“活化石”，使這裡的古生態文化旅遊獨顯魅力，吸引了國內外遊客來此觀光。