化石证据

生物学

huà shí zhèng jù

化石证据是保存在岩层中的古代生物遗骸和痕迹,记录了生命在地质时间尺度上的演变过程。

Definition

化石是远古生物保存下来的遗骸或痕迹,例如恐龙骨骼、压印在岩石中的蕨类植物,或是凝固在古老泥土中的足迹;化石证据揭示了过去曾经生存过哪些生物,以及生命是如何演变的。由于沉积层是随时间不断堆积而成的,较深的岩层通常年代更久远,因此向下挖掘就像是在倒着阅读时间。更具体地说,化石证据由沉积岩中保存下来的遗骸、印痕或痕迹组成,遵循地层叠覆律,展示了生命形式随时间不断变化的序列,过渡型化石同时携带着较古老类群和较年轻类群的特征,放射性测年法则提供了绝对年代,尽管由于化石化需要极为苛刻的条件,这份记录始终是不完整的。从技术层面看,化石证据包括实体化石、足迹和洞穴等遗迹化石,以及被称为生物标志物的分子化石,人们通过生物地层学、放射性测年法和系统发生分析来解读这些证据,从而记录真核生物的起源、寒武纪大爆发、生物登陆,以及四足动物、鸟类和哺乳动物崛起等重大演化转变;化石记录明显偏向硬体的、数量丰富的、生活在沉积环境中的海洋生物,但这种偏差是可以通过统计方法加以校正的。

Example

在山顶发现的海洋生物化石表明,陆地本身发生的变化,不亚于生活在其上的生物;提塔利克鱼是一种发现于加拿大北极地区、距今约$3.75$亿年的化石,它既有鱼类的鳞片和鳍,又有扁平的头部、颈部和类似手腕的骨骼,把鱼类与最早的四足动物联系了起来;始祖鸟距今约$1.5$亿年,同时兼具羽毛和翅膀,以及牙齿和骨质尾巴。研究人员之所以专门寻找距今$3.75$亿年的淡水岩层来搜寻提塔利克鱼,正是因为这正是已知鱼类化石与已知四足动物化石之间的年代空白;利用半衰期为$12.5$亿年的钾-40等同位素对火山灰层进行放射性测年,能把此类化石层的年代限定在约$1$百分比的误差范围内。

Key Insight

从来没有人在三叶虫时代的岩层中发现过兔子的化石,化石记录中这种始终如一的先后顺序,正是一个强有力的、可证伪的检验,而进化论在两个世纪的发掘中,始终经受住了这一检验。