化石记录

地球科学

huà shí jì lù

化石记录是全世界岩层中所有化石的总汇,记录了生命在地质时间中如何演变。

Visualization

Definition

化石记录是迄今发现过的所有化石,按照从最古老到最年轻的顺序排列,就像一本巨大的图画书,展示了地球在不同时期曾经生存过哪些生物。它是保存在地球岩层中的化石按顺序排列而成的序列,由于越深的地层越古老,它展示了生命随时间推移的演替过程:先是简单的海洋生物,然后才出现更复杂的形态。它为演化、灭绝以及环境和气候的变化提供了证据,不过由于化石化过程十分罕见,这份记录并不完整。化石记录印证了生物群演替原理,也就是生物地层学的基础,并揭示出大尺度的规律:约 $539$ 百万年前寒武纪大爆发中动物体型构造的涌现、五次重大集群灭绝,以及每次灭绝之后随之而来的适应辐射。统计分析可以修正采样偏差、岩石体积以及保存可能性带来的偏差。提塔利克鱼(由鱼类向四足动物过渡)和长羽毛的恐龙等过渡化石,将主要生物类群联系了起来。

Example

深层的古老岩层中只有带壳的海洋生物,而较浅、较年轻的地层中则依次出现鱼类、陆地植物、恐龙,最后是哺乳动物。化石记录显示,约 $66$ 百万年前的白垩纪末期,非鸟类恐龙和许多海洋物种突然消失,这与一层富含铱元素、由小行星撞击形成的地层相吻合。约 $252$ 百万年前的二叠纪末大灭绝消灭了大约 $80\%$ 至 $90\%$ 的海洋物种,化石记录显示恢复过程耗时数百万年。深海岩芯中的有孔虫以千年级的分辨率记录了轨道尺度的气候周期。

Key Insight

化石记录表明,曾经存在过的大多数生物类型如今都已灭绝。它就像一本缺了许多页的书,但留存下来的那些页面始终按照正确的顺序排列。它也是了解生态系统如何应对快速气候变化和灭绝事件的唯一直接证据。它记录的历次危机,正是人们用来理解当下这场危机的天然实验。