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地層古生物學

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研究各地質時代不同生物群區系的科學。同一地質時代的生物群有其共同性,但在海洋中,因陸橋或洋流的隔離;在陸地上,因海水的隔離或地理環境不同,生物群也有差異。如早古生代的海洋有北極區、大西洋區、太平洋區、印度太平洋區;晚古生代因古地中海的隔絕,在北方有安加拉大陸及亞洲東部華夏古陸,在南方有包括非洲、南美洲、大洋洲及印度次大陸的岡達瓦納大陸等。

1學科介紹

地層古生物學(stratigraphical paleontology)古生物學的一個分支學科,它根據化石的垂向分佈,研究生物進化發展的規律。它區別於「描述古生物學」,接近「理論古生物學」。它與生物地層學是互相滲透、互相交叉的姐妹學科。以往這兩學科常混為一談,例如,1909年比利時古生物學家L·多洛在《生態古生物學》一書中建議區分純古生物學和實用地層古生物學,並稱後者為生物地層學。此後,不少學者如Л.Ш.達維塔什維利等把這兩個術語視為同義語,也即沿用多洛的建議。1948年R.C.穆爾把研究生物發展歷史的古生物學稱為地層古生物學。1955年E.尼韋爾森發表的專著《地層古生物學》,按地質時代論述生物的發展和地理分佈。但其內容仍然以「實用」為主,多半是生物地層問題。自尼韋爾森以來,探討生物發展規律的理論論文與日俱增,因此認為有必要把地層古生物學與生物地層學明確區分,前者屬於古生物學範疇。後者是地層學的一部分。  
C.R.達爾文在《物種起源》和C.萊爾在《地質學原理》等名著中闡述的有機界的變遷、進化方式、絕滅機制及地質記錄不完全等問題,是地層古生物學的重要內容。
古生物學已經積累了極其豐富的進化證據,地層古生物學著重闡述生物進化中的重要事件,生物在進化上的突破和集群絕滅與地質歷史的關係。
進化方式的研究是地層古生物學的重要課題之一。按照達爾文的理論,在地層中生物的「無數過渡的類型一定曾經存在過」,因此他提出的進化模式是「同一綱中一切生物的親緣關係常常用一株小樹來表示」。達爾文的這個理論近代被稱之為譜系漸變論。達爾文當時曾指出他的學說中的一個難點:「如果物種是從其他物種一點點地逐漸變成的,那末,為什麼我們沒有看到無數的過渡類型呢?」「雖然它們必定曾經在那裡存在過,並且可能以化石狀態在那裡埋存著。」他解釋主要原因是「地質記錄的不完整」。近年來,N.埃爾德雷奇及古爾德等學者提出異議,他們以間斷平衡論來描繪物種進化的過程,認為物種是間斷式的躍進,缺乏過渡類型是客觀事實。P.C.西爾維斯特-布拉德利(1977)根據古生物資料,綜合前兩種觀點提出第三種進化的模式,他稱之為網式物種形成。這個模式的主要過程是祖先物種在爆髮式擴展到各地理區后,由於受不同的地理條件的影響而分化,形成不同的變異類型;又由於邊緣地區的雜交而成為多型種,經過多次分化,各變異類型在隔離的條件下最後形成許多新種。
地層古生物學家還重視各類生物在地史上的演化趨向和發展階段。
化石類群的絕滅,在地史上最大最明顯的有兩次,一次是二疊紀末期,另一次是白堊紀末期。關於集群絕滅的原因有許多假說。少數科學家試圖從宇宙發展尋找原因,大多數地層古生物學家相信地質歷史發展是集群絕滅的直接或間接原因。達爾文論斷「稀少是絕滅的預告」,為大量化石資料所證實。
隨著古生物學及生物學理論的深入和新技術、新方法,包括計算機技術的不斷進展,古生物化石的新發現,地層古生物學也會隨之得到發展。而古生物地理學和古氣候學的發展也需要地層古生物學提供的資料。?

2中國的地層古生物學

中國地質大學古生物學與地層學專業創建於50年代,是中國第一個古生物學與地層學專業,歷史悠久,師資力量雄厚。現有研究人員25人,其中中國科學院院士2人,教授16人,副教授5人,博士研究生導師12人,具有博士學位者20人,佔80%;具有碩士者4人,佔16%,8人具有博士后經歷。長期的合作研究造就了一個高質量、高層次、結構合理、多學科密切結合、能夠解決一些複雜地質問題的學術研究梯隊。幾十年來一直是培育古生物學與地層學高級技術人才的重要基地,為國家培養了一大批專業技術人員,為國民經濟建設做出了重要貢獻,畢業生中有一些已經成為中國科學院院士。
中國地質大學古生物學與地層學專業又是一個重要的科學研究基地,研究領域寬廣,綜合性強。除了多門類化石的分類學研究,還利用明顯的人才和多學科支撐優勢,開展了大量綜合性研究。近年來負責和承擔了許多國際合作項目、國家「攀登」計劃項目、「973」項目,「863」項目和自然科學基金重大項目,取得了豐碩的研究成果。特別是在歷史大地構造、生物古地理、古大陸再造、層序地層學和綜合地層學、大陸邊緣地質以及多層圈相互作用、古地理-古環境演變與沉積礦產資源的形成環境相關性等方面的研究已經達到國際先進水平,有些方面接近國際領先水平。在長期的科學研究活動中,形成了明顯的研究方向。

3在中國的研究劃分

層序地層和海平面變化:
以露頭層序地層為主,對各種沉積相區進行深入細緻的層序地層學研究,建立高分辨地層序列和地層格架與海平面變化旋迴,在層序地層學及其促進相關學科的發展方面形成一套較為系統的理論和方法,進一步完善了層序地層級別體系及其與天文周期的可能聯繫,試圖使年代地層系統反映地球和天體相互影響的自然周期。加速推廣露頭層序地層學在油氣資源與沉積礦產勘探和區域地質製圖方面的實際應用。從而在露頭層序地層學的理論、方法、實踐等方面提出新的認識,努力建立中國層序-年代地層系統,充實和完善地質年表。使中國在露頭層序地層學研究理論、研究方法和研究實踐上繼續保持國際領先地位。
微體古生物學:
除了微體古生物系統分類研究外,主要致力於微體古生物學綜合研究體系的建設,以微體古生物類群的系統古生物學、古生態學和生物地層學研究與古海洋環境、古全球變化研究相結合為特色,重點研究有孔蟲、鈣質超微化石、溝鞭藻等微體生物門類的生態學、地層學、氣候學和海洋學意義,特別重視在能源勘查以及海洋資源評價中的應用研究。可能將在海洋生物殼體的微量元素(Cd/Ca、Sr/Ca)、同位素(44Ca/48Ca)特徵與海洋生產力的關係、古厄爾尼諾(El Nino)的生物和生物化學信號識別、白堊/第三紀的界線事件和特提斯海的最高海相層層位研究等方向取得重要突破。
古海洋學:
重點研究南海海域的生物化石記錄、沉積地球化學記錄與高頻氣候變化,西太平洋—北印度洋表層熱傳輸及其對華南地區氣候變化的影響,孟加拉灣古海洋學信號對青藏高原構造隆升的響應。將在15萬年以來西太平洋—北印度洋溫鹽傳輸體系的變化特徵及其對中國西南地區的降雨影晌、350萬年以來孟加拉灣水域表層水團化學性質和營養度的變化與青藏高原隆升的耦合關係等方向可能取得重要突破。  
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