"书写"在岩石上的古生物化石

　　古生物是生活在远古现在已经消失的生物。古生物学是研究古生物的专门科学,一些含有地质类大学都有相关专业设置(例如,西北大学、中国地质大学、中科院古生物研究所、北京大学等等);该学科不同于考古研究之处是绝大多数情况下只关心人类社会出现之前的生物及生命现象。古生物学者还有一句笑谈巧妙的将二者区分开来:我们不是挖坟的!

　　古生物学者通常关注两个方面:第一,生命的起源及演化,也就是研究地球上生命怎么从无到有,以及发展到现在(例如,谁是人类最早祖先;生物是怎样一步步演化到现在;演化的过程中发生了什么,等等科学问题);第二,生物化石保存在地层中是有先后的,依据物种灭绝后不会再重现的这一规律(换句话说:生物从低级到高级,从简单到复杂,有螺旋式进化,但永远不会发生某种动物确定灭绝了,过了若干年又出现了),由此产生了生物地层学。古生物学家将发现于世界不同地层中的相同类型或者种类生物在地质历史中可以看做是等时的(当然动物扩散是需要的时间的,几万年或者更长时间,但对于以百万年为单位的地质年代而言是可以忽略的)。选取这种可以对比的古生物,往往是某一地区和某一地质历史时期分布广,演化快,迅速扩散的生物。笔石动物就具有分布广、扩散快的特点(大多数笔石类型属于浮游类型,扩散较快,分布广;多少群居性强,灭绝快,种类更替频繁)。生物地层学为一个地方乃至全世界地层对比提供了重要的依据和手段,而其中的古生物是就是重要的研究对象。笔石是研究奥陶纪到志留纪地层很重要的古生物"工具"。前提是对笔石这一门类进行深入分类研究。

　　笔石顾名思义:"像笔在岩石上书写的痕迹"(图1-2)。这种"痕迹或者薄膜"刚开始人们认为属于几丁质的物质。上世纪六十年代,科学家们研究表明,笔石骨骼中不含几丁质,但有甘氨酸、丙氨酸等多种氨基酸,这些氨基酸可能来源硬蛋白,投射电镜下所显示的骨骼超微结构有蛋白胶原。因此笔石体的成分似乎是一个非几丁质的有机物。不论怎样,这不妨碍人民对笔石分类学的研究。在寒武纪到石炭纪(距今约5-3亿多年前)的地层中都有笔石发现。随着人们对笔石的研究发现,尤其在一些碳酸盐岩中,通过实验方法处理(多数采取酸泡),得到了笔石立体形态标本(图3),大大加深了人们对笔石这种古生物的认识。随着更多立体和半立体的标本发现,古生物学家逐渐明确了笔石的概念,还绘制了一些种类复原图(图4)。我们看到岩石上的笔石其实就是 "笔石虫"曾经"居住"的地方(可以用现代珊瑚虫与珊瑚的概念类比,但笔石动物与珊瑚虫不是一类,现生动物还未找到可以参考的动物)。

　　笔石动物(又称笔石虫)是一类已经绝灭了的群体性无脊椎动物,属于半索动物的一个纲(笔石纲)。大多数笔石动物是群体性海洋生物,营漂浮型生活,很容易扩散到世界海洋各个角落,分布到全球。

　　笔石动物死后,被沉积物快速埋藏后,长期缺氧、然后经历了脱水、压实、成岩后保存在岩石地层中。寒武纪出现,至石炭纪后期灭绝。在奥陶纪和志留纪时候笔石动物演化快,保存在地层丰富度和多样性都很高,这为精细划分该地质历史时期地层提供了可靠而有力的手段。

　　笔石体由胎管和胞管组成(图5)。胞管是组成笔石体的重要"单元",是笔石虫体"寄居"的地方,我们通常看到的是由胞管组成的笔石体。当然,笔石虫是看不到的。形象的说,古生物工作者是在研究他们的"小房子"和"小房子"之间的排列方式和联系。胞管的形态是鉴定笔石的重要依据。胎管是笔石体胞管"开始的发育地方",有胞管"胚胎"的意思,由原胎管、亚胎管和胎管刺的组成,是笔石鉴定分类的主要依据之一。

　　笔石就是这种"书写在岩石上的化石",其种类较多,现已发现和命名的有3000多种,我国发现有2200余种,分属4个目,31个科,202属。

　　笔石不仅能作为奥陶和志留系的重要古生物进行精细地层对比(多个全球标准层型剖面-俗称"金钉子"的建立依赖于笔石化石),而且最近研究表明,笔石页岩(主要为大量笔石保存的黑色岩系)对于部分页岩气的勘探具有明显的指示作用。因此,笔石的研究随着科技的发展将会得到更深入的研究。