第一篇第四章沧海桑田的见证人——化石
你可曾在山上或河床上拣到过一种石头，它的一面上刻着一片叶子或是一个贝壳，好像雕刻
品一样?这种石头就是一种化石。
化石这个词，是由拉丁文演变而来的，原意是指“从地底挖出来的东西”。化石就是生物的
遗体或遗迹，在岩石中保存了很长时间。生物的历史，有很多章节都是写在化石上面的。化
石告诉我们：在几百万年或几万万年以前，地球是什么样子，在它的表面长了一些什么动物
或植物，这些植物和动物是怎样变化着。现在已经发现的化石，告诉我们33亿年以来的故事
。
人类对化石产生兴趣，可追溯到很古老的年代。但直到18世纪，人们才开始真正以科学的眼
光来从事化石的研究。
我们祖先对化石的生物属性的认识，比西方人要早好几百年。早在公元初年，东汉时的《神
农本草经》中就已有龙骨的记载，认为这是龙死后留下的遗骸。南北朝时的陶弘景(456～53
6)已经知道琥珀中的昆虫是由松树流出来的松脂粘住昆虫后埋入土中，经过长久的地质过程
形成的。唐朝中期的书法家颜真卿(708～784)在《抚州南城县麻姑山仙坛记》碑文中指出：
“南城县有麻姑山，顶有坛……东北有石崇观，高石中犹有螺蚌壳，或以为桑田所变。”这
说明，他已领悟到地壳的沧海桑田变迁，并能利用化石来判断当时当地的环境。北宋杰出科
学家沈括(1031～1 095)在《梦溪笔谈》中进一步指出：“予奉使河北，遵太行而此，山崖
间，往往衔螺蚌壳及石子如鸟卵者，横亘石壁如带。此乃昔之海滨，今东距海已近千里。所
大陆者，皆浊泥所湮耳。”之后，宋代朱熹(113～1 200)亦有“尝见高山有螺蚌壳或生石中
，此石即旧日之土，螺蚌即水中之物，下者却变而为高，柔者却变而为刚”的论述。
欧洲对化石的认识要晚得多。在中世纪，欧洲人相信世界和万物全是上帝创造的，
因而对化石产生了可笑的看法：有些人以为这些化石是上帝创造动物、植物的模子；有的
人以为这些化石是上帝抛弃掉的没有做好的东西；有的人甚至宣称，这些石头是上帝特地用
来愚弄地质学家的，要使他们醒悟，揣度上帝的神秘是白费心机的。直到文艺复兴时期，意
大利著名的艺术家兼工程师达芬奇(1 452～1 519)才第一个对化石做出正确的解释。自此以
，人类陆续发掘出大量的化石，并从生物学角度进行了研究。到18世纪与19世纪交替之际，
以化石为研究对象的古生物学已发展成为地球科学的一个重要的分支学科。
我们知道，动物或植物必须迅速地埋在地面下，才有可能变成化石，因为只有这样，才不会
被别的动物吃掉，也不会被细菌腐蚀掉或者风化掉。有时候有些动物很快埋在流沙里，
甚至埋葬在熔岩和火山的灰烬里，才变成化石。
化石是怎样形成的呢?大部分的化石是由植物体和动物体坚硬部分，在适宜条件下经过“石
化”过程而形成的。形成的过程大体是：古生物体的全部或部分(一般都是含水分比较少的
坚硬部分)，像软体动物的贝壳、鱼类及高等动物的硬骨、植物的茎叶等，在自然环境中发
生缓慢的化学变化，与周围环境的矿物质相互融合，以原生物体作为模型，产生了与此模样
相似的化石。由于所发生变化的环境中往往是缺氧的，生物体不会因腐烂而迅速分解，允许
缓慢地发生化学变化，不会破坏原来的结构。埋在泥沙下所形成的化石一般多在海底、湖底
、三角洲的水底和沼泽下形成。这些含有化石的水成岩经陆海变迁和地势更动，在岩层上升
到陆地后就会被我们发掘出来。
还有一些化石，是动物的尸体，大特殊的环境下，未经石化埋在地层中，竟也能完整地保留
下来，这简直是奇迹。
1900年的夏天，西伯利亚北部有个猎人渡过贝勒索夫卡河。他看到有个地方的河岸塌了，看
样子，是新近崩下来的。在这里，他看到了一幅惊人的景象：一只冻得非常坚硬的大象，深
陷在淤泥里面，猎人满怀惊奇地走近去，打下了一支象牙，带到市镇上去卖掉了，他的发现
也就这样传开了。
几个月以后，沙俄的皇家科学院得到了这个新闻。科学家断定，这一定是一只冻僵了的长毛
的古象。这种动物，在几千年前已经绝迹了。他们就派了一个考察队，赶了5 000公里的路
去看它。一直到第二年的夏季快过去了，这些科学家才到达那条河，找到了那只古象。古象
的背部暴露在阳光下面，被乌鸦啄，被狗啃，已经两个夏季了，但是埋葬在地下冻土中的部
分还没有损伤，肉还是红色的。西伯利亚的暴风雪好像一座天然的冰窑，将这具绝迹了的古
象标
本完整无缺地保存几千年，甚至上万年。古象冻僵了的肌肉像岩石一样的坚硬，正如肉铺里
的冻
肉一样，一经加热就软化了，肌肉仍有弹性。这只西伯利亚的古象，并不是北方的天然冰箱
里发现
的惟一的古象，它之所以引人注意，是因为保存得十分完整。在我国东北、美国阿拉斯加
，也发现过许多古象的残骸。古象的象牙，曾经在亚洲东北部大量发现，成为一种特殊的商
品。我国古代的许多牙雕用的材料并不是来自亚洲南部和非洲，有一部分就是这种灭绝
的古象的象牙。
另一种完整的遗体是保存在琥珀里。上面谈到的古象，只不过保存了几千年或者上万年，可
知蚂蚁和蜘蛛完整无缺地保存在琥珀里，竟有3 000万年之久的。琥珀是松树的汁液变成的
这种汁液我们叫做松脂。松脂从树干里慢慢地渗出来，当时又软又粘，有的蚂蚁或别的昆虫
给粘住了，松脂就把它们裹起来。后来松脂干了，经过了几百万年，成为透明的琥珀，而
里面的昆虫，连最细微的翅膀、绒毛都毫无损伤。这些保存在树脂棺材里的小生物给我们提
供了研究古代生物的生动材料。
蛋也可以形成化石，往往成群地被发现，它们的外形和内部物质往往非常完整。近年来，在
我国中部地区发现了大量恐龙化石、为研究中生代的爬行动物，尤其是大型恐龙动物的兴衰
提供了可靠的证据。
我国有文字记载的历史已经有3 600多年。商周时期是我国最早有文字记载的历史时期。自
之后，历代的政治、经济和文化状况，都以文字记入了史册。要了解我国古代社会的发展及
不同历史时期的情况，只要查阅史册就可以了。
地球的历史比人类社会长得多，已经有46亿多年了。根据地质演化和生物进化，地球历史
学家将地球的历史划分为太古代、元古代、古生代、中生代、新生代等各个地质时代。地球
上的生物史比地球的历史短，只有35亿多年。迄今所知，最早的古生物化石发现于澳大利亚
西部和南非距今约35亿年前太古代的沉积岩层中。生物界的发展，历经上述各个地质时代，
一直延续至今。怎样才能了解不同地质时代生物界的情况呢？惟一的办法是研究保存在不同
地质时代形成的沉积岩层中的古生物化石。化石是沧海桑田的见证者，它记录了生物发展的
进程。
我们现在已经知道，古代的植
物和动物也是有寿命的。除生物个体有寿命外，各种植物和动物的物种也有寿命，只不过物
种的寿命比个体的寿命长得多罢了。譬如，人的寿命一般为70～80岁，最多也不过150岁，
但人种的寿命已有200多万年了。地球上的生物史，实际上是旧的物种先后灭绝，新的物种
相继诞生的历史。旧物种的个体死亡之后，它们的遗体被沉积埋藏，在压实和固结成岩过程
中，经过石化作用，形成化石，保存至今。这样，地球上各地质历史时代生物类群及其生
活的情况，就以化石这种特殊“文字”记录在沉积地层这部厚重的“史册”中了。如果
你要想了解某个地质时代生物界的概况，只要对从该地质时代形成的岩层中发掘出化石进行
研究就可以了。当然，了解地球上的生物史比了解人类社会史要难多了，因为沉积地层这本
“书”有成千上万米厚，要想翻阅它，可不是一件容易的事。
18世纪末，英国工程师史密斯(1769～1839)在参加开凿运河的土地测量工作时，首先“翻阅
”了英国中生代的沉积地层，发现不同时代形成的岩层中所保存的古生物化石有明显差别。
他认为，保存有相同化石的岩层，是形成于相同的地质时代，可以进行对比。他的这一重要
发现和认识，开创了运用地层中保存的化石进行地层的划分和对比、确定其相对地质年代的
生物地层学研究方法，为地层学中地质年代表的建立奠定了科学基础。
经过各国地层学家和古生物学家几代人的努力，现在已经基本上了解了各地质时代生物界的
概况，建立了地质年代表。这其中，化石功不可没。