地球生物的演化史就是一部地质变迁史,生物化石犹如一双“眼睛”,可凭借它眺望历史的深处,了解地球古生物的痕迹。
我第一次近距离地接触真正的化石,是在中国科学院南京地质古生物研究所。南京古生物博物馆中展示着不同地层的断层剖面,看到不同地质年代的岩石特点和植物留下的痕迹,令人十分震撼。时光似乎在这里静止,来自远方的幽远的记忆,似乎在指引着我们一步步走向那个远古的地质年代。
带着无比的好奇,那天我们跟着古生物所的科研人员来到了南京的郊外采挖化石。那是他们刚发现不久的一块“宝地”,因为开山修路,许多含有植物化石的地层几近显露出来,稍加挖掘便可见到。在科研人员的指导下,我们在二叠纪时期的地层中发现了许多以古代蕨类植物为主的印痕化石碎片,我才发现化石离我们并不遥远。
化石是埋藏在地层里的古代生物的遗物,主要发现于海相沉积岩中。植物残体埋藏在沼泽、湖泊、河流、海洋沉积之中,经过若干年后,大部分有机质都已分解,留下的未分解部分被压扁保存,成为压型化石,如果有机组织全被分解,则成为印痕化石。如果硅质、铁质或钙质溶液渗透到植物组织之中,使植物体或一部分植物体保存下来,则成为石化化石,如硅化木、树化玉等。大多数化石属于印痕化石,只有极少的化石出现在火山岩和变质岩中。
地质学家根据化石的类别、沉积岩形成的先后顺序以及放射性同位素的蜕变规律来测定地球的年龄和地质史,通常将地质史划分为5个地质年代:太古代(距今46亿~25亿年)、元古代(距今25亿~5.4亿年)、古生代(距今5.4亿~2.5亿年)、中生代(距今2.5亿~0.66亿年)和新生代(6 600万年前至今)。
在漫长的地质年代里,地球上曾经生活过无数的生物,这些生物的遗体或是生活时遗留下来的痕迹,许多被当时的泥沙掩埋起来。如果考虑到形成化石这一过程所需要的苛刻条件,也就不难理解为什么沉积岩中所保留下来的化石也只是远古动植物的很小一部分。
到目前为止,最早的蓝藻化石是在澳大利亚西部35亿年前的瓦拉鲁纳组(Warraroona Group)岩石中发现的,这些化石状似现代蓝藻中的隐球藻。化石记录表明,蓝藻在长达20多亿年的时间里一直处于繁盛状态。经过30亿年的长期演化,现代生存的蓝藻约2 000种,但在外部形态上似乎没有太大变化。
最早的真核细胞生物化石发现于中国河北18亿年前的地层,其细胞形态似绿球藻类。化石记录表明,大约十多亿年前,现存藻类中的主要门类几乎均已产生。
种子植物起源于泥盆纪晚期,并出现重大辐射演化,历经漫长的地质时期,现成为陆地植被的优势类群。目前,最早的种子植物化石记录多出自欧美地区的晚泥盆纪地层。虽然中国华南地区是早期维管植物辐射演化的中心之一,却一直缺乏泥盆纪种子的确切证据。
目前已知,最早的昆虫给裸子植物传粉的化石证据发现于中生代三叠纪早期,许多化石花粉的形态特征与今天依靠昆虫传粉的花粉相似。而且甲虫和蝇类化石的肠道内容物、翅膀结构以及口器形态也证明它们是早期的传粉者。
近年来,在内蒙古宁城县道虎沟村,古生物学家们找到了一处含大量古生物化石群的地层,发现了大约1.6亿年前的中生代晚期大量带羽毛恐龙及数量极其巨大的昆虫化石,其中一份侏罗纪中期的似银杏属化石格外引起植物学家的关注,它在形态上与现存的裸子植物银杏较为相似。这类早已灭绝的银杏科植物曾经在中生代广布世界各地。
植物进化地质年代表
在漫长的进化历程中,许多植物都已经变得“面目全非”,但有一批植物却始终保留着原来的形态特征,任它千锤百炼,依然不改数亿年前的模样。如曾与恐龙同时代的桫椤,经过一亿多年的时间,如今依然“仙风道骨”般“笑傲”山谷。而从第四纪冰川存活下来的千年古树银杏,静守于寺庙旁,受到人们的膜拜。历经岁月的沧桑,它们堪称植物界的“活化石”。
古生物学家在道虎沟村