第四节 古生物类
一、古人类
（一）古人类化石
古人类是对化石人类的一种泛称，西文中无这一专有名词。目前认为从猿类到人类共经过拉玛古猿、南猿、猿人、古人、新人等几个阶段。除新人外均属已绝灭的种类。新人与现代人属于同一亚种，一般以更新世晚期的新人化石划为古人类范畴；全新世以来，也就是新石器时代以后的半化石，属现代人类范畴。古人与现代人同属而不同种。
长期以来，世界范围内属于猿人阶段的人类化石十分稀少，尤其是体骨化石更为罕见。人们对猿人体骨特征的研究只能在极少的材料基础上想象或推测，世界人类学家和考古学家一直处于漫长的等待之中。1984年9月16日-10月2日这短短几天里，在中国营口县城西南8km处的金牛山，一具罕见的、较完整的猿人化石出土了！全部化石代表一个成年不久的男性个体，被命名为“金牛山人”（图3-11）。
根据地层、动物群的研究和科学测定，金牛山人生存的地质时代为中更新世晚期，距今28万年左右。金牛山人的头骨化石十分完整，初步观察，它既有原始的特征，也有一些接近智人的进步特征，而且脑量大于同时期的猿人。金牛山人化石的发现填补了这一时期人类发展的空白，为对猿人体质特征及体质演化发展的研究提供了丰富的实物资料。这项重大的发现被列为当年世界十大科技进展项目之一。
图3-11 金牛山人头骨化石
（二）古人类活动遗迹
中国古人类学和旧石器时代考古学起步较晚，它们是伴随着学者的发现和研究成长起来的，因此大凡重要的发现就会在它的发展史中出现一种纷然杂陈的局面，更加激发学者们探索的活力。
如果把1922年发现河套人作为开端的话，中国古人类学迄今只不过走了短短80多年的历程。对于80余年的发现历程，据不完全统计已发现的旧石器时代人类化石地点已经接近70处，旧石器地点则多达1 000余处，分布的地区已经遍布全国所有的省和自治区，北到黑龙江的呼玛十八站，南达云南省河口桥头，东到吉林省安图县明月沟，西达西藏自治区土日扎布。其中已经发现的直立人和早期智人的化石地点各达10多处，晚期智人地点达40多处。
河套人是我们最早熟悉的中国古人类化石名称之一。其实它源于1922年在内蒙古萨拉乌苏发现的一颗八九岁儿童门齿，加拿大籍学者步达生定名为“鄂尔多斯牙齿”。20世纪40年代，裴文中将其译作“河套人”。
20世纪20年代，周口店北京人遗址（图3-12）的发掘，无疑是中国旧石器时代考古的最重要事件，30年代的山顶洞人的发掘，也取得了丰硕成果。
中华人民共和国成立后，旧石器时代考古和古人类考古进入了一个迅速发展时期，以中断了12年的周口店遗址恢复发掘为起点，吹响了走向全国的号角。50多年来，从东到西，从南到北，追寻我们祖先的足迹，探索他们发展的历史，了解他们的生活和文化，都取得了重要成果。
1986年出版的《中国大百科全书·考古学卷》则以地域区系为纲，年代早晚为目介绍了这些发现。按照6个地区划分勾勒出中国境内古人类遗址的分布和不同地区发展的脉络，使人了解不同地区的特点。
（1）中国东北地区旧石器文化；
（2）华北地区人类化石和旧石器文化；（3）华中地区人类化石和旧石器文化；
（4）中国西南地区人类化石和旧石器文化；（5）青藏地区旧石器文化；
（6）中国东南地区人类化石和旧石器文化。
通过这些，我们可以看到：一条代表人类进化和旧石器文化发展的链条逐步地连接起来；谁是我们最早的祖先，中国旧石器时代的年代上限大大提早；东北、东南、西南、华中广大地区旧石器遗址的空白得到填补；已有重要发现的华北地区又有新的发展；中国境内远古人类与旧石器文化发展序列逐步确立。
图3-12 周口店北京人遗址
二、古动物
图3-13 古无脊椎动物——节肢动物门
（一）古无脊椎动物
古无脊椎动物（图3-13）包罗了动物界中除脊椎动物以外的所有生物：有最原始的以纤毛或鞭毛运动的单细胞生物；也有组织和器官分化得相当完善的不同门类的动物；还有一些目前分类位置尚有争议的门类，如牙形石；甚至包括了目前所知甚少的古怪的动物，如疑源类和一些小壳化石。尽管无脊椎动物各门类之间生物构造差异很大，但是从总体来看它们反映出由低级到高级、由简单到复杂这样一个演化过程。
古无脊椎动物作为化石而言具有其他生物无可比拟的地质学意义：显生宙以来的化石记录无论是丰度还是分异度都以无脊椎动物居首位；地质时间表主要是依无脊椎动物化石而建立的；通过各个不同类别的无脊椎动物化石在岩层序列中的相对位置，经过仔细的综合分析而确定它们在地史时期的延续时间。按照动物化石的层序及由此而产生的相对地质时代的概念，可以从显生宙以来的地质记录中识别出一系列地质单位——系。基于古生物建立的相对地质时代和基于放射性测定而制定的绝对地质时代，共同构成地质历史的格架。由于地史中大多数沉积都是海相或浅海相的，无脊椎动物几乎全部都是以海洋为生活环境，它们的化石记录通常能反映出它们生存时的自然环境，不同生物类别相互间的依存和竞争关系，虽然化石记录从一定程度上来看很少有完整的，但它们是了解生物的形成、适应、辐射和演化唯一的直接证据，也是了解和恢复地史发展和变化的必要途径之一。
已知最古老的动物化石在大约距今6.5亿～7.5亿年间形成，普通确认的产地有澳大利亚、非洲、加拿大、英格兰、前苏联和美国。该动物群以南澳大利亚埃迪卡拉山产地命名，称埃迪卡拉动物群，是包括许多属种在内的软躯体无脊椎动物。大约在距今6亿年前左右，出现了无脊椎动物的矿化硬体，一般将这一事件作为显生宙的开始。(www.xing528.com)
（二）古脊椎动物
脊椎动物演化的第一次革命，是脊椎的出现。由于有了脊椎的支撑，动物们更加坚强和灵活，适应性也更强，为以后数亿年的进化奠定了基础。
5亿多年前，最早的脊椎动物——无颌类诞生在寒武纪的海洋中。蔚蓝色的海洋不仅孕育了地球上最初的生命，也见证了这次生物进化史中的重大事件。4亿多年前，“颌”的出现把鱼类推上了历史的舞台，古生代的海洋便成为鱼的世界。接着是脊椎动物征服大陆环境的尝试，最早的四足动物——两栖类也因此而产生。在距今3亿～4亿年前，爬行动物产下了第一枚羊膜卵，标志着它们对陆地生活更加适应了。中生代登场的是鸟类和哺乳动物，它们都是爬行动物的后代，其中鸟类还与恐龙（图3-14）结下了数不清的恩恩怨怨。
图3-14 长尾羽的侏罗纪恐龙化石
三、古植物
古植物和现代植物一样，种类繁多。根据植物体构造的复杂程度，可分为低等植物和高等植物两大类。低等植物是由单细胞和多细胞组成的条状、丝状、片状的植物体，不具有根、茎、叶的分化，称为叶状体植物。大多在水体中营浮游生活方式，一般无输导组织。高等植物则形体复杂，分化出真正的根、茎、叶，称茎叶植物（图3-15）。主要在陆地上营固着生活方式，具有司输导作用的维管束。
图3-15 古植物化石
四、古生物遗迹（遗迹化石）
遗迹化石指地质历史时期的生物遗留在沉积物表面或沉积物内部的各种生命活动的形迹构造形成的化石。不包括由生物体变成的实体化石，更不包括各种自然应力（物理的和化学的）所形成的无机沉积构造。从沉积学角度来看也可以说遗迹化石是各种生物成因的沉积构造，如各种生物扰动、足迹、移迹、潜穴、粪化石等，以及生物侵蚀构造，如钻孔等。
1．遗迹化石的性质
（1）绝大多数遗迹化石都是原地保存，不像许多实体化石会被水流搬运。无论是产生于沉积物表面的足迹、移迹或产生在沉积物内部的潜穴、钻孔，都会随着沉积物的成岩固结作用而保存在原地。水流作用只能导致其侵蚀和破坏，并不起搬运作用。遗迹化石的这种性质，可以用来更准确地恢复沉积环境。因此，多数遗迹化石是可靠的指相化石。地层中同一个化石产地所发现的遗迹化石组合称为遗迹群落，它是一个生物群落中造迹生物活动的证据。
（2）遗迹化石的地史分布一般比古生物实体化石长，不像许多实体化石那样可以作为标准化石，这主要是因为代表生物习性特征的遗迹化石不像各种生物形态特征那样演化迅速。这一方面降低了遗迹化石的生物地层学价值，另一方面却提高了它们的指相意义。在地史时期相类似的环境条件重复出现时，一些相类似的遗迹组合就会在不同地质时期重复出现。赛拉赫把这些在地史时期重复出现的遗迹组合称为遗迹相。
（3）同一种造迹生物由于习性行为不同，可以形成几种完全不同的遗迹（同物异迹）。例如，三叶虫在海底上爬行产生的足迹，称双轨迹；三叶虫在底层形成的停息迹为椭圆二叶形，称皱饰迹；三叶虫的觅食潜穴称二叶石或克鲁斯迹。相反的情况是不同门类的生物由于适应相似的环境可以形成相同的遗迹（异物同迹）。例如，在近岸强烈水动力条件下的砂岸，不同门类的生物可以造成垂直管潜穴石针迹，或者不同的生物可以形成U形潜穴。
2．遗迹化石的分类
1）停息迹
停息迹是指动物停止运动、栖息隐藏或伺机捕食，在底层沉积物上形成低浅的凹坑，凹坑反映该动物的腹侧印痕，但在化石状态下却容易保存为上覆岩层的底部凸起内模。软体动物、海星、蛇尾、蟹、虾、鱼以及三叶虫均可以造成停息迹，现代浅海透光带许多动物隐避在底层，或略被砂所掩埋，或利用色泽与底层相似而伪装等，均可造成停息迹。有些动物有趋流性，它们的口部或觅食器官向水流排列，所以停息迹可以有一定的排列方向。停息迹大多数为浅海大陆架环境，少数也可以产生在较深水（如海星停息迹）。
2）居住迹
居住迹多为底栖半固着的滤食性动物为保护自己能永久栖居而建造，常为垂直或斜穿沉积物的营穴或钻孔，也可以是U形或分支的潜穴系统，生物居住构造有两个特征：一是坚固不易破坏，常具各种黏结构造或衬里；二是潜穴一定要与海底上的海水沟通，以利于新鲜水流的循环，从而带来食物和新鲜氧气并带走排泄的废物。钻孔则是在坚硬的岩石、木头、贝壳、卵石上形成的。居住在洞穴内的生物大多具有特殊的滤食性觅食构造（如舌形贝用触手，蠕虫和腹足类利用粘膜网，双壳类用水管，海胆用步足等），有些居住构造兼营觅食活动。
3）觅食迹
觅食迹是由内生以沉积物为食的动物深入沉积物内部，为找寻食物而形成的觅食潜穴。这些动物经常围绕居住地穿过沉积物形成各种生物扰动构造。许多蠕虫类是有效的食泥动物，此外软体动物和部分节肢动物均可形成觅食迹。觅食迹可以是垂直或平行层面的潜穴或通道，也可以是从J形或U形管开始围绕潜穴剥食周围沉积物。觅食动物可以无选择地大量吞食沉积物，也可以选食较细的颗粒，它们常常把分选的或经过消化的排泄物残余堆在旁边。因此，觅食迹的主要特征是在潜穴内部或其通道两旁形成各种回填构造。
4）牧食迹
牧食迹是由动物沿沉积底层表面或其附近，一面爬行一面啮食海底藻类薄膜或沉积物表层的有机物，形成的非常系统的蛇曲形、放射形等高度对称的花纹构造，大多是由活动性强的环节动物、节肢动物、软体动物及棘皮动物形成，它们形成的蛇曲形、螺旋形觅食花纹排列越紧密，表明它们的觅食效率越高。许多牧食迹往往是深海浊流沉积物所特有的遗迹化石。
5）爬行迹
爬行迹是指动物运动形成的各种足迹、移迹、通道。足迹主要是由有脚的较高级的动物（脊椎动物）以四足或两足行走，或节肢动物以附肢爬行运动形成的，那些缺乏发育的运动器官的蠕虫、双壳动物、腹足动物、海胆等可以形成移迹或通道。爬行迹大多形成于潮湿的沉积底层表面之上或水下沉积顶面成凹形印痕，由于容易在形成后被风化或水流破坏，所以往往是迅速埋藏形成的（图3-16）。
图3-16 鄂旗查布苏木恐龙足迹遗迹化石
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