第3章 沧海桑田的见证者——化石
由于自然作用在地层中保存下来的地史时期生物的遗体、遗迹，以及生物体分解后的有机物残余（包括生物标志物、古DNA残片等）等统称为化石。化石可分为实体化石、遗迹化石、模铸化石、化学化石、分子化石等不同的保存类型。 化石是存留在岩石中的古生物遗体或遗迹，最常见的是骸骨和贝壳等。 研究化石可以了解生物的演化并能帮助确定地层的年代，化石正可谓“沧海桑田的见证者”。
什么是化石
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、一个贝壳或是一条鱼，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。
简单地说，化石就是生活在遥远的过去的生物的遗体或遗迹变成的石头。在漫长的地质年代里，地球上曾经生活过无数的生物，这些生物死亡后的遗体或是生活时遗留下来的痕迹，许多都被当时的泥沙掩埋起来。在随后的岁月中，这些生物遗体中的有机物质分解殆尽，坚硬的部分如外壳、骨骼、枝叶等与包围在周围的沉积物一起经过石化变成了石头，但是它们原来的形态、结构（甚至一些细微的内部构造）依然保留着；同样，那些生物生活时留下的痕迹也可以这样保留下来。
从化石中可以看到古代动物、植物的样子，从而可以推断出古代动物、植物的生活情况和生活环境，可以推断出埋藏化石的地层形成的年代和经历的变化，可以看到生物从古到今的变化等。
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。
[扩展阅读]化石研究史
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（456～536）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，山崖之间，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。所谓大陆者，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。自此以后，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。
化石的形成
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。
有一些化石，是动物的尸体，在特殊的环境下，未经石化埋在地层中，奇迹般地完整保留下来。
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公里的路程去看它。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，新鲜的松脂又软又粘，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。
[知识链接]化石的形成过程
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。
怪博士出题
从地球上产生生命开始，每时每刻都有生命的诞生和死亡，但为什么我们周围却不是遍地都是化石呢？