古生物学

古生物学是研究地质历史时期生物界及其发展的科学,研究范围不仅包括各地质时期地层中保存的生物遗体和遗迹,还包括一切与生物活动有关的地质记录。11古生物学教程(何心一)archive.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|22古生物学(知网空间词条)wiki.cnki.com.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
定义与研究对象
古生物学是地质学的一个分支学科,同时是生命科学与地球科学的交叉科学;它既属于生命科学中唯一具有历史科学性质的时间尺度的独特分支,又是地球科学中研究保存在地层中的生物遗体、遗迹的分支。55图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|44亿万年前的生命如何“重现”?中国科研团队用科技“复活”古生物!- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
古生物学的研究对象是保存在地层中的生物遗体、遗迹,即化石,以及由此反映出的生命起源、发展历史、生物宏观进化模型、节奏与作用机制等历史生物学问题。55图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|44亿万年前的生命如何“重现”?中国科研团队用科技“复活”古生物!- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
根据研究的不同对象,古生物学分为古植物学和古动物学两大分支;随着研究深化,古植物学分出古孢粉学和古藻类学,古动物学分出古无脊椎动物学和古脊椎动物学;古人类学既是人类学的分支学科,又是古脊椎动物学的分支学科;针对个体微小的动植物化石或大生物体微小部分的研究,又形成了微体古生物分支学科。55图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|44亿万年前的生命如何“重现”?中国科研团队用科技“复活”古生物!- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
古生物学作为一门科学始于18世纪后期,约有200年历史;其奠基者包括J.-B. de拉马克(无脊椎动物学)、W.史密斯(生物地层学)、G.居维叶(提出相关律及绝灭、灾变等概念)和C.R.达尔文(进化论为古生物学提供了科学理论基础,同时指出化石记录的不完整性这一缺陷)。55图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|44亿万年前的生命如何“重现”?中国科研团队用科技“复活”古生物!- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
从18世纪后期到20世纪中叶的百余年间,古生物学的主流是描述古生物学和生物地层学,大量古生物和生物地层专著为综合研究提供了事实基础;这一时期其他方面发展不显著,原因之一是现代生物学(遗传学、分子生物学)尚未渗透进来,地质学中也缺乏统一理论格架。55图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|44亿万年前的生命如何“重现”?中国科研团队用科技“复活”古生物!- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
20世纪中叶以后,电子显微镜、特种摄影技术的应用和石油勘探的需要,推动了微体和超微古生物学、古生物化学、化石岩石学等新分支的发展;板块理论为古生物学提供了统一的全球地质背景,生物学的新发展(中性学说、分支系统学等)使古生物学在进化论、系统分类学、古生物地理学等方面出现新思潮。55图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|44亿万年前的生命如何“重现”?中国科研团队用科技“复活”古生物!- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
| 分支学科 | 研究对象 |
|---|---|
| 古植物学 | 古植物 |
| 古孢粉学 | 孢粉化石 |
| 古藻类学 | 古藻类 |
| 古无脊椎动物学 | 古无脊椎动物 |
| 古脊椎动物学 | 古脊椎动物 |
| 古人类学 | 古人类(兼属人类学与古脊椎动物学) |
| 微体古生物学 | 微体化石或大生物体的微小部分 |
学科性质与学科定位
古生物学是研究地质历史时期的生物界及其发展的学科,其研究对象是地质历史时期的生物界及其发展过程。66古生物学教学和人才培养面临新的挑战-《中国古生物学会第十二次全国会员代表大会暨第29届学术年会论文摘要集》(2018)-知网阅读read.cnki.net前往参考资料 ↓在新标签页中打开
古生物学是一门传统的理科基础学科,属于地质学的基础支柱学科之一。66古生物学教学和人才培养面临新的挑战-《中国古生物学会第十二次全国会员代表大会暨第29届学术年会论文摘要集》(2018)-知网阅读read.cnki.net前往参考资料 ↓在新标签页中打开
古生物学为包括生物学在内的其他涉及地球和生命历史的学科提供知识基础和信息参考,具有跨学科支撑作用。66古生物学教学和人才培养面临新的挑战-《中国古生物学会第十二次全国会员代表大会暨第29届学术年会论文摘要集》(2018)-知网阅读read.cnki.net前往参考资料 ↓在新标签页中打开
古生物学的学科性质决定了其在科技发展和社会经济建设过程中具有特定地位和作用。66古生物学教学和人才培养面临新的挑战-《中国古生物学会第十二次全国会员代表大会暨第29届学术年会论文摘要集》(2018)-知网阅读read.cnki.net前往参考资料 ↓在新标签页中打开
| 定位维度 | 说明 |
|---|---|
| 学科门类 | 传统理科基础学科 |
| 在地质学中的位置 | 地质学的基础支柱学科之一 |
| 对其他学科的作用 | 为生物学等涉及地球和生命历史的学科提供知识基础和信息参考 |
研究内容
化石的采集与发掘
化石采集与发掘是古生物学研究获取原始材料的基础环节,其目标是从岩层中系统获取化石标本及其产出层位、埋藏状态等野外信息,为后续的鉴定、描述与解释提供实物依据。77アンモナイトを求めてアラスカを歩く | 国立科学博物館kahaku.go.jp前往参考资料 ↓在新标签页中打开
野外调查地点的选择通常考虑地层出露条件:植被稀少、基岩广泛裸露的地区更便于追踪地层的叠覆关系与横向延伸,从而在野外直接观察化石的产出状态。阿拉斯加的苔原与高山地带即因植被贫乏、地层大面积出露而被选为中生代海相化石的长期调查区。77アンモナイトを求めてアラスカを歩く | 国立科学博物館kahaku.go.jp前往参考资料 ↓在新标签页中打开
化石采集并非孤立的挖掘行为,而是与地层观察同步进行:研究者需要在野外记录化石所在层位的地层叠覆与横向展布,才能把化石放回时间与空间框架中加以解释。77アンモナイトを求めてアラスカを歩く | 国立科学博物館kahaku.go.jp前往参考资料 ↓在新标签页中打开
许多化石产地位于交通不便的偏远地区,野外工作往往需要借助四轮越野车、马匹等交通工具接近调查点,但到达露头后仍主要依靠步行与体力搬运,化石由研究者亲手挖掘并背出。77アンモナイトを求めてアラスカを歩く | 国立科学博物館kahaku.go.jp前往参考资料 ↓在新标签页中打开
化石的处理、复原与鉴定
化石处理的第一步是野外采集与记录,包括对化石产出层位、方位和共生生物信息的系统登记,以便后续复原和鉴定时能追溯原始埋藏背景。88古生物学导论(第三版)hep.com.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
实验室处理化石时,常用机械方法(如气动笔、针剔)和化学方法(如酸解、碱解)将化石从围岩中分离出来;对碳酸盐岩中的化石常用稀醋酸浸泡,对硅质岩则可用氢氟酸处理。99化石的实验室处理与修理技术cnki.com.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
化石复原包括骨骼复原和生态复原两个层次:骨骼复原依据解剖学对称性和关节关联关系重建骨架,生态复原则结合形态功能分析和共生生物组合推断生物的生活习性、运动方式和取食策略。1010古脊椎动物复原与生态重建方法cnki.com.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
化石鉴定以形态学特征为主要依据,通过对比模式标本和已发表的形态描述进行属种归属;对于保存不完整的标本,常需借助支序分析等系统发育方法确定其分类位置。1111支序系统学在古生物分类中的应用cnki.com.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
微体化石和超微化石的鉴定依赖扫描电子显微镜(SEM)观察壳体表面纹饰和超微结构,而大型脊椎动物化石的内部结构则可通过CT扫描和三维重建技术进行无损检测。1212显微CT在古生物学研究中的应用进展cnki.com.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
在化石鉴定中,形态学特征可能受个体发育、性别差异和埋藏变形的影响而产生同种异形现象,因此需要结合居群概念和多变量统计分析来评估形态变异的范围。1313化石居群形态变异与分类学意义cnki.com.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
分类与系统发育研究
分类与系统发育研究是古生物学研究内容的核心组成部分,其基本任务是对化石生物进行鉴定、命名和归类,并重建其演化关系。1616古生物学(Paleontology)britannica.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
古生物分类采用林奈阶元体系(界、门、纲、目、科、属、种),并遵循《国际动物命名法规》《国际植物命名法规》等生物命名法规;化石属种的建立需以模式标本的指定和正式发表为前提。1515国际动物命名法规(第四版)iczn.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
系统发育分析(支序分析)是古生物学重建演化关系的主要方法:将形态特征编码为性状矩阵,以最大简约法、最大似然法或贝叶斯推断等算法搜索最优树,并用化石属种作为末端分类单元或校准点。1717Phylogenetic systematicsen.wikipedia.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
化石在系统发育研究中具有独特价值:化石能提供现生类群已消失的过渡形态特征,有助于确定性状极性、检验基于现生类群构建的系统树,并为分子钟提供时间校准。1818Fossils and phylogenyucmp.berkeley.edu前往参考资料 ↓在新标签页中打开
分支系统学(cladistics)由德国昆虫学家威利·亨尼希(Willi Hennig)在20世纪50年代系统提出,强调以共同衍征(synapomorphy)识别单系群,这一框架深刻影响了古生物分类与系统发育研究。1919Willi Hennigen.wikipedia.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
生活方式与古环境重建
生活方式与古环境重建是古生物学研究内容的重要组成部分,其目标是根据化石形态、功能形态学分析、共生组合与沉积埋藏特征,推断古生物的摄食、运动、繁殖、群居等生活习性,以及它们所栖息的古气候、古地理与古生态条件。2222Taphonomy: Process and Bias Through Timelink.springer.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
功能形态学分析是推断古生物生活方式的基本途径之一:通过将化石骨骼、牙齿、壳体等结构的形态与现生生物中已知功能的相似结构进行对比,可以推测其运动方式、咬合力学与摄食策略。2323Functional Morphology and the Reconstruction of Ancient Organismsannualreviews.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
牙齿微磨痕与稳定同位素分析被广泛用于重建古食性:牙釉质或牙齿表面的磨痕方向与密度可指示食物的硬度与类型,而碳、氮稳定同位素比值则能反映食物来源与营养级位置。2424Dental microwear and stable isotopes: reconstructing diet in fossil mammalssciencedirect.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|2525Stable Isotopes in Ecology and Environmental Sciencewiley.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
氧稳定同位素分析是重建古温度与古水文条件的常用手段,例如对海相碳酸盐化石(如有孔虫、双壳类壳体)的氧同位素测定可估算古海水温度与冰量变化。2626Oxygen isotope paleothermometry: principles and applicationspubs.geoscienceworld.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|2727Cenozoic deep-sea temperature and ice volume from oxygen isotopesscience.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
沉积学与埋藏学特征为古环境重建提供背景约束:围岩的岩性、粒度、沉积构造与化石的保存状态、分选性、定向性等,可用于判断沉积环境(如河流、湖泊、滨海、深海)及化石是否经过搬运。2222Taphonomy: Process and Bias Through Timelink.springer.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|2828Sedimentology and Stratigraphywiley.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
主要分支学科
门类古生物学
门类古生物学是古生物学按研究对象生物类群划分形成的分支体系,其基本格局是把古生物学分为古植物学与古动物学两大分支,再在各分支下按类群细分。44亿万年前的生命如何“重现”?中国科研团队用科技“复活”古生物!- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|55图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
古植物学随研究深化分出了古孢粉学和古藻类学,前者以孢子和花粉化石为对象,后者以藻类化石为对象。44亿万年前的生命如何“重现”?中国科研团队用科技“复活”古生物!- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|55图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
古动物学分为古无脊椎动物学与古脊椎动物学,分别研究无脊椎动物和脊椎动物的化石。44亿万年前的生命如何“重现”?中国科研团队用科技“复活”古生物!- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|55图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
古人类学具有双重学科归属:它既是人类学的分支学科,又是古脊椎动物学的分支学科。44亿万年前的生命如何“重现”?中国科研团队用科技“复活”古生物!- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|55图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
地层古生物学
地层古生物学是古生物学与地层学相互交叉形成的研究方向,其核心是以化石为纽带,把生物演化事件与地层的时代、划分和对比联系起来,从而为区域性和全球性地层格架的建立提供生物依据。3131学科方向----中国科学院南京地质古生物研究所nigpas.cas.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
在中国的研究生学科目录中,该方向对应的学科专业名称为“古生物学与地层学”,专业代码为070903,隶属于地质学一级学科(0709),可授予硕士和博士学位,并设有博士后流动站。3131学科方向----中国科学院南京地质古生物研究所nigpas.cas.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
中国科学院南京地质古生物研究所是较早开展该方向高层次人才培养的机构之一,拥有地质学一级学科的硕士、博士培养点以及古生物学与地层学博士后流动站,其古生物学与地层学专业代码为070903。3131学科方向----中国科学院南京地质古生物研究所nigpas.cas.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
该方向的研究内容通常按生物门类展开,涵盖腕足动物、三叶虫、笔石动物、几丁虫、疑源类、双壳类、珊瑚类、昆虫、棘皮动物、海绵动物、牙形类、头足类、腹足类、介形类、叶肢介、有孔虫、蜓、苔藓动物、层孔虫、放射虫、轮藻、沟鞭藻、颗石藻、钙藻、叠层石、遗迹化石以及被子植物、裸子植物、蕨类植物、宏体藻类、蓝藻类和孢粉等门类。3131学科方向----中国科学院南京地质古生物研究所nigpas.cas.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
特殊埋藏化石生物群是地层古生物学的重要研究素材,中国境内已报道的相关生物群包括埃迪卡拉纪的蓝田生物群、瓮安生物群、石板滩生物群,寒武纪的小壳生物群、澄江动物群、果乐生物群,奥陶—志留纪过渡时期的安吉动物群、安徽泾县海绵动物群、华夏正形贝动物群,二叠纪内蒙古乌达地区的“植物庞贝城”,以及侏罗纪—白垩纪的道虎沟生物群和热河生物群中的植物与无脊椎动物化石。3131学科方向----中国科学院南京地质古生物研究所nigpas.cas.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
古生态学与古生物地理学
埋藏学
1940年,前苏联科学家伊万·叶夫列莫夫(Ivan Yefremov)将“埋藏学”一词引入古生物学研究,该词源自希腊语“táphos”(埋葬)和“nomos”(法则),用以描述生物遗体、残骸或产物从生物圈到岩石圈过渡的研究。3434埋藏学browse.library.kiwix.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
埋藏学中分有五个主要阶段:分离、分散、累积、石化和机械蚀变;这些阶段不仅是连续的,而且相互作用,例如由于细菌的存在,化学变化发生在作用过程的每一阶段。3434埋藏学browse.library.kiwix.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
埋藏学是古生物学的一个分支学科,但在20世纪70年代前曾作为古生态学的一部分,从属于古生态学;近年来随着埋藏学的发展,其作为一门独立学科的趋向越来越明显。3333国内外埋藏学研究综述-《第十三届中国古脊椎动物学学术年会论文集》(2012)-知网阅读read.cnki.net前往参考资料 ↓在新标签页中打开
埋藏学是建立在沉积学、地层学、古生态学基础之上的;而古生态学、古生物地理学及进化论的研究,在相当程度上依赖于埋藏学的研究成果。3333国内外埋藏学研究综述-《第十三届中国古脊椎动物学学术年会论文集》(2012)-知网阅读read.cnki.net前往参考资料 ↓在新标签页中打开
化石与埋藏
化石埋藏学(埋藏学,taphonomy)是研究生物死亡后到被发现之前所经历的全部过程、以及化石产地形成原因的科学,是古生态学研究的重要组成部分。55图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
20世纪50年代到60年代,化石埋藏学在西方传播;70年代在古生态学研究快速发展的促进下获得更广泛的重视,并对海相与陆相不同的化石保存系统进行了系统分析。55图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
在利用古生物学资料进行古环境恢复时,必须考虑生物生活期间或死亡以后形成化石的整个过程与一系列外部环境因素的密切关系;只有研究清楚化石生物群是当地生活的土著还是从其他地方搬运来的,才能正确利用化石资料判断其生活条件并重塑生活环境。55图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
发展简史
人类对化石的观察与记述在中国和西方都已有千年以上的历史,但把化石作为自然对象加以系统研究、使古生物学成为一门独立科学,则始于18世纪后期,距今约两百年。55图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|44亿万年前的生命如何“重现”?中国科研团队用科技“复活”古生物!- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
古生物学的奠基者通常包括拉马克(J.-B. de Lamarck,以无脊椎动物学研究著称)、威廉·史密斯(W. Smith,生物地层学的开创者)、居维叶(G. Cuvier,提出器官相关律并确立绝灭与灾变等概念)以及达尔文(C. R. Darwin,其进化论为古生物学提供了理论基础,同时指出化石记录的不完整性这一固有缺陷)。55图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|44亿万年前的生命如何“重现”?中国科研团队用科技“复活”古生物!- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
从19世纪初到20世纪中叶的百余年间,古生物学的主流是描述古生物学与生物地层学;西欧、北美率先,随后苏联、东欧、中国、印度等地区出版了数量庞大的古生物与生物地层专著,为后来的综合研究积累了事实基础。55图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|44亿万年前的生命如何“重现”?中国科研团队用科技“复活”古生物!- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
这一时期古生物学其他方向进展有限,原因之一是现代生物学(遗传学、分子生物学)尚未渗透进古生物学,地质学内部也缺乏能够为古生物学提供统一理论框架的学说。55图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|44亿万年前的生命如何“重现”?中国科研团队用科技“复活”古生物!- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
20世纪中叶以后,电子显微镜与特种摄影技术的应用以及石油勘探的实际需求,推动了微体与超微古生物学、古生物化学、化石岩石学等新分支的迅速发展。44亿万年前的生命如何“重现”?中国科研团队用科技“复活”古生物!- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
在大量资料积累的基础上,古生物学的理论工作出现飞跃:早期有辛普森与迈尔结合遗传学和进化论对古生物进化理论所作的综合;60年代以后板块构造理论为古生物学提供了统一的全球地质背景,中性学说、分支系统学等生物学新进展又促使古生物学在进化论、系统分类学和古生物地理学等领域涌现新思潮,并对传统观念形成冲击,例如总鳍鱼类可能并不具有内鼻孔、因而未必是四足类的直接祖先。44亿万年前的生命如何“重现”?中国科研团队用科技“复活”古生物!- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
有科普文献把现代古生物学的起点定在19世纪中后期,并分别以拉马克、居维叶和布朗尼尔作为古无脊椎动物学、古脊椎动物学和古植物学的奠基人;当时尚无“古生物学家”这一职业称谓,早期研究者多被称为“博物学家”,且往往拥有贵族身份或依靠贵族资助。3636图文详情——科普中国资源服务cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
| 阶段 | 大致时段 | 主要特征 |
|---|---|---|
| 萌芽与奠基 | 18世纪后期至19世纪初 | 化石被承认为生物遗存;拉马克、史密斯、居维叶、达尔文等奠定学科基础 |
| 描述古生物学与生物地层学为主流 | 19世纪初至20世纪中叶 | 各地大量出版古生物与生物地层专著,积累事实资料;现代生物学尚未渗入 |
| 理论综合与新分支兴起 | 20世纪中叶以后 | 电子显微镜等技术推动微体古生物学等新分支;进化论、系统分类学、古生物地理学出现新思潮 |
与其他学科的关系
古生物学在学科性质上属于地质学与传统生物学的交叉学科,这一交叉属性是其与地层学、地质学、进化生物学等学科建立紧密联系的基础。3737古生物学:既古老又前沿 --科普时报--数字报digitalpaper.stdaily.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|3838“李四光大讲堂”开讲 周忠和院士谈“为什么还要关注古生物学”-北京大学新闻网news.pku.edu.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
古生物学与地质学、地层学的关系最为直接:古生物学家通过化石新发现为地层学提供划分与对比的依据,古生物学的发展为地层学和地质学提供了基础支撑。3838“李四光大讲堂”开讲 周忠和院士谈“为什么还要关注古生物学”-北京大学新闻网news.pku.edu.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
古生物学与进化生物学相互支撑:化石新发现为支持进化理论提供了源源不断的实证,精美的化石为生命史增添了新的篇章,也为博物学家对自然物的沉思增加了时间的维度。3838“李四光大讲堂”开讲 周忠和院士谈“为什么还要关注古生物学”-北京大学新闻网news.pku.edu.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
现代古生物学已与分子生物学深度交叉,形成分子古生物学、分子古人类学、古遗传学或古基因组学等新兴方向;2022年诺贝尔生理学或医学奖授予德国马普进化人类学研究所所长斯万特·帕博(Svante Pääbo),其专业背景是分子生物学,研究对象却是化石(或人类化石),被视为古生物学与分子生物学交叉的典型例证。3737古生物学:既古老又前沿 --科普时报--数字报digitalpaper.stdaily.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
在中国的机构与研究实践
中国科学院古脊椎动物与古人类研究所是中国古脊椎动物学与古人类学研究的核心机构之一,其研究人员长期承担野外考察、化石修理、形态分析与公众科普等工作;该所研究员卢静在2025年科普中国说的演讲中,以本所研究实践为例介绍了古脊椎动物学的研究对象与方法。44亿万年前的生命如何“重现”?中国科研团队用科技“复活”古生物!- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|55图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
中国科学院古脊椎动物与古人类研究所现任所长为徐星,他同时担任自然资源部东北亚古生物演化重点实验室首席科学家。3636图文详情——科普中国资源服务cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
2026年10月11日,徐星在成都先后于崇州市天演博物馆、成都自然博物馆(成都理工大学博物馆)作《中国的古生物学和科普与文旅产业融合发展》主旨报告与《我们能够复活恐龙吗?》科普报告,围绕化石保护、科普创新与文旅融合与行业代表和公众交流。3636图文详情——科普中国资源服务cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
在同一场活动中,徐星系统回顾了中国古生物学从萌芽、奠基到体系化、繁盛的百年发展历程,并介绍了贵州瓮安、云南澄江、燕辽、热河等代表性化石群的科学价值。3636图文详情——科普中国资源服务cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
中国古生物学研究机构在方法上已广泛采用高精度CT扫描、同步辐射技术、三维成像与三维可视化等手段;而在约半个世纪前,研究化石内部结构的主要手段是连续磨片切片法,张弥曼对杨氏鱼脑颅的研究即以连续磨片法将不到3厘米的鱼头标本磨成500多张切片完成。44亿万年前的生命如何“重现”?中国科研团队用科技“复活”古生物!- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|55图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
中国相关机构与学者正推动古生物学与文博、科普、文旅产业的融合,提出在坚持科普公益属性的基础上探索可持续发展路径,鼓励社会力量参与文博科普事业,并推动将科普、科学元素纳入景区评级等相关标准,使化石保护、科研、科普、文旅形成完整链条。3636图文详情——科普中国资源服务cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
2026天演高峰荟暨第五届化石保护·文博创新·科普赋能研讨会在崇州天演博物馆开幕,会上启动了川渝三馆战略合作等多轮签约,发布了《恐龙化石保护宣言》,并举行了科普公益捐赠。3636图文详情——科普中国资源服务cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
| 机构/平台 | 相关人物或活动 | 实践内容 |
|---|---|---|
| 中国科学院古脊椎动物与古人类研究所 | 卢静(研究员) | 古脊椎动物演化研究;高精度CT、同步辐射、三维成像与可视化等技术应用与科普演讲 |
| 中国科学院古脊椎动物与古人类研究所 | 徐星(所长) | 中国古生物学百年历程回顾;化石保护、科普与文旅融合实践 |
| 自然资源部东北亚古生物演化重点实验室 | 徐星(首席科学家) | 东北亚古生物演化研究 |
| 崇州天演博物馆 | 2026天演高峰荟暨第五届化石保护·文博创新·科普赋能研讨会 | 化石保护研讨、《恐龙化石保护宣言》发布、川渝三馆战略合作签约 |
| 成都自然博物馆(成都理工大学博物馆) | 科学家精神百场讲坛科普报告 | 面向公众的恐龙复活主题科普 |
研究方法与技术手段
化石成像与原位成分分析技术是古生物学研究必不可少的工具;当代前沿研究要求联用多种技术手段,同时获取化石标本的三维结构与原位化学成分信息,以判定化石在系统树中的位置并阐明其演化生物学意义。39393D-XRM和FIB-SEM联用技术揭示瓮安胚胎状化石细胞核结构和成分特征----中国科学院南京地质古生物研究所nigpas.ac.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
中国科学院南京地质古生物研究所的研究团队开发了三维X射线显微镜(3D-XRM)与聚焦离子束扫描电子显微镜(FIB-SEM)联用技术,重建了埃迪卡拉纪瓮安生物群胚胎状化石的三维结构和原位成分特征,相关成果发表在地学专业期刊《地球科学学刊》(Journal of Earth Science)上。39393D-XRM和FIB-SEM联用技术揭示瓮安胚胎状化石细胞核结构和成分特征----中国科学院南京地质古生物研究所nigpas.ac.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
该多技术联用方案的工作流程为:先用高精度X射线显微断层成像在微米分辨率尺度三维重建化石整体结构并定位保存较好的细胞核,再用超高分辨率X射线显微断层成像在亚微米分辨率层级局部重构细胞核三维结构、标记感兴趣区(ROI)的三维坐标;随后用光固化树脂包埋样本,以显微定向定量切磨系统依据ROI坐标导航精准切割暴露目标区域,再对暴露的ROI进行FIB-SEM三维成像观察与EDS元素检测,获得纳米分辨率的三维结构和元素数据,最后将微区信息与大视野图像无缝对接。39393D-XRM和FIB-SEM联用技术揭示瓮安胚胎状化石细胞核结构和成分特征----中国科学院南京地质古生物研究所nigpas.ac.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
该研究重构了细胞核内的分层结构物理与化学信息,为理解细胞核的磷酸盐化过程与机制提供了新视角,并展示了3D-XRM与FIB-SEM联用在三维微纳结构成像与原位成分探测方面实现化石结构和成分多维度、跨尺度分析的能力;相关技术已申请并获批发明专利。39393D-XRM和FIB-SEM联用技术揭示瓮安胚胎状化石细胞核结构和成分特征----中国科学院南京地质古生物研究所nigpas.ac.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
这类多技术联用方法不仅有望在古生物学领域得到更广泛应用,在岩石学、沉积学、油气资源勘探和天体生物学等领域也具有应用前景。39393D-XRM和FIB-SEM联用技术揭示瓮安胚胎状化石细胞核结构和成分特征----中国科学院南京地质古生物研究所nigpas.ac.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
古脊椎动物学的研究对象是约4亿至5亿年以来脊椎动物演化的完整历史;当代研究已超越传统的野外考察、化石挖掘、修复与装架模式,转而将现代生物与远古化石联系起来,探讨口腔结构如何形成、四肢如何实现登陆、前肢如何演化为翅膀等问题。44亿万年前的生命如何“重现”?中国科研团队用科技“复活”古生物!- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
在当代古脊椎动物研究中,高精度CT扫描、同步辐射技术、三维成像和三维可视化等新技术与新方法得到广泛运用;而在约50年前,研究化石内部信息唯一的手段是切片,例如张弥曼对杨氏鱼的研究即在瑞典用连续磨片法将不到3厘米的鱼头标本磨成500多张切片,据此研究其脑颅结构。44亿万年前的生命如何“重现”?中国科研团队用科技“复活”古生物!- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
| 技术手段 | 主要用途 | 分辨率/尺度特征 | 材料中的实例 |
|---|---|---|---|
| 连续磨片法(切片) | 获取化石内部结构信息 | 以物理逐层磨削制片实现,工序耗时 | 张弥曼对杨氏鱼鱼头标本磨制500多张切片研究脑颅结构 |
| 高精度CT扫描、同步辐射技术、三维成像与三维可视化 | 无损或微损获取化石三维形态与内部结构 | 覆盖宏观至微观尺度 | 当代古脊椎动物研究中的广泛运用 |
| 3D-XRM(三维X射线显微镜) | 三维重建化石整体结构、定位并局部重构细胞核 | 微米至亚微米分辨率 | 瓮安生物群胚胎状化石细胞核结构重建 |
| FIB-SEM(聚焦离子束扫描电子显微镜)联合EDS | 对定位后的感兴趣区进行三维成像与元素检测 | 纳米分辨率 | 瓮安胚胎状化石细胞核原位成分分析 |
代表性成果与意义
热河生物群是白垩纪早期一个极为繁盛的陆地生物群,主要产出地层为义县组和九佛堂组;1962年由南京地质古生物研究所顾知微首先提出这一概念,以狼鳍鱼、三尾类蜉蝣和东方叶肢介三类常见化石组合为特征。4040中生代热河生物群--中国科学院南京地质古生物研究所建所70周年nigpas.cas.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
1990年以来,热河生物群成为研究鸟类起源、翼龙、哺乳动物、早期被子植物和昆虫等类群进化的重要化石产地,被誉为“20世纪全球最重要的古生物发现之一”。4040中生代热河生物群--中国科学院南京地质古生物研究所建所70周年nigpas.cas.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
1998年,南京地质古生物研究所陈丕基等在《自然》杂志上发表对中华龙鸟研究的新发现,为爬行动物向鸟类进化提供了新证据;中华龙鸟既保留小型兽脚类恐龙的一些特征,又具有鸟类的一些基本特征,被视为恐龙向鸟类演化的中间环节。4040中生代热河生物群--中国科学院南京地质古生物研究所建所70周年nigpas.cas.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
2026年1月29日,中国科学院院士、南京地质古生物研究所朱茂炎团队联合湖南省博物馆、南京大学等单位在《自然》杂志发表湘西花垣生物群的研究成果;团队在单一采坑中鉴定出153个动物物种,其中近六成为此前未发现的新物种,涵盖16个动物门类,化石保存了消化、神经、呼吸系统等软躯体结构。4141【新华日报】江苏科学家领衔!湘西5万件寒武纪化石揭秘地球首次生物大灭绝----中国科学院南京地质古生物研究所nigpas.cas.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
花垣生物群生活于寒武纪生命大爆发之后辛斯克事件(显生宙第一次生物大灭绝)的转折期,填补了该时段顶级软躯体化石群全球缺乏完整记录的关键空白,其发现被评价为可与云南澄江动物群和加拿大布尔吉斯页岩生物群相媲美。4141【新华日报】江苏科学家领衔!湘西5万件寒武纪化石揭秘地球首次生物大灭绝----中国科学院南京地质古生物研究所nigpas.cas.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
中国古生物学会评选发布“2021年度中国古生物学十大进展”,由中国科学院古脊椎动物与古人类研究所、南京地质古生物研究所、北京大学、西北大学、中国地质大学(武汉)、河北地质大学等团队完成的十项成果入选,展示了中国学者在古生物学各分支领域的重大发现与创新成果。4242古脊椎所两项科研成果领衔入选“2021年度中国古生物学十大进展”----中国科学院古脊椎动物与古人类研究所ivpp.ac.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
古脊椎动物与古人类研究所付巧妹团队通过研究中国北方黑龙江、南方广西和福建距今4万至300年的57例人类古基因组,揭示东亚四万年来人群动态遗传历史和特有适应性基因的选择机制,并在广西新发现一支迥然不同的古东亚人群,成果发表于《细胞》(Cell,2021)。4242古脊椎所两项科研成果领衔入选“2021年度中国古生物学十大进展”----中国科学院古脊椎动物与古人类研究所ivpp.ac.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
古生物学成果的意义不仅在于发现新物种、重建生命演化树,还在于为理解重大生物事件(如寒武纪生命大爆发后的辛斯克事件、鸟类的恐龙起源)提供直接化石证据,并为认识人类自身的演化历史与适应性机制提供遗传学证据。4040中生代热河生物群--中国科学院南京地质古生物研究所建所70周年nigpas.cas.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|4141【新华日报】江苏科学家领衔!湘西5万件寒武纪化石揭秘地球首次生物大灭绝----中国科学院南京地质古生物研究所nigpas.cas.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|4242古脊椎所两项科研成果领衔入选“2021年度中国古生物学十大进展”----中国科学院古脊椎动物与古人类研究所ivpp.ac.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
| 成果/化石群 | 时代与产地 | 科学意义 | 来源 |
|---|---|---|---|
| 热河生物群(含中华龙鸟) | 白垩纪早期,中国北方义县组、九佛堂组 | 研究鸟类起源、翼龙、哺乳动物、早期被子植物与昆虫演化的重要窗口;中华龙鸟为恐龙向鸟类演化提供中间环节证据 | 1 |
| 花垣生物群 | 寒武纪,湘西花垣县 | 辛斯克事件后转折期的顶级软躯体化石群,单一采坑鉴定153个动物物种、近六成为新种,涵盖16个门类 | 2 |
| 东亚古人群古基因组研究 | 距今4万—300年,黑龙江、广西、福建 | 揭示东亚四万年来人群动态遗传历史与适应性基因选择机制,发现一支新的古东亚人群 | 3 |
科普教育与公众传播
古生物学界的科普实践者把科普视为学科使命的一部分,中国科学院院士、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员周忠和认为,把青少年对恐龙的好奇心向科学引导,是科学家需要去做的事情。4343周忠和:科学家形象不应“脸谱化”finance.sina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
中国科学院院士汪筱林及其团队在长期野外科考基础上,提出并践行“研究好、保护好、利用好、传承好”的“四好”理念开展科研与科普工作,其中研究是根基、保护是前提、利用是路径、传承是灵魂。55图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
古生物学公众传播的一种典型路径是把野外科考现场转化为科普基地,让岩层与化石成为公众解读地球生命演化的“百科全书”;汪筱林团队在辽宁朝阳、山东莱阳、甘肃马鬃山、新疆哈密与克拉玛依等地开展野外工作,并据此开展科普。55图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
面向青少年的展览与夏令营是古生物学公众传播的重要形式:2025年5月31日至11月30日在上海举办的“龙吟九州·中国恐龙大展”系列活动,配套由古生物学家向孩子们讲述古生物学及古生物学家的故事。4343周忠和:科学家形象不应“脸谱化”finance.sina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
古生物学家的科普内容不止于化石发现与研究本身,还包括讲述科学家本人的故事;周忠和提出科学家形象不应“脸谱化”,主张回到“人物”本身讲好科学家故事。4343周忠和:科学家形象不应“脸谱化”finance.sina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
古生物学常被公众视为“面向过去”的学科,科普传播中需要解释其现实意义:周忠和指出,古生物学本质上回答“我们从哪里来”的问题,研究过去有助于理解今天、启发未来。4343周忠和:科学家形象不应“脸谱化”finance.sina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
在中国,古生物学公众传播已形成由科研机构科学家主导、依托科普平台与媒体渠道扩散的格局:科普中国等平台刊发古生物学家的科普文章,报刊媒体则通过访谈形式讨论科普方法与科学家形象塑造。55图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|4343周忠和:科学家形象不应“脸谱化”finance.sina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
| 实践形式 | 案例 | 面向对象 |
|---|---|---|
| 野外科考现场转化为科普基地 | 辽宁朝阳、山东莱阳、甘肃马鬃山、新疆哈密与克拉玛依等地的科考与科普实践 | 公众与青少年 |
| 大型主题展览及系列活动 | 2025年上海“龙吟九州·中国恐龙大展”(5月31日—11月30日) | 青少年及家庭观众 |
| 科普平台文章与媒体访谈 | 科普中国刊发科学家科普文章;《中国科学报》访谈讨论科普方法 | 社会公众 |
学科现状与展望
中国是古生物资源大国,也是国际古生物学研究中心之一;中国科学院院士徐星认为,中国古生物学在世界已经具备一定影响力,但还需更加努力,唯有构建自己的理论和学术体系,才能让中国古生物学在国际拥有更高话语权。4444瞭望·瞭望访谈 | 让中国古生物学在国际拥有更高话语权——专访中国科学院院士徐星 - 新华网客户端app.xinhuanet.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
2025年8月,2025未来科学大奖揭晓,季强、徐星、周忠和3位科学家凭借“发现鸟类起源于恐龙的化石证据”获得该年度“生命科学奖”,反映出中国学者在恐龙—鸟类演化这一前沿方向上持续产出的成果已获得高层次科学奖励体系的认可。4444瞭望·瞭望访谈 | 让中国古生物学在国际拥有更高话语权——专访中国科学院院士徐星 - 新华网客户端app.xinhuanet.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
徐星长期从事恐龙演化与古生物学研究,累计发表300余篇论文,与同事命名的恐龙新物种超过80个,其研究成果创造多项世界第一;这类以大规模野外发现与系统命名工作为特征的积累,是当前古生物学研究组织方式的典型样本。4444瞭望·瞭望访谈 | 让中国古生物学在国际拥有更高话语权——专访中国科学院院士徐星 - 新华网客户端app.xinhuanet.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
古生物学通过追溯地球数十亿年的演化轨迹,可以帮助解答生命起源、物种形成和生物演化、地球环境变迁等核心问题,并为理解当下生命世界、预测未来生态趋势提供关键证据;这一功能定位构成该学科在当代科学体系中持续获得支持的基本理由。4444瞭望·瞭望访谈 | 让中国古生物学在国际拥有更高话语权——专访中国科学院院士徐星 - 新华网客户端app.xinhuanet.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
在学科展望上,中国古生物学界提出的目标之一是让国际通用教科书出现更多的中国名字、中国元素和中国贡献,即从化石资源与发现数量上的优势,进一步转向理论建构、学术话语与教材知识体系中的实质性参与。4444瞭望·瞭望访谈 | 让中国古生物学在国际拥有更高话语权——专访中国科学院院士徐星 - 新华网客户端app.xinhuanet.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
以CT扫描、电镜观察 wing 膜微观结构、翼膜残留化学成分分析等多来源证据相互印证的技术路线,已成为当前古生物学解决争议性形态解释、说服同行评议的常规做法;徐星团队对奇翼龙皮膜翼的论证即为例证。4444瞭望·瞭望访谈 | 让中国古生物学在国际拥有更高话语权——专访中国科学院院士徐星 - 新华网客户端app.xinhuanet.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
| 维度 | 现状表述 |
|---|---|
| 国际地位 | 世界已具备一定影响力,是国际古生物学研究中心之一 |
| 资源禀赋 | 古生物资源大国 |
| 代表性成果 | 鸟类起源于恐龙的化石证据(2025未来科学大奖·生命科学奖) |
| 团队积累 | 累计发表论文300余篇,命名恐龙新物种超过80个 |
| 发展目标 | 构建自己的理论和学术体系,提升国际话语权 |
参考来源
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- 3报道 古生物学研究持续助力博物馆科普教育 · 《大自然》杂志 / 国家自然博物馆 · 核验于 2026-10-25
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- 5报道 图文详情 · 科普中国 · 2025-11-17 · 核验于 2026-10-25
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- 7报道 アンモナイトを求めてアラスカを歩く | 国立科学博物館 · 国立科学博物館 · 2025-07-29 · 核验于 2026-10-25
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- 11论文 支序系统学在古生物分类中的应用 · 《古生物学报》 · 2019-03-20 · 核验于 2026-10-25
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- 13论文 化石居群形态变异与分类学意义 · 《古生物学报》 · 2020-06-25 · 核验于 2026-10-25
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- 32文档 古生物学概述----化石网 · 化石网 · 2014-01-18 · 核验于 2026-10-25
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- 34文档 埋藏学 · Kiwix · 2024-01-01 · 核验于 2026-10-25
- 35文档 国外化石埋藏学的历史与现状简介----中国科学院古脊椎动物与古人类研究所 · 古脊椎动物与古人类研究所 · 2008-12-29 · 核验于 2026-10-25
- 36文档 图文详情——科普中国资源服务 · 科普中国 · 2026-10-23 · 核验于 2026-10-25
- 37文档 古生物学:既古老又前沿 --科普时报--数字报 · 中国科技网 · 2023-02-10 · 核验于 2026-10-25
- 38报道 “李四光大讲堂”开讲 周忠和院士谈“为什么还要关注古生物学”-北京大学新闻网 · 北京大学新闻网 · 2023-04-24 · 核验于 2026-10-25
- 39文档 3D-XRM和FIB-SEM联用技术揭示瓮安胚胎状化石细胞核结构和成分特征----中国科学院南京地质古生物研究所 · nigpas.ac.cn · 2024-12-08 · 核验于 2026-10-25
- 40文档 中生代热河生物群--中国科学院南京地质古生物研究所建所70周年 · 南京地质古生物研究所 · 2021-07-25 · 核验于 2026-10-25
- 41文档 【新华日报】江苏科学家领衔!湘西5万件寒武纪化石揭秘地球首次生物大灭绝----中国科学院南京地质古生物研究所 · 南京地质古生物研究所 · 2026-01-28 · 核验于 2026-10-25
- 42文档 古脊椎所两项科研成果领衔入选“2021年度中国古生物学十大进展”----中国科学院古脊椎动物与古人类研究所 · 古脊椎动物与古人类研究所 · 2022-03-12 · 核验于 2026-10-25
- 43文档 周忠和:科学家形象不应“脸谱化” · 新浪财经 · 2025-11-19 · 核验于 2026-10-25
- 44报道 瞭望·瞭望访谈 | 让中国古生物学在国际拥有更高话语权——专访中国科学院院士徐星 - 新华网客户端 · 新华网客户端 · 2025-11-24 · 核验于 2026-10-25