学习任务古生物的分类和命名

学习任务古生物的工作方法~

【任务描述】 ①熟悉化石野外采集方法，根据不同工作目的，设置不同的化石采集精度；②根据野外采集的化石标本不同特征，如何采用不同修理和揭露方法；③对于已经修理和揭露好的化石，进行正确的鉴定与描述。
一、化石的野外采集
古生物学的研究对象是化石，化石保存于地层中，包裹在共同沉积形成的围岩内，必须在野外进行发掘和采集。由于野外岩层中化石的出露通常并不完全，只出露一点点甚至完全被包裹在围岩内，因此化石的野外发掘与采集是古生物工作的第一步，做好化石的野外采集是提高古生物工作水平与精度的关键。
1.不同门类的化石，其沉积围岩有所不同，化石的数量也会有较大差异
一般来说，碳酸盐岩和细碎屑岩中化石比较丰富，而粗碎屑岩中化石比较稀少。通常灰岩中保存的化石比较丰富，保存的化石门类主要有：珊瑚、双壳类、头足类、三叶虫、腕足类、海绵、钙藻以及微化石牙形石、有孔虫等，有时还可以形成介壳层；细碎屑岩中化石也比较多，其中保存的主要化石门类以笔石、古植物为主，同时双壳类、三叶虫和腕足类也比较多，微化石主要为孢粉和介形虫；原生硅质岩主要保存放射虫和硅质海绵骨针等硅质骨骼的生物。此外，还要注意生物门类的地史分布及其繁盛期，做到有的放矢。
2.化石采集方法
首先，应顺岩层的层理劈开，使用的工具包括铁锤、钢钎以及刷子，在采集化石之前最好先照相，以免采集时不小心打碎化石；其次，应该全面掌握各门类化石的几何形态及其对称特点，采集时最少也要使其对称的一半不损坏，这样有利于室内化石的研究。
3.化石采集的精度
化石采集的精度包括采集量和采集的间距密度，就采集量而言，一般来说越多越好，但由于古生物学工作目的不同，不可能都花大量的人力和物力去采集大量化石，因此，不同的工作目的，化石采集量和采样间距也各不相同，不同工作目的的采样间距注意事项如下：
（1）一般的地层单位的生物地层定年，化石采集量可以不要求太多，重点是要采集到能确定时代的标准化石。
（2）以古生态学为工作目的的化石采集，应该采集多门类化石，在采集之前首先应该做好化石保存状态，化石与围岩的关系的记录、照相和统计等工作，采样时尽量保存原有状态和适当的围岩大小，有时需大块采样。把保存完整的化石进行分别统计和分别采样，采样的大小和形状由工作的每一个问题来决定。对于垂直剖面更为方便的方法是引申线法或切线法，在上岩平行层面的剖面引申标准长度的线，从而统计出该线切割的每个标本。
（3）以生物地层为工作目的，也是应采集多门类化石，除包括古生态学的化石采集方法外，一般来说，除了采样量比较大以外，采样间距比较小，特别是界线地层研究，其间距通常为厘米级，甚至是连续采样（刻槽采样）。
（4）以古生物的生物性质为工作目的的化石采集，则要求化石标本的采集量大而全面，尤其要注重所有各种类型化石，包括各种类别、各种保存状况和各种大小个体，并要做相应的记叙和统计工作。
此外采集微体化石方面，还要讲究化石获然率（获得化石的概率）。因此，在以特定的微体化石为工作对象时，则必须对哪种地层（岩相）含有这种特定化石，含这种特定化石的地层出露在哪些地方等问题，在采样前必须弄清。所以，采集前弄清各种微体化石的地史分布也十分重要。
二、化石的修理与分析
由于在野外一般没有时间把化石完全揭露，有时为了避免运输过程中化石破损，往往还带有围岩（对古生态学研究本就应该带有围岩）。化石采集回来以后，在室内需要进行必要的修理与揭露，便于鉴定。微化石样品处理和标本分离是一个专门的技术过程。对于大化石而言，一般用物理方法进行修理和揭露，主要的方法有：①对于揭露已经较好的化石标本，进行简单的修理，用专业的化石修理机器或仅用小钢钎和刀片把残留的围岩揭掉并用软刷子刷干净即可，对非泥质岩还可以用水清洗干净。②对于大部分还包裹在围岩内的化石，围岩又比较坚硬时，需要采用热胀冷缩的方法，把化石放在加热炉中加热，然后放在冷水中冷却，这样化石会从与围岩的界面分离，注意不能过热，否则化石与围岩一起破裂。一般要重复进行多次，才能将化石分离开来。③对于要研究内部结构构造的化石，如珊瑚、鹦鹉螺、 类、海绵及部分腕足类等，还需要做切片或磨光面。切片或磨光面时应注意断面的方向，如珊瑚通常需要有两个方向，即垂直个体生长轴方向的横切面和沿着生长轴的纵切面。如果要研究珊瑚的个体发育的变化规律，可制作一系列横切面。④有时还可以用化学腐蚀的方法腐蚀比较坚硬的灰岩围岩，或揭掉表皮进行观察，如观察研究菊石的缝合线等。
三、化石的鉴定与记述
在将化石从围岩中成功分离出来或在围岩表面上可以较好地观察之后，就可以进入化石的鉴定工作。在化石鉴定工作开始之前，一般应该对化石进行照相，必要时还应做素描。化石鉴定的准备工作、化石的鉴定和记述主要有以下几个方面。
（一）化石照相
传统照相准备材料包括镁条、橡皮泥、翻拍架、比例尺、照相机及快门线等。镁条用来增加化石表面纹饰的反差，也可以用其他化学试剂取代；橡皮泥用来将化石固定在合适的方位上置于翻拍架上；翻拍架和快门线用来固定照相机和小光圈下进行化石照相。以上方法仅用于个体较大的化石照相，微化石照相则需要专门的照相设备，如显微镜和扫描电镜等。一个化石通常应该有不同方向的照片，以便于读者从不同方向观察。
（二）化石鉴定和描述
建立分类时，通常首先描述较低级的分类单位，然后归入更高级的分类单位。化石鉴定时，其程序往往相反。由于首先确定门或纲，就能迅速地排除大部分已知种。因此，第一步是门的鉴定，并且重要的是，要对区别各个门的最有用的分类特征具有充分的实践知识。这种必要的知识很少，所以容易掌握。化石记录中约有12个重要的门，每个门平均为6～10个特征所确定。但纲的鉴定则要困难得多。古生物中约有32个重要的纲，这是古生物工作者应该正确掌握的。对于较低的逐级分类单位，则必须深入地钻研专门的文献，在一些专题论文及杂志中对属种的鉴定特征都有很好的描述，并且均会附有相应的化石图版。
化石的描述必须遵循一定的原则和格式，通常包括化石的拉丁文学名和中文名称，图号，同义名（新属种没有），特征描述，比较和讨论，产地与层位等内容。例如：帝汶准小钩形贝Uncinunellina timorensis （Beyrich）（图1-16；表1-2）。

图1-16 帝汶准小钩形贝Uncinunellina timorensis （Beyrich）

（据杨遵仪等，1987）
× 2，四川邻水上二叠统长兴组，采集号：SCL-548，登记号：32114-151

表1-2 帝汶准小钩形贝描述

贝体中等，轮廓横卵形，宽远大于长，厚与壳长接近，最大凸度位于壳体中部。双凸，背瓣凸度大于腹瓣，背瓣的最大凸度位于前部。背瓣中隆低平，中隆中央有一明显凹沟，约占两根壳线的位置。腹壳中槽浅平，中央有一中脊，稍微隆起，约占两根壳线。中槽前方逐渐向背方折曲，形成方形前舌。壳线始于缘部，作4次分叉增加，至前缘分布均匀，中槽内有8～10根壳线，中槽前部壳线脊部有纵沟，侧部有11～14根壳线。腹壳内部有牙板。
比较：上述标本与黄汲清（1933）、侯鸿飞等（1979）标本的不同点：①背壳上有中沟；②侧区的壳线较多。这些特征很接近Uncinunellina wangenheimi （Paoder），但后者中槽的前舌显著。当前标本可看作U.timorensis的变异类型。
产地和层位：华南，上二叠统吴家坪组上部至长兴组下部。
（三）图版制作及图版说明
写一篇涉及化石描述的文章或报道，通常都应该有化石图版，图版号通常用罗马数字来表达。图版说明应包括：化石定名、照相部位及方向、放大或缩小的倍数，产地与层位等。

所有经过研究的生物，都要给予科学的名称，即学名（scientific name）。按国际命名法规，生物各级分类等级的学名，改用拉丁字或拉丁化文字。属和属级以上的名称采用单名，即用一个拉丁词命名，第一字母大写。种的名称采用双名法（binomen），即由种的本名和其从属的属名组成，属名在前，种本名在后。种、亚种及变种本名第一个字母小写。属和属以下名称，在印刷和书写时，需用斜体字，属以上名称用正体字。为了便于查阅，在各级名称之后，用正体字注以命名者的姓氏（应为拉丁字母拼缀）和命名时的公历年号，两者间以逗点分隔。若命名者不止一人，用拉丁连结词et（和）连接之。物种既是生物分类的基本单位，也是生物进化的基本单位。生物进化的实质，就是物种的起源和演变。从生物学角度来认识物种，认为物种基本结构是居群，而不是个体。生物命名法中一条重要原则是优先律（law of priority），即生物的有效学名是符合国际动物、植物命名法所规定的最早正式刊出的名称。遇到同一生物由两个或更多名称即构成异名（synonym），或不同生物共有一个名称即同名（homomym），应以优先律选取最早正式发表的名称。例如，横板珊瑚一个属Tetrapora（方管珊瑚）原为矢部长克（H.Yabe）和早坂一郎（I.hayasaka）于1915年所首创（Tetrapora Yabe et Hayasaka，1915年）。到了1940年，古生物研究者发现，该属名早在1857年用于苔藓动物一个属方管苔藓虫(Tetrapora Queenstedt,1857年）。横坂珊瑚Tetrapora 事后定的，依优先律应予废弃，而用另一新的属名Hayasakaia（早坂珊瑚）来代替。

【任务描述】 ①掌握古生物的分类单位；②掌握种的概念，并与现代生物种的概念进行比较；③能够根据命名法则对古生物进行正确命名；④了解古生物拉丁名的知识。

为了对种类繁多、形态多样的古生物进行系统研究，必须确定它们之间的亲疏关系，把它们归并成不同的类群，做不同的等级系统排列并命名，即进行分类研究。按照生物亲缘关系所做的分类称为自然分类。由于古生物化石保存常不完整或难以像现生生物那样直接确定其亲缘关系，因此有时只能按照化石之间形态上的表面相似性做人为分类。

一、分类单位

古生物化石的分类采用与现生生物相同的分类等级和分类单元，其主要分类等级是：界（kingdom）、门（phylum）、纲（class）、目（order）、科（family）、属（genus）和种（species）。除这些主要分类单元外，还可插入各种辅助单位，如亚门、亚纲、亚科、亚属、亚种和超纲、超目、超科等。

任何等级上的生物类别都可以称为分类群。每一分类群都由一些具有共同性状的生物所组成。共同的性状越多，其分类等级越低；共同的性状越少，其分类等级越高。

种（也称为物种）是生物分类的最基本单位，它不是人为的单位，而是生物进化过程中客观存在的实体。生物学上的物种是由通过自然杂交可生育具有繁殖能力的后代的一系列自然居群所组成的，它们与其他类似机体在生殖上是隔离的。同一物种有共同的起源、共同的形态特征，分布于同一地理区和适应于一定的生态环境。化石物种的概念与生物学相同，但由于对化石不能判断是否存在生殖隔离，因此，化石物种更着重以下特征：①共同的形态特征；②构成一定的居群；③居群具有一定的生态特征；④分布于一定的地理范围。有些种内由于居群的变异积累，可区分为亚种或变种。不同居群因地理隔离在性状上出现分异可产生地理亚种；在古生物学中由于地质年代不同而显示的种内性状特征的分异，可构成年代亚种。此外，在化石材料中，常有生物体的各个部分分散保存在地层中，我们往往很难肯定它们原先是否生长在同一生物体上。例如，古生代高大的石松植物分别保存的树皮、树根、孢子囊穗等，可分别给予属种名称。这种只按其形态的相似性而定的属称为形态属。在同一形态属名下，可能包括来源不同甚至亲缘关系十分疏远的生物。但随着化石材料不断发掘，人们会逐渐找出这些分散保存化石之间的真正亲缘关系。

二、古生物的命名法则

所有经过研究的生物都要给予科学的名称，即学名。学名要根据国际动物或植物命名法规来建立。各级分类单元均采用拉丁文或拉丁化的文字来表示。属（及亚属）以上单位的学名用一个名词来表示，即用单名法，其中第一个字母大写；种的名称则用两个词表示，即双名法，由它所归属的属名（名词）加上种名（形容词）才能构成一个完整的种名，种名的第一个字母用小写，但种名前的属名的第一个字母仍应大写。对于亚种的命名，则要用三名法，即在属和种名之后，再加上亚种名（形容词），亚种名的第一个字母亦要小写。在印刷和书写时，属和属以下单元的名称字母用斜体表示，属以上的名称用正体。一个完整的生物学名，还应包括命名者的姓氏和命名时的公历年号，后两者间以逗点隔开，如Squamularia grandis Chao，1929。以老虎为例，其分类系统和名称体系如下：

界——Animalia动物界

门——Chordata脊索动物门

亚门——Vertebrata脊椎动物亚门

纲——Mammalia哺乳纲

目——Carnivora食肉目

科——Felidae猫科

属——Panthera虎豹属

种——Panthera tigris虎种

有些种下可分亚种（subspecies），例如，在我国，虎有6个地理亚种。

生物命名法规中有一条重要的原则是优先律，即生物的有效学名是符合国际动物或植物命名法规所规定的最早正式刊出的名称。遇有同一生物有两个或更多名称时则构成同物异名，或不同生物共有同一个名称时则构成异物同名，应依优先律选取最早正式发表的名称。例如，腕足动物弓石燕属Cyrtospirifer是Nalivkin于1918年最早命名的，后来Grabau在1931 年又将同一属命名为Sinospirifer，依据优先律，后者应废弃。

在化石研究中，有时会遇到一些不能进行确切鉴定到种的情形，这时要用特殊的表示方法来标示。其表示方法通常是在属名后加注一些拉丁缩写词。

（1）sp.（species的缩写）为未定种，表示标本鉴定后难于归入已知种中，而又无条件建立新种，如Redlichia sp.。

（2）sp.indet.（species indeterminata，即不能鉴定的种）为不定种，表示化石保存欠佳，无法鉴定到种。

（3）cf.（conformis，相似、可比较）为相似种或称比较种，指与某一已知种形态上有一定的相似性，但仍有一定的差别，如Fusulina cf.cylindrica。

（4）aff.（affinis，亲近）为亲近种，说明标本与某一已知种有一定亲缘联系，但特征上又存在差异。由于化石之间的亲缘关系的确定具有明显的人为性，因此，近年来古生物学家们一般不再使用aff.表示法。

（5）gen.nov.（genus novum，新属）和sp.nov.（species novum，新种）分别置于属名、种名之后，示该名称为第一次提出的新属名或新种名。如属、种名称都是新命名的，则可在其后记以gen.et sp.nov.（genus et species novum），表示新属和新种。

三、古生物学分类系统

生物及化石可以按各种各样的标准和方法进行分类。但是古生物学的分类系统都是以化石形态和结构上的相似程度为基础的。这种分类最大的优越性在于它是以许多形态学上的相似性和差异性的总和为基础的，而且它基本上能反映生物界的自然亲缘关系，因而被称为自然分类系统。按照这种分类方法，把具有共同构造特征的生物（包括化石）归为一类，而把具有另外一些共同特征的生物归为另一类，于是整个生物界（包括现生生物和古生物）可以根据其固有的性状特征之间的异同关系，归纳为一个统一多级别的分类系统。下面是古生物学分类系统中部分化石比较常见的一些门类：

动物界Animal Kingdom

原生动物门Protozoa，典型化石代表：肉足虫纲有孔虫目

亚目

海绵动物门Spongia

古杯动物门Archaeocyatha

腔肠动物门Coelenterata，典型化石代表：珊瑚纲四射珊瑚目

环节动物门Annelida

软体动物门Mollusca，典型化石代表：腹足纲、双壳纲、头足纲

节肢动物门Arthropoda，典型化石代表：三叶虫形超纲三叶虫纲和甲壳超纲介形虫纲

苔藓动物门Bryozoa

腕足动物门Brachiopoda

棘皮动物门Echinodermata

半索动物门Hemichordata，典型化石代表：笔石纲

脊索动物门Chordata，典型化石代表：脊椎动物亚门

植物界Plant Kingdom

低等植物Lower Plants

蓝藻植物门Cyanophyta，典型化石代表：叠层石

硅藻植物门Bacillariophyta

甲藻植物门Pyrrophyta，典型化石代表：沟鞭藻

金藻植物门Chrysophyta，典型化石代表：颗石藻类

轮藻植物门Charophyta

高等植物Higher Plants

苔藓植物门Bryophyta

原蕨植物门Protopteridophyta

石松植物门Lycophyta

节蕨植物门Arthrophyta

真蕨植物门Pteridophyta

前裸子植物门Progymnospermophyta

种子蕨植物门Pteridospermophyta

苏铁植物门Cycadophyta

银杏植物门Ginkgophyta

松柏植物门Coniferophyta

有花植物门Anthophyta

另外，还有分类位置未定的典型化石代表，如牙形石Conodonts。

四、拉丁文简介

拉丁语原本是意大利中部拉提姆地方（Latium，意大利语为Lazio）的方言，后来因发源于此地的罗马帝国势力扩张而将拉丁语广泛流传于帝国境内，并定拉丁文为官方语言。而基督教普遍流传于欧洲后，拉丁语更加深其影响力，从欧洲中世纪至20世纪初叶的罗马天主教为公用语，学术上论文也大多数由拉丁语写成。欧洲文艺复兴时期以后，各民族语言代替了拉丁语，但在学术领域里拉丁语仍有它的地位。医学、药学、动物学、植物学、化学、天文学等学科的新术语仍采用拉丁语或拉丁化的希腊语词根作为构词的基础。拉丁语现仅为梵蒂冈官方语言。

按照国际动植物命名法规的要求，生物名称必须是拉丁词或由希腊词等加以拉丁化的词。名称为复合词，其构词成分应是同源的，即同为拉丁词或同源于希腊词，不可将二者混用。拉丁语中共有25个拉丁字母，缺英语中的W，分单元音（a，e，i，o，u，y）、双元音（ae，oe，au，eu）、单辅音（b，c，d，f，g，h，j，k，l，m，n，p，q，r，s，t，v，x，z）和双辅音（ch，ph，rh，th），共有九种词类，与生物命名关系较大的是名词和形容词。名词和形容词都有单数、复数，阳性、中性、阴性和六种变格。第一格（主格、原形）多用于属及属以上的分类单元，第二格（所有格）常用作种本名。

表示新种的缩写的是 sp. nov.。sp. nov.是 New Species 的缩写，意思是新物种。在古生物化石中，常常使用 sp. nov.来表示一个新发现的古生物物种，这个缩写是由国际动物命名委员会 (ICZN) 规定的。其他选项中，cf.表示近似种，Aff 表示相似种，oc.sp 表示新属新种。

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