古生物化石资料是寻找矿产资源的重要资料。古生物化石资料之所以能用于找矿,是由化石本身的性质和特点决定的。第一,某些矿产是古生物遗体本身形成的;第二,一些生物活动改变了环境条件,形成有利于成矿元素富集的成矿条件;第三,到目前为止,古生物化石仍是进行地质年代划分和确定的最为可靠、经济而实用的手段;第四,古生物学资料有助于沉积环境、地层时代和成矿背景研究的推进,以指导找矿。例如,20世纪30年代,美国地层古生物工作者利用有孔虫化石为寻找和开发美国中部油田作出重大贡献。
除了找矿外,古生物化石在地质科学研究中也发挥了重要作用。它是大陆漂移学说的佐证,也是进行地层划分和对比的重要依据,是恢复古地理环境的重要资料,而古生物钟带来的信息让我们了解地球运动的长期演变规律。
很多科普读物和中小学自然课本在介绍大陆漂移说的时候,往往讲到这样一个故事:1910年的一天,德国气象学家魏格纳得了重病,卧床休息。在病榻上,他凝视着挂在墙上的地图,发现非洲西海岸与南美东海岸的海岸线具有较高的吻合度,两个大陆可以拼接为一个整体。于是,一个新的学说就这么在偶然间诞生了。其实,大陆漂移说的提出并非这么简单和偶然。要证明以前两块大陆曾经拼合在一起,必须拿出多方面确凿的证据。除了大陆海岸线形状的吻合性外,魏格纳在多年考察中发现了更多、更有力的证据。古生物方面的证据是他的重要砝码。在晚古生代有一种陆生的淡水爬行动物中龙,它的化石仅分布在非洲西部和南美东部,其他地区没有发现。这表明南美与非洲之间曾有陆地的联系(图1-5)。再如舌羊齿,在晚古生代只分布于南半球,在澳大利亚、南极洲等地其化石分布广泛,在北半球只有印度有分布,这证明印度次大陆以前位于南半球,与澳大利亚和南极洲曾拼合在一起,到后来才分裂出来,并迅速北漂,最后与欧亚大陆碰撞。
图1-5 中龙化石可以作为大陆漂移说的旁证(摄影/卞跃跃)
现代古生物学可以通过化石的属种差异,甚至是同一物种结构的细微变化,将古环境恢复得细致入微,更加真实准确。恢复古地理环境的方法就是地质学一直沿用的历史比较法,也称为“将今论古”的方法,即用现在的生态学、生物结构功能学的原理和规律来推断古时期的生态组合和环境特征。在古生态学的研究中,经常寻找能够指示生物生活环境条件的化石,如指示水深40米以上的滨浅海环境的舌形贝,这类化石称为指相化石。
进行地层的划分和对比是地质调查与研究的重要工作之一,对于研究地质体的相对年代、寻找矿产资源、建立全球地层系统意义重大。化石可以作为地层划分对比证据的最基本原理是生物演化的固有规律性,即由简单到复杂、由低级到高级,逐步发展壮大。尤其是这种演化所特有的前进性、不可逆性和阶段性等原理,使得人们不仅能够根据古生物进化的前进程度将地球历史划分为若干地质年代单位,而且可以根据某一地质时期特有的生物类群,按照地层中找到的不同化石来确定其形成的地质年代。例如,大家熟知的恐龙,只生活在中生代,因此,一旦在某地层中发现了恐龙化石,就可以断定这套地层形成于距今2.5亿年至6500万年的中生代。这类能够明确指示其形成地质年代的化石称为标准化石。
生物钟或生物节律的现象已被人们熟知,生物节律与自然节律具有一致性。主要的生物节律有日节律、年节律、潮汐节律和月节律。这种生物节律不仅现代生物具备,古代生物同样具备。最先注意到这个问题的是马廷英教授。他研究了早古生代四射珊瑚的生长线,发现其和树木年轮一样反映季节性变化。后来,美国学者威尔斯发现,现代珊瑚体的外壁每年会形成一个生长带,一个生长带内有360～366个环纹,与一年的天数大体相同。但是晚石炭世的珊瑚外壁的每个生长带内有385～390个环纹,也就是说,那时一年有385～390天,因此,每天约为22个小时。由此可以作为长期以来地球自转速度不断变慢的旁证。