古老的記憶--化石 從化石看地球的過去 北一女中 吳育雅

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1 古老的記憶--化石 從化石看地球的過去 北一女中 吳育雅

2 化石, 告訴我們什麼? 二犬齒獸(二疊紀晚期, 素食犬齒獸, 犬齒用來挖掘地下莖,常嚴重磨損)
1.What? 2.When? 中龍, 石炭紀到二疊紀, 淡水爬蟲類, 是巴西和南非兩塊陸地曾經相連的重要證據 3.How? 4.Why? 二齒獸 中龍

3 這塊化石告訴我們什麼? 中龍, 石炭紀到二疊紀, 淡水爬蟲類, 是巴西和南非兩塊陸地曾經相連的重要證據 1.What? 中龍
2. When? 石炭紀到二疊紀 3. How? 迅速被演埋, 才有機會形成化石, 還有哪些其他的重要條件? 如何知道這些滅絕的物種是在淡水環境生活? 這塊化石告訴我們什麼? 中龍, 石炭紀到二疊紀, 淡水爬蟲類, 是巴西和南非兩塊陸地曾經相連的重要證據 4.Why? 想一想 在什麼情況下形成這樣的化石? 為什麼是南美和非洲陸地相連的證據?

4 What? (一) 化石是什麼? 哪些可以算是化石?
化石（fossil）: 生物死亡之後，在自然的狀況之下所保存下來的遺跡，包括堅硬的部分像是牙齒、骨骼和外殼; 另外皮膚的印痕、足跡、甚至糞便也被認為是一種化石的形式（生痕化石）。 沙錢海膽化石(外殼) 砂層表面生物的匍匐痕跡的痕跡(生痕化石) (阿山的地科教室) 數位學習/脊椎動物/小百科 沙錢海膽/ 取自阿山的地科研究室 砂層表面的匍匐痕跡稱為Scolicia sp (阿山的地科教室)

5 What? (二) 屬於那一類化石? 分類 軀體化石 動物 脊椎動物化石 無脊椎動物化石 植物 生痕化石 三趾馬 芋螺科
軀體化石 動物 脊椎動物化石 無脊椎動物化石 植物 生痕化石 三趾馬 芋螺科 生痕化石 芋螺科 (阿山的地科教室)

6 What? (三) 這是什麼化石? 每一種化石,都有其分類鑑定的依據 旋菊石
三趾馬出現於中新世中期—更新世, 兩百萬年前從北美草原擴散到歐亞及非洲 旋菊石: 侏羅紀中－晚期；世界性地理分布。 每一種化石,都有其分類鑑定的依據

7 菊石 和恐龍並行在中生代繁盛的軟體動物 船菊石科 白堊紀 溝冠菊石科 白堊紀 旋菊石科 侏羅紀 裸菊石科 侏羅紀
溝冠菊石科 白堊紀 船菊石科　白堊紀 旋菊石科　　侏羅紀 裸菊石科　　　侏羅紀 Scaphitidae 船菊石科 裸菊石科 Olcostephanidae 溝冠菊石科 旋菊石科

8 鑑定的步驟:分類依據 例 :菊石和鸚鵡螺的區別 菊石體管位於腹部 鸚鵡螺體管位於房室中央 鸚鵡螺 體管的位置
鸚鵡螺照片 to 65 million years ago 菊石照片teach/evo/picture/low1.jpg&imgrefurl=

9 鑑定的結果:　分類地位 旋菊石分類地位 Animalia　動物界 　Mollusca　　軟體動物門 　　Cephalopoda　頭足綱 　　　Ammonoidea　菊石目 　　　　Perisphinctidae　旋菊石科 　　　　　

10 When? (一) 出現的年代? 三趾馬 中新世中期—更新世 骨螺約112百萬年前－現代 旋菊石 新生代 侏羅紀中－晚期 絕對年代 相對年代
骨螺多為肉食性, 扇貝化石有數千個種，常用於新生代地層對比 三趾馬出現於中新世中期—更新世, 兩百萬年前從北美草原擴散到歐亞及非洲 相對年代 絕對年代

11 When? (二)如何知道化石的年代? 地層對比 (相對年代) 放射性元素定年 (絕對年代)
地層對比 (相對年代) 比較地層的先後次序 右圖中A>B>C, D>E>F B=F, A=E. 推知C<F, 甲地比乙地年輕 放射性元素定年 (絕對年代) 絕大多數化石本身無法透露絕對的年歲, 必須透過地層中其他礦物的放射性元素定年 A B C D E F C14定年適用五萬年內

12 地質年代表 隱生元 ：岩石大部份都已經變質、變形的非常嚴重而不容易辨識，缺乏可資分層的古生物化石
顯生元：真正有化石紀錄。即古生代一直到現代。

13 How? (一) 如何成為化石? 它們是怎麼形成的?
化石的形成是經由石化作用，將原來生物體的成分（例如骨骼內的磷酸鈣），由包裹在周圍的礦物成分（例如矽質或鐵質）所取代。 化石的形成除了本身形體上的意義之外，其成分與包埋在周遭的無機環境也隱含著當時氣候狀況與生態環境。 四個輪廓完整 的裸菊石化石 殼體受壓破碎； 殼體旋捲式， 殼側可見清楚的 鈍橫肋殼飾； 殼體珍珠層的反射與折射光線， 使這幾個標本的殼體具有相當特殊的珍珠光澤； 圖2為其中一個化石的近觀。

14 How? (二) 如何成為化石? 要形成化石，需要極為獨特，一連串的偶然機運。在動物死亡之後，牠必需首先避開被分解的命運，這通常需要快速的被掩埋。 了解在化石化過程中，一系列分解與保存的科學，稱之為埋藏學。 輪廓保存大致良好，標本殼體左半部在埋藏過程中被壓扁，右半部殼體變形較輕微，亦有許多裂紋. 推測壓扁部位應是原先中空而沒有沉積填充的氣室，右半部的住室殼體可能在貝類死亡後埋藏過程中即被沉積物所填滿，因此殼體不同部位耐壓強度不同所致。 餅菊石科 殼表保存文石質的外殼，由於會隨光線強度與入射角度不同，而閃耀出火蛋白石般的色彩變化，因此又被稱為彩斑菊石. 常是蒐藏家矚目的焦點，同時也被用來做為半寶石飾品的素材。 想一想動物死亡之後，牠成為化石的潛在可能候選者。假若這隻動物受到肉食者攻擊，不太可能成為完整的化石，因為大部分的屍體，包括骨骼都將被覓食者毀損或支解。假若動物因為疾病、年老或者一種災難式的自然現象而死亡，原先即使是相連接的骨架，也可能遭受到食腐肉者，像是獵狗、狼、昆蟲甚或微體生物而分解並支解開來。除此之外，毀滅性的物理大力，像是溫度的改變以及流水與風力的毀損，也造成了化石化的極其微小契機的存在。

15 Why? (一) 化石大都是這些部位? 學者想要了解在化石紀錄中，何以有些化石更容易被保存下來。何以蜥腳類的體驅與四肢骨骼相對較為遍存，而蜥腳類恐龍的頭骨則如此稀罕？答案可能是與蜥腳類頭骨的脆弱性，以及相對於體軀骨骼強韌性，或是與頭骨如何接合在頸椎上的方式有關。 觀察在東非洲草原上大型動物，埋藏學者提出，大型動物的頸部筋腱，在動物死亡之後，很容易脫離而毀損。另外因為頭骨非常脆弱（除了牙齒而外），牠們通常是所有骨骼中最難以被保存的部分。

16 Why? (二) 化石為何如此稀罕? 由於持續進行的侵蝕與板塊活動，越古老的化石，通常較為稀罕，因為較老的岩層承受著更長時期的蹂躪與損毀。
即令是岩石中保存有化石，同時也能夠避開侵蝕與板塊作用的影響，卻有可能化石依然無法找尋到。化石之所以能夠被採集到，僅僅是因為當板塊活動時將其抬昇到地殼的表面，並且再經過侵蝕作用將其裸露並呈現出來。許多主要含化石的岩層覆蓋有濃密的叢林，或者沉積在低窪地區，沒有裸露出的岩層，或者被更年輕的岩層覆蓋而深埋於底層。 當古生物學者企圖尋找化石的時候，他們追尋在地表經由風化作用所裸露出來的微小殘片。即使是一件完全被保存的標本，如果在被尋獲之前被風化作用揭開而裸露出地表，牠也可能只成為斷簡殘片了。 動物死亡之後，快速被埋藏起來，並不能確保其成為化石的可能性。包裹著化石的岩石也必需被保存上百萬年之久。地球上的地質作用是持續不斷的創生並毀滅、消失。岩石形成之後歷經上百萬年，可能經由風力或流水作用而被毀損，或者經由板塊構造的大力而消失於無形。所稱板塊構造的作用（Ｔｅｃｔｏｎｉｓｍ），是指在地球的表面（地殼上部），許多塊體（即板塊）彼此相互移行的作用，造成了地殼的應力或者應變。這些作用在地球表面反應出山脈、地震斷層，以及洋底溝渠。而板塊移動中兩種最普遍的型式，即是地殼的斷片彼此錯身而過或者駕騎在另一個板塊之上。這種活動就造成了嚴酷的熱與壓力，足以將岩石重新塑形或者將化石遺骸完全毀損。 然而，另外一些因子也會造成不同年代化石的相對稀罕性。最重要的，要算是在某一特定時段中沉積的岩石。因為在某些地質時段中，於全球多處地點保存並裸露出岩層，這也正是可能保存了更多含有恐龍化石的岩層。

17 從化石認識地球的過去 化石是古老的記憶, 從化石可以認識什麼? 指相化石 指相化石告訴我們古老時代的生態環境 標準化石
標準化石告訴我們地層的時代以及生物演化的問題。 高一學生對化石應有的基本認識

18 指相化石 對生存環境的某些因素很敏感, 可用以認出特定的沉積環境或氣候情況. 這一類化石稱為 指相化石. 例如: 現代造礁珊瑚 生活的環境
對生存環境的某些因素很敏感, 可用以認出特定的沉積環境或氣候情況. 這一類化石稱為 指相化石. 例如: 現代造礁珊瑚 生活的環境 　 沉積環境: 熱帶淺海. 有充足的陽光, 　　　　 　 海水循環旺盛, 有充足的食物供應. 討論問題？ 有造礁珊瑚化石的地層，可以推論過去曾經是什麼樣的環境？ 造礁珊瑚化石 珊瑚照片. 阿山的地科教室

19 標準化石 標準化石：作為地層相對地質年代對比的 依據
　　　　　　依據 要能夠指示時代, 這種化石的條件為：        (1).生存期限短        (2).演化速度快        (3).特徵明顯        (4).個體數目多        (5).分佈範圍廣

20 標準化石和地質年代 三趾馬， 爬蟲類， 恐龍， 菊石， 甲冑魚， 三葉蟲， 這些都是 標準化石

21 延伸探索化石變遷與生物的興衰 你可以再深究的問題： 隨著地質時代改變，從化石種類或型態的改變推論生物界發生了哪些變化？
生物的興衰是本身的限制？是物競天擇，適者生存？還是環境的巨大改變？ 演化有方向性嗎？ 過去的地球環境曾發生過哪些不可逆或急劇的改變嗎？

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