课本-生物(演化)

第3章演化

3-1化石

3-2演化的学说3-3生物的演化

架构表

演化

化石

演化的學說化石的形成

化石的意義

用進廢退說

天擇說提出者

主要內容遺傳差異

過度繁殖

生存競爭

適者生存

生物的

演化

地質年代

脊椎動物與

植物的演化古生代

中生代

新生代

咦～这是宝石雕刻成的木头，还

是木头伪装成宝石呢？其实答

案都对了一半，这可是化石的一

种，称为硅化木。远古时期的树

木在倒榻死亡后，经过特定的环

境温度及压力之下，土壤的矿物

逐渐取代树木原本的物质，最后

产生了坚硬、美丽的硅化木。由

于特殊的形成过程，无论是树木

的年轮或是细部构造都能完整

的保存下来，因此提供了古代植

物研究许多珍贵的线索。

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3-1化石

3-1纲要

化石的形成

活化石

化石与生物演化的关系古代生物可能的外貌及构造

岩层及其所包埋化石物种的年代

生物可能的演化历程

古代生物的生存环境

图3-1化石形成与被发现的过程示意图

恐龙是许多人小时候最喜爱的生物之一，虽然

没有人看过真正的恐龙，但各式的展览、书籍和电

影等，都详细的描绘出各种恐龙的样貌与习性，让

我们对牠的认识不亚于现今的各种生物，然而我们

是如何得知这些事情的呢？

1化石的形成

生物死亡后，遗体大多会被分解或破坏，若遗

骸被包埋在泥沙中，随着时间推移，上方的泥沙层

层堆栈，会逐渐形成坚硬的岩层，将遗骸保存在里面。在此过程中，如果有矿物质渗入这些遗骸的骨

骼或牙齿等坚硬部位，经过结晶及压力等作用，这

些遗骸就会渐渐形成化石（图3-1）。

生物死亡后，遗

体被分解或破坏部分遗骸被包埋

在泥沙中

有时候，在一些特殊环境下，生物遗骸可较完整的被保留下来而形成化石，例如：近年来，科学家在西伯利亚的冰原中，陆续发现了保存良好的长毛象化石，这些化石虽然被冰封达数万年之久，但却仍保有鼻子、双眼、肌肉和毛发等完整的样貌，

具有极高的研究价值。其他像琥珀中的昆虫化石，也有保存较为完整的情形（图3-2）。a 在西伯利亚冰原上露出的长

毛象牙

b 长年被冰封的幼年长毛象

c 琥珀中完整的昆虫化石

图3-2各种保存较完整的化石

骨骼慢慢形成化石，泥

沙也形成坚硬的岩层

地表遭侵蚀后，化

石露出而被发现

图3-3恐龙遗留下来的脚印化石a 腔棘鱼

除上述两种情形之外，生物的遗迹也可能形成化石，例如：生物的脚印（图3-3）、爬痕、洞穴及粪便等。由于化石的形成通常要经过漫长的时间，过程中有时会遭遇到地震、洪水或火山爆发等环境的改变，而造成毁损，因此，能形成并保存至今的化石弥足珍贵。

2活化石

有些生物在经过漫长岁月之后，身体构造及外貌仍与其远古时代的祖先相似，且由其祖先所演化出的其他物种多已灭绝，这一类的生物，称为活化石，例如：腔棘鱼、银杏和鲎（鲎）（图3-4）。科学家推测，活化石形成的主要原因，可能是长久以来，其生存环境的变化不大或适应力很强，因此，这些后代在构造及外貌上的改变也就不多。

b银杏c鲎图3-4活化石

3化石与生物演化的关系

推测生物演化的证据有很多，其中化石是最直

接的证据。透过化石的研究，可以了解现代生物与

其古代祖先的差异，这些差异是代代累积而形成

的，我们将这种逐渐改变的过程称为演化。另外，

藉由对化石的研究，还可以获得以下关于时间、演

化历程和环境等一系列的信息。

古代生物可能的外貌及构造

许多曾经生存在地球上的物种，已在环境变迁

的过程中灭绝了，科学家只能藉由化石的研究，推

测其可能的外貌及构造，例如：三叶虫（图3-5）

及恐龙等。

图3-5三叶虫化石与想象图岩层及其所包埋化石物种的年代

如果我们知道某岩层形成的时间，便可以推知

包埋在此岩层中化石物种的生存年代；反之，如果

了解化石物种的生存年代，也可以推估其所在岩层

形成的概略时间。

有些生物的化石广泛分布在某一特定时期的

岩层中，数量很多，而且特征极为明显，便可称此

类化石为该时期的指标化石（或标准化石），如古

生代的三叶虫化石、中生代的恐龙化石与菊石化石

（图3-6）。

图3-6菊石化石与想象图

英国莱姆里杰斯海岸地层具有许多中生代的菊

石化石，因此被列为世界遗产。

生物可能的演化历程

在不同年代的地层中，如果发现了同一类生物的相关化石，便可推测此类生物的演化情形，如科学家在北美洲不同年代的地层中，分别挖掘到许多马的化石，由这些化石发现：马在演化的过程中，体型由小变大；前肢的脚趾由适合在森林活动的四趾，演化为三趾，最后变成适合在草原快速奔跑的单趾；牙齿的构造也由适合吃嫩叶的形式，演化为适合磨碎青草的形式（图3-7）。

图3-7现代马的演化过程示意图（约5000万年前）

●肩高约40cm

●前肢具四个脚趾

●齿冠较短，适合吃

嫩叶

（约3000万年前）

●肩高约65cm

●前肢具三个脚趾

●齿冠较短，适合吃

嫩叶