环境古生物学.ppt

,一、环境的定义及生物与环境的关系 二、生物的环境分区 三、生物的生活方式 四、影响生物生存的主要环境因素 五、群落与生态系 六、环境的古生物学分析方法,第六章 生物与环境,1、与环境相关的概念,生活环境 指生物周围一切生物的和非生物 的因素的总和 生物因素：生物之间的相互关系，如寄生、共生 食物链：一定环境范围内，各种生物通过 食物而产生的直接或间接联系非生物因素：包括物理因素和化学因素，如温度、深度、光线、底质、气体、盐度等,动物生态(图),一个简单的食物链(示意图),45,5,猫和三叶草,牛喜欢吃三叶草；三叶草结子要靠土风传粉；田鼠吃土蜂的蜜和幼虫，捣毁土蜂的巢；猫捕食田鼠。（猫多三叶草就生长的好）,45,6,海洋生物食物循环(示意图),2、生物与环境的关系,环境的制约性 环境从根本上决定生物的分布和生活习性 生物的适应性 生物可通过自身生理机能的调整、改变 生活方式、主动寻找新的生活环境等方法来适应 环境的变化。生物获得适应环境的能力和潜力两者关系：相互作用、相互制约、密切相关，如植物、土壤、水分,广栖生物,狭栖生物,只能在小范围内生活的生物,能够在宽限度范围内生活的生物,一、环境的定义及生物与环境的关系 二、生物的环境分区 三、海洋生物的生活方式 四、影响生物生存的主要环境因素 五、群落与生态系 六、环境的古生物学分析方法,第六章 生物与环境,按海陆分布的地理分区,按海拔高度及海水深度的地理分区 高山区、平原区 滨海区、浅海区、半深海区、深海区 按纬度划分的地理区 极地区、寒带区、温带区、亚热带区、热带区,大 陆,海 洋,世界陆地动物地理分区,45,12,现代植物地理区系,1、大陆生物环境分区 陆地环境生物区 河流环境生物区 沼泽环境生物区 湖泊环境生物区,纬度 温度 湿度 水体性质 对大陆环境分区最重要,二、生物的环境分区,包括山岭、丘陵、平原、内陆盆地等，主体为受剥蚀区 常见化石为植物、孢子花粉、哺乳动物骨骼、腹足动物等,（1）陆地环境生物区,包括各个水系的主干及支流河床、河岸和河口 三角洲等 化石主要产于山麓附近的水流沉积及河道形成 的河床和沙滩沉积物中 常见化石主要为硅藻、轮藻、孢粉、介形虫、软体动物、鱼类和哺乳动物等,（2）河流环境生物区,（3）沼泽环境生物区,是陆地上的低洼潮湿地段 植物丛生，常有泥炭堆积 沼泽沉积一般以黑色泥岩为主，夹煤层，含大量植物化石,包括含盐度不同的咸化湖泊和淡水湖泊 各类化石比较丰富，主要有植物、孢粉、种子、钙藻、昆虫、鱼类、陆相介形虫、叶肢介和脊椎动物等,（4）湖泊环境生物区,2、海洋生物分区 滨海生物区 浅海生物区 半深海生物区 深海生物区 远洋生物区,主要根据海水的深度和海底地形来划分,二、生物的环境分区,19,海洋生物深度分带,范围：位于海岸附近的高、低潮线之间，即潮汐地带 或潮间带 地形特点：地形复杂，海湾、泻湖、河口、三角洲、岛屿等 环境特点：波浪和潮汐作用强烈，海水含氧充足、光照强，但含盐度、温度、光线、水流等因素 昼夜变化很大 生物特点：总体贫乏，除植物外，动物一般具有坚硬 的外骨骼，固着生长(如牡蛎、藤壶）、潜穴或在硬底上钻孔生活。,（1）滨海生物区,45,21,滨海生物区（图解）,范围：从潮汐地带向下直到陆棚与大陆斜坡之界处(低潮线-200m)地形特点：海底地形较平缓 环境特点：含盐度变化不大；温度只受季节的影响；含氧充足，上部水动力条件较强；光线可以 透入海底：0-80m为强光带，80-200m为弱光带 生物特点：生物种类多，分异度高，90%以上的 海洋生物生活在此区；海底是底栖生物生活的 主要场所，且多为狭盐分生物；中部生活着游 泳生物；上部生活着浮游生物,（2）浅海生物区,45,23,浅海生物区（图解）,范围：200-1000 m，为陆棚外缘和大陆斜坡上部地区 地形特点：平均坡度417（现代）环境特点：海水平静；温度、盐度比较稳定；含氧量 稍低；为无光带 生物特点：一般没有藻类生长，生物种类稀少，底栖 生物以食腐类生物为主,（3）半深海生物区,25,一般没有藻类生长，生物种类稀少，底栖生物以食腐类生物为主,半深海生物区（图解）,范围：深度大于1000m的大陆斜坡下部至深海底部的广大深海盆区 地形特点：海底平坦、或为深海沟和海底山脊所分解 环境特点：黑暗、寒冷（一般在2-10度）、水压力大 生物特点：生物稀少，主要为一些特化无眼的鱼类和甲壳类；生物骨骼多为硅质，食泥或食腐,（4）深海生物区,45,27,深海生物区（图解）,范围：指远离海岸的半深海和深海区上层水域 环境特点：上部为透光带、下部为无光带 生物特点：为远洋浮游生物和游泳生物的主要生活场所。浮游生物是海洋生物的主要食源，它们死亡后壳体沉入海底常形成硅藻、放射虫、或有孔虫软泥,（5）远洋生物区,45,29,远洋生物区（图解）,一、环境的定义及生物与环境的关系 二、生物的环境分区 三、海洋生物的生活方式 四、影响生物生存的主要环境因素 五、群落与生态系 六、环境的古生物学分析方法,第七章 环境古生物学,1、生活方式的相关概念,即生物为适应生存条件而具有的习性和行为 包括摄食方式、居住类型和运动方式等,趋同convergence：不同门类的生物，因为适应相似的环境具有相同的生活方式，导致生物体形态和结构上的相似性,趋同进化,趋异divergence：在系统演化上相近的生物，由于适应不同的环境而具有极不相同的生活方式，导致生物体形态和结构上的分异,趋异,根据海洋生物的摄食方式和食物类型分为：食草动物、食肉动物、食腐动物、滤食动物、食泥动物、寄生生物、杂食动物,根据海洋生物的居住地段和运动方式分为：游泳生物、浮游生物、假浮游生物、底栖生物,2、海洋生物的分类,45,35,海洋生物的生活方式（图解）,指生活在水层底部，经常离不开基底的生物 包括 表生生物 和 内生生物表生生物:生活在基底表面以上的底栖生物。包括底栖活动型生物和底栖固着生物内生生物:生活在基底表面以下的生物。包括潜穴生活的生物和钻孔生活的生物,底栖生物：,按生活方式可进一步划分为6种类型：,海底固着生活 躺卧海底生活 潜穴生活 钻孔生活 海底爬行生活 近底游泳生活,底栖生物：,游泳生物,具游泳器官、能主动游泳的生物特征：身体常呈流线型，两侧对称，运动、捕食和感觉器官较发达主要类型：多为进化较高级的食肉动物，如无脊动物中的头足类和脊椎动物中的大多数鱼类,3、海洋生物分类的相关概念,39,没有真正的游泳器官，常随波逐流、被动地漂浮在水中特征：身体一般呈辐射对称的圆形或球形，个体微小，骨骼不发育或质轻多孔，壳常多刺以增大表面积主要类型：单细胞微小的动物和植物以及其他一些生物的幼虫（如硅藻、放射虫、抱球虫，海绵、腔肠、软体动物等的幼虫）,浮 游 生 物,没有真正的游泳器官，往往附着在水草、树干或其它游泳生物的身上，被动地在水中漂浮 特征：多起源于底栖生物，特别是底栖固着生 活的生物，因此兼具有底栖和浮游生物 的一些结构特征 主要类型：如某些海百合、部分笔石、少数双壳类和腕足类等,假浮游生物：,一、环境的定义及生物与环境的关系 二、生物的环境分区 三、海洋生物的生活方式 四、影响生物生存的主要环境因素 五、群落与生态系 六、环境的古生物学分析方法,第七章 环境古生物学,45,42,(1)温度 来源：光照、地热、海底火山喷发和熔岩作用 影响温度的主要因素：纬度：与光照强度和光线入射角有关 季节 水深：一般表层水温变化较大，底层水体的温度较 稳定。海水中仅在250-300m以上的水层才有 季节性温度变化，其下水层温度终年无大变化。洋流：由于洋流作用，可造成局部地区增温或降温。海拔：一般随海拔的增高而降低。,温度对生物影响的机制:温度主要是通过影响生物的生存和繁殖来控制生物的分布，因为生物的繁殖需要有一定的温度作保障 温度对生物影响的主要表现和结果:温度控制着生物的纬向分布，从两极到赤道，生物种类逐渐增多，动植物的丰度和分异度均逐渐增高 温度造成生物的分区现象，如热带生物区系和寒带生物区系 广温生物 狭温生物,水深影响生物的主要表现和结果：现代藻类在15-50m最为丰富，分布下限一般200m 由于光线中不同波长的光其穿透海水的能力不同，造成不同类型的藻类在分布深度上的差异。浅海近岸处多生长蓝绿藻，在其下20-30m以褐藻最多，而红藻可分布在水深30-200m左右 水深控制着植物的垂直分布，因此势必影响其他以植物为食的草食性动物的分布，并最终影响到肉食性动物的分布,(2)水 深,与光线有关的因素：水深、水体的清澈度 水体中光照强度及生物的 分带性 强光带：0-80m，水底植物、浮游植物及各 类 动物都很丰富 弱光带：80-200m，浮游植物大为减少，但红藻 和硅藻较发育 无光带：200m，植物绝迹，动物稀少而特殊,(3)光 线,盐度的变化：淡水0-0.5，半咸水0.5-30，正常海水30-40，超咸水40-80，卤水80 生物对盐度的适应性：狭盐性生物：只能适应正常盐度海水生活的生物（造礁珊瑚、头足类、棘皮动物、部分腕足类）广盐性生物：能够适应盐度变化范围较广的生物（双壳类、腹足类、苔藓动物、介形虫等）,（4）盐 度,定义：底栖生物居住和生活所依附的基底环境物质 硬底质：如岩石、各种贝壳和其它坚硬的物体 软底质：为含有各种砂砾、细砂和淤泥的沉积物 不同底质中具有不同的动植物群：沿岸岩石 藻类及各种具有固着能力的无脊椎动物 在潮间带各种硬底质 钻孔生物 砂质软底 潜穴为主 泥质软底 软体动物和节肢动物甲壳类,（5）底 质,含氧量 含氧量少，有害气体多（氨、硫化氢、甲烷）对生物生长极为不利，如黑海 水体流动性 流动性大，不利于生物生长发育 海拔 随着海拔升高，气候由温湿干冷，植 物由阔叶类针叶和细叶类；且植物数量 减少。如现代青藏高原上缺乏高大的乔木，主要为一些草本植物和细叶的红柳灌木丛,（6）其他因素,共生关系 共同生活，互不损害对方 共栖 一方获益，另一方无碍（麻雀与红脚 隼-巢寄生）互惠 双方获益（造礁珊瑚与虫黄藻、海葵 与寄居蟹）竞争关系 双方受伤，相互制约 对抗关系 一方受伤害严重（羊与草地）抗生 一方受害，另一方不获益 侵占 一方受害，另一方获益，如捕食、寄生（寄生虫、狼与羊）,2、生物因素,一、环境的定义及生物与环境的关系 二、生物的环境分区 三、海洋生物的生活方式 四、影响生物生存的主要环境因素 五、群落与生态系 六、环境的古生物学分析方法,第七章 环境古生物学,1、群落的相关概念 群落,群落是指生活在一定的生态领域内的所有 物种的总和 群落有4个基本特征：生活于同一环境中，具有一定的时空范围 群落间的生物彼此间相互依赖、相互作用 每个群落有其特征性的生物（特征种）具有特征性的营养结构（食物链）,五、群落与生态系,群落 由居群 组成 居群：某一特定时间内，由占据某一特定 空间的一群同种个体组成的群集。群落是由一个或多个居群组成 特征种：即某一群落所特有的种 优势种：指群落中个体数量最多的种，即 竞争能力强，最适合于该环境的种。它可是特征种，也可以不是.,居群 特征种 优势种,化石群落fossil community 主要强调的是共同生活在同一生境的生物组 合，并不是在同一个产地采集的化石组合都 是化石群落。一个化石群落是指那些经过仔细分析 研究（定量、定性）、在许多地区重复出现 而其中物种成分很少变异的一种组合,化石群落,一、环境的定义及生物与环境的关系 二、生物的环境分区 三、海洋生物的生活方式 四、影响生物生存的主要环境因素 五、群落与生态系 六、环境的古生物学分析方法,第七章 环境古生物学,指相化石分析方法 形态功能分析方法 群落古生态学分析方法,指相化石 是指能够反映某种特定的环境条件的化石如造礁珊瑚只分布在温暖、清澈、正常盐度的浅海环境中，所以如果在地层中发现了大量的造礁珊瑚，就可以用来推断这种特殊的环境条件。如舌形贝一般生活在浅海潮间带环境 遗迹化石多可作为指相化石,Reefs,指相化石分析方法 形态功能分析方法 群落古生态学分析方法,形态功能分析法 深人地研究化石的基本构造，力求阐明这些构造的功能，并据此重塑古代生物的生活方式。生物的形态和生理同环境相适应是在生物长期进化过程中受到外界环境条件不断的作用和影响迫使生物不断地改变自身而形成的。鱼类等由于长期适应游泳生活，则使其身体呈流线型并具有一些与游泳生活相适应的器官系统 生活在浅水动荡环境中的生物其壳体一般较厚，因为厚壳有利于保护自己,笔石簇：由多个笔石体聚在一个浮胞上，以中轴相连形成的综合体,壳薄纤细的生物(如笔石等)则多适应于相对静水的环境中,指相化石分析方法 形态功能分析方法 群落古生态学分析方法,六、环境的古生物学分析方法,群落古生态分析法的原理 群落古生态分析法的研究内容和步骤 确定原地埋藏和异地埋藏的主要标志,群落古生态分析法 主要根据群落的生态组合类型来分析古环境，并根据不同生态类型的群落在纵向上的演替来分析推断古环境的演变,群落古生态分析法,通过对群落的分异度的统计，可以确定群落中种群的数量;根据各种群的生态习性来进一步弄清各群落中营养结构及群落内部能量的流动情况。必须指出，由于古生物化石保存的不完整性，古生物群落只是原生物群落的一部分。通过对群落的丰度的统计来确定群落中的优势种、次要种和特征种。并对各个群落进行命名，群落常以其优势种的名称来命名。根据群落在被研究的地层剖面上的垂直分布及群落类型自下而上的演替，就可以推断沉积环境从早期到晚期的变化情况习异度是两个很好的环境指示因素。,在被研究的地层中尽可能多地采集古生物化石，对化石产出的层位和岩性进行登记和描述 对每一层位上的化石组合进行解剖，识别出原地埋藏的化石和异地埋藏的化石 在确定原地埋藏和异地埋藏之后，就要对原地埋藏的化石进行群落的丰度和分异度的统计。所谓丰度是指群落中各个物种个体数量的百分比；分异度是指群落中物种数量的多少，即物种的多样性情况,群落古生态分析法的研究内容和步骤,原地埋藏的生物化石往往保存较完整，表面微细构造往往未遭破坏，表面无磨损现象。原地埋藏的化石个体大小往往极不一致，包含有不同生长发育阶段的个体。异地埋藏的化石由于在搬运过程中的分选作用，常常个体大小较一致。生物化石保持原来生活时状态的为原地埋藏，反之，为异地埋藏。,确定原地埋藏和异地埋藏的主要标志,除粪便外，遗迹化石大多为原地埋藏。化石的生态类型与其埋藏环境是否一致是判断原地埋藏和异地埋藏的重要标志之一。不同时代的化石保存在一起时，老的化石应该属于异地埋藏。这种情况往往是由于保存在老地层中的化石被重新风化剥蚀出来后再次沉积到新地层中所致。,