第一节 地球科学的研究对象和研究内容 人类生活在地球上，衣食住行等一切活动都离不开地球。如人们要靠山 川大地获取生活资料以维持生命，要从地球中开采矿物资源制造生产和生活 工具，要了解地球上的自然地理和气候条件以便发展生产，要与地球上发生 的各种自然灾害作斗争。因而，人类在长期的实践中逐步加深了对地球的认 识，并且逐渐形成了一门以地球为研究对象的科学——地球科学 （geoscience）。 地球科学简称地学，是数学、物理学、化学、天文学、地学、生物学六 大基础自然科学之一。地球科学以地球为研究对象，包括环绕地球周围的气 体（大气圈）、地球表面的水体（水圈）、地球表面形态和固体地球本身。 至于地球表面的生物体（生物圈），由于其研究内容广、分支学科较多、且 研究方法具有特殊性，因而已独立成一门专门的基础自然科学——生物学。 但生物的起源与演化、生物体与生存的地球环境之间的关系也属于地球科学 的研究范畴。 地球科学是一门理论性和应用性都很强的科学。它不仅承担着揭示自然 界奥秘与规律的科学使命，同时也为生活在地球上的人类如何利用、适应和 改造自然提供科学的方法论。随着生产和科学技术的发展，地球科学的研究 内容和领域也不断地深入和扩展，逐渐形成了日臻完善的由多学科组成的综 合性学科体系。地球科学目前主要包括地质学、地球物理学、地理学、气象 学、水文学、海洋学、土壤学、环境地学等学科。其中，地质学（geology） 由于其研究领域广博、分支学科较多，并且以研究地球的本质特征为目的， 因而成为地球科学的主要组成部分，以至于人们有时把地质学和地球科学作 为同义语使用，其实两者的含义是有差别的，它们具有包容关系。随着科学 的发展，地球科学还会不断地诞生新的学科和出现一些边缘学科。 地理学（geography）主要研究地球表面的各种地形、地理环境及其结构、 分布和演变规律，并涉及到自然和社会两个领域之间的相互关系。地理学一 般可分为自然地理学和人文地理学两大组成部分。自然地理学是研究自然地 形、地理环境的结构及发生、发展规律的学科，主要包括普通自然地理学、 区域自然地理学、地志学等。人文地理学是研究人和社会与自然地形、地理 之间的相互关系的学科，主要包括政治地理学、社会地理学、人口与聚落地 理学、经济地理学、历史地理学等。 气象学（meteorology）以地球周围的大气圈为研究对象，主要研究大气 的各种物理性质、物理现象及其变化规律。其研究内容也很广泛，包括许多 分支学科和应用学科。主要的分支学科有大气物理学、天气学、气候学、高 空气象学、动力气象学等，主要的应用学科有卫星气象学、无线电气象学、 航空气象学、海洋气象学、农业气象学、林业气象学等。其目的在于揭示大 气中的各种物理现象和物理过程的发生、发展本质，从而掌握并应用它为人 类生活和国家经济建设服务。 水文学（hydrology）和海洋学（oceanography）以地球表面分布的水体 为研究对象。水文学主要研究地球上江河、湖沼、冰川、地下水以及海洋等 各种水体的数量、质量、运动变化与分布规律，以及它们与地理环境、生态 系统和人类社会之间的相互影响与相互联系。海洋学是以海洋作为一个独立 体进行研究的，它实际上是从地球科学的其它几个分支学科中独立出来的， 这是由于海洋在现代地球科学、人类生存环境和未来社会发展中的地位越来 越重要的缘故。海洋学是研究海洋中发生的各种现象和规律及其相互关系的 各门学科的总称，根据研究内容不同可分为海洋物理学、海洋水文学、海洋 化学、海洋生物学、海洋气象学和海洋地质学等。 土壤学（soil science）以地球表面发育的土壤层为研究对象。主要研 究土壤的物质组成、结构、类型、分布和形成发展过程。根据具体研究内容 和应用领域的不同，土壤学也有一些分支学科，如土壤生物学、土壤地理学、 土壤气候学、土壤物理学、土壤化学、土壤地质学等。 地球物理学（geophysics）是应用物理学的方法研究地球的一门学科， 是近代发展起来的地球科学与物理学相结合的一门重要边缘学科。广义的地 球物理学的研究对象包括固体地球及其表部的水体和周围的大气圈。但由于 水体和大气圈的研究都已建立起相应的独立学科，所以一般所称的地球物理 学是狭义的，其主要研究对象是固体地球，因而也可称之为固体地球物理学。 地球物理学重点研究固体地球的各种物理性质、物理现象及其发生与发展过 程、地球的内部构造与组成、地球的起源与演化等。其主要分支学科有地震 学、地磁学、重力学、地热学、地电学、大地测量学、大地构造物理学和应 用地球物理学等。其中，应用地球物理学主要是研究地球物理勘探方法及其 在地球资源的勘探与开发、地球环境的监测与保护等方面的应用。 地质学（geology）研究的主体对象也是固体地球，当前主要是研究固体 地球的表层——地壳或岩石圈。地壳或岩石圈的厚度一般为几十到二百公里 左右，与地球的半径（6371km）相比只是一个很薄的表壳。这一薄壳之所以 成为地质学当前研究的主要对象，一方面是出于实际需要，因为这一层与人 类的生活、生产及生存都直接相关；另一方面是受现时人类能力的限制。人 们可以直接观测和研究地球表层，但现阶段人类尚无能力对地下深处进行直 接研究。钻井取样是目前人们获取地球较深部物质进行直接研究的唯一途 径，但由于受当前技术水平的限制，钻井所能达到的深度是有限的。目前世 界上最深的钻井（5km）位于俄罗斯西北部的科拉半岛，这一深度尚不足 该区大陆地壳厚度的二分之一。可以相信，随着科学技术的发展，地质学研 究的对象将不断向地球的深部（如地幔、地核）扩展。 地质学的研究内容主要包括固体地球（重点是地壳或岩石圈）的物质组 成、内部构造和形成演化历史。按其研究内容和任务的不同，地质学的主要 分支学科可简举如下： （1）研究地球的物质组成方面的学科，如结晶学、矿物学、岩石学等； （2）研究地球的内部构造方面的学科，如构造地质学、构造物理学、区 域构造学、地球动力学等； （3）研究地球的形成演化方面的学科，如古生物学、地层学、地史学、 古地理学、地貌及第四纪地质学等； （4）研究地质学的应用方面的学科，可分为两个方面：其一是研究地下 资源方面的分科，如矿床学、石油地质学、煤田地质学、水文地质学等；其 二是研究地质与人类生活环境及灾害防护方面的分科，如工程地质学、环境 地质学、地震地质学等。 此外，人们为了更好地研究上述地质学的各个方面，不断地吸收和借鉴 其它一些学科的先进理论、方法和技术，用以促进和深化地质学的各项研究， 于是逐渐形成了一系列的边缘学科，如数学地质、地球化学、同位素地质学、 天文地质学、海洋地质学、遥感地质学及实验地质学等，这些边缘学科在现 代地质学各领域的研究中发挥着极其重要的作用。 近几十年来，由于世界各国工业、农业、军事、航天、交通等产业的飞 速发展，其结果给地球的自然环境带来了巨大的影响。这种影响有些是直接 的（如污染问题）、有些是间接的（如气候变化），它已经严重地影响到地 球的自然生态和人类的生存与发展，因而受到科学工作者和全人类的广泛关 注。这一问题与地球科学和环境科学关系密切，于是在地球科学中逐渐形成 了一门与环境科学相结合的边缘学科，即环境地学。环境地学主要研究地球 自然环境的组成、结构、形成、演变以及环境的破坏、污染、防止、保护、 改良与评价等。根据地球科学中各学科所研究的侧重点不同，又可分为环境 地质学、环境地理学、环境气象学、环境水文学、环境海洋学、环境土壤学 等。
金玉玕（中国科学院南京地质古生物研究所，南京 210008）在这一学科领域共举行了6个讨论会。其中“古生物地理和古大陆再造”讨论会（主席：金玉玕、AMZiegler）的报告涵盖自奥陶纪至中新世的范围广泛的论题。不过，二叠纪世界是讨论会的中心话题。在21个报告中有12个报告阐述了新近建立的二叠纪大陆再造、气候和生物地理格局，以及二叠纪末期生物大绝灭的模式，为了解泛大陆演化之谜提供了有益的基础资料。“地史时期全球性生物大绝灭及随后的复苏”讨论会（主席：Douglas HErwin、AHal-lam、郝诒纯）是与国际地质对比计划335项共同组织的。关于成煤空缺期、珊瑚空缺期以及地质记录保存的可能偏差的报告为二叠纪末期大绝灭后迟缓的复苏提出新的见解。与以前数届地质大会一样，本届大会也组织了“地质时期古群落”的讨论会（主席：AJBoucot、DLBruton、陈源仁）。此讨论会共收到53份摘要并安排了24个报告。报告的内容新颖、多样，说明对化石的综合古生态分析和多种地质应用保持着强烈的兴趣。在“埋藏学、遗迹化石和特异保存化石类群”讨论会上（主席：PCrimes、CGMaples、吴贤涛）共报告了18篇论文，其中大部分论述遗迹化石和保存极好的化石。由张弥曼主持的“海生脊椎动物的演化”讨论会共有4个报告。讨论会颇为成功，相对较小的会议规模促进与会者发表了许多重要的评论。“钙藻、叠层石和泥丘的演化及环境意义”讨论会（主席：RRiding、朱士兴）的召开得到了国际地质对比计划380项的支持。该讨论会的报告反映出日益增长的研究原地正微晶灰岩和微生物沉积的兴趣。最后，编者深深感谢评审本卷论文的专家，包括AJBoucot、PCrimes、BGlenister、RRiding和JUtting博士等。
寒武纪大爆发挑战的就是渐变论，但是并不能否证渐变论。它即使成立，也不过表明进化有时候是能够以跃变的方式进行的，并不能否认进化在其他时候是以渐变的方式进行的。寒武纪大爆发更不会挑战进化论。几乎所有动物的“门”都在寒武纪早期出现，绝不意味着这些动物祖先不是进化而来的，更不意味着它们之后没有发生进化。神创论者在介绍寒武纪大爆发时，试图给人这种印象：几乎所有的动物都是同时突然出现的，以后只有灭绝而没有进化。其实完全不是这么回事。第一，在寒武纪之前，动物已经过了漫长的进化过程。自五十年代以来，古生物学家已在世界各地三十个地方发现了大量的寒武纪之前的多细胞生物乃至动物，数量最多、最为闻名的在四个地方：澳大利亚的埃迪亚加拉山（EdiacaraHill）（因此这段时期被称为埃迪亚加拉纪（Ediacarian））、加拿大纽芬兰的（MistakePoint）、俄罗斯的白海海岸和纳米比亚。此外还有中国瓮安动物群，据称是迄今发现的最古老的实体化石动物群。这些寒武纪之前的多细胞生物包括软珊瑚、海蜇、蠕虫和其他稀奇古怪的生物。对这些多细胞生物是否是寒武纪动物的直接祖先，以前有争议，因为在1995年之前从这些多细胞生物到寒武纪动物还存在一段地质空白，所以有专家主张这些早期多细胞生物全部灭绝，在寒武纪又再来一次从单细胞到多细胞的进化。在1995年，在纳米比亚火山灰层中出现了大量的寒武纪之前的多细胞生物，恰好补上了这段空白，所以，现在已很少有专家怀疑前寒武纪的多细胞生物和寒武纪的动物没有相承关系。第二，寒武纪的动物并不是“同时”出现的，而是持续了几百万年，这在进化论史上当然是短时间，但对神创论来说，却是长得不可思议。第三，“几乎所有动物的门”在寒武纪地层出现并不等于“几乎所有动物的种”在那时候都已出现。事实上，寒武纪的动物一般地只是那个门的原始物种，以后几乎全都灭绝了，后来的物种是进化来的。比如，寒武纪只存在少数几种原始的脊索动物，而丰富多彩的脊椎动物各类群，包括鱼类、两栖类、爬行类、哺乳类和鸟类，都是在寒武纪之后从原始脊索动物逐渐进化来的。现代脊椎动物各物种更都有了几亿年的进化史。为什么几乎所有动物的门会在较短的时间（数百万年！）内进化出来，生物学家们提出了不少的解释，目前被较为广泛接受的是Hox基因调控理论。Hox基因是一种“同源异形”基因，是动物形态蓝图的设计师，在发育过程中控制身体各部分形成的位置。如果同源异形基因发生突变，会使动物某一部位的器官变成其他部位的器官，叫做同源异形。比如，让某个同源异形基因发生突变，能使果蝇的身体到处长眼睛，在该长眼睛的地方长出翅膀，或者在该长触角的地方长出了脚。Hox基因在所有的脊椎动物和绝大部分无脊椎动物中都存在，调控的机理也相似，这表明它可能是最古老的基因之一，在最早的动物祖先中就已存在。Hox的突变一开始时在胚胎早期引起的变化不大，但随着组织、器官的分化定型，突变的影响逐步被放大，导致身体结构发生重大的改变。这可以解释寒武纪物种大爆发。那时候基因结构、发育过程都较简单，Hox的基因突变容易被保留，结果导致了身体结构的多姿多彩。OKle
化石的资料： 保留在岩层中的古生物生活时的活动痕迹及其遗物叫做遗迹化石。古生物的遗物又可以成为遗物化石。 化石（fossil） 保存在岩层中的古生物遗体、遗物和活动遗迹。化石一词源自拉丁文fossillis，意为挖掘。化石是古生物学的主要研究对象，它为研究地质时期的动、植物生命史提供了证据。中国古籍中早已有关于化石的记载，如春秋时代的计然和三国时代的吴晋，都曾提到山西省产“龙骨”，“龙骨”即古代脊椎动物的骨骼和牙齿的化石；《山海经》也有“石鱼”（即鱼化石）的记述；南朝齐梁时期陶弘景有对琥珀中古昆虫的记述；宋朝沈括对螺蚌化石和杜绾对鱼化石的起源，已有了正确认识。迄今，发现最早的细菌化石为距今35亿年前的澳大利亚瓦拉翁纳群中的丝状细菌化石。 形成条件 地史时期的生物，只有一小部分与地质环境相适宜，保存下来成为化石：①生物本身必须具有一定的硬体，如无脊椎动物的贝壳、甲壳，脊椎动物的骨骼、牙齿，植物的树干、叶子和孢子、花粉等；②生物死亡后必须迅速地被沉积物埋藏起来，免遭生物、机械或化学作用的破坏；③必须经过较长时间的各种石化作用。生物遗体如果是原地埋藏，就比较容易形成完整的化石，如中国山东临朐晚第三纪中新统山旺组中保存大量完好的动、植物化石。另一种情况是生物死后的遗体可能经受各种搬运作用，这些在异地埋藏的化石，一般都有不同程度的损坏，分选程度较好，有时还有定向排列现象。以生物的遗体、遗迹的埋藏和化石的形成过程作为研究对象的学科，称为埋藏学。 保存类型 化石保存类型一般可分为实体化石、模铸化石、遗迹化石和化学化石。①实体化石是指古生物遗体本身全部或部分被保存下来的化石，如中国抚顺第三纪煤层中琥珀内的昆虫化石，是在严密封闭的情况下保存下来的。西伯利亚第四纪冰期冻土中的猛犸象，是在严寒冷冻的条件下整体保存的。但多数化石仅能保存生物的硬体部分，而且经受了明显的变化，即石化作用。具有几丁质、几丁—蛋白质或蛋白质骨骼中容易挥发的成分（氧、氢、氮）经升溜作用而消失，仅留下碳质薄膜，因而又称炭化作用，如笔石和植物的叶子经炭化作用保存下来。生物硬体的组成物质，部分被地下水溶解，由外来矿物质填充代替，就可以保存原来硬体的微细构造，称为交代作用，如硅化木，其年轮甚至植物细胞形状仍能清晰可见。②模铸化石是指生物遗体在底质、围岩、填充物中留下的印模和复铸物。根据化石与其围岩的关系可以分为若干类型，如印痕化石、印模化石、铸型化石和复型化石。③遗迹化石是指古代生物生活活动时，在底质沉积物表面或内部留下的痕迹和遗物，如脊椎动物的足迹化石、蠕形动物的爬迹化石和动物的排泄物粪化石或卵化石。广义的遗迹化石还包括旧古器时代古人类的劳动工具、文化遗物等。④化学化石是指古代生物的遗体虽然未能保存下来，但组成生物的有机成分经分解后形成各种有机物如氨基酸、脂肪酸等，仍可保留在岩层中，足以证明古代生物的存在。这类化石叫化学化石。 研究意义 18世纪末至19世纪初，英国W．史密斯在地层层序律的基础上，根据化石的纵向分布建立了化石顺序律。这不仅利用化石确定地层时代，且为生物进化提供了证据。古生物学家发现地层层位越高，所含化石类别越多，化石的形态构造越复杂，反映了生物类别从少到多、形态构造从简单到复杂、从低级到高级的进化规律。 生物化石的古生态研究是重建地史时期古地理、古气候的重要依据。每种生物都是生活在一定的环境，适应环境的结果。各种生物在其习性行为和身体形态构造上都具有反映环境条件的特征。利用这些特征就可以推断生物的生活环境，例如海生生物化石珊瑚、有孔虫等反映海洋环境；陆生植物叶片、树根、昆虫等则反映大陆环境。根据一个地质时期各种生物化石的生活环境和气候条件的研究，就可以推断该时期的海陆分布、海岸线位置和湖泊、河流、沼泽的范围等。古环境和古气候的重建对地质历史的了解是十分重要的。此外，生物的硬体部分还可以形成反映古环境、古气候的岩石标志，如贝壳岩反映海滨环境，生物岩礁反映低纬度暖海环境，泥炭或煤反映潮湿沼泽环境等。 化石资料的大量收集还为古生物的系统分类提供了基础。现代生物是古代生物经过漫长的地质时期发展而成的，各种生物之间都存在着不同程度的亲缘关系，从而建立了一个反映生物界亲缘关系和进化发展的自然分类系统。 化石的类群 古生物与现代生物一样，一般分为低级的原核生物和高级的真核生物两大类，共有5个界，即原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界和动物界，界以下依次为门、纲、目、科、属、种等单位。 由于生物是由低级到高级发展到现代的，地史上各个时期的生物门类都不相同，每个时期的化石类群与当时的生物门类相关。不同地史时期有其发达的生物门类，也就有其特征的化石类群，有些门类在该时期占统治地位，有些门类在该时期衰退或灭绝。总之，按时间的进程，生物门类与化石类群的变化，显示了生物演化的系统发展历史。
乐森璕一生以极大的兴趣从事古生物学和生物地层学研究，发表了许多论著，做了许多奠基性工作，特别是对中国泥盆纪珊瑚的研究做出了许多贡献。早期的珊瑚研究：在1927年乐森璕发表的论文《奉天直隶石炭纪管状珊瑚之一新属》，是第一篇中国学者研究珊瑚化石的著作。乐森璕与黄汲清在1932年合著的《扬子江下游栖霞石灰岩之珊瑚化石》则是中国学者第一部研究早二叠世床板珊瑚、四射珊瑚和苔藓虫的专著，大大丰富了世界同期珊瑚动物群的资料，为国际地质古生物界所重视。1927年到1933年间，乐森璕发表的《广西北部栖霞层新发现之珊瑚化石》、《浙江西南志留纪凤竹页岩中之网膜珊瑚》等一系列珊瑚研究论文，增加了对于中国南方珊瑚动物群的认识，为划分对比地层和确定地质时代提供了新的依据。留学德国的研究成果：1934年到1936年乐森璕赴德国留学，先在格廷根大学研究德国泥盆纪的石燕等腕足动物化石，后在马堡大学师从著名古生物学者魏德肯学习四射珊瑚。他的博士论文《华南广西省中泥盆世四射珊瑚化石群》，详细描述了大量四射珊瑚化石种属，与莱茵区进行对比，结合腕足动物群的对比研究，建立了广西省中泥盆统艾菲尔阶和吉维特阶的地层划分，确定了泥盆系三个统的生物地层，证明该地区下泥盆统存在海相地层，得到国内外学者的高度评价。乐森璕的研究论文《中国南部海相下泥盆统上部及中泥盆统下部地层问题》，经过几十年生物地层学实践的考验，证明地层结论基本正确，奠定了中国南方泥盆系研究的重要基础。四川龙门山泥盆纪地层的详细分层分带研究：在1953年乐森璕应四川省石油管理局之邀，详细研究四川省西北部龙门山地区的泥盆纪地层和化石，把泥盆纪地层划分为上泥盆统2个组、3个化石带，中泥盆统2个组、7个化石带和下泥盆统2个组、3个化石带，列出了各化石带的珊瑚和腕足化石名单。他的研究为四川地区的区域地质研究和石油天然气开发打下了坚实的基础，并推进了中国泥盆系的研究。在龙门山地区野外调查研究期间，乐森璕发现一个寺庙的台阶上露出了一点鱼化石，当即请石匠将这块阶石换下来，经古脊椎动物专家刘宪亭研究确定为新属新种，命名为乐氏江油鱼。这是中国首次发现的节甲目鱼化石。这个发现也说明了他观察的精细和知识的渊博。四射珊瑚的总结著作。在1955年，乐森璕与王鸿祯和俞建章一起编写了《中国标准化石》中的腔肠动物部分，对中国已发现的珊瑚化石进行了总结，以满足当时大规模开展地质普查工作的急需。1964年乐森璕与吴望始合著的《珊瑚化石》 （四射珊瑚）一书，是中国第一部全面总结四射珊瑚研究的著作，系统介绍了四射珊瑚的形态、构造、分类、时代分布规律、古生态和演化趋向，以及采集和研究方法。该书在美国、法国和苏联的四射珊瑚总结著作的基础上加以补充和修正，代表了当时国内外四射珊瑚研究的新水平。乐森璕的治学态度非常严谨，一些问题往往经过长期观察研究，多方验证后才做出结论。60年代，乐森璕到北京西郊小汤山疗养期间，将马特斯著的德文《微体古生物学导论》译成中文，约55万字。他以工作代替了休养。虽已84岁高龄，他还亲自撰写《四射珊瑚类的起源问题》文稿，由科研助手带到第一届全国珊瑚学术会议上宣讲。这篇论文介绍了澳大利亚发现的早寒武世四射珊瑚和床板珊瑚，进而探讨古生代早期珊瑚类的起源和演化历史。
古生物化石埋藏于沉积岩构成的地层（岩层）中，就新疆而言，各大山系除去侵入岩（如花岗岩等）外，成层出露的岩层都可以称为地层。晴朗的天气下，我们可以遥望博格达主峰显示出成倾斜岩层的特征，它是由石炭纪海相岩层构成的，后经地壳变动隆起为高山；著名的乌尔禾魔鬼城是白垩纪湖相沉积地层，后经地壳水平运动隆起地表，再经流水切割和风蚀形成今天我们所看到的奇异的地貌。除山系外，各盆地第四系现代覆盖物之下的基岩也包括地层，如塔里木盆地之下数千米之深均为地层，其中可以赋存大量油气。了解一些古生物学、地层学基本概念，可以帮助我们更好地理解地质历史。化石：保存在地层岩石中的古代生物的遗体、遗迹统称为化石，这里的古代通常限定为1万多年以前到数亿至30多亿年前。如70多万年前的中国猿人头盖骨可以称为化石，而3000年前的楼兰女尸不属化石。完整的动植物遗体如贝壳、三叶虫、硅化木属于化石，不完整的动物骨骼、牙齿、植物印痕也是化石。动物活动的痕迹也属化石，如三叶虫在海底爬行的痕迹、恐龙在陆地的脚印均为化石。远古人类使用的石器、骨针也为化石。古代植物分泌的树脂被埋藏也属化石，如琥珀也属一种特殊的化石，其中可以保存完整的昆虫个体。化石形成的条件：古代生物死亡后，大部分软体都经破坏、腐烂后消失了，只有其中一部分才能保存下来。化石形成的条件，从生物本身来说，要具备硬体的条件，如贝壳、甲壳、骨骼、鱼刺、牙齿、树干，这些容易形成化石。其次，动物死亡后未经搬运被迅速埋藏，容易形成完整而精美的化石。大部分化石被埋藏后都经过置换、石化作用（矿化、炭化、硅化）变为岩石成分，有机质成分消失，但生物结构保存。但也有例外，如西伯利亚冻土层中的猛犸象整个机体保存完好。进步性发展：达尔文进化论告诉我们，一切生物都起源于单细胞的始祖类型，后在地质时代长期自然选择的作用下，逐渐改变其体制发展为高度生物。也就是说，生物是沿着从简单到复杂、从低等到高等的方向发展的，这就是进步性发展。这一现象在古生物学中极为明显，依靠化石本身特征的先进优劣，基本可以分析其时代的新老。生物进化的不可逆性：生物地层学研究证明生物的属或种在地球历史上只能出现一次，绝不会重复出现，这就是生物进化的不可逆性。依靠这条法则我们可以依靠化石查明地层的时代，如只有大量三叶虫的地层无疑是寒武系，有恐龙的地层一定是中生代地层。地层：一般指成层的岩石，包括沉积岩、火山岩和由沉积岩、火山岩变质而成的变质岩。由于层状岩石明显地反映了岩石形成时间的先后顺序，因而地层同岩石的含义不同，是具有一定时间性的或时间概念较强。第四纪的沉积物虽然目前还没有形成岩石，如黄土，但也属地层的范畴。地层层序律：一般在没有遭受过剧烈地壳运动的地区，岩层中保持着正常的沉积顺序，先形成的老地层位于下面，新地层覆盖在上面，这一非常明显的原理称为地层层序律。古地理环境：指地质历史时期地球表面的地理特征。分析古地理环境的方法很简单，也就是将今论古的原则。如我们知道鱼类产于海洋、湖河环境。那么含鱼化石的岩层过去也是这些环境，再根据鱼类的特征，如结构属淡水鱼还是咸水鱼即可判断和进一步分析次一级环境。如乌鲁木齐雅玛里克山二叠纪地层产大量古鳕鱼化石，种类很单一，个体普遍不大，除鱼类外还有植物化石，据此可以分析出乌鲁木齐一带在两亿多年前为湖泊环境。
先后出版专著1部，论文60余篇：专著任东，卢立伍，郭子光，姬书安，1995，北京与邻区侏罗－白垩纪动物群及其地层。地震出版社，222页。论文（* 代表通讯作者）任东，1993，蚊蝎蛉科化石在我国的首次发现。地质学报，67（4）：376-381。任东，1994，辽宁北票晚侏罗世里阿斯箭蜓一新属（昆虫纲，蜻蜓目）。现代地质，8（2）：354-358。任东，1994，辽宁北票晚侏罗世蛇蛉化石（昆虫纲）的新发现。地层古生物论文集，25：131-140。任东，洪友崇，1994，现生和化石蛇蛉科的支序分类（昆虫纲：蛇蛉目）。中国地质科学院院报，29：103-117。任东，朱会忠，1996，内蒙赤峰早白垩世昆虫化石新发现。地球学报，4：432-439。任东，卢立伍，姬书安，1996, 燕辽地区中生代晚期动物群及其古地理、古生态意义。地球学报，17卷：148-154。任东，1997，中国中生代晚期蛇蛉化石研究。动物分类学报，22（2）：172-188。任东，1997，辽宁西部上侏罗统义县组研究新认识。地质论评，43（5）：449-459。任东，姬书安，1997，1997年春季辽宁古鸟类化石中外联合考察活动简介。中国地质，7：33-34。任东，1996，辽宁抚顺煤田琥珀中的昆虫化石简介。中国地质遗迹与保护（光盘）。河南科技出版社。任东，洪友崇，1998，被子植物的起源-以喜花虻类化石为据。动物分类学报，23(2): 212-221。任东，尹继才，1999，河北丰宁中生代晚期昆虫群落与生态地层的初步研究。地质科技情报，18卷（1）：39-44。任东，1999，第三十二章 蛇蛉目。见归鸿、郑乐怡主编《昆虫分类学》，南京师范大学出版社，南京，530-540页。王宪曾，任东，王宇飞，2000，辽宁西部义县组被子植物花粉的首次发现。地质学报，74（3）：265-272。洪友崇，吴坚，任东，2001，山东山旺盆地中新世两个蚂蚁新属（Heteromyrmex Zhang,1989和Tolylasius 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12:207-对学生的奖励措施凡是取得具体研究成果的学生，导师将至少安排学生参加国内外学术会议一次。除学校和生科院的奖励之外，导师还将对学生发表的论文按刊物的级别每篇及时奖励现金1000－5000元不等，论文数不封顶。热爱古昆虫研究事业人们常说，成功的秘诀就是当好机会来临时立刻抓住它。然而，当机会真正敲门时，大多数人却浑然不觉。首都师范大学生命科学学院任东教授取得的第一个有国际影响的重大成果，就是源于一个很不起眼、极易错过的机会。1992年6月19日，任东正在医院陪着自己的妻子，他们的孩子快要出生了。辽西的一位农民朋友突然打来电话，告诉他发现了一块昆虫化石。任东犹豫了一下：难道这个时候也不能守在妻子身边？任东还是心急火燎的赶到了辽西。“我对化石是很痴迷的。”任东解释说。对他来说，每一块化石都在讲述一个完整的故事，等着人们来倾听。这一次，任东找着了一个“大故事”。从达尔文开始一直困扰古生物界的难题将被破解。那是一块类似牛虻的古昆虫化石，出现于大约4亿年前的晚侏罗纪时期。这个名叫网翅虻的昆虫非常奇怪：它有长长的口器（喙）。在侏罗纪，蚊子已经出现了。只要看过《侏罗纪公园》一定会有印象：在那部电影中，科学家通过一只蚊子体内的血，克隆出了恐龙。但是，这块化石的口器在结构上和蚊子完全不同，而且又粗又长，根本不可能刺破皮肤。它的喙是干什么用的？任东查阅了大量的文献资料，发现这种结构的喙与花朵有密切的关系，它是用来吸食花蜜的“吸管”。而且，任东还发现，在非洲和南美依然有现存的物种，它们也都是访花昆虫。经7年多时间，任东掌握了足够的证据，确定这是4亿年前访花昆虫的化石。按照达尔文生物进化的观点，所有物种都是经过漫长的过程逐步演化而来的。在1亿年左右，美丽的花朵已经遍布世界。然而，没有任何证据显示，在这个年代之前，地球上曾经出现过花朵。被子植物为什么会突然大量出现？达尔文本人也非常困惑，说这是“一个令人讨厌的谜”。任东的发现破解了这个“讨厌的谜”，访花昆虫的出现，意味着当时一定有花朵存在，也就证明被子植物（开花植物）已经出现了。也就是说，通过访花昆虫化石这个间接证据，证明了被子植物不是1亿年前才突然出现的，至少在4亿年前，它已经存在了。1998年4月3日，《科学》杂志在发表了任东的论文《侏罗纪访花昆虫作为被子植物起源的证据》，还配发了一篇评论员文章，这是该杂志对重要论文的最高礼遇。巧合的是，当年11月《科学》又发表了中科院南京地质古生物研究所孙革博士的一篇论文：孙革在同一个地点，采集到了被子植物的化石。这直接证明了任东通过昆虫化石所得出的结论是正确的。任东的这个研究成果，为他带来了很高的荣誉。这似乎是源于一个非常偶然的机会，而且还很“玄乎”。但还是有其必然性的：任东是一个饿着肚子也要找化石的人。对于自己采集到的第一块昆虫化石，任东至今印象深刻。1987年7月，任东读硕士的第二年，他独自来到甘肃酒泉。当地的石油部门同志派一辆吉普车，送他到野外去采集化石。“早上带上饭，然后晚上回来。但是上车的时候，我把饭盒就放到前轮车盖子上，忘了拿进来。”任东回忆说。等他到了目的地，下车后才想起来饭盒的事情———早不知道滑落到哪里了。四周是茫茫戈壁滩，一点可以吃的都找不到。任东就饿着肚子干了一天，终于采到了第一块化石。20世纪末，任东拥有的化石已经超过4万件，但这块化石，他直到现在还能清楚的描述出它的形状。正是根据自己的经历，任东认为从事古昆虫研究，一定要对这个事业真心热爱。他在招收研究生的时候，也很注意这一点。解密古昆虫1998年4月3日，国际自然科学界的权威杂志《科学》刊登了一篇来自中国的文章《侏罗纪访花昆虫作为被子植物起源的证据》，这篇文章的作者任东创造性地从访花昆虫化石这一独特角度对被子植物起源进行研究。证实了虻类是被子植物最原始的传粉类群之一，证明了被子植物在晚侏罗纪时已经存在。1992年6月20日，这是一个令任东难忘的日子。经过了上百次一无所获的敲击之后，一块漂亮完整的昆虫化石呈现在他眼前。它有着类似于牛虻的身形和一个可能是用来吸食花蜜的细长的喙。按当时的学术界的观点来看，这种访花昆虫不应该出现在这片晚侏罗纪的地层中。因为它们赖以生存的被子植物，也就是开花植物，起源于两千万年后的白垩纪。它究竟以什么为食？被子植物与它之间有着怎样的联系？许多问题涌入了任东的脑中，他意识到这块化石具有非常重要的研究价值。任东教授说，“我们非常地吃惊，因为在当时采化石的时候，就已经有将近十来天了吧，一直没有‘开张’，但是一采到这个化石，保存又非常完好，非常清晰，所以说感到非常吃惊。但是这化石怕损坏了，赶快用纸包起来，因为怕放在包里也怕压坏了，或者是丢失了，或者是不小心踩到了，我赶快把饭先吃了，把化石放到饭盒里。”其实早在1967年，一位名叫鲁登道夫的前苏联昆虫学家就在文章中提到过类似的发现。也许是对植物学并不了解，他并没有在此发现上做过多地思考。而爱好广泛的任东却凭着对植物学的些许认识，很快联想到这只昆虫，也许能进一步判定被子植物的出现时间。任东教授说，“我的化石要想证明它是访花的呢，你不仅是证明它是属于虻科，或者是网翅虻科，必须要证明这个化石它有相应的访花的构造和取食花蜜的构造，我才能证明当时的昆虫也同样在花上活动的，而我这个化石最清楚的证据就是它有一个细长的喙。它的喙呢，只能是用来吸食花蜜的。而花的存在是被子植物的一个特征，如果证明花的存在，就可以证明在晚侏罗纪被子植物也应该存在了。”为了证明这个问题，任东开始埋首于自己并不熟悉的古植物研究。直到四年后，任东完成了论文《侏罗纪访花昆虫作为被子植物起源的证据》，以古昆虫学的重大发现作为佐证，把被子植物的出现时间向前推进了两千万年。该文不但得到了《科学》杂志审稿科学家的极力推荐，在发表时《科学》杂志还为它配发了一篇评论员文章，这是该杂志对重要论文的最高礼遇。1984年，本科毕业于地质系的任东却迷上了古生物学，而且选择了其中最薄弱的古昆虫学作为自己的研究方向，师从我国古昆虫学科带头人之一洪友崇教授。在巨大的恐龙化石，精美的鸟类化石面前，古昆虫弱小的身躯显得微不足道，也一直没有得到学界应有的重视。但是任东却坚信，在这片尚待发掘的天地中将有自己施展抱负的机会。开创性的工作总是艰苦的，任东必须从最基本的找化石开始，一点一滴地积累原始的研究资料。十几年的时间，他走遍了西北、华北、东北偏远的山区进行野外地质工作和采集化石，和地方上的农民同吃同住，交朋友，甚至培养他们做自己的助手。这在旁人眼中又苦又累，繁复琐碎的工作却让任东乐在其中。任东教授说，“在野外呢，你爬山涉水的话，跟旅游肯定是不一样的。旅游都是挺好的路呀，导游带着你去走，我们走得都可以说是人烟稀少的，荒凉的地方。如果说你不苦，那肯定是假的，但是在这苦中，如果你经常有重大的发现的话，它的乐趣远远大于这个苦。这样的例子很多，就在一个地方可能坚持了一个星期了，最后我们说再试一下吧，可能就是最后这一锤子，找到一个化石，而有的时候这种化石还特别重要。”如今，任东已经采集到了四万多块化石，研究了15个纲目的古昆虫，建立了多个新科、新属和新种。并在此基础上系统地研究了中国北方侏罗——白垩纪昆虫区系形成和时空分布的规律。初步证实我国北方是昆虫一个重要的起源和演化中心，从古昆虫角度为泛大陆的存在和解体时限提出了证据。谈到《侏罗纪访花昆虫作为被子植物起源的证据》这篇给任东带来巨大荣耀的文章，他本人却从不认为它是自己取得的最好成果，因为古昆虫本身的研究才是他投入最多精力，最有成就的领域。虽然以前关注这项研究的人很少，但是令任东欣慰的是：已经有越来越多的人开始认识到古昆虫学对整个古生物学重要的意义。这些弱小的生命，任时光把自己镂刻成一本本微型史书，透过岁月的长河，对亿万年后的人类描述着远古世界的喧闹繁荣，诉说着沧海桑田的变化规律，但是却没有一个人的生命足以去读完这些书。作为一名大学教师，任东寄望自己的学生能够从它们身上读到更多的知识，他相信只要锲而不舍地延续对古昆虫的研究，远古的生物世界终会向世人揭开自己神秘的面纱。纠正热河生物群百年分类错误我国科学家发现并建立蜉蝣目昆虫新属种，纠正热河生物群百年分类错误在国家自然科学基金重点项目的资助下，首都师范大学生命科学学院教授任东和他的博士生黄建东，在对中国北方中生代著名的热河生物群中的昆虫化石研究中，发现中国义县组原被认为是类蜉蝣属的化石应归入美丽蜉蝣属，三尾类蜉蝣可能仅分布在西伯利亚的外贝加尔和蒙古共和国，近百年来一直沿用的热河生物群中所谓三尾类蜉蝣在我国并不存在。这项研究成果改写了在国际上沿用了100多年的热河生物群(Jehol Biota)典型代表分子为三尾类蜉蝣(Ephemeropsis trisetalis)的观点，由于其重要意义，该成果的相关论文发表在国际重要动物学权威刊物《动物分类》(Zootaxa)(1629期)上。据任东介绍，热河生物群是中生代晚期分布在东亚地区尤其是我国辽西、冀北地区的一个非常繁荣的陆相化石群，研究历史已逾百年。21世纪以来相继发现早期鸟类、带毛恐龙、哺乳动物、原始被子植物及访花昆虫化石，引起了国际科学界的广泛关注，紧接着已有近百篇相关研究论文在国际顶级期刊如Nature，Science上发表。而三尾类蜉蝣(Ephemeropsis trisetalis)、东方叶肢介(Eosestheria)、狼鳍鱼(Lycoptera)是热河生物群的3个典型分子，它们在确定地层归属与热河生物群的分布范围上意义重大，因此热河生物群又被称为E-E-L生物群。“以前在中国热河生物群中发现的蜉蝣化石，由于缺乏专业研究，长期以来都被我国学者归为所谓的三尾类蜉蝣，在各类文献和教科书中出现的频率很高，据不完全统计有300余篇的论文及专著涉及到它。我们最近的研究发现，这类标本的命名存在有明显的错误。”任东说。繁杂的准备工作作为一类非常古老的类群，虽然三尾类蜉蝣昆虫已经绝灭。但是由于其原始的脉序和独特的系统地位，该类化石的研究不仅对探讨蜉蝣类群的起源、进化和生活习性及恢复当时的生态环境等方面具有重要的意义，而且对于研究其他有翅昆虫及其翅的起源与演化，以及不同地质时期古地理、古气候、地球演变和生物进化等具有重要的参考价值。任东向记者介绍说。据悉，蜉蝣成虫的生命非常短，古人曾经用朝生暮死来形容它的短暂生命。因此，蜉蝣成虫化石并不容易形成，而要采集到适合于研究的完整蜉蝣成虫化石更是难上加难。黄建东告诉记者，他们实验室几十年来收集加上化石爱好者的无偿捐赠总共也只有不到一百件蜉蝣成虫标本，而就是这些标本为接下来的研究工作打下了坚实的基础。在标本收集完成后，研究的进一步工作就是对标本进行筛选，并且在显微镜下观察筛选出来的标本，将观察结果与标准的三尾类蜉蝣进行系统比对。“这是非常繁琐和枯燥的工作。”黄建东说，“我要把有研究意义的化石标本手工描绘出来，有时候一天都无法完成一个前翅或者是后翅的绘图。”手工绘图完成后还需要经过扫描输入电脑，借助专门的图形编辑软件进行处理。另外，由于热河生物群中的三尾类蜉蝣首先由俄罗斯科学家发现，而且相关的权威文献大多是俄文的，研究时必须对那些文献进行翻译，这也需要花费巨大的心血。偶然中的必然在日复一日耐心细致的工作中，黄建东意外发现自己观察的采自辽宁北票、义县和河北平泉的义县组的蜉蝣标本与国外文献中标准的三尾类蜉蝣和类蜉蝣属其他成虫标本在翅展、脉序、中胸背板特征等存在较明显差异。黄建东观察的标本与典型的三尾类蜉蝣的不同点，总结起来主要有4点：前翅前缘脉(C)和径脉(RA)之间的末端翅膜加厚；径分脉(RS)的后支(RSp)不分叉；在前翅MP2和CuA1 之间有明显的闰脉(intercary vein)；前翅的翅展在32mm～5mm，后翅略长于前翅的1/2。任东课题组据此建立了蜉蝣新属——美丽蜉蝣属(Epicharmeropsis)，并建立了两个新种：E hexavenulosus，E quadrivenulosus。俄罗斯著名的古生物学家N D Sinitshenkova获悉这个消息后，特地来到任东所在的实验室进行验证，在共同进行了一个多月的研究后，她率先认可了这个研究成果。对于这个结果，任东并不感到意外。他告诉记者，他的导师洪友崇先生早年对蜉蝣化石进行研究时就曾经提出了疑问，但是由于信息不畅，化石标本占有不够等原因未能找到更多的证据来进行验证。在获得了相对充足的标本，能够进行较为系统的比对后，这个发现也就水到渠成了。当然，黄建东的细致工作也是研究取得进展的重要因素，任东并没有掩饰对自己学生的赞赏。期待连锁反应任东告诉记者，21世纪以后，蜉蝣目化石的研究内容不再限于形态的描述，还涉及生态、地理分布、地层、系统发育等方面。任东认为，此次研究发现的新成果可能引发多米诺骨牌效应。首先，此次发现更正了前人的分类错误，原被认为是类蜉蝣属的化石应归入美丽蜉蝣属。近百年来一直沿用的热河生物群典型分子组成需要被改写。另外，蜉蝣系谱的划分也更加明晰。其次，作为一种水生昆虫，蜉蝣是按照水系分布的，种群不同意味着分布水系也不一样。例如，黄河流域与长江流域鱼的种群就不一样。所以可以认为，三尾类蜉蝣分布范围可能缩小为西伯利亚的外贝加尔和蒙古共和国。最后，曾经有学者按照水生节肢动物的分布情况，提出存在古黑龙江水系的观点。美丽蜉蝣属的发现，对于古黑龙江水系是否存在，起码从昆虫研究观点来看还需要进一步考证。“可以预见，美丽蜉蝣属发现和建立将是一系列古生物学新发现的前奏，我们也希望能够在接下来的研究中继续作出自己的贡献。”任东说。
出名的地质学家都那那的
引言地质科学的不断发展积累了大量关于地层（含古生物）的实物地质资料，这些资料或束之高阁，或零散分布在不同地区不同行业的基层单位。为加强实物地质资料管理，充分发挥其作用，经国家有关部门批准成立了国土资源部实物地质资料中心。该中心任务是依法接收保管重要的实物地质资料，特别是具有典型性、代表性、特殊性的实物地质资料。根据实物地质资料管理信息系统设计规划，按地质学科的不同专业将分别建立地层、典型矿产、岩石等实物地质资料数据子系统。本文讨论地层（含古生物）数据子系统，以下简称地层子系统。一、地层子系统设计基本流程要建立实物地质资料地层子系统，首先要对复杂多样的地层实物资料进行调查研究，对地层学各方面的信息进行归纳和总结，确定出主干及支干，理清脉络；其次根据地层学专业特点确定地层剖面子系统的结构及相应功能模块；然后制定各数据表的结构，分配相应数据项的字段名和字段长度、字段代码、英译名等，确定各数据表的相关关系，分配相应图层及各图所要表示的地理信息和属性信息等；最后选择适当的数据库建库环境、数据库查询语言、程序设计语言实现所设计系统的功能（图1）。二、地层子系统数据表根据地层实物地质资料的实际情况，将数据分成若干个表：剖面表、矿心表、岩心表、标本表、副样表、化石表、光薄片表、成果表、论文表等，各个表中分别列出不同的字段，用来表示相关的信息（表1）。图1 地层实物地质资料数据子系统设计基本流程表1 数据表所含字段续表三、地层剖面数据表关联关系如图2所示。图2 地层数据表属性关联关系四、地层子系统图层根据地层子系统特点，为直观管理与地理信息有关的地层实物数据，将地层实物相关属性表与相应图层关联起来。例如为显示地层剖面各属性表的空间分布分别建立地层剖面图层——主要显示地层剖面的位置、走向及延伸等；岩矿心图层——主要显示岩矿心的位置、分布、规模、种类、相关的图形图像等；标本图层——主要显示标本在剖面中所处的具体位置、分类、图像等；古生物化石图层——用于显示古生物化石的产地、在地层中的具体位置、分类、图像等。同时借助相关地区政区底图、交通底图、地形底图、水系底图以及相关的专业图层，再配以ARC/INFO软件丰富的叠加、缓冲区、空间连接、空间合并、统计分析等空间分析功能，并充分利用图表，使地层实物的属性数据及空间数据实现有机结合。五、地层剖面子系统功能基本功能作为实物地质资料库子库之一，首先面对的是大量关于地层实物的原始资料及各种参数，因此必须将其录入到数据库中。对不同的数据库类型，虽然数据库关系不同，存贮格式不同，但都可归结为一条一条的信息以及由此汇集成的工作表，录入的信息可以进行编辑、修改、增删、显示、打印等。扩展功能本子库拟增加的功能有查询功能，可分为各种方式查询，如剖面名称、代号、地区、年月、成果、论文等查询；显示地层GIS图层功能；地层剖面及立体图；提供与其他地层剖面的对比等等。网络功能建立实物地质资料库网页、网站及局域网使人们能在网上浏览、查询、下载所需信息，并进行相应的交流研究。六、地层子系统的实现与维护实现对数据库的设计和初步评价完成后就可以建立数据库了。实现阶段的主要工作有：首先建立实际数据库结构，拟在Windows 2000 Server操作系统上，利用SQL SERVER实现结构化信息查询，利用ARC/INFO实现地理信息系统图层显示，应用程序界面选择面向对象的程序设计语言Visual Basic 等编程实现。其次，试运行，在数据库结构建好后，输入试验数据和实际运行应用程序，执行数据库的各种操作，测试应用程序的功能，测量系统的各项指标，分析是否符合设计目标。在试运行阶段，必须进行实际测量和评价，测试数据尽可能覆盖现实各种情况，如果测试结果不符合设计目标，还要返回设计阶段进行修改。第三，装入数据，又称数据库加载，因为不同部门的数据格式可能不同，所以在装入数据之前需要对数据进行检查和整理，并建立严格的数据登录和校验规范，排除不合格的数据。运行与维护第一，地层子系统在实际运行过程中需要经常检查系统的安全性，及时调整授权和密码，发生故障及时排除；第二，根据用户的具体需要，在不损害原系统功能和性能的情况下进行扩充；第三，修改在运行过程中发现的错误。总之，数据库维护不仅仅是维持其正常运行，还是其设计工作的提高和继续，使数据库的结构和性能不断完善。
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达尔文的进化论已经创立140余年了，在其诞生之初，是作为一种假说被提出来的。除达尔文本人从对一些植物，动物形态的观察得出的推论外，并没有什么化石证据。达尔文在《物种起源》书中论及化石时，标题为“不完美的地质记录”。他承认在当时的化石研究中并未有证据显示有物种间过渡类型的存在，并指出这可能是最易于检验而又具有杀伤力的反进化论的理由。他看到了进化论的先天缺陷，并希望后人能予以验证。但是时至今日，进化论已成为一个公理；一个信仰；甚至一个宗教。不能讨论，更不能批判，只能无条件接受，否则就将招致无情的围剿，甚至被贴上“伪科学”，“反科学”的标签而断送自己的研究前程。在当今任何一本生物学杂志上，已经找不到任何质疑进化论的论文了。SCOTT和COLE在八十年代初，检索了当时的4000多种学术刊物，未发现任何一篇反进化论的论文，在68种与生物起源有关的学术期刊中，也未发现任何一篇是质疑进化论的。GEORGE W GILCHRIST在1997年调查了世界上最大的五种期刊数据索引，也未发现反进化论或非进化论的论文。进化论者自豪地宣称，进化论对神创论已取得了决定性的胜利。似乎进化论的合理性及不言自明性又得到了一次证明。 事实真的如此吗？进化论已是绝对的真理了吗？其实不然，SCOTT和COLE的工作还发现，在1985年提交的135000篇论文中，确有18篇论文是反进化论的和非进化论的。而这18篇论文无一例外地遭到拒绝发表。进化论并非无懈可击，而是它的维护者不允许任何针对它的挑战。这更加给人一种印象：进化论并非确立于自身学说的科学性和完美程度，而是确立于众多崇拜者的信仰。进化论并非KARL POPPER意义上的“经验科学”(EMPIRICAL SCIENCE)，而是一个假说，信仰和并不完美的证据的杂合体。 事实上，我们今天科学研究所发现的东西，已经足以让人们重新考虑进化论的正确性了。但这些事实要么被回避，要么被抹杀，人们在思维定式的驱使下，自觉或不自觉地成为盛行理论的卫道士，而丧失了独立思考的能力。这是不符合理性的科学精神的。一个真正的科学家，应正视旧理论的缺陷及其面临的挑战，并勇于摆脱束缚。只有这样，科学才能向前发展，人类才能向前推动。 一、达尔文主义自身的缺陷 (一)比较解剖进化论者通过动物的器官在形态和功能方面的类比，定了所谓的同源器官，并由此说明在进化树中某一谱系的动物该器官在进化中发生的形态与功能的变化是自然选择的结果。首先，同源器官的定义就非常牵强，你必须首先承认动物是进化的，才能找到同源器官。因此这绝不能算做进化论中的一个证据，而只能是一个推论。即我们只能说因为进化论正确，所以进化树中某一谱系中的动物存在同源器官，而不能说同源器官的存在证明进化的存在。现代基因学和遗传学诞生后，对生物体形态与功能的关系在更本质的层次－－基因及分子水平有了崭新的认识。形态和功能只是表相，它们是由基因决定的，相同的形态可能对映于完全不同的基因。如果认为从鸟类的翅到哺乳动物的前肢是进化的话，那么它们的基因也应表现为对映于形态相同程度的进化。但实际上并非如此，如果现在仍有人试图从表面现象说明问题，只能被认为是肤浅的。 (二)古生物学 凌乱的化石证据 无论是进化论者还是反进化论者，都希望古生物化石能辅证自己的观点。如果说达尔文时代缺少化石记录的话，那么到今天为止，人类已收集了数以万吨记的化石，是否已证明进化论的正确了呢？事实上依然不能。CHICAGO的FIELD MUSEUM OF NATRURAL HISTORY的古生物学家RAUP本是进化论者，但后来不得不放弃自然选择学说，而支持幸运者生存说。他说该馆拥有现有已知化石物种的近五分之一，可是已经确证的中间过渡类型的化石比达尔文时代还少。现有化石记录混乱不堪，人为按进化论组成的谱系漏洞百出，根本不能说明问题。进化论者们所使用的分类方法及标准又不同，因此对某一化石的断代也经常争论不休，得不到一个统一的结论。 进化论者常用的一个较为完备的进化谱系证据是脊椎动物序(VERTEBRATE SEQUENCE)，包括从鱼类到两栖类，爬行类，鸟类，哺乳动物，直至人的进化。从鱼类到两栖类，曾发现一种叫RHIPIDISTIAN的鱼化石，其骨骼特徵类似于两栖类，因此被认为是鱼类到两栖类的过渡类型。但当另一种叫COELACANTH的活化石发现后，这种观点被立即推翻，因为这两种动物在进化谱系中的亲缘关系是极近的，但研究表明，COELACANTH并无任何上岸的可能性。曾经轰动一时的始祖鸟(ARCHAEOPTERYX)，曾被视为进化论的铁证，因为它即具有爬行动物的特徵，又具有鸟类的特徵而被视为一个著名的过渡类型。后来发现，始祖鸟所具有的爬行类特徵，如爪和牙齿，在现代鸟类中也存在，如南美洲OPISTHOCOMNSH-OATZIN 和非洲的TOURACOCORYTHAIX。也就是说这个证据并不能用于判定鸟类与爬行类的过渡类型。另外，JENSEN早在1977年《SCIENCE》上发表的论文指出，与始祖鸟同一地层出土的化石被怀疑为近似于现代鸟类动物的股骨，因此，始祖鸟即非“始祖”，也非种间类型。1991年在中国辽宁发现的年代与始祖鸟相同或更早的鸟类化石更加深了始祖鸟的地位危机。 在从猿到人的进化过程中，拉玛古猿(RAMAPITHECUS)具有重要意义。它的下颌骨兼具人类与猩猩的特徵，牙床结构类似于人，不具有猩猩的门齿与犬齿，但上下颌的距离与颌骨的长度又近似于猩猩，这被视为是进化论的一个铁证。然而后来在非洲发现的一种狒狒(THEROPITHECUSGLADE)与拉玛古猿具有相同的牙齿及面骨特徵，但却被视作一种狒狒。由此可见，这个判据也是模棱两可的。 寒武纪生物大爆炸(CAMBRIAN EXPLOSION) 达尔文对自己理论的最终归宿评价道：“如果可以证明任何复杂的器官不能通过无数的，持续的，微小的改变形成的话，我的理论将绝对失败”。 寒武纪生物大爆炸恰恰提供了一个极好的例证。大约在五亿三千万年前，在短短的几万年内，几乎现在所有生物的门同时出现在地球上。从海洋里巨大的管状蠕虫，甲壳类到较为高级的脊索动物并存。如果进化确如达尔文所言由点滴的，渐进的方式进行，那么数百万年的时间无论如何也不足以完成这一历程。虽然寒武纪之前的多细胞生物化石也有发现，但按进化论的观点，它们与寒武纪生物并无承传关系。现代达尔文主义者STEPHEN J GOULD亦无法解释，称之为“迷中之迷”(ENIGMA OF ENIGMAS)，事实上寒武纪生物大爆炸是进化论不可逾越的障碍。 人类的起源 在《物种起源》发表之际，达尔文曾说：“只有人类的进化，怎么都不可能用我的进化论来说明”。 的确，从进化论的观点来看，人类的进化太快了。以人为例，进化论者认为，人类诞生的历程为：南方古猿(AUSTRALOPITHECUS 200万年前) ----原人(代表为BETICONTUROPS 50万年前) ---- 旧人(代表为NEANDERTHALIAN 10万年前)----新人(5万年前) ---- 现代人类(5千年前)在这一过程中，人脑容量以爆炸般的速度增大。而现代人类产生后，进化又仿佛突然消失了，五千年来人的脑容量基本未变。再看脑细胞数量，现代类人猿为10亿个，而现代人类约为140亿个。单从数字上看是增大了14倍，但智力水平却发生着跳跃性的变化，这些证据强烈地暗示：这个进化树是不正确的。这些物种也许根本没有任何亲缘关系，而进化论者只是按时间顺序把它们拼凑在一起而已。 另外，六十年代以来，肯尼亚OLDUVAI峡谷和RUDOCF湖附近地区的考古发现，也给进化论提出了许多反例。1972年出土了一具类人动物的头骨化石，编号为KNM-ER-1470，简称1470号人。按其分类特徵，它类似于现代人，属于人属(HOMO GENUS)，比南方古猿和直立猿人(HOMO ERECTUS)要进步得多，但它却处于290万年前。1470号人比进化论者所公认的人类始祖南方古猿早九十万年，比直立猿人早二百万年。这从根本上动摇了进化论的证据，成为古人类学中的一件悬案，至今没有一个进化论者能够归属1470号人在进化树中的位置。 (三)胚胎学 与比较解剖学类似，胚胎学从生物发育过程中形态的变化，推论出高等动物的胚胎在发育中重现其进化历程。如人类胎儿在发育之初与猪和鼠的胎儿都具有鳃裂和尾，形态也很相似，其实，这只是表面现象。首先，人类胎儿的“鳃裂”事实上不是鳃裂，而是快速发育的皮肤的褶皱；其次，人类胎儿的尾状结构也绝不是尾，而是神经管。在蛙胎发育过程中的尾状结构亦是神经管。再次，形态这一表象是由基因决定的。较为普遍接受的HOX基因调控理论认为，动物形态虽然丰富多彩，但在分子水平上的调控都是一致的，因此，动物胚胎发育之初形态相似，是由于HOX基因调控水平相同而已。这是近年来发育生物学最为重大的发现之一。也就是说，从形态相似仍不能得出本质亦相似的结论。 二、 不可回避的化学进化 生命产生前在分子水平上的进化(PREBIOLOGICAL EVOLUTION)被称为化学进化。完整意义上的进化论，不仅要回答生命产生后的生物进化过程，而且还要解决生命物质是如何产生的问题。即怎样由简单，无机的小分子进化到复杂，有机的大分子，进而产生生命体。但这个问题被进化论者们故意地回避了。 《DARWIN'S BLACK BOX》一书的作者BEHE教授，对数种有关进化分子生物学的学术期刊(包括JOURNAL OF MOLECULAR EVOLUTION，PROCEEDINGS OF NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES等权威杂志)，近十年来所发表的上千篇文章的研究表明，在这方面的进行的工作是零。化学进化被回避的原因很简单，是因为进化论者根本无法回答。流行的观点认为，原始地球拥有还原性大气，含有氮，氢，硫化氢等成份，不含或含少量的氧。大气放电经常发生，原始海洋中水温较高，并有频繁的地质活动，如地震，火山喷发等。基于这种观点，1951年STANLEY MILLER进行了著名的“原始汤”(PREBIOTIC SOUP)实验，他在一个烧瓶中模仿原始地球的环境，用气体放电模拟雷电。实验结束后，在产物中分离到了氨基酸，这个结果轰动了科学界。但更多的问题暴露后，乐观主义渐渐消失了。我们仅举两例，说明他们的困境。 (一)化学选择所有生物大分子结构均表现为空间上的有序，蛋白质分子除了特定氨基酸的连接外，还能形成Alpha-螺旋(HELIX)；Beta-折叠(SHEET)等二级结构；结构域(STRUCTURAL DOMAIN)等三级结构；直至形成四级结构---亚基(SUBUNIT)。双链DNA分子由两条单链组成，除单个核甘酸的连接与氢键作用外，还能形成双螺旋和超螺旋(A-DNA；B-DNA；Z-DNA等)，所有这些结构都与该大分子的功能紧密相联。一旦这些结构遭到破坏，该大分子就会失活，所以生物体在合成生物大分子时表现出极高的精确性。 假设第一条具有生命功能的多(月太)链出现在原始海洋中，其序列为A，B，C(A，B，C代表天然的人体所需的二十种氨基酸)。其形成的必然条件是： (1)A，B，C等具有足够的浓度，这样A，B，C分子才有可能相遇而发生反应。 (2)从氨基酸形成多(月太)的反应是缩聚反应，每步反应会生成一分子水，从化学平衡的原理看，反应需要脱水剂，否则水将抑制该反应。 (3)假设A与B的结合是随机的，而结合C时是选择性的，按热力学原理，这是一个(火商)减的反应，必须得有外界能量的输入。如果以上三个条件全部成立，那么C到底是由什么因素决定而被选择的呢？进化论者只能回答：绝对的随机。但在自然环境中，上述三个条件决不可能同时满足，这个随机过程缺乏先决条件。另外，从科学哲学的角度来看，进化论者的答案是不可能被证伪的(FALSIFIABLE)，而且在经验世界中是不可检验的。 BEHE教授在谈到这个问题时举了一个形象的例子，他认为，蛋白质绝对随机，自然地产生，就如同一个人指望把热水，鸡蛋，面粉，糖和可可粉随机放在一起就能产生一个巧克力蛋糕一样荒唐。 (二)光学选择性 生物世界是一个不对称的世界，如果你注意观察过你的手，你会发现左右手在空间上无法完全重合，但左手和右手的镜像却能重合。在化学中这种现象被称之为“手性”(CHIRALITY)，几乎所有的生物大分子都是手性的。比如，组成人体的糖类一般是右旋的，而构成蛋白质的氨基酸都是左旋的。而左旋的糖和右旋的氨基酸，几乎不能被人体利用。一般认为，在非手性的环境中不能产生手性化合物，而只能产生外消旋体，即等量的右旋和左旋体构成的混合物。现代不对称合成化学通常采用昂贵的手性催化剂，才能使反应按照人所期望的方向进行，得到单一的手性化合物。在MILLER的实验里，所有得到的氨基酸都是外消旋体。假如还用前文所举的例子A-B-C序列，又是谁选择了左旋的氨基酸呢？众所周知，最简单的蛋白质是胰岛素--51(月太)，那么由自然界随机地从二十种天然外消旋体中选择合成一个51(月太)，得到全部由左旋氨基酸构成，具有生物活性的胰岛素分子的几率有多大呢？简单的数学计算可以证明是(1/40)的51次方。而在实践中，其几率是零，根本就不可能发生。MILLER的实验带给进化论者的并不是福音，而是更加剧了其深刻的危机。 进化论发展至今，已经走入了死胡同。它认为人类由偶然中产生，进化即无目的又无方向。进化论者已变成狭隘，自负的信仰者，丧失了科学的探索精神，甚至拒绝对任何进化论体系外的现象进行观察和研究。他们认为科学是研究存在和获取知识的唯一途径，凡是现代科学无法证实的，无法研究的，都是不真实的，进化论就是绝对的真理，他们把自己封闭在一个小圈子里，不愿向外迈出一步。CORNELL大学的WILLIAM PROVINE就断言，根据进化论的结论，人只是复杂的生物机器，没有任何特殊的意义。道德，信仰都不存在，也没有任何自由意志，这完全回到了十九世纪的机械唯物主义，是人类思想的重大倒退。可悲的是，这是信奉进化论的必然结果。 从科学史上看，固步自封只能加速旧体系的崩溃。如今，人类已经步入一个新的世纪，只要人们勇于打破固有的观念与框框，新科学的曙光一定会升起在地平线上。这个比较详细了。