在地球46亿年的漫长历史中，各种各样的生物轮番登场。它们历经繁盛，又悄然消失。在这些生物中，只有极少的一部分会变身为化石保存下来——虽然大多不完整，但却将千变万化的生命形态定格，写在厚重的地层万卷书中。形态各异的化石里，隐藏了太多关于远古生物演化和地表沧海桑田变迁的奥秘。

    什么是化石？化石指的是保存在岩层中的地质历史时期生物的遗体（实体化石）、生命活动遗迹（遗迹化石）以及生物成因残留的有机物分子。实体化石是指古代生物的全部或部分遗体经过石化作用的产物，比如鸟类骨骼化石、木化石、贝壳化石等；遗迹化石是指古代生物生活和活动时在沉积物（地层）中留下的各种活动痕迹，比如恐龙足迹、蠕虫的虫迹等。

    地球上已知最早的生命是一种单细胞的原始细菌，这种原核生物出现在距今约38亿年前，也是世界已知最早的化石记录。从38亿年前，直到全新世开始（距今约1万年前）之前的生物，我们大概可以称它们为古生物，而这之后的生物就是现代生物。很多人把古生物学和考古学混淆，其实考古学主要研究的是人类留下的各种文物（比如石器、青铜器、竹简），它属于人文科学。而古生物学则是地质学科下面的一门理学学科。

    化石是古生物学家研究的对象。古生物学家在野外寻找化石、挖掘化石，在室内拼接、修复化石（也包括切化石、磨化石），在显微镜（包括扫描电镜）下观察化石、在案头电脑上测量化石、描述比较化石、绘画复原化石，最后完成化石的研究工作，解答那些关于古生物的各种问题，包括鉴定分类、系统发育、行为习性、古地理位置、生活环境等。然后，这些化石中仅有很小的一部分会在博物馆对公众展出，讲述地球生物演化的故事。

    根据化石提供的资料，地球上的生物演化展示出由单细胞到多细胞、由简单到复杂、由水生到陆生的总体趋势。除了揭示生物演化规律，化石对科学家们还有什么用呢？由于在不同地质时代的地层中保存着不同的生物化石或生物化石组合，而且生物的演化呈现出不可逆性，所以化石可以作为确定相对地质年代的依据，以及划分对比地层的工具。另外，古生物化石还是我们重建古地理和古气候的可靠工具。不同的生物生活在不同的环境中，根据古生物化石的类别，我们可以确定其生存环境，比如三叶虫、珊瑚、笔石等都生活在海洋，而松柏类植物、猛犸象等生活在陆地。生物的生态类型还可以反映环境类型，比如一些硅质海绵生活在大约200米深的半深海中。生物的遗迹构造也能揭示沉积环境，比如海洋生物留下的针管迹只分布在潮间带。古生物还与沉积矿产有着密切的联系，比如煤是由植物堆积埋藏变成的，石油、天然气、油页岩等矿产资源的形成都与古生物有着密切的关系。所以古生物学家对化石的研究是与我们的生活密切相关的。

    本期特别策划，我们将一起探寻化石世界里的科学奥秘——既有海洋里的节肢动物，又有天空中飞翔的翼龙，既有可以反映古环境变迁的植物化石年轮，又有鸟类的恐龙起源说，还可以一起解密青藏高原上的温带森林的消失之谜，探究电影《冰河世纪》里的古动物原型。

    如果化石会说话，它们会告诉我们什么呢？让我们跟随科学家一起，从化石这个小窗口里，窥探生物的起源与演化，感叹地球历史的绵长与壮观！

    （作者系中国古动物馆馆长、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员。本文为《知识就是力量》杂志2020年8月第573期“刊首语”，《知识就是力量》杂志授权本报刊登）