第九章第四纪生物

地貌学及第四纪地质学第九章第四纪生物界一、第四纪哺乳动物•哺乳动物是脊推动物门中最高等的一纲。•新生代是它发展的全盛时期。在新生代之初它使排斥了地球上原有的统治者——爬行类，成为地球上最占优势的动物群，分布于全球各地。•对于第四纪哺乳动物群的研究，一方面具有生物演化的重要意义，另方面是研究第四纪地层、古气候及古地理环境的重要依据。•第四纪哺乳动物的迁徒和绝灭以及新属、新种的出现，是哺乳动物群生活和演变的重要特征。•哺乳动物的迁徒和绝灭又受各种因素的影响。•在第四纪时期，主要受气候波动即冰期和间冰期多次更替的影响。•有些哺乳动物随着气候条件的改变而发生迁徒，并为了适应新的气候环境而发生变异。•有些则不能适应气候条件的变化以及由于自身的演化而灭绝。•同时在新环境中，也有许多新属、新种出现。世界上现代动物的地理分布划分八个大区（一）哺乳动物化石的鉴定•鉴定化石，要采集比较完整的标本，特别是牙齿、骨骸和角，都是反映分类和进化特征比较明显的部分。1．骨骼•鉴定骨骼最重要的是头骨。•哺乳动物的脊椎骨，分为颈椎、胸椎、腰椎、荐椎和尾椎五部分。•除尾椎外，各部分脊椎数目都少有变化。一般有颈椎7个，胸椎12—14个，腰椎5—7个，荐椎2—5个，尾椎则为2—36个。•脊椎骨的数目可作为初步鉴定动物化石的一个标准。•通常用C代表颈椎，D代表胸椎，L代表腰椎，S代表荐椎，Ca代表尾椎。•把各脊椎的骨数记在各字母后面，列成脊椎式。•马：C7，D18，L6，S5—6，Cal7--18•猪：C7，D14，L6，S4，Ca20--302.牙齿•哺乳动物的牙齿是鉴定化石最重要的依据，特别是臼齿更重要。•哺乳动物的牙齿分为门齿、犬齿、前臼齿和臼齿。•牙齿嵌在颌骨(即牙床)的齿槽中。•一个牙齿可分为齿冠和齿根，齿冠是露在牙床外面的部分，齿根是埋在齿槽内的部分。•各种哺乳动物牙齿的数目用齿式来表示，•哺乳动物的牙齿多为较宽的牙冠附以若干锥和棱，排列成异常复杂的形状，不同种类的牙齿形状变化很大，这对于鉴定化石非常重要。•鉴定化石主要靠臼齿。•哺乳动物的臼齿构造都是由简单向复杂的方向发展。3.角•有角动物的角也是鉴定动物种类的重要标志。•对鉴定动物化石有意义的角，可分为洞角和鹿角。•洞角分为角心和角鞘两部分。•角心是骨质的，从头骨生出：•角鞘是表皮性的，包在角心外面，可以和角心分离。•洞角左右成对，不脱换，不分叉。•牛、羊和羚羊等的角都属于这种洞角类•鹿角为骨质构造．角节下有角柄，嵌入头骨中，角上分叉。角的分叉形状常作为鹿化石分类的根据。（二）我国常见的第四纪哺乳动物化石1.啮齿目•原鼢鼠（Pramyospalax）齿形呈正“W”或斜“W”•鼢鼠（Myospalax）•豪猪（Hystrix）2.奇蹄目•包括马科、犀科和貘科。（1）马科•马科的进化历史是从四趾到单一趾的演变过程，也是从森林到草原生活的过程。•真马属是马科中高度发展的一属，它具有特化的四肢，第三趾发育，侧趾退化，掌骨长，趾骨比较短。门齿变宽，颊齿高冠，原尖呈椭圆形或三角形，并且不封闭。•真马在更新世和全新世都很繁盛．种类很多，并一直延续到现代，并成为人类畜养的重要家畜之一。（2）犀牛科•最早发现于始新世地层中，更新世最为繁盛，几乎分布在各大陆。•犀牛多数生活于热带，只有个别种生活于寒冷地区。•臼齿为脊形齿，上臼齿为“∏”型，下臼齿为新月型。3.偶蹄目•偶蹄目包括猪、河马、骆驼、鹿、牛和羊等。•其主要特征是：四肢的脚趾对称排列，每脚有四个或两个脚趾。•此外，偶蹄目的多数头上生有骨质角。（1）鹿科•其特点是雄性额角上长有不同大小和不同形状的鹿角。•鹿角的形状和分枝是鉴定化石的重要标志。•常见种属•布氏大角鹿•肿骨大角鹿•河套大角鹿•四不象鹿（2）牛科•包括牛、羊及羚羊等反刍动物。•头部有洞角，牙齿高冠，磨蚀后齿冠上有复杂花纹。•我国常见的牛科化石有水牛、野牛、原始牛及羚羊等。4.长鼻目•现代的长鼻目只有非洲象和印度象，分别栖居在非洲和亚洲南部的热带地区。•但在中新世到更新世时期，除了澳洲以外，象类广泛分布在各大陆上，种类非常繁多。•在我国晚新生代地层中发现了丰富的象类化石。•中新世和上新世主要是乳齿象类。•第四纪是真象类。•真象包括剑齿象、古菱齿象、原齿象及猛犸象。•猛犸象，是第四纪冰期时的特有动物。•猛犸象化石几乎遍布欧亚大陆和北美大陆的北部。在我国分布在北纬38°以北的地区，主要在东北和内蒙东部。•生存的时代从中更新世到晚更新世，甚至延续到全新世初，但以晚更新世最为繁盛。•猛犸象居住在冻土地带和草原地区，•它们的分布范围与冰川的扩张和消退有密切关系。5.食肉目•牙齿特征，门齿小，犬齿特别发达，呈锥形，臼齿的嚼面有尖锐的突起。•第四纪地层中常见的食肉类化石有：（1）犬科（2）熊科（3）浣熊科以大熊猫为代表。（4）鬣狗科（5）猫科晚新生代地层中以剑齿虎化石最为重要，是划分地层的标志之一。6.灵长目•是哺乳动物中最高等的一类，种类繁多，包括猴和猿。•人类也属于灵长目。•其特征是：•脑高度发达，颅骨接近球形，听觉、嗅觉及视觉都很发达，眼睛向前。•四肢灵活，高等猿类可以直立行走。•在晚新生代地层中猿类化石极为珍贵，是划分地层和研究人类进化的重要依据。•第四纪哺乳动物由于迁移和扩散，可以分布到广大地区。•它们的演化，一个种的绝灭，或者从比较原始的种发展到进步的种，是逐渐发展的，并且在不同地区以及不同种类的这种变化不是同时进行的，延续时间的长短也有差别。•用于地层分析时，必须考虑地层中所含各类哺乳动物化石的组合情况，即第四纪哺乳动物群的发展。（三）第四纪哺乳动物群的划分标准•一方面是从动物群的组成中，新种的出现，古老成分的残留，和绝灭种出现与现生种所占的比例，以及各种哺乳类演化的进步性质等来确定地层的相对年代。•同时可以从组合中按其适应的生态环境，来分析当时的古环境。•第四纪哺乳动物群的划分标准1.哺乳动物群里出现三个新的现代属之一时便标志着第四纪的开始，它们是真象属(Elephas)，真马属(Equus)和真牛属(Bos)。这个标准被称为豪格线（Haug’sline）。2.更新世早期，少量（2—3个）新近纪残留种属，大量更新世特有种属，部分现生种属。3.更新世中期，大量更新世特有种属，个别残留种属，较多的现生种属。4.更新世晚期，大量现生种属，部分更新世特有种属，没有残留种属。5.全新世，几乎全是现生种属。•按照“豪格线”，曾将欧洲(标准地层在意大利北部)的维拉弗朗动物群定为早更新世的标准哺乳动物群。•维拉弗朗动物群的地层年代，据在法国南部含相当动物群的地层中火山岩的同位素K-Ar测年，年龄为3.4MaB.P。（四）中国第四纪哺乳动物群•中国第四纪哺乳动物化石十分丰富，俗称“龙骨”，二千年前已作为中药使用。•上世纪二十年代起，我国古生物学家杨锺健等人进行了系统的研究。•五十年代后有专门的研究所，对中国第四纪哺乳动物的演化，动物群的地理分布，性质以及对动物群的对比等，均做了比较深入的研究，有了较深入的认识。•我国第四纪哺乳动物群的基本面貌与第三纪相比，差别比较明显。•分为南方型动物群和北方型动物群。•中国北方第四纪哺乳动物群1.早更新世泥河湾动物群•又称为长鼻三趾马一真马动物群。•地点：河北省阳原县桑干河谷的泥河湾村。•地层：厚层河湖相沉积层。•动物群特点：•保留了少量新近纪末期的残余种属；•演化出一些特别种属，如长鼻三趾马、板齿犀等。•出现了更新世特有的种属，如三门马、梅氏犀等。•分布：西至青海，北达阴山，南到淮河流域。2.中更新世周口店动物群•又称北京猿人一肿骨鹿动物群。•北京周口店化石第一地点。•洞穴堆积。•动物群特点：•中更新世哺乳动物群的南北分异已非常明显。该动物群更具有北方动物群的特点。•早更新世泥河湾期的一些种属部分保留下来。•出现了较多的中更新世特有种属，如肿骨鹿、纳玛象、梅氏犀、洞熊等。•有大量的进步种属出现，如狼、狐、獾和小型啮齿类。•含有重要意义的北京猿人化石及其文化遗迹。•周口店动物群的组成相当复杂，既有北方种类，也有南方种类，推测当时的气候环境较为湿润温暖。•根据动物群中各种动物的生活习性分析，发现有栖息于森林中的种类，也有生活在草原、疏林、山地或河湖沼泽地带的种类。•年代学的研究表明，周口店动物群生活的时代很长，在距今70万年一23万年之间。3.晚更新世萨拉乌苏动物群•地点：内蒙萨拉乌苏河一带•沉积：河湖相沉积•特点：•中更新世前的一些种类已经绝灭，如中国鬣狗、剑齿虎等。•中更新世出现的某些种类得到发展，成为晚更新世的主要种属，其数量和体形都已增大，如洞穴鬣狗、披毛犀、鄂尔多斯大角鹿、转角羚羊、王氏水牛等。•出现了现代还生活的种属，如野驴等。•在该地区还发现了人类化石及其文化遗迹。•萨拉乌苏动物群属草原型群体，可能是温湿性草原或疏林草原，代表晚更新世早期的—个偏暖阶段。4.晚更新世东北寒冷动物群–猛犸象、披毛犀动物群•在冰期气候影响下，该动物群在晚更新世广泛分布在欧亚大陆及北美大陆的北部。•在西伯利亚北部冻土层中和北美的阿拉斯加都发现过带有完整软体组织的猛犸象尸体，体外披有棕褐色的长毛，长20一30厘米，背部长毛达半米，皮下脂肪层厚达9厘米。•我国的猛犸象化石经14C测定，其年龄在28，000年到12，000年之间。•中国南方的第四纪哺乳动物群1.早更新世元谋动物群•标准地点：云南省北部的元谋盆地。•沉积：河湖相沉积。•元谋动物群包括40个种类，定为种的24种，22个为绝灭种，占93%。•含元谋人化石。•元谋动物群包含第三纪的残余种，如爪蹄兽、枝角鹿等。•属于早更新世的典型代表有元谋狼、鸡骨山狐、昭通剑齿象、云南马、中国犀等。•这个动物群兼有北方上新世与更新世初期动物群的特点，又与华南动物群有一定关系，但缺少华南的大熊猫—剑齿象动物群中的典型种类，如大熊猫、貘、猩猩等。2.中更新世盐井沟动物群•标准地点在四川万县盐井沟的石灰岩裂隙式洞穴中。•也称为大熊猫--剑齿象动物群。•其特点是现生种比较多，约占57.7%。•动物群的特点是，主要成员为典型的南方种类，如大猩猩、大熊猫、巨貘、中国犀等。•也有少数北方的种属，如纳玛象。•这一动物群在南方分布广泛，北至秦岭南坡，向南与泰国、缅甸等地的动物群相接连。•全新世动物群•我国全新世动物群的面貌与现代基本一致。•全新世气候转暖，我国由于疆域辽阔，地形复杂，气候带从寒温带到热带均有分布。•动物群因自然条件的影响可分为南北两大动物区系，并以秦岭为界，北部称为古北区，南部称东洋区。•这个时期更新世特有种多数已经绝灭，只保留了个别种类。•古北区动物的化石以麋鹿为代表，主要分布在江淮流域，以及北京、河南等地。与其共生的有牛、野马、野驴等。•东洋区的动物化石种类丰富，有鹿、猪、大熊猫、斑鹿，象、牛等。•总之，第四纪是哺乳动物高度发展的时期。•我国哺乳动物群的划分表明，陆生哺乳动物演化阶段显示出第四纪发展的主要阶段。•第四纪虽然时间短暂，但由于哺乳动物演比较为迅速，因此，生物地层学原则在划分陆相第四纪地层中具有十分重要的意义。二、第四纪无脊椎动物群•第四纪无脊椎动物包括微体动物及软体动物。•微体动物化石极小，必须在显微镜下鉴定。•其中最主要的有有孔虫、放射虫、介形虫等。•微体动物群对于环境的反映很灵敏，是研究沉积岩相和第四纪古气候的重要标志。1.有孔虫•有孔虫是第四纪海相地层中最重要的化石之一。•它属于原生动物，是一种海生的单细胞动物。•体外被外壳包围，壳体大小只有几分之一毫米至几毫米。•按照生活方式，分为浮游有孔虫和底栖有孔虫两大类。•一部分有孔虫可生活在海陆过渡相的水域中。•有孔虫的外壳分为钙质壳及胶结质壳两类。•滨岸浅水区，以轮虫类、粟米虫类、九字虫类以及胶结壳类为主。•深度50米以外的陆架区，瓶虫类和列式壳类含量增多。•深度200米以外的大陆坡，以浮游有孔虫占优势。•因此，根据有孔虫化石群的性质可以推测当时所代表的古海水深度。•不同属种的有孔虫的分布还受海水温度控制，可用来作为恢复古海水温度的指标。•浮游有孔虫中的圆球虫、圆辐虫等属暖水类型，而