古生物形态学

定量古生物学定义

定量古生物学最早是古生物学原理与数据的定量处理方法的结合,但自上世纪八十年代开始,随着现代计算机技术的快速发展与普及,定量古生物学得到了快速发展,演变出重要的学科方向和研究方向。从现代的视角来看,定量古生物学是古生物学原理、数学方法与计算机技术相结合的产物,是以现代计算机技术为辅助手段,应用各种数学理论及方法,对古生物学及相关学科数据进行分析,对化石的形态、分类、生活方式、分布和演化过程等进行研究,以期获得更准确、更能反映真实情况的结果(樊隽轩等, 2016)。

定量古生物学所涉及的研究内容非常广泛,包括了生物宏演化、集群灭绝、生物多样性、成种作用、功能形态学、生物地理、系统发育、古生态、分子古生物、埋藏学、自然选择、个体差异等众多研究领域。

定量古生物学研究历史

定量方法在古生物学研究中的应用由来已久。最早的应用或难追溯,笔者等查到的最早的研究实例是Phillips(1980)采用种级丰富度(Richness)的统计方法,研究英国早古生代的多样性变化(图1)。

图1 英国史前的生物多样性变化曲线(Phillips, 1860)

二十世纪七十年代,随着计算机科学的巨大进步,定量古生物学迅速发展,获得了一系列引人瞩目的重要研究成果。例如,上世纪七十年代起,美国芝加哥大学J. John Sepkoski教授通过近三十年的积累建成了全球显生宙海洋无脊椎动物多样性数据库(Sepkoski, 1979, 1982, 1992, 2002),由此绘制了显生宙生物多样性曲线,确定了海洋生物多样性的不均衡变化,提出了地质历史中五次生物大灭绝(Big Five Mass Extinction)的模式(Sepkoski, 1984),并识别出灭绝事件的两千六百万年的周期性规律(Raup and Sepkoski, 1979)等。这一系列研究成果被认为是当今地球科学研究中最重要的创新性成果之一。他所建立的数据库及随后的学者们在此基础上进行的一系列定量统计分析,促使各国学者从一个崭新的角度去认识海洋生命的演化模式。

值得一提的是,在定量古生物学的发展中发挥至关重要作用的刊物《Paleobiology》。该刊物由美国古生物协会(The Paleontological Society)于1975年创刊,聚焦于地质历史中生物与古生物的演化过程与模式,内容涵盖了生物宏演化、集群灭绝、生物多样化、成种作用、功能形态学、生物地理、系统发育、古生态、分子古生物、埋藏学、自然选择、个体差异等众多研究领域。在这些研究中各种定量方法应用甚广,此刊物也因此成为定量古生物学领域的代表性刊物,同时也是古生物学领域的顶级刊物之一。

定量古生物学概念和分析方法

参考文献

Phillips J. Life on the Earth: its origin and succession[M]. Macmillan and Company, 1860.

Raup D M, Sepkoski J J. Periodicity of extinctions in the geologic past[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 1984, 81(3): 801-805.

Sepkoski J J. A kinetic model of Phanerozoic taxonomic diversity II. Early Phanerozoic families and multiple equilibria[J]. Paleobiology, 1979, 5(3): 222-251.

Sepkoski J J. A compendium of fossil marine families[J]. Milwaukee Public Museum Contributions to Biology and Geology, 1982, 51: 1-125.

Sepkoski J J. A kinetic model of Phanerozoic taxonomic diversity. III. Post-Paleozoic families and mass extinctions[J]. Paleobiology, 1984, 10(2): 246-267.

Sepkoski J J. A compendium of fossil marine animal families[J]. Contributions in biology and geology, 1992, 83: 1-156.

Sepkoski J J. A compendium of fossil marine animal genera[J]. Bulletins of American paleontology, 2002, 363: 1-560.

樊隽轩, 黄冰, 泮燕红,等. 定量古生物学及重要名词释义[J]. 古生物学报, 2016, 55(2):220-243.