了解人類歷史，主要基于語言記錄和文物遺存。前者相對全面，但有主觀性；后者直接，但不夠系統(tǒng)。地球生命歷史復原有些類似，主要證據(jù)有類似語言記錄的脫氧核糖核酸和類似文物遺存的化石。

脫氧核糖核酸存儲于每個生物體中，數(shù)據(jù)量龐大，就像一本天書，不僅為生物體形成提供藍圖，而且還隱藏著生物體祖先的秘密。不過，基于脫氧核糖核酸數(shù)據(jù)復原的生命歷史涵蓋范圍有限，而且生命演化的復雜性常常導致脫氧核糖核酸數(shù)據(jù)的扭曲，有時會指示錯誤的生命歷史。相對而言，化石是生命歷史的直接證據(jù)，大尺度上涵蓋地球生命演化各個時期。化石能夠記錄許多脫氧核糖核酸無法涵蓋的信息，但從數(shù)據(jù)量的角度來看，化石記錄不完備，記錄信息有限，存在天然缺陷。盡管如此，我們依然能夠從化石當中窺見地球生命歷史的過程。

化石最具特色之處在于能夠記錄滅絕生物的存在。在地球生命演化歷史過程中，新物種的出現(xiàn)固然重要，但老物種的消失也是一個必然組成部分。有人推測，從約40億年前第一種生命的出現(xiàn)一直到現(xiàn)在，地球歷史上出現(xiàn)的物種總數(shù)有50億種之多，但現(xiàn)存物種只有約1000萬種，因此絕大多數(shù)出現(xiàn)過的物種都已經(jīng)滅絕了，它們的信息只能通過化石進行復原。

如果沒有化石，我們無法知曉地球上曾經(jīng)存在過許多我們完全無法想象的生物，像五六億年前形態(tài)奇特的埃迪卡拉生物，像體披甲板的早期魚形動物，像中生代時期游弋在海洋中的魚龍和蛇頸龍、翱翔在天空中的翼龍，以及遍布各個大陸的恐龍，還有才滅絕不久的猛犸象和劍齒虎。除了這些奇怪的滅絕生物，更多的是和現(xiàn)存物種親緣關(guān)系密切的滅絕物種，像和我們現(xiàn)代人極其相似的尼安德特人、生活在億萬年前的螞蟻和蜜蜂，以及美麗的銀杏在恐龍時期的近親，這些滅絕生物構(gòu)成了整個生命演化之樹的絕大部分，它們的基因顯然為現(xiàn)代生物多樣性的形成作出了貢獻。滅絕生物和我們現(xiàn)存生物的關(guān)系、滅絕生物退出歷史舞臺的原因、滅絕生物給未來生態(tài)系統(tǒng)的啟迪等這些重要問題的答案，都需要通過化石的研究去解析。

化石不僅能夠記錄滅絕生物的存在，還能幫助我們了解滄海桑田這樣的海陸變遷歷史，甚至能夠幫助我們了解大陸漂移的歷史。在小時間尺度上，人類可以通過氣溫變化和大氣濕度變化，感受到地球環(huán)境的變化，像沙漠的形成和冰原的消失；在大時間尺度上，地球的變化遠遠超出了我們?nèi)祟惖闹苯痈兄?，這就需要化石的幫助。北宋學者沈括在《夢溪筆談》中記錄了內(nèi)陸地區(qū)的貝殼化石，顯現(xiàn)了海岸線內(nèi)遷了千里之遠。喜馬拉雅魚龍化石的發(fā)現(xiàn)更是凸顯了這種海陸變遷的極端性：曾經(jīng)的海洋現(xiàn)在居然成了世界屋脊。

地球變化不僅涉及地形地貌的變化，而且會發(fā)生在更大地理尺度上。我們今天去大洋洲、南極洲，或者其他一些大陸，需要越過大洋，但在地球歷史的某些階段，地球陸地是一體的，比如兩億多年前的三疊紀時期，地球上就只有一個超級大陸，名叫泛大陸。由于這個原因，生活在當時大陸上的一些生物非常相似，呈現(xiàn)了全球一致性。后來，泛大陸開始解體，先是北美和非洲大陸之間分裂，后來是其他大陸之間的分裂以及大陸之間的相互遠離，并伴隨著一些大陸的旋轉(zhuǎn)，最終形成了今天的大陸格局。對于化石的研究者來說，不同區(qū)域的化石發(fā)現(xiàn)能夠幫助他們復原大陸漂移的歷史?；推渌刭|(zhì)記錄告訴我們，華夏大地的不同區(qū)域也曾經(jīng)被海水分割，今天的一體化是地球長期演化的結(jié)果；化石和其他地質(zhì)記錄甚至告訴我們，曾經(jīng)位于赤道地區(qū)的陸塊后來漂移到極地地區(qū)，或者相反。大陸漂移顯然影響了全球的生物面貌，比如，中生代時期恐龍動物群面貌的變化就受到了泛大陸解體的影響，我們今天在大洋洲看到的獨特生物面貌就和大陸分離與漂移過程緊密相關(guān)。

保存在地球各大陸地層當中的化石一起形成了一部天然史書，記錄了地球演化的歷史?；涗浉嬖V我們，海洋是地球早期歷史的主要舞臺，那時的生物是厭氧生物，但約35億年前，甚至更早時期，藍細菌通過光合作用在淺海中產(chǎn)生氧氣，大約24億年前，氧氣開始在大氣中積累，在約20億年前，氧氣濃度達到當今水平的約10%，到八億多年前，大氣圈之中的氧氣濃度再次大幅上升，最終達到了當今地球大氣圈的氧氣含量，在某些地質(zhì)歷史時期，大氣氧含量甚至超過了當今水平。地質(zhì)記錄告訴我們，早期生物的演化不僅是一個適應環(huán)境的過程，更是一個改造環(huán)境的過程。生物的光合作用不僅改變了大氣組成，也給自身帶來了變化：真核生物出現(xiàn)，有性繁殖和多細胞生物出現(xiàn)，動物和植物出現(xiàn)，這一切變化都和氧氣濃度的變化密切相關(guān)。生物對環(huán)境的改造不僅體現(xiàn)在氧氣和二氧化碳等氣體在大氣圈中含量的變化上，還體現(xiàn)在其他方面，比如，陸地生物的繁盛，尤其是陸地植物的繁盛，改造了地表形態(tài)和面貌，造就了生物生存的新環(huán)境；再比如，長期的物理化學過程讓生物體的化學組分融入地表，甚至能夠深入地下，影響了地球深部的化學組成。

這部古老的史書有些篇章描述詳盡，有些篇章記錄粗淺，有些頁碼保存精美，有些頁碼損毀嚴重。中華大地有幸貢獻了一些華美篇章，展現(xiàn)了地球演化歷史當中的許多精彩故事。云南帽天山保存的精美化石告訴我們五億多年前寒武紀生命大爆發(fā)的故事，呈現(xiàn)了我們熟悉的各類生物出現(xiàn)不久時的面貌；四億多年前志留紀早期的重慶生物群見證了早期脊椎動物的演化，見證了對于我們生存極其重要的一些重要器官結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)；云南曲靖三億多年前的泥盆紀魚類為我們講述了四足動物登上陸地之前的精彩故事；通過研究浙江煤山2.5億多年前二疊紀末期的化石和地層，我們現(xiàn)在能夠精確復原地球宏體生物演化歷史過程中最大一次生物滅絕事件的過程；生活在1.2億多年前的遼寧西部及其周邊地區(qū)的熱河生物群為我們展示了“鳥語花香”的現(xiàn)代陸地生態(tài)系統(tǒng)的雛形；新生代時期華夏大地上的各種化石更是見證了青藏高原的隆起、哺乳動物家族的繁盛，見證了人類的演化。這些化石成為中國古生物學研究的基礎，助力中國古生物學成為中國基礎科學研究的一道亮麗風景，成為世界上各類生物學和地球科學教材的一個越來越重要的組成部分，為世界知識體系的構(gòu)建添磚加瓦，作出貢獻。

化石常常并不精美，化石記錄并不完備，化石的解讀也會存在爭議，但這并不妨礙化石成為歷史的揭秘者，成為歷史的見證者，成為我們了解地球歷史的永恒的信息來源。

（作者單位：中國科學院古脊椎動物與古人類研究所）