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传统古生物学认为,生物化石化过程一般经历漫长的地质时间,因此难以进行实验研究。然而,生物死亡后,其软体通常在几周或几年内彻底降解消失,因此化石化作用的早期阶段也就成为了化石保存最为关键的过程,而且可以通过野外或室内模拟实验进行相关的研究。由于埋藏学实验设计的局限,对于不同生物化石化作用机制的探讨仍然存在众多空白与争议。
本文初步介绍了生物化石化实验研究现状,并通过设计实验研究了洋葱表皮、太湖银鱼、杆状细菌等材料在人工模拟环境下的化石化作用机制。植物细胞(洋葱表皮)硅化作用模拟实验发现:硅化环境中硅与洋葱表皮细胞壁之间并无分子间键合作用,过饱和硅的快速沉积导致了洋葱表皮细胞核的特异保存;植物细胞(洋葱表皮)钙化作用模拟实验发现,胶体环境可能促进了生物钙化作用,模拟硅胶体溶液中洋葱表皮细胞内出现大量碳酸钙晶体,细胞内晶体较好地矿化保存了洋葱表皮细胞结构;动物组织(太湖银鱼)硅化作用模拟实验发现,硅化环境中银鱼非矿化软体的保存是降解与矿化相互竞争的过程,胶原纤维在动物软体硅化作用中可以优先保存,表皮等组织中的胶原纤维与硅特异结合形成生物——矿物复合结构导致相关生物组织及形态细节被矿化保存:微生物(杆状细菌)硅化作用模拟实验发现,硅化环境中杆状细菌发生了快速硅化并较好地保存其形态,表面双层硅壳的形成可能与细菌表面基团有关,微生物的硅化保存环境可能不仅限于热泉。
实验结果为理解植物的硅化作用及钙化作用机制等提供了有益参考,为研究非矿化软体及微生物的化石化作用机制等提供了重要信息,为探讨特异埋藏化石保真度及其形成环境等提供了实验依据。