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中国发现向早期现代人连续演化的更新世中期人类头骨化石
图1. 安徽东至华龙洞出土的人类头骨化石。A:头骨化石出土状况;B:去除地层堆积物后的头骨化石碎片;C-F:3D虚拟复原的头骨化石,分别为前面观、右前面观、顶面观和左侧面观.(吴秀杰供图)
图2.华龙洞遗址及其化石分布情况。A 华龙洞周边地貌特征;B1-B3: 遗址形成过程模式图;C:2014年华龙洞发掘前景象;D:2016年华龙洞遗址发掘后空中俯视图;E:出土人类头骨化石点遗址纵向切面模式图 (蔡演军、裴树文供图)
图3.华龙洞年代测定结果(蔡演军供图)
图4.华龙洞遗址动物化石堆积情况(A), 出土的石制品(B)及哺乳动物化石(C,D)(同号文、李强、裴树文供图)
图5.华龙洞头化石(A)及其与中国其他古人类化石的对比。B:周口店直立人;C:南京直立人 D:大荔人;E:金牛山人;F:马坝人(吴秀杰供图)
(化石网报道)据中国科学院古脊椎动物与古人类研究所:距今 30-13万年的中更新世晚期是东亚古人类演化的重要时间段。直立人消失与古老型智人繁盛、演化多样性与不同古人类成员出现以及古老型人类向早期现代人演化等一系列重要事件都发生在这一时期。由于以往发现的中更新世晚期人类化石大多破碎、或年代存在不确定因素,古人类学界对这一时期东亚古人类演化的许多问题一直存在争议。因此,年代可靠、保存状态良好的人类化石对于研究和论证这一时期人类演化过程尤为重要。近日,《美国国家科学院院刊》(PNAS) 发表了中国科学院古脊椎动物与古人类研究所刘武、吴秀杰、裴树文以及中国科学院地球环境研究所蔡演军等对华龙洞中更新世人类化石的研究论文,为深入探讨东亚古人类演化提供了新的证据。
2013年以来,该研究团队对位于安徽省东至县的华龙洞进行了连续5年的系统发掘,先后发现了30余件古人类化石、100余件古人类制作使用的石器、40余种哺乳动物化石。此外,还发现了动物骨骼表面切割、砍砸痕迹等反映古人类生存行为的多种证据。通过同位素测年、动物群组成分析及地层对比等多种方法的综合研究,人类化石的年代被确定为距今33.1万-27.5万年之间。
华龙洞位于一处寒武系灰岩山坡的底部,含化石地层堆积物系古老洞穴坍塌形成,地质、地层及埋藏演化过程较为复杂。由于华龙洞遗址是由坍塌的洞穴形成,整个工作区域包含大量灰岩块体及坚硬的胶结,发掘工作极其艰难。在连续5年的发掘过程中,团队成员每年都需要克服采用工程破裂手段破碎巨石并清理现场等重重困难。在发掘过程中,针对胶结物不规则分布、地形起伏大和地层堆积非常复杂的特点,团队采取国际洞穴和裂隙常用的发掘技术,运用顶部整体布方,全面揭露,全程记录出土遗物三维信息的技术,自上而下发掘,发掘胶结物进行手选、干筛、水洗等多种程序,以便寻找古人类化石及相关标本。5年来,研究人员在发掘过程中对地层进行观测和描述,原位采集了近百件年代测定样品,并对早期洞穴的次生碳酸盐堆积进行考察和测年样品采集。在室内测试分析过程中,首先遴选适合年代测定的较为纯净的次生碳酸盐样品,然后分别在西安交通大学和美国明尼苏达大学铀系年代实验室进行不平衡铀系年代的测定,获得了54个次生碳酸盐样本和两个动物牙齿的铀系年代数据,确定了华龙洞人类化石的年代。
在华龙洞发现的人类化石一共有30余件,代表大约16个古人类个体。其中编号为华龙洞6号(HLD-6) 的头骨保存最为完整。这件化石发现时尚包裹在地层胶结中,仅露出眼眶和部分面部。在清理包裹化石的地层胶结后,发现了属于同一个体的19件头骨和下颌骨碎片。经过细致的修复、拼接、CT扫描、手工和虚拟复原,获得较为完整的虚拟和实体头骨、下颌骨和颅内模。复原后的华龙洞头骨包含几乎完整的面部和大部分脑颅部以及一侧下颌骨, 代表一个大约14-15岁少年个体。近两年来,该团队对华龙洞人类头骨、下颌骨和牙齿形态特征、测量数据、脑形态、脑量、颅骨内部结构等特征进行了细致的研究并与世界范围内古人类化石及数据进行了对比。
对华龙洞人类化石的研究发现:距今大约30万年的华龙洞人类头骨、下颌骨和牙齿呈现与东亚中更新世直立人、更新世晚期人类及现代人类相似的混合特征。华龙洞人类头骨具有一系列与周口店等东亚更新世中期人类一致的原始特征,包括低矮的颅穹窿、颅骨最大宽位置低、额骨矢状脊、发达的眶上圆枕、宽而低矮的鼻部梨状孔、缓坡型鼻腔底部结构、第三臼齿先天缺失等。这些解剖学特征与多数中国更新世人类化石特征相似,体现了东亚地区更新世人类演化的区域连续性总体趋势。同时,华龙洞人类头骨、下颌骨和牙齿化石还呈现出一些与更新世晚期人类及现代人相似的的特征,表现为上面部扁平、颅穹窿部和面部形态纤细、下颌骨联合接近垂直并出现颏三角、牙齿结构简单及尺寸较小等。这些相对进步的特征揭示这一时期东亚大陆人类已经出现向早期现代人演化过渡的趋势。因而华龙洞人类化石提供了东亚地区人类演化区域连续性以及从古老型人类向早期现代人演化过渡的新证据。
华龙洞古人类生存行为信息主要来自石制品和人类对动物资源的利用。古人类采取锤击法对质地较好的燧石结核进行剥片和加工石器,而针对石英原料则采取砸击法制作石制品,反映了多样化的适应策略。在出土的燧石石片边缘均显示有古人类使用过的痕迹,这与出土多件动物骨骼表面保留割切和砍砸痕迹相吻合。未来对石制品、动物化石及痕迹标本的深入研究,将进一步揭示华龙洞的遗址性质及古人类对生态环境的适应策略等多方面的信息。
近10余年来,该研究团队开展了大量的野外调查和发掘,先后在湖北郧西黄龙洞、湖南道县福岩洞以及安徽东至华龙洞等地发现重要古人类化石及古人类生存活动证据,并开展相关的多学科研究。华龙洞是继周口店之后,在中国发现的出土人类化石最为丰富,同时还包含石器及其它古人类生存活动证据的综合性古人类遗址。长期以来,古人类学界对支持东亚古人类连续演化以及现代人当地起源的化石形态特征一直存在争议。华龙洞人类化石的发现和研究为探讨这些问题提供了新的证据。对华龙洞人类化石的研究,发现了包括第三臼齿先天缺失等一些支持东亚古人类连续演化的区域性特征。此外,华龙洞人类头骨、下颌骨、牙齿呈现一系列与现代人类相似的形态特征,暗示现代人在东亚大陆出现时间可能比以往认为的更早。这些发现也符合世界范围古人类演化的纤细化及区域连续性的总体趋势。目前对华龙洞人类化石的初步研究已经提供了论证东亚古人类演化的新的证据,标志着我国学者在人类演化研究领域取得的又一项突破性成果。
这项研究得到中国科学院和国家自然科学基金委的资助。
文章链接:https://www.pnas.org/content/early/2019/04/24/1902396116
2019-04-30
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宁夏灵武首次发现古近纪始新世大型哺乳动物雷兽化石
资料图:雷兽
(化石网报道)据宁夏地质局地质博物馆(魏丽馨):4月8日,地质博物馆联合中国科学院古脊椎动物与古人类研究所赴灵武进行野外实地考察,在灵武地区发现古雷兽头骨化石,此化石是在宁夏灵武首次发现的古近纪始新世大型哺乳动物雷兽化石。 通过考察,采集到雷兽牙齿、偶蹄类动物下颌及小哺乳动物下颌、掌骨等化石,并详细了解了化石产地、层位及赋存状况等内容。其中,雷兽化石是我区始新世哺乳动物化石的首次发现,这为研究该地区地层划分、古生态与古环境提供了重要证据,也为今后我区哺乳动物化石研究指明了新的方向。下一步,地质博物馆将积极联合相关科研院所,持续开展宁夏古生物科学研究工作,力争取得更大的突破。
相关报道:宁夏首次发现古近纪始新世大型哺乳动物雷兽化石
(化石网报道)据人民网银川4月19日电(宽容):记者从宁夏地质局获悉,宁夏地质局地质博物馆和中国科学院古脊椎动物与古人类研究所组成的专家组,在灵武地区发现雷兽化石,这是在宁夏首次发现的古近纪始新世大型哺乳动物雷兽化石。
据了解,专家组目前已采集到了雷兽牙齿化石,还对偶蹄类脊齿鼷鹿下颌及啮齿类林跳鼠下颌、掌骨等化石进行了采集,并详细了解了化石产地、层位及赋存状况等内容。
据专家介绍,雷兽生存于5600万年至3400万年前的始新世,是奇蹄目已灭绝的哺乳动物。此次宁夏首次发现古近纪始新世雷兽化石,为研究该地区地层划分、古生态与古环境提供了重要证据,也为今后宁夏哺乳动物化石研究指明了新的方向。
相关报道:宁夏首次发现古近纪始新世雷兽化石
(化石网报道)据银川晚报(王道睿 王汀):记者4月18日从宁夏地质博物馆获悉,该馆和中国科学院古脊椎动物与古人类研究所组成的专家组,在灵武地区发现雷兽化石,这是在宁夏首次发现的古近纪始新世大型哺乳动物雷兽化石。
雷兽外形类似犀牛,生存于5600万年至3400万年前的始新世,是奇蹄目已灭绝的哺乳动物。专家组通过考察,除了采集到雷兽牙齿化石外,还采集到偶蹄类脊齿鼷鹿下颌及啮齿类林跳鼠下颌、掌骨等化石,并详细了解了化石产地、层位及赋存状况等内容。
这次雷兽化石在宁夏古近纪地层的首次发现,为研究该地区地层划分、古生态与古环境提供了重要证据,也为今后宁夏哺乳动物化石研究指明了新的方向。
相关报道:宁夏首次发现古近纪始新世大型哺乳动物雷兽化石
(化石网报道)据新华社银川4月18日电(杨稳玺):近日,宁夏回族自治区地质博物馆和中国科学院古脊椎动物与古人类研究所组成的专家组,在宁夏灵武地区发现雷兽化石,这是在宁夏首次发现的古近纪始新世大型哺乳动物雷兽化石。
据自治区地质博物馆相关负责人介绍,雷兽外形类似犀牛,生存于5600万年至3400万年前的始新世,是奇蹄目已灭绝的哺乳动物。古近纪旧称老第三纪,是地质年代中新生代的第一个纪,开始于大约距今6600万年,延续了约4300万年。古近纪的上一纪是白垩纪,下一纪是新近纪。古近纪包括古新世、始新世、渐新世。
专家组通过考察,除了采集到雷兽牙齿化石外,还采集到偶蹄类脊齿鼷鹿下颌及啮齿类林跳鼠下颌、掌骨等化石,并详细了解了化石产地、层位及赋存状况等内容。这次雷兽化石在宁夏古近纪地层的首次发现,为研究该地区地层划分、古生态与古环境提供了重要证据,也为今后宁夏哺乳动物化石研究指明了新的方向。
2019-04-19
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可能是史上最大的肉食哺乳类动物:肯尼亚发现2300万年前巨型狮子
可能是史上最大的肉食哺乳类动物:肯尼亚发现2300万年前巨型狮子
(化石网报道)据中新网:美国的古生物学家18日表示,一种长有超大尖牙、活在2300万年前肯尼亚大草原的巨型狮子,可能是史上最大的肉食哺乳类动物之一。研究人员估算,巨狮体重可能重达1.5公吨。还原非洲巨狮的图像显示,它是拥有条纹、长着超大尖牙的巨形猫科动物,头部可能跟当今犀牛的头一样大。研究人员伯尔斯说:“根据我们找到的巨齿,非洲巨狮是极为特殊的超大肉食动物,明显大于现代狮子,很可能比北极熊还大。”
2019-04-19
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中华震旦角石:沧海桑田变迁的记录者
(化石网报道)据科技日报(陈瑜):“中国旧称震旦,从中华震旦角石这个名字可以猜出来,这是只有在咱们国家才会出现的一种角石。”北京自然博物馆副研究员王宝鹏指着三根外观如竹笋般的化石告诉记者。
近日,北京海关向北京自然博物馆移交了76件罚没化石及古生物制品,并在现场进行了化石及古生物制品展示。
“中华震旦角石是一种非常凶猛的肉食动物,壳长可达二米以上,多数在几十公分至一米之间。”王宝鹏解释,其中两根“竹笋”出自同一个角石,自己也是第一次见到长达两米多的中华震旦角石。
距今约4.5亿年的“标准化石”
角石,顾名思义,具有坚硬的外壳。
王宝鹏告诉记者,从开始发育到最终长成,角石外壳直径逐渐变大,肉体生长时不断前移并分泌钙质形成新的壳。肉体生长在壳底端的住室内,住室后面向壳的尖端一方则形成一系列的气室,气室对角石的升降和平衡具有重要作用。
从外形看,中华震旦角石外形如同宝塔,呈圆锥形,一头尖,一头宽,表面发育有节、竖纹等,其石面有二三十节环状圈纹突起,亦犹似竹笋。
在古生物学家的定义里,中华震旦角石是我国华南地区距今约4.5亿年晚奥陶世的一种典型“标准化石”。
所谓标准化石,是指能够或可能用以确定其产出地层时代或阐明其生活环境的化石,多用作区域地层对比的标志,也用于指一个组合带中最有特征的代表性化石。
根据地层自然形成的先后顺序,地质学家和古生物学家将地层时代分为太古代、元古代、古生代、中生代和新生代。奥陶纪是古生代的第二纪,中华震旦角石是这一时期分布最广的动物化石之一。
王宝鹏告诉记者,古生物化石之所以珍贵,是因为只有不到1%在地球上生活过的生物才可能形成化石。珍贵的化石好比历史书里的文字,能为现代人去解码地球上发生过的大事件提供线索。
中华震旦角石记录了4.5亿前的一段历史:突然某一天,一场天灾袭来,在海洋里畅游的中华震旦角石被泥沙掩埋压实,氧气吸尽之时停止了挣扎。之后它们的内脏和腕触逐渐腐烂,只留下石灰质硬鞘。沧海桑田,它们与周围岩石物质频繁交替充填,渐渐石化。
王宝鹏说,之前的研究表明,中华震旦角石多产于三峡地区,其中以湖北宜昌最著名。与中华震旦角石同时出现的,还有三叶虫等化石。“这意味着,在奥陶纪时期,三峡地区一般都属于浅海区。这也进一步佐证,古地理里,当时华北、华南板块是没有碰撞在一起的。”
鹦鹉螺的近亲,可找寻其上下游生物链
角石一般是直的,也有弯的或盘卷的。
值得一提的是,中华震旦角石是鹦鹉螺的近亲,不同的是,鹦鹉螺的壳是卷曲在一起的。
在奥陶纪末期,气温骤升骤降。相比鹦鹉螺,中华震旦角石的直壳并不方便运动,当环境稍微变化,它们的生存受到影响,最终迅速灭亡,相比而言,鹦鹉螺盘卷的壳能更好地适应环境,所以能存活到现在。中华震旦角石死后先被沉淀的泥沙覆盖,渐渐石化。又过了亿万年,地球地质构造运动中,三峡地区被抬升为高山,这些含着化石的岩石露出地面,才逐渐被人们发现。
王宝鹏说,中华震旦角石是我国《古生物化石管理办法》保护、管理的化石之一,足见其珍贵性。从科研价值方面来说,中华震旦角石为何会出现在我国三峡地区?它的上下游生物链是什么?都值得进一步研究。
北京自然博物馆是国家为数不多的首批甲级古生物化石收藏单位,在国内外均具有极高的影响力。北京市规划和自然资源委员会副主任陈一昕说,根据国家《古生物化石保护条例》,经前期与北京海关协商,按照属地原则,北京市规划和自然资源委员会指定北京自然博物馆作为收藏单位收藏罚没的化石及古生物制品。“罚没化石在自然博物馆将得到很好的保护和利用,海关依法罚没的化石及古生物制品将更好地发挥科研及教育价值。”
中华震旦角石:沧海桑田变迁的记录者(资料图:震旦角石)
2019-04-18
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更新世晚期亚洲象有较为稳定的摄食行为和栖息环境
广西崇左晚更新世岜仙洞亚洲象牙齿化石的序列取样方法图(马姣 供图)
(化石网报道)据中国科学院古脊椎动物与古人类研究所:通过哺乳动物整个牙齿的取样,即整体取样,开展稳定同位素(C,O)分析,已是揭示其食物来源及栖息环境的主流研究方法之一。然而,对于具有硕大牙齿的亚洲象而言,按照常规的整体取样方法,仅可获得牙齿的极小部分。对该样品进行稳定同位素分析,只能重建牙齿生长发育的某一特定阶段、无法揭示整个牙齿生长发育期间个体的摄食行为和生存环境,实现在群体层面上了解该物种摄食行为广泛性和多样性的目的。之前的研究(Ma, Wang, Hu et al., QI, 2017),采用整体取样方法,就曾发现更新世晚期广西地区亚洲象的食物来源极其广泛,但其是否受到多因素(如断奶效应、季节性变化以及种群差异等)的影响,仍缺乏深入探讨。
为此,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所和中国科学院大学人文学院考古学与人类学系的博士研究生马姣与其导师胡耀武、王元等研究人员合作,对广西崇左晚更新世岜仙洞遗址的三个亚洲象个体的牙齿(1件DP4,2件M1),运用了国际上最新的取样方法,即牙齿序列取样(顺着亚洲象臼齿的生长发育方向截取多个样品),将3件牙齿分别获取的13、35和23个样品开展了稳定同位素(C、O)分析,以期了解整个牙齿生长发育期间食物来源和栖息环境的变化。研究发现:这三个牙齿的同位素数据,确实存在一定的变化,可能缘于断奶和迁徙活动,但与受季节性食物资源的影响无关。然而,最为重要的是,尽管这三个牙齿的同位素数据有所波动,但总体上变异范围均较小(1‰~2‰)。这一方面表明这三个亚洲象个体,栖息于较为稳定的森林环境中,另一方面,对应更新世晚期的亚洲象而言,整体取样所获取的稳定同位素数据,能够反映整个牙齿生长发育期间的摄食行为。由此,亚洲象不同个体存在的稳定同位素数据之差异,应为其多样的食物来源和栖息环境所致。
本次研究是首例亚洲象牙齿化石的序列取样同位素分析,为今后深入了解我国南方更新世晚期亚洲象摄食行为的灵活性和复杂性以及亚洲象与剑齿象摄食行为的差异等工作奠定了理论基础。
该成果已在线发表于《古脊椎动物学报》(英文版),本项研究得到了国家自然科学基金(批准号:41773008, 143109, 41872022)和国家重点基础研究发展规划项目(批准号:2015CB953803)的资助。
文章链接:http://www.ivpp.cas.cn/cbw/gjzdwxb/pressonline/201903/t20190327_5262403.html
2019-04-18
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河南省永城市出土距今10万至12万年3米长完整象牙化石
(化石网报道)据齐鲁晚报·齐鲁壹点(张九龙):3月29日,河南省永城市永馨园北区建筑工地工人在施工时挖掘到一根完整象牙化石。3月30日,该市旅游服务中心文物工作队对象牙化石进行发掘。经初步测量,该象牙化石长约3米。由于发掘现场未发现其他骨骼化石,初步鉴定该象牙化石为流水搬运沉积所致,推算其所属年代距今10万至12万年。目前,为防止风化,该象牙化石已运至永城市博物馆,并用专用密封袋保存。下一步,有关部门将会同河南省文物专家对其进行详细鉴定。
其实,在远古时期,山东也一度是当时象类的家园,此前,山东也多次发现远古大象遗迹。
2013年,临沂一村民在挖水井时,挖出一块白色质地表面有齿痕的“怪石”。经山东博物馆自然部专家鉴定,初步确认“怪石”是生活在距今大约5万年前的古菱齿象臼齿化石。古菱齿象是生活在距今1万—20万年的晚期更新世的大型哺乳动物,是有史以来最大的大象,成年古菱齿象体重可达10—14吨,其主要活动区域是在华北、华东等地区,喜欢气候温暖的环境。
除此之外,山东省境内的兰陵县、济南市长清区、宁阳县也曾有古菱齿象化石出土。史前古菱齿象体形硕大,比现在人们看到的亚洲象要大得多。
2007年,距离京杭大运河北3公里处的枣庄市台儿庄区马兰屯镇境内出土一具远古时代的象牙化石,经过测量,这具象牙化石长约2.30米,最粗处周长60厘米,中间周长17厘米,顶头断掉部分长约40厘米,经文物专家鉴定,该象牙属于远古时代较大的猛犸象种。猛犸象是一种适应寒冷气候的动物,它是冰川世纪的一个庞然大物。
20世纪80年代中期,在台儿庄区泥沟镇曾经出土了当时世界上最长的象牙化石,长为3.35米。之后,在台儿庄区运河两岸又陆续出土了两具超过3米的象牙化石。
这些古象遗迹为研究山东地区远古时代的气候、地形提供了重要参考依据。
相关报道:永城出土一根3米长完整象牙化石 初步推算其所属年代距今10万至12万年
(化石网报道)据大河报·大河客户端(记者 陈海峰 实习生 陈曼 通讯员 聂政文):3月29日,永城永馨园北区建筑工地工人在施工时,发现一3米长的象牙化石,该象牙化石保存相对完好,其周围未发现其他骨骼化石,初步推算其所属年代距今10万至12万年。根据商丘市博物馆的记载,商丘境内自1959年以来多处出土象牙、犀牛牙化石,该次永城出土的象牙化石是最长的也是最完整的。如此巨大的象牙化石在商丘境内出土,对于研究河南的古生态、古环境变迁,及古生物演化过程具有非常重要的意义。
3月29日,永城市永馨园北区建筑工地工人施工时,在挖掘到地下5米左右时,发现了一个像骨头又像石头的物体,便立刻停止施工并将相关情况报告给永城市旅游服务中心。
3月30日,该市旅游服务中心文物工作队对象牙化石进行发掘,初步推算该象牙化石所属年代距今10万至12万年。目前发掘工作已经结束。
“我们到现场时工人刚挖出一个象牙尖,他们在等我们来的时候又埋上了,所以开始我们也不知道下面是什么。当时围观人员比较多,我们立刻进行抢救性发掘。随着泥土慢慢剥离,一个被泥土包裹的象牙形状逐渐呈现,象牙的大小出乎我们所有人的意料。经过初步测量,我们发现这是一个长约3米,根部周长约60厘米,且保存非常完整的象牙化石。象牙化石表面被泥土包裹,不是十分坚硬。”商丘市旅游服务中心文物工作队队长姚纯建说,“有一点我们觉得很遗憾,象牙化石由于严重风化等原因,在发掘过程中象牙化石脱落,断为3节,在断面上可以看到有植物根系”。
据姚纯建介绍,发现象牙化石的位置位于地下5米处,周围是河流淤积形成的沙土地貌,由于发掘现场未发现其他骨骼化石,推测该象牙化石是随着流水搬运沉积到此处形成的。目前,为防止风化,该象牙化石已运至永城市博物馆,并用专用密封袋保存。下一步,该部门将会同省有关专家对其进行详细鉴定。
“这次永城发现的象牙化石出土地层清楚,保存基本完整,是商丘境内首次出土保存如此完整的象牙化石,这对研究商丘古生物、古气候、古地理植被以及古代大象在河南的活动情况等,都是很珍贵的资料。”商丘博物馆馆长王良田说。
河南省永城市出土距今10万至12万年3米长完整象牙化石
2019-04-12
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还原“清江生物群”发掘的前前后后——破解生物进化谜团的化石宝库
(化石网报道)据光明日报(张哲浩 马荣瑞):3月22日凌晨(北京时间),国际权威学术期刊《科学》(Science)发表了西北大学早期生命与环境创新研究团队张兴亮、傅东静等人的最新研究成果《华南早寒武世布尔吉斯页岩型化石库——清江生物群》。至此,地处中国宜昌长阳地区,距今5.18亿年的寒武纪特异埋藏软躯体化石库——“清江生物群”,首次向世界摘下它神秘的面纱,成为进化古生物学界又一突破性发现。
从发现化石到刊载成果,时间已经转过了近12年。2007年盛夏的一个傍晚,空气炎热而闷湿,在湖北宜昌长阳地区带队踏勘的西北大学地质学系教授张兴亮用地质锤,从河床上的石头里敲出了半根拇指长的林乔利虫化石——这是在一种布尔吉斯页岩化石库中的表征性节肢动物。那时,野外踏勘队成员、25岁的博士新生傅东静见证了那一幕。
日前,记者采访了论文第一作者、西北大学地质学系副教授傅东静,试图还原“清江生物群”发掘的前前后后。
探寻达尔文之惑
在探寻生物演化的过程中,“寒武纪大爆发”被称为进化生物学的一大悬案:大约5.4亿年以前,在不到地球演化史1%的时间里,迅速产生了90%以上的动物门类,这成为达尔文在1859年创立以渐变论为基调的生物进化论时面临的第一难题。
“要破解寒武纪大爆发的奥秘,除了基于理论的科学猜想,还要发现恰当的科学观察窗口——化石库。”在西北大学早期生命与环境重点实验室里,记者见到了这位80后女生物学家傅东静。
百余年间,科学家在全球各地发现了50余个化石库,但“理想的顶级研究目的地”寥寥:20世纪初至70年代,加拿大寒武纪中期布尔吉斯页岩化石库中软躯体化石生物群的发现和研究,在古生物学和进化生物学中长期独领风骚;80年代以来,我国云南寒武纪早期澄江生物群研究成果超越前者,其动物界的三个亚界的早期框架构成更为完整、化石保存更为精美,成为我国唯一化石地世界自然遗产。
在学界,化石保存质量和化石物种多样性一直是衡量化石库等级的硬门槛。傅东静介绍,此次发现的“清江生物群”,在4351件化石标本中,已分类鉴定出109个属,其中53%为此前从未有过记录的全新属种。生物统计学“稀疏度曲线”分析显示,“清江生物群”的物种多样性将有望超过包含布尔吉斯和澄江在内的全球已知所有寒武纪软躯体化石库。
“更重要的是,‘清江生物群’发现的软躯体化石奇迹般地以原生碳质薄膜形式保存了原始的有机质,这将为开展埋藏学和地球化学研究,进而开展深入的古环境研究提供理想素材。”傅东静补充道。
国际著名古生物学家、瑞士洛桑大学教授Allison C.Daley,在《科学》杂志发表评论文章,称“清江生物群”是令人震惊的科学发现:“其化石丰富度、多样性和保真度世界一流,科学价值巨大。后续研究将有望填补人类对于寒武纪大爆发的认知空白并解决动物门类起源演化等方面的一系列科学问题。”
“这里将成为开展寒武纪生命大爆发研究最理想的顶级化石库。”傅东静说。
用12年寻找化石的故事
很少有人知道,从最初发现的那半只林乔利虫化石,到震惊古生物学界的化石宝库现世,西北大学早期生物研究团队用了足足12年。
“起初虽然我们找到了林乔利虫,但谁也无法判断这个化石库的价值究竟有多大。”傅东静说。
化石库的价值只能由化石标本来证实。在发现化石标本的丹江河里,工人用撬杠撬出来1立方米大小的石头,踏勘队员就用地质锤顺着页岩的层面劈,一边劈一边看,把找到虫子的化石标本整理、编号、打包,最后背出山。
在实验室里,每一块标本要在体式显微镜下进行前期修复;使用扫描电镜揭示化石的超微结构以及元素组成;再用MicroCT进行高精度三维立体扫描……12年间,劈石头、啃干饼的科研生活早已成家常便饭,张兴亮、傅东静和团队里历届硕士博士生最终在5亿年前的化石标本里,找出了20000多只“虫子”。
随着获取的标本数量日益增加,化石库的学术价值逐渐彰显。2014年,学术团队最终决定把研究重心彻底对准“清江生物群”。
“我们采集的每块化石都有故事,每个故事我们都烂熟于心。”傅东静说。
中国的“两江生物群”
如今,地球上的动物界共分为38个门,在寒武纪生命大爆发时期的化石中,已发现20个现生动物门类和6个已灭绝动物门类,但仍有18个现生动物门类尚未在寒武纪找到化石代表。
在过去的35年间,古生物学家曾在澄江生物群的研究中找到了许多动物门类的最早化石记录。傅东静相信,同处于寒武纪动物门类爆发极盛时期的“清江生物群”,随着大规模发掘,将为发现和探索新的躯体构型和新的动物门类提供第一手材料。
“与澄江生物群相比,‘清江生物群’生活于远离海岸的较深水环境,代表了不同生态环境下的全新生物群落,二者的研究有很强的互补性。”傅东静说。关于为何将新发现的化石库命名为“清江生物群”,傅东静这样解释,化石埋藏地是在清江与丹江河的交汇处,“这样命名是为了纪念发现它们的地方,记载中国在科学史上的重要贡献。”
早在此前数十年间,西北大学院士舒德干就将其首次发现的古老生物先后以“华夏鳗”“云南虫”“昆明鱼”等字眼命名。他曾说,中国需要更多的人为科学发现的里程碑来培土。如今,傅东静更加忙碌——除了日常的教学科研,她还要回复解答来自国内外同行的数十份邮件、传真,“基本是关于‘清江生物群’的”,傅东静坚信,未来“清江生物群”能够同澄江生物群一同成为享誉世界的“中国两江生物群”。
“在研究寒武纪大爆发的化石宝库里,有两座高峰永远属于中国。”傅东静说。《光明日报》(2019年04月07日 03版)
还原“清江生物群”发掘的前前后后——破解生物进化谜团的化石宝库
2019-04-12
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韩国发现小恐龙“Minisauripus”足印化石 脚底皮肤纹理保存完好
(化石网报道)据环球网(实习编译:潘婷):美国合众国际社4月9日报道,古生物学家在韩国发现了一组小恐龙的足印,并在每只足印内都发现了保存完好的脚底皮肤纹理。
在新闻发布会上,参与研究的美国科罗拉多大学的地质学教授马丁?洛克利表示:“这是人们第一次在一组恐龙足印中发现了整个脚底皮肤纹理。”他介绍道,这组足印和皮肤纹理是一种名为“Minisauripus”的小恐龙留下的,这类恐龙是目前世上最小的兽脚类恐龙之一,它们的足印非常小且十分罕见,因此最初在韩国晋州的挖掘过程中差点被破坏,所幸研究人员及时发现。
洛克利指出:“这组足印是在一层非常薄的细泥上留下的,这层泥就像一层厚度仅有一毫米的新漆一样。”研究人员对泥层进行分析后发现:在足印形成之前应下过一场雨,降雨后小恐龙经过此处,它留下的足印和皮肤纹理很快就被另一层泥浆覆盖,因此这组一亿两千万年前的足印得以保留至今。
研究人员称,此次发现的小恐龙脚底皮肤就像一种研磨度适中的砂纸。他们还从中还发现了微小的脚底鳞片图案,与较大型的肉食性兽脚类恐龙足迹相似。
该研究的最新结果于本周发表于期刊《科学报告》上,研究认为在白垩纪时期韩国境内生活着大量小型恐龙。
韩国发现小恐龙“Minisauripus”足印化石 脚底皮肤纹理保存完好
2019-04-12
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菲律宾吕宋岛发现全新古人类物种“吕宋人”(Homo luzonensis)
(化石网报道)据新华社巴黎4月11日电(陈晨):法国研究人员领衔的一个国际团队在新一期《自然》杂志发表研究报告称,他们在菲律宾吕宋岛发现了一个全新的古人类物种,并将其称为“吕宋人”。这一新发现显示出古人类在东南亚地区进化的多样性和复杂性。
研究报告说,科研人员分别于2007年、2011年和2015年在菲律宾北部吕宋岛的卡亚俄洞穴遗址中发掘出骨骼和牙齿等化石,这些化石来自至少三个古人类个体。
对化石的分析显示,其中两个样本可追溯至距今至少5万年和6.7万年。研究人员说,这是菲律宾已知最古老的古人类化石,早于此前发现的智人化石,后者大约生存在距今3万年至4万年前。
研究显示,“吕宋人”的骨骼化石区别于其他古人类化石,呈现“混杂”的特点。比如其臼齿非常小,类似于智人,但其整体牙齿大小、牙齿和前磨牙的比例等更类似于南方古猿或直立人,脚趾骨化石也与南方古猿类似。脚趾骨和手指骨的曲线显示“吕宋人”可能擅长攀爬树木。
智人是现代人类的祖先,而直立人和南方古猿古老得多,并且早已灭绝。
科研人员认为,“吕宋人”的一些特征与南方古猿相似,而其他特征则类似于智人。研究报告作者、法国国家自然历史博物馆研究人员佛洛朗·德特鲁瓦对媒体推测认为,“吕宋人”有可能是直立人的后代,但还需进一步研究。
相关报道:科学家在菲律宾发现人类新“表亲”
(化石网报道)据新华社微特稿(欧飒):菲律宾吕宋岛的考古发现显示,人类在五六万年前有一个“远房表亲”。这项发现进一步证明,人类在亚洲的进化比先前以为的复杂得多。
据《自然》杂志11日发表的一份研究报告,科学家2007年至2015年在吕宋岛北部一个洞穴先后发现“先前不知道的人种”的7颗牙齿化石以及6块足骨、手骨和腿骨化石。它们属于至少三个个体。对这些化石的分析显示,它们距今至少5万年至6.7万年。科学家把这个人种命名为“吕宋人”,推测他们吃肉,使用石制工具,体型较小。
人类祖先与黑猩猩“分家”后,在漫长的进化过程中发展出包括直立人和智人在内的许多分支,但其他分支早已灭绝,唯有智人、即现代人类这一支存留下来。
科学家说,吕宋人和本世纪初发现的印度尼西亚弗洛勒斯人曾经与智人同时生活在地球上,不排除吕宋人灭绝是因为智人来到亚洲。
参与吕宋人研究的法国国家自然历史博物馆研究员弗洛朗·德特鲁瓦推测,吕宋人可能是直立人的后代。直立人被普遍认为是第一个走出非洲的人类物种。
美联社援引加拿大湖首大学人类学家马修·托切里的话报道,吕宋人的发现或许只是关于人类进化发现的“冰山一角”。
德国马克斯·普朗克人类历史学研究所人类学家迈克尔·彼得拉利亚认为,吕宋人的发现“显示我们对人类进化仍知之甚少,尤其是在亚洲的进化”。
相关报道:菲律宾出土新人种化石 生活在5万年前被命名为“吕宋人”
(化石网报道)据科技日报北京4月11日电(张梦然):英国《自然》杂志10日发表了一项考古学重大发现:一个国际团队在菲律宾卡劳洞穴(Callao Cave)发现了此前未知的新人族物种。这些化石包括古代人族的若干足骨、手骨、部分股骨和牙齿,新人种已被命名为“吕宋人”(Homo luzonensis)。
此前考古研究中发现的时间可追溯至70万年前的动物屠宰场,以及可追溯至6.7万年前的一根足骨,都表明吕宋岛上曾有人族生活。此次在卡劳洞穴的相同地层中,法国人类博物馆、国家自然历史博物馆以及菲律宾大学的联合研究团队,又发现了12块人族骨头和牙齿,它们至少来自3个不同个体。
研究人员表示,这些新发现的化石样本展现出和人属其他人种(如源自东南亚佛罗勒斯岛的弗洛勒斯人)明显不同的特征,比如前臼齿突出。这些化石充分证明了在5万多年前的晚更新世,这里生活着一种此前未知的人族物种。科学家将新发现的人种命名为“吕宋人”。
在论文随附的新闻与观点文章中,加拿大湖首大学科学家马修·特凯里表示,在东南亚岛屿上发现了又一个此前未知的人族物种,凸显了在人属演化中,这一区域发挥着十分重要的作用。
在进化史中,人属演化到智人阶段,可以分为早期智人和晚期智人。前者生活在大约3万—25万年前,著名的尼安德特人就属于早期智人;后者生活在大约1万—5万年前,也就是所谓现代人的祖先,譬如山顶洞人即属于晚期智人。
相关报道:澳学者领导研究团队菲律宾考古 发现五万年前新人类物种遗骸
(化石网报道)据人民网悉尼4月11日电(实习生 李傲男):11日,由澳大利亚国立大学学者领导的研究团队在《自然》科学杂志上发表报告称,他们在菲律宾吕宋岛发现了一种五万多年前的新人类化石。该项发现提供更多证据表明过去存在许多人类物种,东南亚岛屿的孤立性或是促进物种多样性的因素。
据《澳大利亚人报》报道, 这个名为Homo luzonensis的新物种与在印度尼西亚弗洛雷斯岛上发现的佛罗勒斯人(Homo floresiensis)有一些共同的骨骼特征,后者俗称“霍比特人”。研究团队在同一考古现场发现了至少两名成人和一名儿童的遗骸。
来自澳国立大学的研究团队领导者、《自然》杂志论文的联合作者菲利普·派珀表示,这一发现是了解东南亚人类进化的重大突破。派珀介绍道,化石仍然保留了成人的手指和脚趾骨,以及牙齿,另外还找到了一名儿童的股骨。有趣的发现是他们的牙齿都非常小。
“虽然不完全准确,但牙齿的大小通常能反映出哺乳动物的整体体型,因此我们认为这种人类可能相对较矮小。确切大小尚不可知,需要找到一些骨架元素进行更准确的体型测量” ,派珀解释道。
研究人员认为,仍有许多需要了解的有关东南亚人类进化内容。例如,在印度尼西亚苏拉威西岛上曾发现20万年前的石器,尽管使用石器者的骨架还未找到。
该研究由来自澳大利亚国立大学、菲律宾、法国和澳大利亚格里菲斯大学的研究者共同完成。
相关报道:菲律宾洞穴发现5万年前新人类物种遗骸
(化石网报道)据美国中文网报道,近日,科学研究人员从菲律宾的一个洞穴中挖掘出一种不为人知的人类物种遗骸。科学家将其称为小体型人类物种“吕宋古人类”(Homo Luzonensis)”,并认为他们可能生活在5万年前。
报道称,这项新发现于4月10日在《自然》杂志上发表。研究人员称,最新发掘的人类遗体的年龄可能为5万年,这表明在东南亚地区或许共存着几个不同的人类物种。
十多年前,当时研究人员发表报告称,在菲律宾吕宋岛的卡拉奥洞穴发现了至少有6.7万年历史的足骨时,首批新物种迹象就开始出现了。当时研究人员不确定骨头来自哪个物种,但是他们报告说它类似于一个小型的智人(Homo sapiens)。
而在近几年,研究人员对卡拉奥洞穴进一步发掘时,发现了大腿骨,七颗牙齿,两条脚骨和两块手骨,而这些骨头具有与其他人类分支不同的特征。研究报告称,他们发掘的遗体骨骸至少来自两名成人和一名儿童。
据报道,该研究团队由巴黎国家自然历史博物馆的古生物学家德特奥伊领导。“吕宋古人类”是近年来在东南亚发现的第二个新的人类物种。
2004年,另一个研究小组宣布在印度尼西亚弗洛雷斯岛上发现了一种名为“霍比特人(Hobbit)”的人类物种,这种物种被科学家称为“弗洛雷斯人”(Homo floresiensis)”。
不过,德特奥伊和他的同事认为,卡拉奥洞穴的遗骸与在弗洛雷斯岛发现的弗洛雷斯人和其他人类遗骸不同,其中还包括一个名为直立人的物种,被认为是大约200万年前离开非洲的第一个人类亲属。
相关报道:科学家们在菲律宾发现不知人种的古人类遗骸
(化石网报道)国际科学家小组在菲律宾发现至今尚不知人种的古人类遗骸。研究结果公布在《自然》杂志上。
在菲律宾吕宋岛卡劳洞穴科学家们找到了牙齿、趾骨和一部分股骨等古人类遗骸。估计这些古人类生活在大约50000年前至67000年前。
文章中称,找到的遗骸不同于佛罗勒斯人和智人。
科学家们说,这可以让人把拥有这些遗骸的古人类当作一个新人种——吕宋人以纪念吕宋岛。
在《自然》杂志的文章中写道:“吕宋人的发现突出了进化的复杂性并证明更新世时代在非洲以外,特别是在东南亚岛上人类的多样性。”
菲律宾吕宋岛发现全新古人类物种“吕宋人”(Homo luzonensis)
2019-04-12
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周忠和院士:25岁发现“华夏鸟”化石 30年执着科普梦
“你相信进化论吗?”“你可以用一两句话来概括达尔文进化论的观点吗?”中国科学院院士、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员周忠和在接受广州日报专访时,仍不忘来一场科普。这是周忠和从事古脊椎动物研究的第30个年头,他在古生物研究领域突破不断,从发现华夏鸟化石,到组建世界最前沿水平的“热河生物群”课题组,填补一项又一项国际空白。
这些年,周忠和走了很多地方,做了很多讲座,因为在他心里,始终有个“科普梦”。
文、图/广州日报全媒体记者杜安娜
在一场会议结束后,周忠和一听说记者这次是关于科普主题的采访,本来准备去用餐的他爽快地答应:“非常愿意交流”。
发现“华夏鸟”填补学界空白
30年来一直与化石打交道的人会是什么样子?在周忠和身上才能找到一些答案。他说:“经常在做梦的时候都会发现化石。”
周忠和是我国著名的古鸟类专家,不过,他的重大发现却是从鱼类化石开始的。1990年,25岁的周忠和与两位研究人员发现了长江白鲟祖先的鱼类化石。但他并“不死心”,感觉还有更多“宝藏”可寻,于是一个人回到原处寻找。之后,他没找到鱼类化石,反而找到了两块珍稀的鸟类化石。
这两块化石后来被证明距今1.2 亿年左右,是迄今为止已知的类似化石中保存最完整的鸟类化石,其中一件被命名为“华夏鸟”,这一发现填补了白垩纪早期鸟类演化史上一个长期的空白。
这两块化石的发现改变了周忠和的一生。从那时开始, 他弃“鱼”从“鸟”,转向中生代古鸟类研究,一研究就是近30年。
国际顶级刊物发表近百篇论文
当时,“热河生物群”化石的发现历史已久,但直到20世纪90年代初,这一研究才引起国际社会的广泛重视。正是“保存完整的早期鸟类化石”“带羽毛的恐龙化石”等诸多发现的层出不穷,才将这一研究逐渐推到国际前沿,这其中,周忠和与其团队功不可没。
他们首次从化石证据上使鸟类飞行经历了四个翅膀阶段的古老假说恢复了生机;对早期鸟类和恐龙习性等的研究,有力地支持了一度式微的鸟类飞行的树栖起源假说等,填补了“热河生物群”研究的诸多空白。
周忠和与他的研究团队成果丰硕,在世界顶级科研杂志《自然》《科学》《美国科学院院报》上发表近百篇论文,有关成果还多次入选《时代》评选的“年度世界十大科技发现”“中国基础科学研究十大成果”“中国十大科技进展新闻”等。
科普和科研交织进行
在科研路上“一路狂奔”的周忠和,在科学实践中深切感受到科普工作的急切性。他认为:“一个人年幼时期的兴趣就像是一团不灭之火,可以指引人在科研路上不断前行。”
20世纪80年代,出生于农村的周忠和,几乎没有条件接触课外知识。直到考上县城的高中,遇到高中班主任吴凤彩。“当时吴老师为班级订了一本杂志叫《化石》。”周忠和说,他对人类进化的哲学思考,并选择古生物专业、走上古鸟类研究之路,正是源于青少年时期这段启蒙经历。
他深知科普对社会和对青少年的巨大影响力。于是,从读研究生开始,他就给科普杂志《化石》写科普文章,有些还连载了好几期。
周忠和不断思索拓展科普的途径。1990年,他在鸟类化石上有了一些发现后,有了与媒体打交道的机会。他发现,记者可以把我们的发现和成果写出来普及给公众,效果很好。
随着新媒体的发展,他的文章也开始频频发表在如知识分子、赛先生、中国科普协会等新媒体平台。
积极追讨走私出国的化石
2011年,周忠和为上海少年儿童出版社出版的《十万个为什么》(第6版)编写了《古生物学》卷。他做得最多的科普工作,是给大中小学生做科普报告。
他会针对不同的听众,做不同的报告内容,而且每次的内容都会在之前的基础上做一些改进,“不断增加幽默感”。周忠和笑道:“我虽然没有天生的喜剧细胞,但一直在努力尝试。”
在大力进行科学普及的同时,周忠和及他的团队还不断在呼吁化石保护,谴责化石走私。他们不断向国内外同行宣讲中国的文物法保护和化石保护法,他还与同事一起成功将走私出国的“古盗鸟”化石追回中国。
周忠和说,他刚刚承担了一个大型科研项目,未来的工作重心还是会更多地在科研上。不过,在他心中依然有一个“科普梦”。
对话周忠和:
科普形式应加强对新技术利用
广州日报:这些年来,你一直在科研和科普第一线,如何看现在的科学教育?你有什么建议?
周忠和:其实科普不仅仅是传播知识的问题,更多是传播科学精神。从2017年开始,全国的中小学生全面开设科学课,从小学一年级开始开设,这是加强青少年科学教育的关键一步,这一年多来,已经有了一定的成绩。但仍存在一些问题需要尽快解决。
我认为,首先,科学课程标准制定和科学教材编写工作中,要吸纳热心基础教育的一线科技工作者和科普作家深度参与,培养造就一支高质量的科学教育专家队伍。同时,作为最了解科学方法、科学思想和科学精神的群体,科学家在科学课标制定和教材编写中的作用不可或缺。
其次,加强师资培训,提升科学教师队伍的科学素质和专业化水平。
第三,引入社会资源,提升中小学科学教育质量。比如,中小学设立科普讲堂,鼓励一线科学家、退休科技工作者、青年科技人员到中小学开展科普讲座;吸纳青少年科技辅导员、高校和科研院所的理工科研究生、博士后深度参与中小学科学教育工作都是很好的方法。
广州日报:你如何看现在各种各样的科普方式?
周忠和:我觉得都不错,科普的形式应当多样化。但是有一点建议,对新技术的利用还有些不够。以前,我们提出“院士进校园”,这能起到一些引导作用,但不能把院士当“神仙”。让院士进入校园,其实影响极其有限。
实际上还是要多发挥互联网、慕课等多种形式,要组织一些精品课,政府和市场要更好地结合,让更多的学校受益。比如,我去过很多贫困山区,就会想如何用新的技术手段,让贫困地区的孩子共享优质课程。所以,假设有人组织让我去讲一些科学课,能影响到几十万的中小学生,那么我就觉得很有意义,很值得,我愿意花时间去做。
2019-04-12