科研进展
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古地磁和铼锇同位素研究揭示复杂条件下油气生成和聚集过程近期，中国科学院南京地质古生物研究所张勇副研究员与南京大学、英国帝国理工学院和杜伦大学开展合作，首次利用古地磁重磁化和铼锇同位素组合分析，对复杂条件下油气生成、运移和成藏过程的时间进行了可靠约束。相关研究结果发表在自然指数期刊《地球物理学研究杂志-固体地球》（JGR-Solid Earth）。
油气作为沉积盆地中最重要的资源型流体，其生成、运移成藏，甚至是油藏破坏往往都受控于区域构造活动，理解上述复杂地质过程对于丰富油气演化理论以及提高油气勘探效率都具有非常重要的价值，可靠约束油气活动的时间是理解上述地质过程的关键线索。然而，可靠的时间约束常常需要完善的盆地地层、构造资料以及可靠的地温参数，一直以来都是油气地质界公认的难题。
近期，中国科学院南京地质古生物研究所张勇副研究员与南京大学、英国帝国理工学院和杜伦大学开展合作，首次利用古地磁重磁化和铼锇同位素组合分析，对复杂条件下油气生成、运移和成藏过程的时间进行了可靠约束。相关研究结果发表在自然指数期刊《地球物理学研究杂志-固体地球》（JGR-Solid Earth）。
本次研究以四川盆地西北缘的龙门山造山带二叠系含油碳酸盐岩为研究对象，古地磁研究发现在晚三叠世及中侏罗世-白垩纪发生了两次重磁化事件，揭示出两期油气运移进入该储层碳酸盐岩的时间；而通过选取对应的石油和沥青为铼锇同位素研究对象，则获得了相关油气生成的时间为~264 Ma和~94 Ma。相关研究可靠地揭示出该区域复杂的两期油气生成和成藏的过程，且与相关地质构造运动有很好的对应关系。
研究还指出，正是由于古地磁重磁化和铼锇同位素组合分析两者在方法和原理上是完全独立的，又是揭示的同一油气过程，所以两个方法的结果和地质解释可以相互检验和相互补充。另外，该方法组合的重要特色在于，其可以独立于复杂地质背景以及不确定的烃源岩，更方便地揭示出相关油气的生成和运移成藏时间。
本研究得到了国家自然科学基金和中国科学院项目等的资助。
论文相关信息：Hu Jing, Zhang Yong*, Dong Jia*, Adrian Muxworthy, David Selby, Li Yongxiang, Matthew J. Brzozowski, Wei Guoqi, Cao Jian, Yin Hongwei, Li Wei, 2023. Combining paleomagnetic and Re–Os isotope data to date hydrocarbon generation and accumulation processes，Journal of Geophysical Research: Solid Earth, https://doi.org/10.1029/2022JB025955.
图1 采样和研究区域地质简图
图2 两种研究方法结果对比132023-02 -
第四纪间冰期-冰期转换过程中东亚冬季风动力学机制研究新进展近期，中国科学院南京地质古生物研究所李涛副研究员和南京大学李高军教授合作，利用甘肃省西峰和镇原地区的黄土-古土壤剖面样品，获得了55万年以来高分辨率黄土次生碳酸盐锶同位素记录，建立了基于黄土锶同位素地层学的相对年代卡尺，从而揭示了间冰期-冰期转换过程中东亚冬季风的动力学机制，为研究轨道时间尺度北半球高低纬相互作用提供了新的视角。 东亚冬季风是全球季风的重要组成部分，从成因上看是由海陆热力性质差异引起的。冬季陆地温度较低形成高压（西伯利亚高压），临近海区温度较高形成低压（阿留申低压），因而盛行从高纬大陆吹向海洋的偏北风。通过对第四纪轨道和千年时间尺度东亚冬季风动力学机制的研究，能够加深我们对北半球高低纬相互作用的认识，也是全球变化研究的重要组成部分。 通过利用中国黄土高原黄土粒度组成重建的第四纪轨道时间尺度东亚冬季风演化历史表明，东亚冬季风强度存在明显的周期性变化，与底栖有孔虫氧同位素记录类似，在中更新世革命后具有以10万年为主导的冰期-间冰期变化，这指示了北半球高纬冰盖通过影响西伯利亚高压进而控制了东亚冬季风强度。然而，与底栖有孔虫氧同位素记录典型的“锯齿状”变化（冰盖缓慢生长与快速崩塌的过程）不同的是，黄土粒度指示的东亚冬季风强度在间冰期-冰期转换过程中存在突变（图1），这表明轨道尺度东亚冬季风动力学机制还有待进一步研究。 近期，中国科学院南京地质古生物研究所李涛副研究员和南京大学李高军教授合作，利用甘肃省西峰和镇原地区的黄土-古土壤剖面样品，获得了55万年以来高分辨率黄土次生碳酸盐锶同位素记录，建立了基于黄土锶同位素地层学的相对年代卡尺，从而揭示了间冰期-冰期转换过程中东亚冬季风的动力学机制，为研究轨道时间尺度北半球高低纬相互作用提供了新的视角。参与这项工作的还包括南京大学陈骏教授团队、中国科学院地球环境研究所孙有斌研究员团队、比利时鲁汶大学尹秋珍教授团队和英国布里斯托尔大学Laura Robinson教授。相关研究成果近期发表于国际知名期刊《地球物理研究通讯》（Geophysical Research Letters）。 本研究主要取得以下几点认识：1）尽管次生碳酸盐锶同位素可能受到粒度和碳酸盐含量的影响，但在古土壤-黄土（间冰期-冰期）转换过程中直接受温度控制，次生碳酸盐锶同位素的降低反映了全球变冷的过程，可以直接与底栖有孔虫氧同位素记录对比，获得独立于黄土粒度变化的相对年龄；2）间冰期-冰期转换过程中东亚地区温度变化和冬季风强度变化存在解耦现象，表现为温度的渐变和冬季风强度的突变（图1）；3）间冰期-冰期转换过程中冬季风强度的突变与黄土叶腊氢同位素和次生碳酸盐氧同位素（夏季风强度）的突变是同时发生的（图2）；4）结合前人的气候模式模拟结果，本研究认为北半球高纬度夏季太阳辐射的渐变可能会驱动北大西洋环流的突变，从而引起北大西洋的突然变冷和西伯利亚高压的加强，导致东亚冬季风的突然加强和东亚夏季风的减弱，这一过程同时受到北半球冰盖的调控；5）海洋氧同位素11阶段向10阶段转换过程中北半球冰盖可能存在增长滞后，虽然太阳辐射达到可能驱动北大西洋环流突变的阈值，但东亚冬季风强度不存在突变现象（图2），这进一步证明了间冰期-冰期转换过程中北半球冰盖对太阳辐射驱动的东亚冬季风突然加强的调控作用。 该研究得到国家自然科学基金、中科院战略性先导科技专项（B类）和率先行动人才计划资助。 论文相关信息：Li, T., Li, G.*, Chen, T., Sun, Y., Yin, Q., Wu, Z., Robinson, L.F., Li, L., Zhang, Z., Meng, X., Zhao, L., Ji, J., Chen, J., 2023. Ice Volume and Insolation Forcing of Abrupt Strengthening of East Asian Winter Monsoon During Glacial Inceptions. Geophysical Research Letters 50. https://doi.org/10.1029/2022GL102404.图1 黄土磁化率、粒度和次生碳酸盐锶同位素与底栖有孔虫氧同位素对比图图2 55万年以来黄土记录与其他古气候记录对比图102023-02 -
黄土化石蜗牛壳体早期成岩作用与铀系地球化学研究新进展中国科学院南京地质古生物研究所李涛副研究员和南京大学陈天宇教授团队合作，利用一系列结构、矿物学和地球化学手段对黄土高原南部河南邙山剖面中的化石蜗牛壳体开展了详细的研究，初步揭示了化石蜗牛壳体成岩改造过程对其微量元素组成和铀系地球化学组成的影响，为黄土化石蜗牛壳体U-Th定年提供了理论指导。
陆生软体动物广泛分布于中国北方干旱-半干旱地区，是示踪区域气候变化的重要载体。中国黄土高原黄土中保存了大量软体动物（蜗牛）化石，被广泛应用于晚第四纪气候变化重建。例如，近期的一系列研究表明黄土化石蜗牛壳体的碳、氧同位素组成可能受降水量等环境因子控制，为揭示冰期-间冰期东亚季风的动力学机制提供了新的手段。
值得注意的是，化石蜗牛壳体埋藏后可能受到早期成岩作用的影响，其地球化学组成可能会发生改变，如何评估早期成岩作用对化石蜗牛地球化学组成的影响目前仍处于研究的空白。另一方面，软体动物壳体U-Th定年可以获得样品的绝对年龄，但前人研究表明大部分海相软体动物壳体铀系为开放体系，可能与不稳定的埋藏环境有关。陆生软体动物壳体铀系地球化学研究较少，尚无黄土化石蜗牛壳体U-Th定年的相关报道。
近期，中国科学院南京地质古生物研究所李涛副研究员和南京大学陈天宇教授团队合作，利用一系列结构、矿物学和地球化学手段对黄土高原南部河南邙山剖面中的化石蜗牛壳体开展了详细的研究，初步揭示了化石蜗牛壳体成岩改造过程对其微量元素组成和铀系地球化学组成的影响，为黄土化石蜗牛壳体U-Th定年提供了理论指导。参与这项工作的还包括英国布里斯托尔大学Laura Robinson教授和Tim Knowles博士，南京大学李高军教授、刘媛媛副教授和王茂宇博士。相关研究成果近期发表在第四纪领域知名期刊《第四纪年代学》（Quaternary Geochronology）上。
研究发现，和现生蜗牛壳体相比，黄土化石蜗牛壳体具有更高的孔隙度，并且微量元素（如铀和钡）含量和有机质含量也明显升高（图1）。化石蜗牛壳体中，微量元素和有机质相对富集在孔隙度较高的位置，这可能与扩散-吸附等成岩过程有关。通过LA-ICPMS和LA-MC-ICPMS分析，结果表明化石蜗牛壳体中铀含量呈现出明显的层状分布，单一层内的铀系同位素组成在分析误差范围内一致，据此计算出的表观铀系年龄也基本一致。LA-MC-ICPMS的年龄结果与通过同位素稀释剂法获得的高精度年龄结果也在误差范围内一致，这表明化石蜗牛壳体的铀系同位素组成具有均一性。虽然化石蜗牛壳体铀系同位素的均一性可能指示了化石蜗牛壳体为封闭体系，但化石蜗牛壳体U-Th表观年龄明显低于壳体14C年龄（约0.8-1万年）（图2）。
研究还利用数值模拟，计算结果表明，黄土化石蜗牛壳体在脱离土壤水的影响之前，可能存在铀的持续吸收过程，从而导致化石蜗牛壳体的表观年龄明显低于其真实年龄。后续工作拟通过对近期埋藏的化石蜗牛壳体的研究，定量刻画铀进入化石蜗牛壳体的过程，为黄土化石蜗牛壳体U-Th开放体系定年提供理论基础。
该研究得到国家自然科学基金、中科院战略性先导科技专项（B类）和率先行动人才计划资助。
论文相关信息：Li, T.*, Chen, T.*, Robinson, L.F., Wang, M., Li, G., Liu, Y., Knowles, T.D.J., 2023. Early diagenetic imprints and U-Th isotope systematics of fossil land snail shells from the Chinese Loess Plateau. Quaternary Geochronology 74, 101417. https://doi.org/10.1016/j.quageo.2022.101417.
图1 现生和化石蜗牛壳体微量元素和有机质含量对比图
图2 化石蜗牛U、Th含量和U-Th表观年龄随深度变化图092023-02 -
寒武纪澄江动物群疑难管状化石大型舌形螺研究进展近期，中国科学院南京地质古生物研究所孙海静副研究员等人通过对澄江动物群中大型舌形螺新收集标本的研究（图1），厘定了其分类位置，并对该类群的古生态和亲缘关系进行了深入讨论。研究成果在线发表于国际古生物学期刊《古生物学论文》（Papers in Palaeontology）上。
云南澄江动物群是研究寒武纪大爆发、早期后生动物演化和海洋生态系统结构的重要窗口。在过去的几十年间，大量新类群被发现并构成了生命树的主要分支。然而，一些属种的建立主要基于不完整的化石信息，对其系统古生物学研究尚不充分，其中包括常以简单锥管保存的疑难管状化石大型舌形螺（Glossolites magnus）。近年来，随着大量保存质量更好标本的发现，对其更准确的分类厘定成为可能，进而为研究该类化石的生物学属性、古生态及谱系演化提供更多新信息。
近期，中国科学院南京地质古生物研究所孙海静副研究员等人通过对澄江动物群中大型舌形螺新收集标本的研究（图1），厘定了其分类位置，并对该类群的古生态和亲缘关系进行了深入讨论。研究成果在线发表于国际古生物学期刊《古生物学论文》（Papers in Palaeontology）上。
大型舌形螺最早于1999年命名并被归入软舌螺动物，同年稍晚些时间，有学者将具有相似特征的标本命名为云南薄氏螺（Burithes yunnanensis）；本研究认为后者为前者的晚出同义名。此外，此次研究发现的新标本保存了此前罕有报道的触手及内部消化结构。据此，研究者对大型舌形螺进行了艺术复原（图2），并提出该类群为散居、营底栖固着生活的认识。
通过新的解剖学线索、柔软的几丁质壳体及口盖的缺失，表明大型舌形螺并非前人认为的软舌螺动物。根据现有证据研究提出了两种生物属性讨论，分别为可能的干群刺细胞动物和触手冠动物（图3）。同时，此次研究中系统关系深入研究也为动物门类多样性起源和演化提供了新的数据。
本研究得到了中国科学院战略性先导科技专项（B类）、国家自然科学基金委、现代古生物学和地层学国家重点实验室、中国博士后科学基金等项目的支持。
论文相关信息：Sun, H.J., Zhao, F.C.*, Zhu, M.Y. Anatomy, palaeoautecology and phylogenetic affinity of tubular Glossolites magnus from the early Cambrian Chengjiang biota, South China. Papers in Palaeontology, 2022, 8(6): e1473. https://doi.org/10.1002/spp2.1473.
图1 澄江动物群中保存有触手和（或）消化结构的大型舌形螺
图2 大型舌形螺复原图
图3 舌形螺可能的演化位置072023-02 -
水生生物固碳强化技术获发明专利授权近期，中国科学院南京地质古生物研究所王伟研究员团队研发的水生生物固碳能力强化系统获得发明专利授权（授权公告号:CN114573110B）。
近期，中国科学院南京地质古生物研究所王伟研究员团队研发的水生生物固碳能力强化系统获得发明专利授权（授权公告号:CN114573110B）。
“碳中和”“碳达峰”是目前全世界面临的可持续发展的重要问题。“碳中和”手段主要包括减少碳排放，包括减少化石燃料使用、降低自然过程及生产过程中的CO2释放，以及增加碳封存，即从生产过程中和大气中收集CO2经压缩注入地下深层，或通过自然过程如光合作用捕获碳，以稳定封存有机物。
然而，“碳中和”前路困难重重。首先，快速减少或停止化石燃料使用，是任何一个国家和政府目前暂时不能接受的方案；此外工业CO2捕获和封存成本高，稳定性也存疑。目前比较可行的方法是通过植物光合作用进行碳捕获和碳埋藏，例如植树造林、植被保护、湿地保护等等。这是既可美化环境，也可封存生物碳的低成本方案。但这种方案面临一个难题，即植物捕获的CO2所生成的有机物会在埋藏过程中发生降解，使得CO2重返大气，成为无效碳封存或无效碳汇。
参考地质历史和现代泥炭分布可以发现：石炭纪作为显生宙最大的冰期，也是显生宙最大的碳封存期；而现代泥炭也主要分布在高寒地区。尽管低温环境不利于光合作用（碳捕获），但却是有利于积累生物碳（碳封存）的重要因素。
王伟团队的实验模拟研究发现，可以通过设计一种低成本的人造水体环境，既有利于光合作用，也有利于稳定碳封存，并给出了部分定量化的结构和技术数据。实验发现，通过限制水体表面流，光照区温度能够维持在15-30℃，生物光合作用可有效捕获CO2；此时用障网破坏底层水体流速，可以创造出一个相对低温的有机物埋藏环境，有效减少光合作用产物的降解，使生物碳得以积累。实验数据显示该方案对水体溶氧分布影响有限，基本不会影响水生生物的生态环境。
本专利为强化水生生物固碳能力提供了一种新的思路，进一步的实际应用场景和商业技术方案还有待后续探索。该技术也有潜力用于治理小型湖泊的富营养化污染，将现有水体构建成既是青山绿水的美景，又是低成本碳封存的场所。
相关研究得到中国科学院、国家自然科学基金委、现代古生物学和地层学国家重点实验室经费支持。
水生生物固碳能力强化系统发明专利证书
012023-02 -
华北板块奥陶纪拉贝希层孔海绵研究取得新进展在实验室运用大规模磨制抛光面，且有针对性地配合显微薄片的研究方法，报道了马家沟组中拉贝希类层孔海绵的组成和保存情况，并深入探讨其控制因素。
作为高钙化海绵（hypercalcified sponges）中的一个重要类群，古生代层孔海绵在中奥陶世晚期快速多样化，在浅海礁生态系统中迅速兴起，繁荣发展，直到晚泥盆纪灭绝事件之前始终是最重要的造架生物之一。其中，泡沫层孔海绵属（Cystostroma）作为拉贝希层孔海绵中结构最简单的类型，代表了层孔海绵已知最古老的记录，也已在在我国华南扬子区下奥陶统地层有过报道。拉贝希类随后在达瑞威尔期发展到12个属，但这一早期辐射的详细过程和模式仍不甚清晰，有待深入研究。
近期，中国科学院南京地质古生物研究所现代古生物学和地层学国家重点实验室全胄完博士研究生、李启剑副研究员、张元动研究员等，与英国布鲁内尔大学的Stephen Kershaw教授对河南安阳小南海剖面马家沟组展开了详细的野外考察。在实验室运用大规模磨制抛光面，且有针对性地配合显微薄片的研究方法，报道了马家沟组中拉贝希类层孔海绵的组成和保存情况，并深入探讨其控制因素。相关成果近期正式发表在国际古生物学期刊《澳大利亚古生物》（Alcheringa）上。
该研究不但详细描述了小南海剖面马家沟组中一共4属4种的拉贝希层孔海绵化石（图1），而且牙形刺的研究结果表明这些化石可能是达瑞威尔阶中期的产物，比之前报道的记录（达瑞威尔阶晚期）更老。同时，层孔海绵结壳、钙质微生物和管状生物共同构建了微型礁丘（图2）。结合前人的研究，全球在中奥陶世晚期已报道的层孔海绵化石共12个属，其中10个属在我国华北板块均有记录。在达瑞威尔期，得益于该区温暖、清澈的浅水环境，同时缺乏珊瑚和苔藓虫等底栖动物的生态竞争，华北板块可能代表了当时层孔海绵动物早期多样化的热点区域。
相关研究得到了中国科学院战略先导专项、中国科学院青促会项目等课题资助。
论文相关信息：Jeon, J., Li, Q.J.*, Chen, Z.Y., Liang, K., Stephen, K. & Zhang, Y.D., 2022. Labechiid stromatoporoids from the Middle Ordovician Machiakou Formation of North China and their implications for the early development of stromatoporoids. Alcheringa, 46 (03-04): 219–236. https://doi.org/10.1080/03115518.2022.2130978.
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图<!--[if supportFields]>SEQ 图表 \* ARABIC<![endif]-->1 <!--[if supportFields]><![endif]-->河南安阳小南海剖面马家沟组中的小拉贝希属层孔海绵（显微薄片照片）
图2 拉贝希类层孔海绵结壳为主体的微型礁丘（上半部为显微薄片拼合照片，下半部为临摹图）192023-01 -
南京古生物所研发大型化石表面元素分析仪器近期，中国科学院南京地质古生物研究所王伟研究员团队研发的“非破坏性立体化石及文物表面化学元素分布特征分析方法”获得国家发明专利授权（授权公告号:CN111624218B）。
近期，中国科学院南京地质古生物研究所王伟研究员团队研发的“非破坏性立体化石及文物表面化学元素分布特征分析方法”获得国家发明专利授权（授权公告号:CN111624218B）。
我们常见的化石多为硬体骨骼化石，软躯体化石可以提供更多生物信息，但由于生物死亡后腐败降解等原因通常难以保存。然而，软躯体在降解过程中会释放不同类型的有机物，这些有机物与周围的沉积物发生反应，往往会在化石周围的岩石中留下一些化学元素信息。
此前通常用电子显微镜的能谱（EDS）或同步辐射X射线荧光光谱（SXRF）检测化石表面的化学元素分布。这些分析需要将样品-X射线光源-探测器（简称“样-源距离”）之间的距离保持一致，才能获得化石形状和元素浓度的综合图像。如果开展一定面积的检测，就需要将化石及围岩磨成平面（或不断调整样品位置，这几乎很难实现），才能保持“样-源距离”不变。但磨平这种破坏性方法对于重要化石来说是难以接受的，因此无损伤检测手段亟待探寻。
王伟团队此次新研发的三维X射线荧光扫描仪，是通过建立化石及其围岩表面的空间数学模型、实时移动检测器和X射线光源的空间位置，实现它们与化石及围岩表面保持同等距离。该方法克服了化石及围岩立体表面对分析结果的干扰，同时也避免了样品需要磨平带来的损害。
此外，该扫描仪还增加了惰性气体喷气口，可以降低大气中的氧气、氮气对测量结果的影响，使得测量环境可与真空媲美；激光漫反射能量检测反馈系统可以实现非光滑表面的精准检测，从而使大型化石表面化学元素分布的无损测量成为可能。
三维X射线荧光扫描仪的研发为古生物学-地质学研究提供了新工具，也可以为文物等相关领域开展元素级样品鉴定提供参考。
该项目得到了中国科学院、国家自然科学基金委、现代古生物学和地层学国家重点实验室经费支持。
三维X射线荧光扫描仪
通过三维X射线荧光扫描仪对贵州龙化石进行检测并得到元素分布示意图。其中，左边为待测样品贵州龙化石，右边为Ca元素含量分布图，元素含量越高，则在图中显示的颜色越深。162023-01 -
研究揭示南京花子房内有被包裹的胚珠近日，中国科学院南京地质古生物所王鑫研究员、傅强研究员等利用微CT技术穿透南京花化石材料、揭示了肉眼无法直接观察到的化石内部结构。相关研究结果于2023年1月9日发表在英国自然出版集团《科学报告》（Scientific Reports）上。
被子植物既给人类提供了重要的生活资料，其美丽的花朵也给平凡的世界增添了几分美丽。植物学家一直在寻找最早的被子植物花朵、探索被子植物的起源和历史。古植物学家长期认为，白垩纪之前没有被子植物。2018年，最古老的花朵化石南京花（Nanjinganthus）的发现则打破了这种观点。南京花保存于1.74亿年前的早侏罗世地层，比白垩纪还要再早大约5千万年，引起了国际上的广泛关注和热烈争论。
近日，中国科学院南京地质古生物所王鑫研究员、傅强研究员等利用微CT技术穿透南京花化石材料、揭示了肉眼无法直接观察到的化石内部结构。相关研究结果于2023年1月9日发表在英国自然出版集团《科学报告》（Scientific Reports）上。
在2018年的文章中，由于当时的技术手段只能看到破开的子房中的胚珠，封闭子房中是否有胚珠无从得知。因此，此前的研究结果中显示的南京花胚珠和封闭子房这两个结构并不是在同一朵花化石中看见的，由此也引发了一系列争议。
此次科研团队对三维保存的南京花炭化压型标本进行了Micro-CT研究，成功观察到了南京花封闭子房内部保存的胚珠——而这正是被子植物的关键特征。该发现再次明确了南京花的被子植物属性，也确认了被子植物在侏罗纪的存在，有助于进一步理清对被子植物早期历史的认识。
本研究得到了国家自然科学基金委、中科院战略性先导科技专项（B类）的支持。
论文相关信息： Fu, Q., Hou, Y., Yin, P. et al. Micro-CT results exhibit ovules enclosed in the ovaries of Nanjinganthus. Sci Rep 13, 426 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-022-27334-0.
南京花子房内被包裹的胚珠
南京花的复原图102023-01 -
研究发现臭氧层破坏导致二叠纪末陆地生物大灭绝的直接证据2.52亿年前的二叠纪末大灭绝造成了约81%的海洋物种和89%的陆地物种灭绝，其主要原因被认为是大规模火山喷发导致的环境变化，但仍缺乏环境因素影响陆地生态系统的直接证据。中国科学院南京地质古生物研究所刘锋研究员与英国、德国同行等合作，通过研究该时期化石花粉粒中“防晒霜”含量的变化，发现臭氧层破坏导致二叠纪末陆地生物大灭绝的直接证据，研究成果于2023年1月6日在线发表于国际知名期刊《科学进展》(Science Advances)。
2.52亿年前的二叠纪末大灭绝造成了约81%的海洋物种和89%的陆地物种灭绝，其主要原因被认为是大规模火山喷发导致的环境变化，但仍缺乏环境因素影响陆地生态系统的直接证据。中国科学院南京地质古生物研究所刘锋研究员与英国、德国同行等合作，通过研究该时期化石花粉粒中“防晒霜”含量的变化，发现臭氧层破坏导致二叠纪末陆地生物大灭绝的直接证据，研究成果于2023年1月6日在线发表于国际知名期刊《科学进展》(Science Advances)。
二叠纪末期的大灭绝事件是显生宙最大一次灭绝事件。科学家们普遍认为二叠纪末期西伯利亚大火成岩省的喷发造成的全球温室气体增加，全球变暖以及海洋酸化可能是引起这次灭绝的主要诱因。但对于这些环境因素如何影响陆地生态系统到目前还有很多争论。
一些孢粉学家在陆相二叠—三叠纪过渡剖面发现了一些畸形孢子和花粉，推测这些畸形孢子或花粉可能是由西伯利亚大火成岩省喷出的卤族元素造成的全球臭氧层破坏诱发的紫外线辐射增加引起的。但通过对现代植物中产出的畸形孢子和花粉的研究表明，这些畸形花粉和孢子产生的环境背景十分复杂，干旱、空气污染以及植物体的外伤都有可能诱发植物体产生畸形孢子或花粉，所以单凭在陆相二叠-三叠纪过渡剖面发现的少量畸形孢子和花粉并不能直接证明二叠纪末期大灭绝期间存在全球臭氧层空洞引起的紫外线辐射增加。
植物体需要阳光进行光合作用，为植物体生长提供能量，但又要避免阳光中有害的紫外线对植物体特别是植物生殖细胞（孢子和花粉）中遗传信息的破坏。为了适应陆地辐射环境，陆生植物演化出了一些调控机制，以减少紫外线对植物体的伤害。在植物体的生殖细胞中这种机制表现为植物的孢子和花粉的外壁中含有大量功能与“防晒霜”十分相似的化合物（香豆酸和阿魏酸），这些化合物可形成共振稳定的酚自由基，抵抗紫外线引起的氧化作用，从而保护脆弱的孢子和花粉，为陆生植物的传播和繁衍提供了保障。
现代植物学家已经观察到植物体可以根据周围的紫外线辐射环境，自动调节其生殖细胞外壁“防晒霜”的含量，同时这些“防晒霜”可以在惰性的孢子和花粉外壁中保存很长时间。因此,理论上我们可以通过对这些孢子和花粉中“防晒霜”含量的测定反推地质历史时期大气紫外线辐射强度。
研究团队运用傅里叶变化红外光谱，对产自我国西藏南部二叠——三叠纪过渡剖面的1011粒阿里型花粉中的香豆酸和阿魏酸进行了定量测量，通过对这些花粉产出的红外光谱的大数据分析，发现在二叠纪末大灭绝期间地层中花粉外壁的香豆酸和阿魏酸含量明显高于灭绝前后化石花粉中该化合物的含量。直接证明了二叠纪末期大灭绝期间存在全球紫外线辐射增加的现象。同时，研究团队也对剖面地层的有机碳同位素和汞的浓度进行了分析，发现这两个指标的异常波动与化石花粉中出现大量香豆酸和阿魏酸的层位基本相当，进步确认二叠纪末期全球紫外线辐射的增加可能是由于当时剧烈的火山活动引起的。
空气中紫外线辐射量的增加对整个陆地生态系统具有深远的影响。由于紫外线不仅对植物的生殖细胞具有很强的杀伤作用，同时也会对植物体叶肉细胞造成破坏。为了抵御紫外线对叶肉细胞的破坏，植物体会在其叶片中大量合成叶黄素、香豆酸和阿魏酸等，相应减少叶绿素的合成，从而导致植物体光合作用的减弱，进而使得植物体对于温室气体吸收能力减弱，进一步加重了二叠纪末期火山喷发引起的全球温室气体增加。另外，叶肉中的叶黄素、香豆酸和阿魏酸等对于食草动物以及昆虫来说是一种很难消化且营养价值较低的化合物，所以紫外线辐射的增加间接影响了陆地食物链，可能是导致二叠纪末陆地食草动物以及昆虫大灭绝的主要原因。
该研究得到国家自然科学基金委、第二次青藏高原科学考察与研究、中科院战略性先导科技专项（B类）、德国研究基金会、自然环境研究委员会和人类前沿科学计划的资助。
论文相关信息：Liu, F.*, Peng, H.P., Marshall, E.A.J., Lomax, B.H., Bomfleur, B., Kent, M.S., Fraser, W.T., Jardine, P.E.* (2023). Dying in the Sun: Direct evidence for elevated UV-B radiation at the end-Permian mass extinction. Science Advances 9, eabo6102. http://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abo6102.
藏南曲布剖面二叠纪末期黑色页岩
曲布剖面二叠-三叠系过渡地层中发现的花粉化石（阿里粉）
臭氧层破坏引起的紫外线辐射增加对陆地食物链的影响072023-01 -
内蒙古白垩纪球果状花朵解剖学研究新进展在早白垩世已经发现了多种早期的花（被子植物的生殖器官），但其中大多数缺乏解剖学细节。这使得现存的被子植物和化石之间留有很多未知之谜。中国科学院南京地质古生物研究所王鑫研究员，与西班牙比戈大学及澳大利亚昆士兰标本馆开展国际合作，利用石蜡切片技术深入研究了来自内蒙古早白垩世植物化石的生殖器官。相关研究结果近日发表在瑞士出版的学术期刊《生命》（Life）。
在早白垩世已经发现了多种早期的花（被子植物的生殖器官），但其中大多数缺乏解剖学细节。这使得现存的被子植物和化石之间留有很多未知之谜。中国科学院南京地质古生物研究所王鑫研究员，与西班牙比戈大学及澳大利亚昆士兰标本馆开展国际合作，利用石蜡切片技术深入研究了来自内蒙古早白垩世植物化石的生殖器官。相关研究结果近日发表在瑞士出版的学术期刊《生命》（Life）。
此次研究的这枚距今约一亿年的化石来自内蒙古锡林浩特胜利煤矿，研究人员将其命名为胜利锡林花（Xilinia shengliensis）。胜利锡林花极易被认为是裸子植物球果，但通过使用石蜡切片技术研究，发现其胚珠是被包裹的。在古植物学研究中，人们进行解剖学研究通常是通过磨片来实现，这种手段在技术好的情况下，用1毫米的材料可以获得一个切片。此次研究中使用的石蜡切片技术则允许从1毫米的材料获取100个切片。
胜利锡林花生殖器官的解剖学细节表明，虽然在一般形态上类似于裸子植物球果，但它的胚珠是封闭的，后者的特征到目前为止只限于被子植物。因此，胜利锡林花可能代表了被子植物进化史中的一个过渡性化石。
研究得到了中国科学院和国家自然科学基金的资助。
论文相关信息：Wang, X.; Diez, J.B.; Pole, M.; García-ávila, M. An Anatomically Preserved Cone-Like Flower from the Lower Cretaceous of China. Life 2023, 13, 129. https://doi.org/10.3390/life13010129.
胜利锡林花及其细节
胜利锡林花的花被片、心皮和花轴的细节
胜利锡林花的复原图042023-01