科研进展
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《青藏高原深时古生物地理和古地理演化》三古专辑出版
青藏高原的深时演化涉及了从原特提斯洋、古特提斯洋、中特提斯洋直到新特提斯洋的复杂变化过程。青藏高原相关地学的研究的对于人们深入开展特提斯古地理重建、矿产资源勘探、生物演化、气候变化等众多工作具有重要意义。因此，青藏高原成为近年来学术界研究的前沿热点地区。
为展现在特提斯演化方面各学科取得的研究进展成果，中国科学院南京地质古生物研究所张以春研究员和郄文昆研究员，与中国地质科学院地质研究所翟庆国研究员、吉林大学范建军副教授、以及中科院青藏高原研究所宋培平副研究员合作，近期在国际地学SCI期刊《古地理、古气候、古生态》（Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology）组织完成了专辑《From Prototethys to Neotethys: Deep time paleobiogeographic and paleogeographic evolution of blocks in the Qinghai-Tibet Plateau》的出版。该专辑共收录了地层古生物、地球化学、沉积学和古地磁研究等共计21篇文章，并从多学科角度展现了青藏高原深时特提斯演化的复杂过程。
主要进展包括以下几个方面：
（1）原特提斯洋呈现多个分支复杂演化的过程，其中青海拉脊山一带发现了寒武纪（521-510Ma）的火山岩，其较正的εHf(t)和εNd(t)值指示该火山岩形成于南祁连洋中的洋岛环境（Fu et al., 2022）。西藏安多一带的花岗岩的年龄也在500Ma左右，但基本显示为负的εHf(t)和εNd(t)值，表明它是由原特提斯洋向南俯冲于冈瓦纳北缘而形成的（Hu et al., 2021）。同样，喜马拉雅地区聂拉木一带中晚志留纪的牙形动物群研究也揭示它具有较弱的古生物地理特征，表明洋流对它们的分布起到了关键作用（Chen et al., 2022）。以上这些研究表明，在早古生代时期，可能存在原特提斯洋的多条分支洋盆，并且广泛发育俯冲带和洋流。
（2）古特提斯洋在青藏高原上有多条缝合带，如羌塘地区的金沙江缝合带、龙木错-双湖缝合带以及拉萨地块南部的松多带。Qiao L. et al. (2022) 研究了青藏高原上多个块体石炭纪腕足的古生物地理，揭示了从早石炭世Visean晚期开始，北羌塘和昌都地区与其它冈瓦纳北缘的陆块就已展现明显的古生物地理分区，这表明古特斯洋沿着龙木错-双湖带正在扩张。Qiao, F. et al.(2021)通过研究北羌塘地块上的二叠纪地层，揭示了上二叠统和下伏地层的巨大不整合带；同时，北羌塘盆地也发生了翻转；并提出北羌塘-思茅-印支地块和华南等旋转碰撞的新模式。松多带是近年来在西藏发现的重要榴辉岩带，它可能代表了晚古生代时期的一个洋盆记录。Xie et al. (2021) 研究了该带中松多组中的物源，认为其物源来源于中拉萨，因此提出松多组是在晚石炭世至早二叠世松多洋盆向北俯冲的条件下形成。这些研究总体表明石炭–二叠纪时，伴随着龙木错-双湖古提斯洋的扩张，北方陆块逐渐汇聚，而南方的各陆块相继从冈瓦纳北缘裂解。
（3）中特提斯洋以班公湖-怒江洋为代表。洋盆的打开时间一直伴随着激烈的争论。本专辑中，在南羌塘发现的空谷期牙形类Sweetognathus-Mesogondolella组合和类Neoschwagerina simplex等都揭示与拉萨地块的显著差异性（Yuan et al., 2022）；同样，物源的研究揭示了南羌塘上二叠统的物源曾发生过明显的转变（Fan et al., 2021）。这些研究共同表明班公湖-怒江洋打开时间在早二叠世。同样，班怒洋的关闭时间也是长久以来备受争议。比如，班戈一带北拉蛇绿岩的研究揭示安多地块可能和南羌塘地块在中侏罗世就开始发生碰撞（Tang et al., 2021）；拉萨地块西部日松组中古地磁的研究则揭示了在早白垩世时（~120Ma），拉萨地块位于北纬22.5°± 2.2°，和当时的南羌塘地块已没有了差异性（Wang et al., 2022）。同样，班戈一带下白垩统多尼组的沉积环境研究表明它形成于拉萨和南羌塘碰撞的前陆盆地环境（Zhu et al., 2022）。Wang et al. (2021)报道的日土和尼玛地区早白垩世的埃达克岩，表明在110Ma左右，拉萨和南羌塘的碰撞形成的隆升高度可能要超过4000米。从狮泉河至永珠，断断续续分布着蛇绿岩，但这个带的研究争议很大。本专辑中，Wu et al.(2021)研究了狮泉河和古昌地区晚侏罗世至早白垩世（~148-144 Ma）的火山岩，地化特征显示它可能来源于洋盆的向南俯冲。同样，Zeng et al. (2022)研究了中仓和拉果错一带白垩纪Aptian期的浊积岩，研究揭示中仓地区的物源和南羌塘地块相似，而拉果错地区的物源却与拉萨地块相似，证实以纳木错-狮泉河代表的洋盆至少在早白垩世仍然是一个较大的洋盆。但Lai et al. (2022)基于那曲盆地拉贡塘组的沉积和物源研究认为中拉萨和南拉萨向那曲盆地提供了物源，即在晚侏罗世至早白垩世，并不存在狮泉河-纳木错洋盆。由此可见，在班怒洋关闭时间的科学问题上，依旧存在较多争议。
（4）新特提斯在西藏是以雅鲁藏布江缝合带为代表的洋盆。同样，它的打开和关闭时间也存在较大争议。Ju et al. (2021)曾基于拉萨地块有孔虫Shanita的发现，综述了全球的Shanita-Hemigordiopsis组合，认为它的分布是受新特提斯洋流控制，提出新特斯洋打开时间早于中二叠世。到了中生代，随着新特提斯洋的扩张，广泛发育蛇绿岩（Zheng et al., 2022），而洋盆的加深也促进了放射虫的发育，在新特提斯区域广泛发育放射虫Cecrops septemporatus带（Cui et al., 2021）。Peng et al. (2022)研究了特提斯喜马拉雅东段下白垩统的火山岩，年代约为135-130Ma。通过地球化学研究认为它代表了Kerguelen地幔柱的形成，促使了东冈瓦纳的裂解。Wei et al. (2021)在雅江东段发现了弧前盆地沉积，并认为它与日喀则弧前盆地中南木林组相似，表明新特提斯洋向拉萨地块的俯冲过程中，在拉萨地块南缘广泛发育弧前盆地。Ma et al. (2022)研究了林周盆地上白垩统红色的古地磁，研究揭示在70-91Ma时，林周盆地位于北纬12 ± 2.6°N，表明当时亚洲南缘方位是WNW-ESE。
总之，本专辑汇集了青藏高原研究中诸多前沿科学问题，也呼吁在后续重大科学问题研究过程中，应该运用多学科综合开展集成性系统研究。
专辑网址：https://www.sciencedirect.com/journal/palaeogeography-palaeoclimatology-palaeoecology/special-issue/10KXH7F1L6X.242022-05 -
首次定量浮游有孔虫钙化水深变化对壳体地化信号的影响
有孔虫的生物过程会影响其壳体地球化学指标的准确度。其中，浮游有孔虫钙化水深的变化对其壳体记录温度信息的影响程度，是多年以来悬而未决的问题。近期，中国科学院南京地质古生物研究所俞宙菲博士、李保华研究员与自然资源部第二海洋研究所的李宏亮副研究员、张静静博士和陈建芳研究员合作，运用新方法、新手段，首次定量出浮游有孔虫钙化水深的季节变化对壳体稳定氧同位素（δ18O）记录温度季节性的影响，解答了多年的谜题。本研究结果对古海洋环境的重建工作具有重要指示意义，尤其是对利用单体有孔虫壳体δ18O或Mg/Ca比值来重建温度季节性的研究。该研究成果已在线发表于《地球化学与宇宙化学学报》（Geochimica et Cosmochimica Acta）上。
浮游有孔虫的各个属种均有其特定的钙化水深范围，因此，利用各属种的壳体地球化学信息可以重建上层海洋不同水深的古环境变化。但是，相关重建工作均建立在各属种的钙化水深不变的前提假设之上。而事实上，浮游有孔虫的钙化水深在其生命周期内，或不同的季节，或冰期-间冰期尺度上都存在变化。这部分由生态过程引起的变化会扰乱或掩盖有孔虫壳体记录的环境信息，给古海洋环境的重建结果带来一定误差。
为了定量这种影响，本研究利用2012-2014年在南海北部和西南部布放的两个时间序列沉积物捕获器提供的现生浮游有孔虫样品，测试混合层种Globigerinoides ruber，Trilobatus sacculifer（无袋）和温跃层种Pulleniatina obliquiloculata，Neogloboquadrina dutertrei壳体的季节δ18O值，并结合海水均衡氧同位素季节剖面来定量计算浮游有孔虫钙化水深的季节变化对壳体δ18O信号的影响。通过将该定量方法应用到全球已发表的9个捕获器站位的浮游有孔虫δ18O数据中，进一步剖析其控制机制。
研究结果表明，浮游有孔虫的钙化水深存在显著的季节差异，基本呈现夏季深、冬季浅的变化规律。其原因可能是由于浮游有孔虫在结壳时会迁移至最适温度的水层，因而削弱或放大了其壳体记录的温度季节性。结合以上结果，浮游有孔虫钙化水深的季节变化对壳体δ18O信号的影响取决于两个因素：1）浮游有孔虫所在海区垂直温度梯度的强度；2）有孔虫所在水层温度季节性的变化强度。因此，相对于季节性，垂直温度梯度更大的“低纬海区”浮游有孔虫的地球化学信号受到的影响远高于“中、高纬海区”。
相关研究工作得到中国科学院、国家自然科学基金委和自然资源部等的资助。
论文相关信息：Yu, Z.F.*, Li, B.H., Li, H.L., Zhang, J.J., Chen, J.F., 2022. The influence of seasonal calcification depth change on the planktonic foraminiferal stable oxygen isotope signal. Geochimica et Cosmochimica Acta, https://doi.org/10.1016/j.gca.2022.04.014.
图1 南海北部浮游有孔虫4个属种钙化水深的季节变化
图2 定量计算浮游有孔虫钙化水深的季节变化对壳体δ18O信号影响的原理图
图3 南海北部沉积物捕获器（N）与全球9个捕获器的站位图
图4 低纬、中纬和高纬海区各属种浮游有孔虫钙化水深的季节变化对壳体δ18O信号的影响092022-05 -
滇东北首次发现奥陶纪末大灭绝前三叶虫动物群
华南奥陶纪末大灭绝前的三叶虫动物群过去主要见于浙赣地区，而上扬子区则是以笔石相地层（五峰组）广泛发育为特征，壳相地层较为少见。幸运的是，在上扬子区西缘（今滇东北-川东南一带），以泥晶灰岩、黑色页岩互层为特征的大渡河组保存有多个生物类群，如三叶虫、腕足动物、笔石、牙形类、几丁虫和疑源类，为全面揭示大灭绝前华南上扬子区的海洋生物面貌提供了重要窗口。
近期，北京大学、中国科学院南京地质古生物研究所以及中国地质科学院西安地质调查中心的科研人员合作，对上扬子区西缘滇东北镇雄地区晚奥陶世（凯迪晚期）三叶虫动物群进行了深入研究。通过对5个剖面大渡河组三叶虫的逐层采样，以及室内系统古生物学研究，揭示了该地区奥陶纪末大灭绝前（凯迪晚期）三叶虫动物群面貌，并建立了一个新的、生活于深潮下带的三叶虫生态组合（Taklamakania组合）；同时也为该时期华南三叶虫动物群的生态分异研究奠定了基础。相关研究已在线发表在国际期刊《远古世界》（Palaeoworld）。
魏鑫等本次报道的大渡河组三叶虫共计9科15属17种，含4个新种Malongullia sinensis sp. nov., M. zhenxiongensis sp. nov., Taklamakania paucisegmentatus sp. nov.和Amphitryon constrictus sp. nov.。通过沉积学和动物群组成分析，表明Taklamakania组合属于典型的Raphiophorid群落（盲眼群落），生活于昏暗、泥质、邻近缺氧盆地的深潮下带环境。
根据三叶虫（种）的时空分布情况，推断出华南晚奥陶世凯迪中晚期之交发生的一次生物迁移事件：即凯迪晚期，受广西运动影响，华南上扬子区形成普遍缺氧的半闭塞海盆，致使大量凯迪中期的三叶虫消亡，最终仅有少量分子在凯迪晚期成功迁移到相对更浅且充氧的环境中（如镇雄地区）。
本次研究还对同时期华南板块三叶虫组合在不同沉积环境下（浅潮下带、深潮下带、斜坡和页岩盆地）的生态分异进行了详细讨论。研究认为，除水体深度外，氧气含量在三叶虫组合的生态分异中也起到了重要作用；华南凯迪晚期三叶虫组合随水体深度的变化模式与高纬度阿凡隆尼亚地块早中奥陶世出现的“Neseuretus-Raphiophorid-Olenid群落”十分相似；深水Olenid群落过去常被作为大陆边缘环境的标志，而华南的证据表明该群落也能够出现在半闭塞且贫氧的陆内海盆。
该研究得到国家自然科学基金项目、中国科学院战略性先导科技专项（B类）以及现代古生物学和地层学国家重点实验室的联合资助。
论文相关信息：Wei Xin, Wang Kai, Zhou Zhiqiang, Cui Yunong, Zhang Zhutong, Liu Jianbo. 2022. A new late Katian (Late Ordovician) trilobite association from Zhenxiong, northeastern Yunnan, Southwest China and its palaeoecological implications. Palaeoworld, https://doi.org/10.1016/j.palwor.2022.01.008.
图1. 滇东北镇雄地区大渡河组（凯迪阶上部）三叶虫动物群，其中左图M和N为Taklamakania paucisegmentatus sp. nov.
图2. 大渡河组岩性柱及三叶虫地层延限（左）、剖面照片及微相薄片（右）
图3. 大渡河组三叶虫多样性（属）及时空分布情况（种）
图4. 大渡河组和同期地层三叶虫生态组合的古地理分布，其中C，Taklamakania组合（深潮下带）；D，Triarthrus组合(页岩盆地)；G，Cyclopyge-raphiophorid组合(斜坡)；H，Pliomerina-Vietnamia组合(浅潮下带边缘)；I，Vietnamia组合(浅潮下带)062022-05 -
三亿年前的巨量碳排放导致海洋缺氧和生物多样性显著下降全球变暖将会导致什么样的后果？地球上的生命将面对怎样的生存环境？解答这些问题，可以到地球历史中与当前地球环境变化类似的时期寻找答案。近日，中国科学院南京地质古生物研究所与南京大学、美国加州大学戴维斯分校等合作发表一项重要研究成果：与当前地球环境类似的约3亿年前的晚古生代大冰期期间，曾发生一次短暂的巨量碳排放事件，引起了海洋缺氧及海洋生物多样性显著降低。5月2日，这一成果发表于国际著名的科学期刊《美国科学院院报》（PNAS）。
全球变暖将会导致什么样的后果？地球上的生命将面对怎样的生存环境？解答这些问题，可以到地球历史中与当前地球环境变化类似的时期寻找答案。近日，中国科学院南京地质古生物研究所与南京大学、美国加州大学戴维斯分校等合作发表一项重要研究成果：与当前地球环境类似的约3亿年前的晚古生代大冰期期间，曾发生一次短暂的巨量碳排放事件，引起了海洋缺氧及海洋生物多样性显著降低。5月2日，这一成果发表于国际著名的科学期刊《美国科学院院报》（PNAS）。
当今地球正处于从3400万年前开始的新生代冰室气候，然而，近百年来，全球气温在冰室气候大背景下快速升高，两极冰川消融加剧，海平面上升，海洋缺氧程度加重，导致全球生物多样性降低。全球变暖的趋势将如何进一步发展？根据当前环境变化的观察数据很难预测未来的长期趋势。为了找到全球冰室气候背景的变暖与海洋缺氧、生物多样性变化的内在关系，更准确地模拟和评估海洋缺氧程度，科学家们通过对地球历史的冰室气候的研究寻找答案。
3.6-2.8亿年间的晚古生代大冰期是地球持续时间最长、规模最大的一次冰室气候，也是陆生高等植物及陆地生态系统建立以来唯一一次记录了地球由冰室气候向温室气候转变的地质时期，当时的大气二氧化碳和氧气浓度也与现代相当，可以与现今人类生存的冰室气候环境很好地进行类比。因此，研究晚古生代大冰期已经发生过的碳排放与全球变暖事件所造成的影响，将有益于我们更加深入地理解当前在冰室气候下地球系统内部的关联与反馈机制，从而更加准确地预测全球气候环境变化与生物多样性的未来发展趋势。
由南京古生物所陈吉涛研究员与南京大学王向东教授、美国加州大学戴维斯分校Isabel Montanez教授等领衔的国际合作团队，对我国华南石炭纪地层开展了近十年的地层学、古生物学、沉积学、沉积地球化学、数值模拟等多学科的综合研究，首次发现了石炭纪晚期冰室气候下的一次巨量碳排放事件。
贵州罗甸纳庆剖面发育了国际上鲜有的连续出露的石炭纪海相地层，完整记录了石炭纪晚期海水的地球化学信息。研究人员通过对该剖面采集精度达厘米级的样本进行了碳和铀同位素及主微量元素等测试分析，用全球碳循环模型（LOSCAR）对碳排放量及碳源进行了数值模拟研究，并利用耦合的碳-铀模型计算出当时全球海洋缺氧程度，最后，利用更综合的地球系统模型（CESM）进行数据模拟；最终建立了该事件中碳排放与海洋缺氧面积的关联机制。
研究结果显示，石炭纪晚期（约3.04亿年前）冰室气候下，约9万亿吨碳在30万年内排向大气，从而引起了当时全球气候的显著变暖。期间海水表面温度升高约4℃，全球海洋缺氧面积扩张至18%，海洋生物多样性在短期内显著下降。地球系统模型研究表明，在冰室气候的全球变暖期间，广泛的海洋缺氧可能与海水分层的增强和营养输入的增加（消耗氧气）相关。
通过比较地质历史中不同气候环境下的碳排放事件及其引起的全球变暖和海洋缺氧状态，研究团队首次提出，在同样的碳排放速率下，相较于温室气候，冰室气候下的海洋可能会出现更严重的缺氧状态。而通过对地质历史过程中已经发生的类似气候环境事件的研究，详细识别事件的发生、发展及结束过程，可进一步揭示其对海洋生物多样性的影响，为人类如何应对未来可能发生的极端气候提供一定借鉴。
论文相关信息：Jitao Chen, Isabel P. Montanez, Shuang Zhang, Terry T. Isson, Sophia I. Macarewich, Noah J. Planavsky, Feifei Zhang, Sofia Rauzi, Kierstin Daviau, Le Yao, Yu-ping Qi, Yue Wang, Jun-xuan Fan, Christopher J. Poulsen, Ariel D. Anbar, Shu-zhong Shen, Xiang-dong Wang, 2022, Marine anoxia linked to abrupt global warming during Earth’s penultimate icehouse, PNAS, https://doi.org/10.1073/pnas.2115231119
图1. 石炭纪晚期（约304百万年）发生的一次显著的大气二氧化碳浓度升高及碳同位素负漂事件，对应着全球海水表层温度升高及海洋生物多样性的降低
图2. 贵州罗甸纳庆剖面的碳和铀同位素记录及模拟结果，显示在卡西莫夫期末期出现一次明显的同位素负漂，表明全球碳循环波动及海洋缺氧事件
图3. 晚古生代冰室气候和其他温室气候中的碳排放与海水温度和缺氧程度的关系对比图，表明同样速率的碳排放或变暖，海洋的缺氧程度在冰室气候下比温室气候下更高032022-05 -
中国寒武、奥陶纪疑源类研究揭示浮游植物生态空间拓展
疑源类是一类有机质壁微体生物化石，其壳壁成分类似于孢粉素，大多数早古生代疑源类化石被认为是海生真核浮游生物的休眠孢囊（cyst），是古生代海洋浮游植物的重要组成部分。
现代海洋中，孢囊是浮游植物生命过程中重要的一环，在浮游藻类演化和海洋碳循环中具有重要意义。作为初级生产者，以疑源类为代表的浮游植物可能在古生代海洋生态系统的演化上起着非常重要的作用；进而有助于我们对奥陶纪生物大辐射的启动过程、奥陶纪生物大辐射与寒武纪生命大爆发之间的关联以及寒武纪晚期的浮游生物革命（Plankton Revolution）的研究。近期，中国科学院南京地质古生物研究所燕夔副研究员带领研究团队，以中国已发表数据以及正在研究的数据为基础，结合沉积环境研究，对寒武、奥陶纪疑源类生态空间的变化进行了深入探索。研究以寒武纪和奥陶纪疑源类优势类群的变化探究了该时期浮游植物古生态模式的演变。研究结果发表在《英国皇家学会自然科学会报》（Philosophical Transactions of the Royal Society B）“专刊上。
在这项研究中，作者以相对丰度为标准，最终选取了 40 多种优势形态类型，涉及华南、华北以及塔里木三大板块的 60 多个剖面。将选取的疑源类优势类群按照其古环境分布进行投图，结果发现，疑源类生物的生态空间在寒武纪到奥陶纪期间存在从近岸环境向远离海岸方向拓展的趋势，并且在寒武-奥陶纪界线附近的转变最为显著。该发现为“奥陶纪浮游生物革命（Ordovician plankton revolution）”的开始与发展提供了证据。
此外，疑源类形态类型从寒武纪早期以具有简单纹饰和简单突起的形态类型组合为主，演变为早、中奥陶世具有非常复杂形态的高度多样化组合；到了中、晚奥陶世时期，复杂的疑源类类群占据了相当部分区域的海洋生境，形成了与现代单细胞藻类相似的分布模式。该研究还创造性地发现了疑源类优势类群的重要意义，与生物地层学研究中关注某类化石的出现不同，优势类群对疑源类古生态研究有着更为重要的作用。
此项研究受到国家自然科学基金和中国科学院战略性先导科技专项（B项）和现代古生物学和地层学国家重点实验室项目共同资助。
论文相关信息：Cite this article: Shan L, Yan K, Zhang Y, Li J, Servais T. 2022 Palaeoecology of Cambrian–Ordovician acritarchs from China: evidence for a progressive invasion of the marine habitats. Phil. Trans. R. Soc. B 377: 20210035. https://doi.org/10.1098/rstb.2021.0035.
图1：中国寒武纪-奥陶纪部分疑源类研究剖面位置和古环境图
图2：寒武纪-奥陶纪古生态研究优势疑源类外形图
图3：寒武纪-奥陶纪疑源类优势属的近岸-远岸分布图242022-04 -
晚古生代冈瓦纳大陆东北缘古地理重建取得新认识
冈瓦纳大陆从新元古代开始拼合形成，直至白垩纪完全解体。冈瓦纳主体板块（如印度板块、澳大利亚板块、南极洲板块等）的古地理位置已得到较好地重建，然而，沿着其边缘一些小地块在古地理重建过程中仍存在争议。
晚古生代时期，保山地块、腾冲地块、拉萨地块、南羌塘地块和中缅马苏地块处于冈瓦纳大陆东北缘，并保存有该时代大冰期冰川活动的记录。目前，针对这些地块的古地理位置已开展了大量研究，但这些地块在古地理位置重建过程中从沉积物来源、古地磁学和古生物地理学等不同方面获得的各种古地理学模型，缺乏较为统一的认识。
近期，中国科学院南京地质古生物研究所高彪博士后与合作导师陈吉涛研究员等，在收集整理保山地块、腾冲地块、拉萨地块、南羌塘地块、中缅马苏地块及东冈瓦纳地区古生代碎屑锆石U-Pb年龄与Hf同位素数据的基础上，采用主成分分析（PCA: Primary component analysis）方法，对上述地块的古地理位置进行了系统研究，同时恢复了晚古生代冈瓦纳东北缘冰川中心的空间分布特征。研究成果近期发表于国际沉积学一流期刊《沉积地质学》（Sedimentary Geology）。
研究人员结合碎屑锆石年龄PCA结果及Hf同位素特征，指出南羌塘地块、保山地块及中缅马苏地块在古生代时期位于印度冈瓦纳北缘；而拉萨地块和中缅马苏地块的苏门答腊部分则处于澳大利亚的北侧。此外，研究人员还根据晚古生代冰川沉积物源组成的偏移特征，在冈瓦纳东北地区识别出两个独立的冰川中心，并分别位于印度板块和澳大利亚板块区域，为其北缘的地块提供冰川碎屑物质。这一研究也进一步佐证了晚古生代大冰期多冰川分布中心模式。
该项研究得到中国科学院先导科技专项B类，国家自然科学基金以及科技部第二次青藏科考项目联合资助。
文章相关信息：Gao, B.*, Chen, J.T.*, Qie, W.K., Wang, X.D., 2022. Revisiting the paleogeographic framework of northeastern Gondwana in the late Paleozoic: implications from detrital zircon analysis. Sedimentary Geology. Available online 11 April 2022. https://doi.org/10.1016/j.sedgeo.2022.106144.
简要地质图与收集数据点分布
碎屑锆石年龄主成分分析图
冈瓦纳东北缘古地理重建及晚古生代冰川分布图182022-04 -
临沂动物群：探索寒武纪演化动物群的新窗口
华北板块（North China Block）在寒武纪时期是一个独立块体，具有独特的构造演化历史。作为中国传统“中寒武统”的标准地区，这里的寒武纪中期地层序列完整、化石丰富，是寻找这一时期特异埋藏化石库的潜力地区。近日，南京古生物所赵方臣研究员、博士研究生孙智新等报道了来自华北地区的一处距今约5.04亿年的寒武纪特异埋藏化石库，并命名为“临沂动物群”（Linyi Lagerstatte）。这一独特的特异埋藏化石库为深入了解寒武纪大爆发之后动物早期辐射分异、迁徙扩散、群落结构和生物古地理提供了新的窗口。该项成果于2022年4月5日在线发表于综述性期刊《国家科学评论》（National Science Review）。
距今5.3亿年前后发生的寒武纪大爆发（Cambrian explosion）是一次前所未有的快速演化事件，其以门一级动物类群的出现和现代海洋生态系统的成型为显著特点，在整个地球生命进化史上具有重要的地位。
寒武纪大爆发的相关问题一直是古生物学界研究的核心，而富含精美的多门类软躯体化石的寒武纪特异埋藏化石库（也称布尔吉斯页岩型化石库Burgess Shale-type lagerstatten）则是了解这一重大生物演化事件的主要窗口。自1909年沃克特（Walcott）发现著名的布尔吉斯页岩生物群（Burgress Shale）以来，全球已有十余处经典的寒武纪特异埋藏化石库被发现，尤其是澄江动物群的发现更是开启了华南板块（South China Block）作为相关研究热点地区的历史。
近年来新的化石库不断涌现，但由于寒武纪特异埋藏化石库的时间和空间分布不均匀，大多数著名的寒武纪特异埋藏化石库都集中分布在华南板块和劳伦大陆（Laurentia，今北美大陆的主体）。这种地理分布的不均衡在寒武纪中期（苗岭世Miaolingian）表现最为明显：这一时期几乎所有的特异埋藏化石库都位于劳伦大陆，而此时恰恰是寒武纪演化动物群最为繁盛的阶段。因此，这些客观条件在很大程度上制约了我们对寒武纪演化动物群面貌和格局的全面认识。
中国科学院南京地质古生物研究所寒武纪大爆发研究团队在这一地区展开了长期野外工作，并选取山东省临沂市西郊的寺口剖面代表性层位进行了集中采集，收集到了数千枚精美的化石标本。
本次综合研究的临沂动物群软躯体化石集中产出于寒武系张夏组盘车沟段下部的黑色与黄绿色页岩中。根据其中的三叶虫判定该特异埋藏化石库的时代是距今约5.04亿年寒武纪苗岭世鼓山期（Drumian）的早期，稍微晚于布尔吉斯页岩生物群。目前已有超过35个化石类群在临沂动物群中被发现，极大丰富了这一时期海洋生物与群落的多样性面貌。组合中多样性最高的类群是非三叶虫节肢动物，而其中又以奇虾类（radiodonts）和莫里森虫类（mollisoniids）最为引人注目。除节肢动物以外，多样的海绵动物和蠕虫状动物也值得进一步深入研究。
临沂动物群中的化石大部分以软躯体形式保存，且多保存了精细的解剖结构，如附肢、眼睛、消化系统和刚毛等，为进一步了解这些生物的解剖结构提供了新信息。与其他经典的布尔吉斯页岩型特异埋藏化石库相类似，临沂特异埋藏化石库中的软躯体结构也多以碳膜的形式保存在背景层与事件层交互出现的地层中，显示了类似的埋藏学路径在软躯体化石保存中的普遍性。
由于时代相近的其他特异埋藏化石库均集中于劳伦大陆，此次华北板块临沂动物群的发现为研究寒武纪中期的生物地理学提供了独特的视角。临沂动物群与同期的北美特异埋藏化石库之间有许多相同的生物类型，其中一些珍稀节肢动物，如迷音虫Thelxiope和莫里森虫Mollisonia，即使在原产地北美也十分少见，这也暗示了华北与北美软躯体动物群在这一时期的密切联系。通过聚类分析（cluster analysis）、非度量性多维标度变换（nMDS）和网络分析（network analysis）等定量分析手段进一步支持了华北与北美软躯体动物群之间的联系，表明了华北可能充当着东冈瓦纳与北美之间的生物地理纽带。不过，由于来自不同角度的古地理证据尚存在差异，这种联系的生物地理解释还需要深入的研究评估。
在比临沂特异埋藏化石库时代更古老的馒头组上、下页岩段（苗岭世乌溜期）中，该研究团队也发现有保存良好的软躯体化石。此类化石在华北板块东部寒武纪中期地层中的连续分布，使华北成为研究这一时期生物面貌演替的重要潜力地区。此前澄江动物群的发现揭开了华南板块一系列寒武纪特异埋藏化石库研究的序幕，而如今临沂动物群作为华北板块第一个被综合研究的寒武纪特异埋藏化石库，将有望为华北寒武纪特异埋藏化石库的研究开启新的篇章。
本研究得到了中国科学院战略性先导科技专项（B类）、国家重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金和现代古生物学和地层学国家重点实验室项目共同资助。
论文相关信息：Sun, Z.X., Zhao, F.C.*, Zeng, H., Luo, C., Van Iten, H., Zhu, M.Y., 2022. The middle Cambrian Linyi Lagerstatte from the North China Craton: a new window on the Cambrian evolutionary fauna. National Science Review, https://doi.org/10.1093/nsr/nwac069.
图 1. 16个主要的寒武纪特异埋藏化石库的时空分布和多样性，及临沂动物群（Linyi Lagerstatte）在其中的位置。
图 2. 临沂动物群中的代表性类群。A. 刺迷音虫Thelxiope spinosa；B. 对称莫里森虫Mollisonia symmetrica；C. 群体的对角海绵Diagoniella；D. 唐氏迷音虫Thelxiope tangi sp. nov；E. 线纹心虾Cordaticaris striatus的口器；F, 标准长清虫Changqingia puteata；G, 未定的蠕虫状动物；H. 线纹心虾Cordaticaris striatus的前附肢；I. 抱怪虫类的前附肢。
图3. 非度量性多维标度变换（左上）聚类分析（右上）、和网络分析（下）等定量分析手段所识别的临沂动物群与全球16处经典寒武纪特异埋藏化石库之间的关系。
图4. 临沂动物群生态复原图（杨定华绘，赵方臣指导）。
图5. 科考人员在临沂地区野外工作照片，从左到右：曾晗、唐永刚、孙智新、赵方臣。152022-04 -
中国三叠纪昆虫研究取得新进展
二叠纪末生物大灭绝事件是昆虫演化史上一个重要的分水岭。此事件后，昆虫整体面貌从“古生代昆虫群”进入“现代昆虫群”。因此，三叠纪时期的昆虫化石不仅为我们了解昆虫对二叠纪末生物大灭绝事件的响应提供了直接证据，也为重建现代昆虫多样性的起源提供了关键线索。
我国三叠纪陆相地层发育，是三叠纪昆虫化石最丰富的国家之一，但一直缺乏系统性研究，进而影响我们对这一时期昆虫演化、陆地生态系统变革及其环境背景的深刻认知。
中国科学院南京地质古生物研究所博士生张前旗在王博研究员和张海春研究员的指导下，系统梳理了我国三叠纪的昆虫化石记录，并重点研究了一些我国重要三叠纪昆虫群。研究共报道1新科、3新属、5新种和1个新组合，并综合运用系统古生物学、古生物地理学、古生态学、支序系统学和埋藏学等多学科研究手段，揭示了相关昆虫类群在早中生代的演化及环境背景，进一步加深了我们对这一时期陆地生态系统的认识。相关成果先后发表在《伦敦地质学会特刊》（Geological Society, London, Special Publications）、《地球科学前沿》（Frontiers in Earth Science）、《地质学家协会会刊》（Proceedings of the Geologists' Association）以及《历史生物学》（Historical Biology）等国际期刊。
研究在回顾中国三叠纪昆虫演化历史的基础上，系统梳理了我国三叠纪昆虫的多样性和地理分布。现有的昆虫化石记录表明：我国早三叠世昆虫化石罕见，中、晚三叠世化石丰富，尤以“铜川昆虫群”（中三叠世拉丁期）和托克逊昆虫群（晚三叠世）为代表。
研究详细报道了产自陕西中三叠统铜川组蛩蠊目牙蠊属（Chauliodites）1新种和贵州中三叠统1新组合，并重新研究了云南下三叠统卡以头组的牙蠊属1已知种。在此基础上，研究人员对牙蠊属开展了系统研究，发现该类群在二叠纪末大灭绝之后分异度迅速回升，分布范围也迅速恢复，判定其很可能与全球早三叠世石松类植物的崛起密切相关。该成果为我们了解二叠纪末大灭绝事件对昆虫演化的影响提供了新证据。
研究还对铜川昆虫群中的半翅目苏吉尔蜡蝉科（Surijokocixiidae）、瘤翅蝉科（Granulidae）和革翅蝉科（Scytinopteridae）进行了分类学研究，建立1新属3新种，并首次提供了革翅蝉科属级分类检索表及该科模式属的种级分类检索表。研究发现，这些蝉类盖翅在微观上物质分布不连续、微细结构丢失；本次研究还利用扫描电镜（SEM）和能谱分析（EDS）等技术手段识别到在光学显微镜下无法识别的翅脉信息。
研究人员根据产自陕西上三叠统的一块盖翅标本，建立1新科——斯氏蜡蝉科（Szeiiniidae），并以我国著名古生物学家斯行健院士命名。其盖翅的一些脉序特征（爪片CuP脉和Pcu脉之间横脉发育、细支脉组成网状结构、假纵脉分支等）证实该科为蜡蝉总科基干类群，为蜡蝉亚目早期辐射以及蜡蝉总科的早期演化提供了关键证据。
本研究得到了国家自然科学基金委员会、中国科学院先导专项等基金的资助。
相关论文信息：
Zhang Q-Q, Zheng D-R, Zhang H-C, Wang B. 2021. Review of Triassic insects in China. Geological Society, London, Special Publications. 521. https://doi.org/10.1144/SP521-2021-121.
Zhang Q-Q, Jarzembowski, E. A., Wang B. 2022. Widespread grylloblattid insects after the end-Permian mass extinction. Frontiers in Earth Science. https://doi.org/10.3389/feart.2022.853833.
Zhang Q-Q, Szwedo J., Zheng D-R, Wang B, Zhang H-C. 2021. The first Surijokocixiidae (Insecta: Hemiptera: Fulgoromorpha) from the Triassic of China. Proceedings of the Geologists' Association. 132: 199–206. https://doi.org/10.1016/j.pgeola.2020.10.009.
Zhang Q-Q, Zheng D-R, Teng X, Zhang H-C. 2021. New Scytinopteridae (Hemiptera: Scytinopteroidea) from the Middle Triassic Tongchuan Entomofauna of NW China. Historical Biology. https://doi.org/10.1080/08912963.2021.2010194.
Zhang Q-Q, Chen J, Zhang H-C. 2021. New Granulidae (Hemiptera: Scytinopteroidea) from the Middle Triassic Tongchuan Formation of NW China. Historical Biology. https://doi.org/10.1080/08912963.2021.1903892.
Zhang Q-Q, Jiang T, Szwedo J., Zhang H-C. 2021. A new family of Triassic planthoppers (Hemiptera: Fulgoromorpha: Fulgoroidea) from the Shaanxi Province of China. Alcheringa.45: 86–90. https://doi.org/10.1080/03115518.2021.1919206.
图1 中国三叠纪昆虫化石的产出层位(带颜色层段)
图2 以斯行健院士命名的斯氏蜡蝉科(Szeiiniidae)的模式属模式种(Szeiinia huanglongensis Zhang et al., 2021)
图3 铜川革翅蝉Scytinoptera tongchuanensis Zhang, Zheng et Zhang, 2021，正模：NIGP177616，盖翅；（A）光学图像；（B）图A红框部分的扫描电子显微镜图像（虚线表示翅脉及盖翅后缘）；（C）图A黑框部分的扫描电子显微镜图像；（D）图A黑框部分钡元素散射能谱图像（虚线表示MP脉位置）。
图4 蛩蠊目牙蠊属(Chauliodites Heer, 1865)古地理分布图082022-04 -
准噶尔盆地古新世轮藻化石指示轮藻植物群的亚洲起源
图尔盖海峡（Turgai Strait），又称西西伯利亚海，是中侏罗世至始新世末期（或渐新世）、连接北冰洋和特提斯洋，以及分隔亚洲和欧洲大陆的大型浅、咸水体。图尔盖海峡被认为对生物的迁移和扩散起到了“屏障”作用，导致许多哺乳动物和植物类型出现了地理隔离。而最新证据表明，轮藻植物群的传播似乎并未受到该“屏障”的影响。
近期，中国科学院南京地质古生物研究所李莎副研究员和中国科学院古脊椎动物与古人类研究所曹文心博士、倪喜军研究员、李强研究员、Thomas A. Stidham研究员、中国地质大学（北京）万晓樵教授合作在国际古生物学期刊《古生物学杂志》（Journal of Paleontology）上报道了准噶尔盆地南戈壁地区古新世晚期轮藻植物群的研究成果。
该植物群包括Peckichara torulosa var. varians、Lychnothmanus vectensis和Gyrogona lemani capitata，其中L. vectensis最早记录于中国东部白垩系/古近系界线之下，而其在欧洲的最早记录发现于西班牙、法国和英国始新世晚期–渐新世早期地层；G. lemani capitata最早记录于准噶尔盆地南戈壁地区古新世最晚期地层，而其在欧洲的最早记录发现于罗马尼亚和法国始新世中期地层。这些化石记录说明该轮藻植物群起源于亚洲，在始新世中、晚期向欧洲扩散，即轮藻植物群扩散发生在图尔盖海峡闭合之前。
研究发现，在轮藻的洲际传播过程中，水鸟可能起到了关键作用。在中亚和欧洲始新世中、晚期地层中出现一些相同的鸟类化石组合支持了这一观点。根据现生轮藻传播的研究，轮藻的藏卵器既可以附着于鸟类的爪和羽毛上，也可以被鸟类摄入进入其消化道或盲肠中。当藏卵器被携带于候鸟的消化道中，它们能在相距 100–150 英里（≈161–241 km）的湖泊之间传播；而当藏卵器被携带于候鸟的盲肠中，它们可能会被携带至更远距离的湖泊（前者距离的几倍）。
沉积学研究也表明，L. vectensis最初在中国东北松辽盆地生活于浅湖环境，在其迁徙到欧洲之后仍生活于浅湖环境；而G. lemani capitata在准噶尔盆地生活在间歇性的河流环境中，到达欧洲之后却改变了生活习性，开始适应浅湖环境。
本研究得到第二次青藏科考、国家自然科学基金委、中国科学院战略先导、现代古生物学和地层学国家重点实验室开放课题（193103）的资助。
论文相关信息：Cao, W., Li, S., Li, Q., Stidham, T. A., Wan, X., Ni, X., 2022. Asian Paleocene charophyte records demonstrate Eocene dispersals from Asia to Europe. Journal of Paleontology, https://doi.org/10.1017/jpa.2021.118.
图1 准噶尔盆地南戈壁地区轮藻植物群和哺乳动物群与内蒙古二连盆地的苏崩及脑木根III动物群对比图。南戈壁地区化石组合的时代约为晚格沙头期（根据亚洲陆生哺乳动物时代），大致相当于克拉克福基安期。
图2 准噶尔盆地南戈壁地区的古新世轮藻化石扫描电镜照片。
图3 轮藻Lychnothmanus vectensis可能于古新世晚期传播至准噶尔盆地，然后沿两条可能的路线扩散：始新世晚期—早渐新世扩散至欧洲，或于始新世早期先传播至美国，而后到达欧洲（白色图标）。轮藻Gyrogona lemani capitata最早的化石记录出现在准噶尔盆地的古新世末期，于中始新世时扩散至法国（橙色图标）。古地理图来自“Global Paleogeography and Tectonics in Deep Time Series. Copyright 2016 Colorado Plateau Geosystems Inc.”。302022-03 -
昆虫在中生代的生态辐射
现代自然界中，昆虫物种数超过地球生物总数的60%。它们在陆地生态系统中扮演了关键生态角色，在维持生物多样性、调节碳循环等方面也起到了至关重要的作用。因此，理解昆虫的演化历史以及它们在深时陆地生态系统中的角色，可以帮助我们更好地了解现代陆地生态系统的形成过程。
中生代是现代昆虫群形成的时期。近二十年来，随着新化石的发现和研究技术的进步，我们对中生代昆虫的演化历史有了更深入的认识。
3月11日，受《生态学与进化生物学进展》（Trends in Ecology & Evolution）期刊邀请，中国科学院南京地质古生物研究所王博研究员团队在该期刊上发表了题为《昆虫在中生代的生态辐射》（Ecological radiations of insects in the Mesozoic）的综述性论文。
文章梳理并总结了昆虫在中生代五个重要的生态辐射事件，指出目前昆虫化石记录以及相关研究仍具有一定局限性，提出未来结合系统发育、形态分异度、古生态参数等多指标、多种模型的联合分析可以更深入地揭示昆虫的演化规律和深时生态角色。
在中生代，昆虫逐渐占领了许多崭新的生态位，通过与各类动、植物发展出了更复杂更紧密的生态关系，进而对陆地生态系统的影响也更加显著。昆虫在中生代也发生了明显的生态演化，其中有五个重要的生态辐射事件：分别为完全变态昆虫的崛起；昆虫真社会性行为的多次起源和辐射；中生代中期拟寄生性昆虫革命；传粉昆虫的辐射和演替和昆虫拟态和伪装行为的大发展。
目前，我们对昆虫的深时生态角色的了解依然很少，对其演化历史的认知也存在较大偏差。特别是与同时代的脊椎动物和海洋无脊椎动物类群相比，昆虫化石记录具有更多地理、时代和类群的空缺。例如，现有的中生代昆虫化石主要来自于全世界28个特异化石库，而这些化石库主要分布于北半球的中纬度地区。由于化石缺失，我们对昆虫如何响应二叠纪末大灭绝以及白垩纪末大灭绝事件仍然知之甚少。此外，由于保存和采集偏差，现有的昆虫化石主要是中等体型的类群，而小型和大型昆虫化石的比例则明显偏低。总之，这些偏差在一定程度上影响了我们对昆虫演化的认识，因而迫切需要更多的化石收集工作来弥补。
由于人类活动导致的全球变暖和滥伐森林等原因，昆虫的丰度和多样性存在大幅降低趋势。近年来，昆虫危机引起了学界和公众的广泛关注。基于大数据并结合系统发育、形态分异度、古生态参数等多指标、多种模型的联合分析，可以更深入地揭示昆虫的演化规律以及对重大环境事件的响应过程和机制。相关结果也有助于我们更好地了解和预测现代昆虫群的未来变化，并制定更科学的保护方案。
该项研究得到了中国科学院战略性先导专项项目、第二次青藏高原综合科学考察研究专项以及国家自然科学基金项目的支持。
Trends in Ecology & Evolution作为《细胞》（Cell）出版社旗下的综述期刊，通过邀请相关领域的科学家，对前沿科学问题进行综述，并指出未来研究方向。该杂志一直是进化生物学和生态学两个研究领域影响力排名第一的科学期刊（2021年IF=17.7）。
相关论文信息：Wang Bo, Xu Chunpeng, Jarzembowski E.A. (2022) Ecological radiations of insects in the Mesozoic. Trends in Ecology & Evolution, https://doi.org/10.1016/j.tree.2022.02.007.
图1：昆虫重要演化事件
图2：昆虫关键生态行为的演化历史162022-03