科研进展
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中国标本见证晚泥盆世生物大灭绝后生物礁复苏演化过程泥盆纪中晚期发育了显生宙最大的层孔虫-珊瑚礁生态系统，其覆盖面积约是当今生物礁的十倍。伴随晚泥盆世弗拉期与法门期之交（F-F）的Kellwasser和法门末期的Hangenberg生物灭绝事件，层孔虫-珊瑚礁生态系统分别崩溃、消失。之后的密西西比亚纪长期被认为是以微生物礁为主，缺乏后生动物礁发育。目前，关于密西西比亚纪生物礁的复苏演化过程、不同板块生物礁演化过程的对比、后生动物礁的最早复苏时间等问题一直受到科学家们的高度关注。 为此，中国科学院南京地质古生物研究所晚古生代研究团队要乐副研究员，长期与法国图卢兹第三大学生物礁专家MarkusAretz副教授合作，围绕晚泥盆世生物大灭绝与生物礁生态系统演变进行了详细研究，在密西西比亚纪生物礁组成、复苏演化过程等方面取得了系列成果。相关研究成果分别发表在地学领域国际期刊《地球科学评论》（Earth-ScienceReviews）、《三古》（Palaeogeography,Palaeoclimatology,Palaeoecology）和GeologicalJournal上。 基于全球晚泥盆世-密西西比亚纪生物礁的系统总结与研究，研究团队揭示了泥盆纪末期后生动物礁消失后，密西西比亚纪后生动物礁复苏经历了三个阶段：（1）杜内期的后生动物礁缺失阶段；（2）维宪早期至早维宪晚期的后生动物礁重建阶段；（3）中维宪晚期的珊瑚礁生态系统繁盛阶段（Yaoetal.,2020a）。 同时，为了揭示中国密西西比亚纪生物礁的复苏演化过程与全球是否具有一致性，要乐与国内外合作者还详细研究了甘肃平川大水沟剖面前黑山组叠层石和广西田林甘垌子剖面都安组后生动物-微生物礁。 甘肃平川大水沟叠层石，出露厚度约22.5米，横向分布至少200米。通过菊石、介形虫、孢粉等化石可确定叠层石的时代为杜内早期（相当于国际牙形石带Siphonodellasulcata下部）。叠层石发育纹层状，波状和穹隆状等不同形态。利用微相技术方法显示叠层石主要由泥晶、泥粒、核形石、粉砂和亮晶方解石组成，含有少量粗砂和生物碎屑；发育三种纹层类型：泥晶纹层、颗粒为主的混合纹层和泥晶为主的混合纹层，以及两种纹层堆积形式：重复纹层堆积和交替纹层堆积。叠层石中以颗粒为主和泥晶为主纹层的出现，指示其可能由微生物的粘结、捕获和钙化作用共同形成。由沉积岩相、微相和叠层石形态变化可知，叠层石形成于相对海平面升高阶段，并且因为相对海平面的急剧降低和陆源碎屑输入的增强导致其最终消失（Yaoetal.,2020b）。 广西田林甘垌子发育了丰富的后生动物-微生物礁，大小为几米到几十米，具有明显的正向隆起。通过有孔虫化石确定礁体时代为维宪晚期（相当于西欧地区有孔虫带MFZ14-15）。结合野外观察和室内薄片中生物和沉积组分的定量统计，可识别出四种礁体类型：珊瑚礁、珊瑚-微生物-疑问微体化石-苔藓虫礁、珊瑚-微生物-苔藓虫礁和微生物-苔藓虫-珊瑚礁。礁体的造礁生物主要包括丛状复体珊瑚（Diphyphyllum,Siphonodendron）、横板珊瑚（Multithecopora,Syringopora）、泡孔苔藓虫（Fistulipora）和微生物（如Garwoodia,Renalcis）。经过岩相和微相研究显示，礁体中发育丰富的骨架岩和粘结岩，可以与礁翼和礁间的堆积灰岩、颗粒灰岩、泥粒灰岩等区分。礁体及其上下地层中生物和沉积组分的变化指示其形成于相对海平面升高时期，也表明礁体的发育与相对海平面变化密切相关。甘垌子礁体的造礁生物和沉积组成与全球其它板块同时期礁体具有相似的组成，尤其是珊瑚礁的广泛发育（YaoandAretz,2020）。 甘肃平川杜内早期叠层石和广西田林维宪晚期珊瑚礁的出现，分别对应了杜内期的后生动物礁缺失阶段和中维宪晚期的珊瑚礁生态系统繁盛阶段，进而反映出晚泥盆世生物大灭绝后，中国的生物礁复苏演化过程与全球具有一致性。 参与上述研究还有南京古生物所晚古团队陈吉涛研究员、祁玉平研究员，英国利兹大学PaulB.Wignall教授，法国里尔第一大学DanielVachard教授，南京大学王向东教授、沈树忠教授等。 相关研究得到了国家自然科学基金、中科院战略性先导科技专项（B类）、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的资助。 论文相关信息： Yao,L.*,Aretz,M.,2020.UpperVisean(Mississippian)metazoan-microbialreefsfromGuangxi,SouthChina:Insightsregardingintotherecoveredmetazoanreefsreefrecoveryaftertheend-Devonianextinction.Palaeogeography,Palaeoclimatology,Palaeoecology,560,109994. Yao,L.*,Aretz,M.,Wignall,P.B.,Chen,J.T.,Vachard,D.,Qi,Y.P.,ShenS.Z.,Wang,X.D.,2020a.Thelongestdelay:Re-emergenceofcoralreefecosystemsaftertheLateDevonianextinctions.Earth-ScienceReviews,203:103060. Yao,L.*,Aretz,M.,Chen,J.T.,Qi,Y.P.,2020b.EarliestCarboniferousstromatolitesfromtheQianheishanFormation,Dashuigousection,northwesternChina:Implicationsformicrobialproliferationaftertheend‐Devonianmassextinction.GeologicalJournal,55:3361–3376.142020-12 -
华北地台南缘寒武系第二统磷质腕足类研究进展化石记录显示在寒武纪早期短短的数千万年内，现生动物界中几乎所有的动物门类就已出现，这一里程碑式的重大生命演化事件，被称为“寒武纪大爆发”。多门类后生动物骨骼化石（又称“小壳化石”，多以磷酸盐化的方式保存于碳酸盐岩中，如梅树村动物群）和特异埋藏软躯体化石（以软躯体形式保存于碎屑岩中，如澄江生物群）则是寒武纪大爆发最为重要的化石证据。 腕足动物作为地质历史上持续时间最长且繁盛至今的若干个为数不多的后生动物门类之一，在寒武纪演化动物群和古生代演化动物群中均扮演着十分重要的角色。根据壳壁矿物成分的差异，腕足动物主要包括磷酸钙质壳的磷质腕足类（舌形贝型亚门）和碳酸钙质壳的钙质腕足类（小嘴贝型亚门和髑髅贝型亚门）。在寒武纪第二世即寒武纪大爆发的主幕，磷质腕足类在碳酸盐岩和碎屑岩中被大量保存。 全球各地已有的化石记录表明，腕足动物尤其是以舌形贝型腕足为主的磷质腕足类在5.2亿年前后（寒武纪第三期）已具有较高的多样性和高度发育的形态分异，同时还出现了少数不同类型的钙质壳腕足动物类。因此，寒武纪第二世磷质腕足类既是开展寒武纪大爆发研究，也是探索腕足类的起源与早期演化所不可或缺的化石材料。此外，磷质腕足类广泛的地理分布显示，其对寒武纪早期不同地区间生物地层对比和生物古地理分区研究也可能具有重要作用。 由于华北地台寒武系底部地层的缺失以及缺乏良好的化石记录，长期以来其寒武纪早期地层古生物研究较为薄弱。虽然华北地台缺失了寒武系第一统，但寒武系第二统在华北地台南缘却有着较为广泛的分布，如辛集组与猴家山组。已经有前人在这套地层中报导过丰富的小壳化石，然而至今有关华北寒武纪早期腕足类的报导却寥寥无几（仅报导过KutorginasinensisRonginLu,1979）。 近期，中国科学院南京地质古生物研究所潘兵博士等与瑞典和澳大利亚合作者在华北地台南缘芮城县学张乡水峪剖面寒武系第二统辛集组中发现了大量的磷质腕足类，并对其做了系统性研究。相关研究成果已发表在《远古世界》（Palaeoworld）杂志上。 水峪剖面辛集组的磷质腕足类化石产于钙质胶结的含磷粉砂岩中，包括3个目和1个干群类，共计7属、5种和2未定种。该腕足类组合包括mickwitziid类（干群腕足类）1属1种：ParamickwitziaboreussinaensisPanetal.,2020（新属新种）；神父贝类1属1种：AskepasmatoddenseLaurie,1986；乳孔贝类1属1种：Eohadrotretacf.zhenbaensisLi&Holmer,2004；博茨福徒贝类1属1种：Schizopholisyorkensis(Holmer&UshatinskayainGravestocketal.,2001)；舌形贝类3属1种2未定种：Spinobolussp.、Eodicellomuscf.elkaniiformisHolmerandUshatinskayainGravestocketal.,2001（已根据南极材料修订为PlicarmuswildiClaybournetal.,2020）及Eoobolussp.。该腕足类化石组合多样性不高，但形态分异明显，与许多其它地区寒武纪早期腕足类化石组合相似（如华南与澳大利亚）。 通过形态结构对比，此次研究发现华北的P.boreussinaensis与格陵兰的Setatella很相似，如都具有靠近边缘的腹喙顶、背腹壳都具有假铰合面以及假铰合面上具有穿透壳壁的刚毛管道。同时，P.boreussinaensis壳壁内还常发育Mickwitzia（主要产自劳伦与波罗的海地区）壳壁内表面所特有的锥管状突起（Setatella很少发现），因此，推断Paramickwitzia可能是介于这两个属之间的干群腕足类。 华北磷质腕足类组合与南澳大利亚、华南以及南极第三阶至第四阶中产出的磷质腕足化石组合具有很高的相似性，尤其是其中大多数分子（Askepasma、Eohadrotreta、Eoobolus以及Schizopholis）都出现于南澳大利亚Dailyatiaodyssei小壳化石带（第三阶底部至第四阶下部）。此外，结合三叶虫和其它小壳化石，本研究认为华北这套腕足组合时代上大致属于寒武纪第三期晚期至第四期早期。 在古地理分布上，华北的磷质腕足类，除了Eoobolus在全球广泛分布，其它属种仅发现于冈瓦纳及其周边地区。其中，有3属3种发现于南澳大利亚（Askepasmatoddense为两地特有属种）；有3属3种发现于南极（Plicarmuswildi为两地特有属种）；有2属1种发现于华南扬子地台；还有2属发现于印度喜马拉雅地区。其中Eohadrotreta为南澳、南极、华南、华北以及印度所共有的属。显然，华北的磷质腕足类组合与冈瓦纳东缘的南澳和南极具有更高的相似性。这与其它小壳化石属种地区间的相似性对比结果较为一致。这也说明，在寒武纪早期华北地台南缘与冈瓦纳东缘的动物群间存在非常紧密的联系，暗示两地可能有着非常接近的古地理位置。本项研究由国家自然科学基金、中国科学院先导专项B类以及瑞典研究理事会共同资助。 论文信息：Pan,B.,Skovsted,C.B.,Brock,G.A.,Topper,T.P.,HolmerL.E.,Li,L.Y.,&Li,G.X.*,2020.EarlyCambrianorganophosphaticbrachiopodsfromtheXinjiFormation,atShuiyusection,ShanxiProvince,NorthChina.Palaeoworld,29,512–533.https://doi.org/10.1016/j.palwor.2019.07.001292020-11 -
《西藏新特提斯的演化：地层和古地理》专辑出版最近Elsevier出版社旗下国际SCI刊物《亚洲地质》（JournalofAsianEarthSciences）正式在线出版了《西藏新特提斯的演化：地层和古地理》（EvolutionoftheTibetanNeo-Tethys:StratigraphyandPalaeogeography）的研究专辑。 该专辑由中国科学院南京地质古生物研究所李建国研究员、沙金庚研究员、罗辉研究员担任联合主编，共收录了1篇前言综述和12篇研究论文。作者队伍主要由南京古生物所研究人员组成。论文集从古生物学、火山岩和地球化学等学科方向，研究了晚古生代末到新生代早期青藏高原地区的地层古生物及其背后的新特提斯构造和古环境演化，探讨了新特提斯演化的许多关键科学问题，如新特提斯洋的开启和形成时间、印度板块的漂移历史、区域古气候、古海拔以及高原隆升对生物区系的影响等。另外，专辑还特别重视对这一地质过程重建十分关键的地层学研究，在区域海相和陆相生物地层学方面都取得了重大进展。这些成果无疑将会为后人研究特提斯演化提供重要的参考和帮助。 青藏高原是研究深时地球岩石圈、水圈和生物圈相互作用的理想场所，在地球动力学、板块构造、古地理、古气候和生物演化等研究中备受关注。然而，由于恶劣的自然地理条件、强烈的构造和变质作用，青藏高原地区古生物化石的保存和采集都具有较大的难度，也进而制约了地层和古生物相关研究的开展。目前关于新特提斯演化过程中的生物多样性历史及演化机制等研究还不够深入，甚至还存在不少记录的缺失和不足。 几十年来，南京古生物所研究人员在中国科学院和国家有关项目支持下，一直坚持不懈地从事青藏高原地层学和古生物学研究。特别是在近几年中国科学院战略科技专项（B）和青藏高原第二次科学考察与研究等项目的支持下，新的化石发现和研究取得不少进展。 本专辑即是这些成果的一个代表性展示，它们填补了一些古生物多样性和演化认识上的空白，主要包括：1.发现了一些前人没有发现或很少研究的化石，如昆虫（Cai等，2019；Wang等，2019）；2.新建立了一些在地层划分对比中有重要作用的微体化石序列，如放射虫和孢粉（Li等，2019；Peng等，2019；Xu等，2019）；3.对一些研究相对较成熟的门类补充了新材料，如菊石、双壳和大有孔虫（Jiang等，2019；Rao等，2019；Yang等，2019；Zhang等，2019；Li等，2020）；4.在研究比较薄弱的陆地生物多样性和生态系统方面获得了许多新的材料和认识，如孢粉（Li等，2019；Peng等，2019）、昆虫和大植物（Jiang等，2019；Yang等，2019）。同时，专辑建立了一个新的、可与国际标准对比的西藏南部新特提斯域三叠系–古近系多门类综合生物地层框架（Li等，2020）和西藏中北部中侏罗世–古近纪陆相孢粉地层序列。专辑还探讨了生物和新特提斯的协同演化，是青藏高原新特提斯生物多样性和生态系统研究新进展的一次集中展示。 该专辑为一电子专辑，是不同学科科学家多年联合协作、共同努力的成果。相关研究得到了青藏高原第二次科学考察，中国科学院战略中国科学院战略先导专项和国家自然科学基金的资助。 专辑相关信息：Li,Jianguo,Luo,Hui,Sha,Jingeng,eds.,2020.EvolutionoftheTibetanNeo-Tethys:stratigraphyandpalaeogeography.JournalofAsianEarthSciences.(https://www.sciencedirect.com/journal/journal-of-asian-earth-sciences/special-issue/10LTVBSWR6X) 论文目录： Cai,C.,Huang,D.,Wu,F.,Zhao,M.,Wang,N.,2019.Tertiarywaterstriders(Hemiptera,Gerromorpha,Gerridae)fromthecentralTibetanPlateauandtheirpalaeobiogeographicimplications.JournalofAsianEarthSciences175,121–127. Jiang,H.,Su,T.,Wong,W.O.,Wu,F.,Huang,J.,Shi,G.,2019.OligoceneKoelreuteria(Sapindaceae)fromtheLunpolaBasinincentralTibetanditsimplicationforearlydiversificationofthegenus.JournalofAsianEarthSciences175,99–108. Li,J.,Wu,Y.,Batten,D.J.,Lin,M.,2019.VegetationandclimateofthecentralandnorthernQinghai–XizangplateaufromtheMiddleJurassictotheendofthePaleogeneinferredfrompalynology.JournalofAsianEarthSciences175,35–48. Li,J.,Lin,M.,Wu,Y.,Luo,H.,Peng,J.,Mu,L.,Xu,B.,Zhang,C.,2020.NewbiostratigraphicframeworkfortheTriassic-PaleogeneintheNeo-TethysrealmofsouthernXizang(Tibet),China.JournalofAsianEarthSciences.doi.org/10.1016/j.jseaes.2020.104369. Li,J.,Sha,J.,Luo,H.,2020.Preface:Newadvancesinpalaeontology,stratigraphyandpalaeogeographyoftheNeo-Tethyanregion,Qinghai-Xizangplateau,China.JournalofAsianEarthSciences.doi.org/10.1016/j.jseaes.2020.104369. Peng,J.,Li,J.,Slater,S.M.,Zhang,Q.,Zhu,H.,Vajda,V.,2019.TriassicvegetationandclimateevolutiononthenorthernmarginofGondwana:apalynologicalstudyfromTulong,southernXizang(Tibet),China.JournalofAsianEarthSciences175,74–82. Qi,X.,Wei,C.,Zhang,C.,Zhang,S.,Hu,Z.,Ji,F.,2019.SouthwardextensionoftheBangonghu–NujiangSuture:EvidencefromEarlyCretaceousintermediateandfelsicmagmatismintheGaoligongOrogen,China.JournalofAsianEarthSciences175,1–25 Rao,X.,Sha,J.,Peng,B.,Zhang,X.,Cai,H.,2019.ConstraintsofbipolarandtropicalbivalvesonthenorthwarddriftingoftheIndianPlate.JournalofAsianEarthSciences175,68–73. Wang,H.,Fang,Y.,Li,S.,Hou,X.,Wang,B.,Zhang,H.,2019.RevisitingofthePaleoceneorthopteraninsectHylophalangopsischinensisLinandHuang,2006innorthernTibet.JournalofAsianEarthSciences175,93–98. Wang,M.,Peng,S.,Li,C.,Zhang,T.,2019b.PalaeontologyandU–PbdetritalzircongeochronologyofUpperTriassicstrataonthenorthernmarginoftheBangongCo–Nujiangsuturezone,Tibet:ConstraintsontheageofopeningoftheMeso-Tethys.JournalofAsianEarthSciences175,26–34. Xu,B.,Luo,H.,Wang,X.,2019.NewdiscoveryofEarlyJurassicradiolariansfromLuoqu,Xigaze,southernTibetanditsgeologicalsignificance.JournalofAsianEarthSciences175,49–67. Yang,X.,Xu,Q.,Lin,M.,Li,J.,2019.PlantremainsfromtheEarlyCretaceousdepositsofQubsang,Doilungdeqen,northwesternLhasaofTibet,China.JournalofAsianEarthSciences175,83–92. Zhang,Y.,Shen,S.,Zhang,Y.,Zhu,T.,An,X.,Huang,B.,Ye,C.,Qiao,F.,Xu,H.,2019.MiddlePermianforaminifersfromtheZhabuyeandXiadongareasinthecentralLhasaBlockandtheirpaleobiogeographicimplications.JournalofAsianEarthSciences175,109–120.252020-11 -
新属种揭示寒武纪中期三叶虫头部特化三叶虫在寒武纪达到了其分类多样性的最高峰，但相比较而言，寒武纪早中期的三叶虫缺乏群落与生态分异，展现出较“保守”的形态面貌。尽管寒武纪被称为“三叶虫的时代”，但直到奥陶纪中晚期，三叶虫才随着生态范围的大幅扩张而达到形态分异度的巅峰。褶颊虫类（ptychopariids）是寒武纪中期最繁盛的三叶虫类群，也是众所周知的“保守”类群，其大同小异的形态困扰了许多三叶虫学者。相比较尾部，头部在三叶虫演化过程中更为保守，因此在寒武纪早中期的褶颊虫类中，头部特化的例子极为稀缺。而在这些屈指可数的例子中，褶颊虫类头部特化的展现方式也非常单调，主要以头盖的前边缘加厚并伸出一根或数根长刺为特征。近期，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的孙智新硕士研究生、曾晗博士和赵方臣研究员，系统研究了华北地台寒武纪中期馒头组的一类特殊的三叶虫，为探究寒武纪三叶虫头壳形态特化提供了非常重要的例子。由于此类三叶虫不同寻常的头部轮廓，这一新属种被命名为“耳形范特西虫”（Phantaspisauritus）。相关研究被作为“编辑推荐”文章发表在经典古生物学期刊《波兰古生物学报》（ActaPalaeontologicaPolonica）上。范特西虫具有一个狭长的头部，其长度接近背壳总长度的一半；鞍前区向前夸张的延长，中部有一个明显的凹口，使得头盖前部形似一对“兔子耳朵”；由于特殊的头盖形态，活动颊也特化成侧边缘平直的砍刀状。这些特征及其特殊的眼脊和头鞍特征，使范特西虫明显不同于同时期的任何其他三叶虫属，成为寒武纪三叶虫家族的又一新成员，同时也成为褶颊虫家族中罕见的头部特化类群；值得注意的是，这个新物种也为寒武纪中期三叶虫的头部特化提供了一个独特的例子。范特西虫的鞍前区特化代表了一种新的三叶虫头部特化方式，此方式不但不同于同时期其他三叶虫的前边缘特化，而且在整个三叶虫演化历史中也未再重复出现。这表明，除了普遍存在于寒武纪之后（post-Cambrian）的形态特化类型外，寒武纪三叶虫还可能演化出了其他不同的适应性特化类型。尽管许多三叶虫的头部特化都与其挖掘沉积物的生活习性相联系，但范特西虫的特征却并不完全吻合。由于一般用于加固头盖的前边缘结构在范特西虫中已经退化，而且不规则形状的力学性质也并不比半圆形更稳固，这表明范特西虫特化的头盖并不坚固。并且与同层的其他三叶虫相比，大部分范特西虫头盖化石的前部已经破损折断，也进一步印证其头盖的坚固程度甚至不如正常三叶虫的半圆形头盖的认识。因此范特西虫独特的外形可能与捕食、迷惑天敌等其他因素有关。除此之外，通过个体发育标本发现，范特西虫发展和稳定的头部轮廓与其成年期初期较为吻合，这也暗示了这种特化可能也与性选择有关系，而非仅仅受生活策略的影响。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。论文信息：Sun,Z.X.,Zeng,H.,Zhao,F.C.*,2020.AnewmiddleCambriantrilobitewithaspecializedcephalonfromShandongProvince,NorthChina.ActaPalaeontologicaPolonica,65.DOI:https://doi.org/10.4202/app.00753.2020.202020-11 -
福建漳浦发现1500万年前的木乃伊化南酸枣果化石南酸枣又名五眼果，其果实具有5个萌发孔，有着“五福临门”的寓意。南酸枣的果实在热带雨林中被多种动物食用，种子也被进行多途径传播，其中鹿科动物和犀鸟作为主要的食用和传播者发挥着积极的作用。南酸枣的果实是由薄果皮、木质内果皮、可食用的中果皮和果肉组成，在我国南方其果肉常被加工成南酸枣糕，是备受人们喜爱的零食。据考古学证据显示，早在8000多年前，古人就已经开始食用南酸枣，并且喜欢将其果实大量储存起来。近期，中国科学院南京地质古生物研究所王姿晰博士、史恭乐副研究员、舒军武副研究员、硕士研究生尹素心与美国芝加哥植物园的同行合作，利用Micro-CT扫描和包埋切片等实验方法，系统研究了我国东南沿海福建漳浦中新世佛昙植物群中的木乃伊化南酸枣果化石。该项研究成果已发表于国际古植物学专业期刊《古植物学和孢粉学评论》（ReviewofPalaeobotanyandPalynology）上。该研究报道了全球首例具有7个萌发孔的南酸枣属果化石，并建立了新种福建南酸枣（Choerospondiasfujianensissp.nov.）。现生南酸枣属仅有南酸枣一种，是东亚特有植物。此次福建南酸枣化石的发现表明：中新世时南酸枣属的形态特征比现代更为多样化。事实上，在渐新世时南酸枣属就已广泛分布于欧亚大陆，但在中新世大暖期之后，该属在欧洲便消失了，东亚地区现也仅存一种南酸枣。古植物学和环境考古资料显示，南酸枣属在东亚地区自渐新世以来几乎保存着连续的记录；通过古生态学分析显示，南酸枣属的生态适应范围较广，这个特点可能是该属在东亚地区一直延续至今的一个重要原因。相关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、江苏省青年基金、现代古生物学和地层学国家重点实验室项目等联合资助。论文相关信息：ZixiWang,FabianyHerrera,JunwuShu,SuxinYin,GongleShi*,2020.AnewChoerospondias(Anacardiaceae)endocarpfromthemiddleMioceneofSoutheastChinaanditspaleoecologicalimplications.RewiewofPalaeobotanyandPalynology,283:1–10.https://doi.org/10.1016/j.revpalbo.2020.104312.162020-11 -
辽西被子植物化石为被子植物起源提供新证据被子植物起源及历史是植物学家长期以来致力攻克的植物学难题。关于这个问题现代植物学家提出过各种不同的假说。我国辽西义县组的被子植物化石曾为检验这些假说提供了重要的证据。近期，《地质学报》（英文版）发表了中国科学院南京地质古生物研究所王鑫研究员和海南科技职业大学韩刚教授研究团队合作完成的题为《中国早白垩世被子植物的新果序》的论文。柳条沟始果作为早白垩世义县组被子植物家族的最新成员，为相关研究提供了更多的证据。本次研究的始果标本产自内蒙古宁城县大双庙镇柳条沟的义县组地层。始果是一个包含了五个形态各异、连接在同一个轴上的由瓶形心皮发育而来的果实的果序。化石大约7.4厘米高，2.8厘米宽。五个果实以不同的姿势螺旋排列于同一个轴上。每个果实均具有一个光滑下延的果柄，中部是由原来子房发育而来的果实，顶端光滑延伸，没有明显的花柱残余。靠近顶端的地方，果实上有一个原来子房的开口留下的痕迹。传统理论认为，木兰类的对折心皮是最原始的。这个理论得到此前发表过的古果和中华果的支持。有最新的研究理论认为，无油樟的瓶形心皮是最原始的。但相应的化石证据却比较少，之前只发表过瓶形辽宁果。然而瓶形辽宁果的发表也并未引起大家关注。其背后的原因很可能是瓶形辽宁果仅是一个孤证。因此，在这种情况下亟需更多的证据来确认这一植物学的新理论。首先，始果的形态表明衍生出它的心皮很可能是瓶形的，而不是对折心皮。这一结论为现在流行的被子植物演化新理论提供了化石证据支持。其次，始果的出现使得原先报道过的瓶形辽宁果不再是孤证，也再次重申了瓶形心皮在早白垩世的存在。第三，不同于单独保存的瓶形辽宁果，本次的始果是以群体面貌（果序）出现，不仅数量多，而且直接相连。这种化石保存形式完全排除了个别化石造成假象的可能性。虽然直接相连的五个果实个体大致相同，但其具体的保存姿势、排列方向却各有不同，为人们解读始果植物的形态、生殖器官的形貌、性别等特征提供了难得的原始资料。第四，对于研究被子植物的起源和历史来说，始果和之前报道过的被子植物化石均告诉人们，义县组的被子植物已呈现出一定的多样性，表明义县组所代表的地质历史时期以前有着直至今日还不为人广泛认可的被子植物的隐秘历史。本项研究得到了中国科学院战略优先研究计划（B），国家重点基础研究发展计划（973计划）项目和国家自然科学基金的支持。论文相关信息：HanandWang,2020.ANewInfructescenceofAngiospermsfromtheEarlyCretaceousofChina.ActaGeologicaSinica(EnglishEdition),94(5):1711-1713. https://doi.org/10.1111/1755-6724.14591.122020-11 -
蒸发岩地球化学确定奥陶纪时期鄂尔多斯盆地海水进入通道在漫长的地质历史时期，蒸发岩仅仅在少数几个地质时代大量出现。奥陶纪时期，世界蒸发岩沉积稀少，在国外，奥陶纪石盐仅在加拿大有出现记录。而在上世纪80年代石油勘探期间，我国鄂尔多斯盆地发现了巨厚的奥陶纪中期石盐沉积，并且地质工作者在盆地东部还发现了钾石盐矿物及薄层。因此，鄂尔多斯盆地成为中国寻找海相钾盐的勘探重点地区之一，同时奥陶纪时期与蒸发岩互层的碳酸盐岩含有风化壳和生物礁，此段地层也为鄂尔多斯盆地主要的天然气气藏储层之一。蒸发岩沉积的出现需要适宜的古地理、古构造和古气候等多重因素耦合，因此，鄂尔多斯盆地的奥陶纪时期的古地理恢复则成为了研究的焦点。近期，中国科学院南京地质古生物研究所孟凡巍副研究员与中国地质科学院樊馥高级工程师、张永生研究员等合作，对鄂尔多斯奥陶纪含盐盆地的西部和东部的次级盐盆地的蒸发岩地球化学进行了系统研究。研究发现西部凹陷显示出明显的海水淡化输入，而东部凹陷则蒸发演化达到了钾盐沉积阶段。该研究目前在线发表于国际SCI杂志《碳酸盐和蒸发岩》（CarbonatesandEvaporites）上。这一研究表明，奥陶纪时期海水是从西部进入鄂尔多斯盆地，并在东部持续蒸发浓缩。这一结果也吻合西部出现大套碳酸盐岩的沉积现象，同时也与蒸发岩盆地的含钾中心通常出现在海水进入方向远端的客观规律相一致。本项目受到国家重点研发计划课题、中国自然科学基金中以合作项目以及中科院基础前沿科学研究计划“从0到1”原始创新项目的支持。论文相关信息：Fan,F.,Meng,F.,Zhang,Y.etal.DifferencesinevaporitegeochemistryofthegreaterOrdosOrdoviciansaltbasin,China:evidencefromtheM56submemberoftheMajiagouFormation.CarbonatesEvaporites35,107(2020).https://doi.org/10.1007/s13146-020-00632-2.092020-11 -
5亿多年前“麒麟虾”：节肢动物起源的过渡型化石近日，由中国科学院南京地质古生物研究所朱茂炎研究员领导的“寒武纪大爆发”研究团队，经过多年的材料收集和工作积累，在我国云南五亿多年前的澄江动物群中发现了解答“节肢动物起源”之谜的关键过渡型化石——“麒麟虾”。该成果11月5日在英国《自然》（Nature）杂志上在线发表。中国科学院南京地质古生物研究所黄迪颖研究员、赵方臣研究员为该成果通讯作者，曾晗博士为第一作者。福建省英良石材自然历史博物馆执行馆长钮科程也共同参与了此项研究。在距今约5.2亿年前的寒武纪时代，动物界中几乎所有的现代动物门类在极短的时间内爆发式出现，并形成了地球上最早的复杂食物网和海洋动物生态系统。这一里程碑式的重大生命演化事件，被称为“寒武纪大爆发”。一个半世纪前，达尔文就在《物种起源》一书中特别提到，以三叶虫为代表的多门类复杂动物在寒武纪的突然出现，令他深感困惑，成为对进化论的巨大挑战。1984年由南京古生物所科学家在云南发现的“澄江动物群”更加凸显了“寒武纪大爆发”的突发性，将这一谜题的科学研究推向新高潮。澄江动物群化石发现表明，包括脊椎动物在内，几乎所有现代动物门类在5.2亿年前都已经出现了。30多年以来，澄江动物群中已发现属于20多个动物门类的280多种动物化石，完整展现了当时的动物群落面貌。由于特殊的埋藏条件，这些化石保存了五亿多年前动物精美的软躯体解剖学信息，为揭秘动物门类起源之谜提供了独一无二的直接线索。澄江动物群中，节肢动物占据了主导地位。从寒武纪大爆发开始，节肢动物便是地球上最成功的动物之一。包括蝴蝶、螃蟹、蜈蚣、蜘蛛以及已灭绝的三叶虫在内，这些人们熟知的动物都是节肢动物。它们都具有硬化的表皮和分节的身体，以分节的附肢为特征，比如：感觉用的触角、捕食用的钳子、行走用的腿。节肢动物占据了当今地球上大约80%的动物物种数，也是动物界中个体数量最多的动物，在海、陆、空各种环境和极端环境都存在。然而，一百多年来，关于节肢动物起源的问题一直是生物进化研究的一个重要科学难题，吸引并困扰着一代又一代的科学家。澄江动物群中的节肢动物大多属于已灭绝的早期节肢动物类群，保存了精细的生物解剖学信息，为解答“节肢动物起源之谜”提供了宝贵的化石证据。这些化石吸引了古生物学、比较解剖学、发育生物学和演化生物学等多学科领域的关注，成为当今生物进化的研究热点之一。数十年来，有关这些化石在节肢动物起源和早期演化中的位置以及它们之间的谱系关系更是争议不休。研究团队此次在澄江动物群中发现了一种罕见的节肢动物，其身体造型奇异，嵌合了多种寒武纪动物的形态特征，类似中国传统神话中“四不像”瑞兽“麒麟”，因而被命名为“麒麟虾”(Kylinxia)。麒麟虾正模标本(曾晗供图)借助多种技术手段，研究团队对麒麟虾化石进行了精细的解剖学研究。通过扫描电镜元素分析，论证了神经组织和消化系统等在化石中通常难以保存的软躯体构造。比较解剖学研究表明，麒麟虾的身体具有明显的真节肢动物特征，包括硬化的表皮、愈合的头壳、多节的躯干和分节的腿肢。然而，麒麟虾的头部却又整合了节肢动物祖先类型的形态构造，包括寒武纪怪物——奥帕宾海蟹(Opabinia)特有的五只眼睛，以及寒武纪巨型捕食动物——奇虾(Anomalocaris)的捕食前附肢。所以，麒麟虾嵌合了节肢动物祖先类型和真节肢动物的形态特征，是一种罕见的嵌合动物。麒麟虾形态复原(黄迪颖指导、孙捷绘图) 麒麟虾生态复原(黄迪颖指导、孙捷绘图)为寻找麒麟虾的演化位置、揭示其演化意义，研究团队中的曾晗博士在对中国澄江动物群和加拿大布尔吉斯页岩数万块节肢动物化石多年观察研究的基础上，整合了“节肢动物起源和早期演化”领域的二十多个形态数据集，编码了该领域最新的一个包括81个分类群和283个性状的数据矩阵，采用多种模型和参数进行了演化树重建。谱系发生分析结果一致表明，麒麟虾的演化位置位于真节肢动物的最根部，处于奇虾类和其它真节肢动物之间。因此，麒麟虾代表了节肢动物起源过程中的关键过渡类型，它首次填补了从奇虾类到真节肢动物之间巨大的演化空白，为真节肢动物一系列关键演化创新的起源提供了重要参考点，例如硬化的表皮、分节的腿肢和愈合的头部。同时，麒麟虾的研究也为解析寒武纪真节肢动物之间的谱系关系提供了最新线索。例如，抚仙湖虫类或等刺虫类等类群曾被认为是真节肢动物的原始类型。麒麟虾的发现和新的谱系分析改变了这些认识，支持了大附肢类和螯肢类是真节肢动物中更基干的类型，而等刺虫类、全足类（包括三叶虫）和抚仙湖虫类则属于朝有颚类演化的支系。值得关注的是，有关节肢动物第一对附肢的演化问题也是“节肢动物起源和早期演化”研究的核心内容之一。在冠群节肢动物中，有颚类的第一对附肢是感觉型的触角，而螯肢类的第一对附肢则是捕食型的螯肢。麒麟虾的发现揭示了节肢动物第一对附肢的演化新模式，它的嵌合特征有力支持了奇虾类的爪状前附肢和大附肢类的钳状附肢是同源的。该研究重建的演化模型表明，以奇虾和麒麟虾为代表，节肢动物第一对附肢的原始类型是多节的捕食型附肢，但在螯肢类和有颚类的起源过程中经历了完全不同的演化路径。在螯肢类的起源过程中，第一对附肢的肢节数逐步减少，演化出了钳状的螯肢，保留了捕食功能。而在有颚类的起源过程中，第一对附肢逐渐失去了捕食功能，最终特化为感觉型的触角。 麒麟虾和早期节肢动物之间的演化关系(曾晗制图)颜色和字母表示节肢动物第一对附肢的不同类型该成果得到了中国科学院战略性前沿先导科技专项（B类）、国家自然科学基金委、江苏省基础研究计划、现代古生物学和地层学国家重点实验室的大力支持。论文相关信息：Zeng,H.,Zhao,F.,Niu,K.,Zhu,M.,Huang,D.,2020.AnearlyCambrianeuarthropodwithradiodont-likeraptorialappendages.Nature,https://doi.org/10.1038/s41586-020-2883-7.052020-11
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二叠纪牙形类研究系列进展牙形类是二叠纪的重要化石门类之一，目前二叠纪所有界线层型（GSSP）均是依据或者计划依据牙形类物种的首现为定义的，所以二叠纪牙形类的研究是二叠纪地层划分和对比的基础。近期，中国科学院南京地质古生物研究所袁东勋助理研究员、张以春研究员、张华研究员、祁玉平研究员和王玥研究员等人，与南京大学、加拿大卡尔加里大学、美国德克萨斯大学圣安东尼奥分校、麻省理工学院和缅甸东枝大学等合作者，对我国华南地区、美国德克萨斯地区和缅甸克伦邦地区等二叠纪牙形类进行了综合研究，获得系列研究结果，分别发表在Earth-ScienceReviews、NewslettersonStratigraphy和Palaeogeography、Palaeoclimatology、Palaeoecology等国际地学类期刊上。综合地层对比研究：我国华南和美国德克萨斯是已知全球二叠纪中期地层发育最为完整的地区，但却分别位于泛大陆的东西两侧。受这一时期生物古地理区系的影响，传统门类菊石和蜓类等难以进行精确对比，牙形类是当前二叠纪中期生物地层洲际对比的主要手段。本次研究基于华南和北美典型地区高分辨率的牙形类生物地层学，并结合菊石、蜓类、锆石U-Pb年龄、旋回地层学、全岩碳、锶和牙形类氧同位素等对比研究，建立了两个地区综合地层的对比框架，并在此新框架基础上约束和讨论了二叠纪中期的多个重大环境背景事件。GSSP研究：二叠系瓜德鲁普统的3个GSSPs于20年前建立在了美国德克萨斯地区，但是正式的研究成果一直没有发表，这严重阻碍了全球瓜德鲁普统的划分和国际对比。本次通过研究沃德阶底界GSSP剖面发现，界线标志种Jinogondolellaaserrata的两种形态的首现层位均远远低于界线层位，且应用的地层划分标准不统一，造成了全球沃德阶底界对比不一致的问题，并在中国和加拿大的2家实验室对界线层位中大量样品进行了多次处理，均未获得任何牙形类标本。结合对该剖面多门类化石、火山灰样品和多种化学地层学等数据的研究表明，沃德阶底界GSSP存在严重缺陷，需要寻找新的剖面。生物古地理研究：由于长期缺乏对牙形类的研究，缅甸东部二叠纪地层的划分和国际对比一直相对滞后，难以建立高分辨率的地层框架，因此也间接制约了这一地块古地理演化等多方面的研究工作。本次研究首次报道了缅甸二叠纪牙形类生物群，一方面解决了研究层段的时代和地层对比问题，另一方面根据特殊的牙形类属种Vjalovognathus等推断在乌拉尔世晚期该研究区域的古地理位置仍然邻近澳大利亚西北缘和拉萨地块。本次研究得到了中国科学院战略性先导专项、国家自然科学基金和科技部第二次青藏高原科学考察与研究专项的资助。论文相关信息：ShenShu-zhong*,YuanDong-xun*,HendersonC.M.,WuQiong,ZhangYi-chun,ZhangHua,MuLin,RamezaniJ.,WangXiang-dong,LambertL.L.,ErwinD.H.,HearstJ.M.,XiangLei,ChenBo,FanJun-xuan,WangYue,WangWen-qian,QiYu-ping,ChenJun,QieWen-kun,WangTian-tian,2020.Progresses,problemsandprospects:AnoverviewoftheGuadalupianSeriesofSouthChinaandNorthAmerica.Earth-ScienceReviews,https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2020.103412.YuanDong-xun*,ShenShu-zhong,HendersonC.M.,LambertL.L.,HearstJ.M.,ZhangYi-chun,ChenJun,QieWen-kun,ZhangHua,WangXiang-dong,QiYu-ping,WuQiong,2020.ReinvestigationoftheWordian-baseGSSPsection,WestTexas,USA.NewslettersOnStratigraphy,DOI:10.1127/nos/2020/0613.YuanDong-xun,KyiPyarAung,HendersonC.M.,ZhangYi-chun,ThanZaw,CaiFulong,DingLin,ShenShu-zhong*,2020.FirstrecordsofEarlyPermianconodontsfromeasternMyanmarandimplicationsofpaleobiogeographiclinkstotheLhasaBlockandnorthwesternAustralia.Palaeogeography,Palaeoclimatology,Palaeoecology,549:109363.https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2019.109363.042020-11 -
变果：早期被子植物多变而有趣的新成员被子植物起源及其早期演化是植物学家长期以来致力攻克的植物学难题。这个难题的难度如此之大，使之成为Science杂志所列出的125个世界级科学难题之一。解决这个问题其实不难：找化石证据！我国辽西的义县组地层在世界范围内闻名天下，很大程度上就是因为其出产的被子植物化石。最近的关于义县组古植物学研究再次取得新的可喜进展：一个多变而有趣的被子植物化石----变果呈现在世人面前。 近期，学术期刊《历史生物学》(HistoricalBiology)在线发表了中国科学院南京地质古生物研究所王鑫研究员带领的科研团队合作完成的题为《早白垩世包括不同器官的新型被子植物为花朵演化提供新的启示》的论文。来自福建农林大学和南京古生物所的五位学者在文中详细报道了辽宁凌源大王丈子义县组（约1.25亿年前）地层中出产的被子植物化石----凌源变果Varifructuslingyuanensis。凌源变果成为继此前报道的众多被子植物之后，早白垩世义县组被子植物家族的最新成员。 凌源变果是一个保存为正负面的大型化石。植物保存的部分大约17厘米高，12厘米宽。化石保存了植物末端，包括茎、叶、花蕾、果实等各个连生器官。凌源变果的叶片特征指示凌源变果不可能是单子叶植物。虽然此前义县组的化石植物中曾经报道过类似双子叶植物叶片，但由于其单独保存，其母体植物的属性一直悬而未决。而此次发现的化石的叶片直接和其他器官相连，提供了难得窥视早期被子植物形态的重要窗口。 相较此前报道过的义县组被子植物化石，凌源变果的最大特征是突出一个“变”字。一“变”表现在叶片形态：在同一块化石中可以看到两种不同的叶片，靠近化石的基部有两片叶子，它们具有明显的细长叶柄并且叶片深裂为两部分；而与之相对，在靠近顶端果实的叶片缺少明显的叶柄，叶片仅仅在边沿发生凹陷。二“变”表现在分支方式：在同一块化石中，凌源变果既有明显的对生的叶腋分支方式，也有非对生的叶腋分支方式。三“变”表现在果序的形态结构：变果的果序一般都是成对着生，但是这两个相邻的果序却具有不同的形态，一个包括多个果实轮状聚集在一个短而粗的果柄上；另一个则只有一两个果实长在一个细细长长的果柄上。这三个特征的变化范围之大，如果放在一个现代植物中，便很有可能跨越了不同的科属界限。而它们出现在同一棵植物----凌源变果----中，充分说明了早期被子植物在形态上是有很大的可塑性和不稳定性。 凌源变果令人惊奇的地方不仅表现她的多变，还表现在她对花朵演化的启示。通过研究发现，同一块化石上的凌源变果的生殖器官处于不同的发育阶段，这为我们了解这个植物的花朵形态和发育过程提供了千载难逢的机会。凌源变果最幼嫩的生殖器官是一个花蕾，顶端呈截形，似乎包裹在花被之中；而凌源变果最成熟的生殖器官是比较成熟的果序，包括两个或多个簇生的果实。由于此前报道过的义县组植物中很少看到类似花被的结构，此次包裹在凌源变果花蕾周围的类似花被的结构是首次显现出了现代意义上的典型的花中最招人喜欢的部分----花瓣----的雏形。这个发现显然对人们了解花的演化具有重要意义。 凌源变果的发现在理论上也具有重要意义，其胚珠着生于果实的背缝线上。这一发现不支持教科书中流行的大孢子叶理论。按照该理论，胚珠应该着生在凌源变果的腹缝线上。无独有偶，在胚珠的着生位置这个特征上，凌源变果和此前在义县组地层中发现的早期被子植物化石（包括古果、假人字果）以及美国白垩纪中期的古花是一致的。虽然这些植物特征不支持大孢子叶理论，但是它们却都在新近提出的植物演化一统理论的预料之中。 此次凌源变果的研究发现告诉人们，义县组的被子植物的多样性远远超出了当初人们的想象。也许随着研究的深入，中国的化石记录会为人们解决被子植物起源和早期演化提供更多、更加令人惊喜的证据。该研究得到中国科学院先导专项B类和国家自然科学基金的支持。 相关论文信息：XuedieLiu,LiangMa,BinLiu,Zhong-JianLiu,XinWang,AnovelangiospermincludingvariouspartsfromtheEarlyCretaceousshedsnewlightonflowerevolution,HistoricalBiology,DOI:10.1080/0891263.2020.1825411.222020-10