科研进展
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锶碳同位素研究揭示晚古生代大冰期演变过程是什么原因导致了显生宙以来最大的一次冰期事件近日，中国科学院南京地质古生物研究所晚古生代团队陈吉涛研究员等通过对相关地层的锶、碳同位素综合研究，认为显生宙最大的一次冰期事件——晚古生代大冰期的发生，是由大陆风化和有机碳在陆地上的埋藏（形成煤炭）所导致，并提出大冰期的最高峰是由有机碳埋藏由大陆转向海洋导致。研究结果对于认识当今地球环境向温室气候转变的趋势带来启示。成果在线发表于最新一期国际知名地学期刊《地质学》（Geology）杂志。 晚古生代大冰期是显生宙以来规模最大的、主要发育在南方冈瓦纳大陆的一系列多幕式的冰期事件。与之前新元古代及奥陶纪末期的冰期事件不同的是，晚古生代大冰期事件是地球上在动植物繁盛以来最重大的冰期事件，记录了陆地自有植被（尤其是维管类植物）以来，唯一的一次从“冰室气候”向“温室气候”的大规模转变。因此，对晚古生代大冰期古气候的系统研究对于认识当今地球系统从“冰室气候”向“温室气候”转变的趋势具有一定的借鉴和启示意义。 本项研究对华南石炭纪–早二叠世连续沉积的斜坡相碳酸盐岩剖面进行了高分辨率、高精度的牙形刺锶同位素研究。该锶同位素曲线间接的反映了当时大陆风化的变化速率，且与当时的泛大陆造山运动、热带雨林的繁盛与衰败、以及泛大陆赤道附近的古气候状况具有密切的联系。 通过将该锶同位素与同时期全球无机碳同位素以及古二氧化碳浓度等的对比研究，佐证了晚古生代大冰期的起始与加强是由大陆风化和有机碳在陆地上的埋藏（形成大量煤炭）导致的，同时首次提出大冰期的最高峰，是在大陆风化整体下降及热带雨林植被更替的背景下，有机碳埋藏由大陆转向海洋所导致。 该研究重新厘定并填补了石炭纪–早二叠世的海水锶同位素变化趋势，为该时期地层对比提供了较为精确的锶同位素地层，是我国申请石炭系“金钉子”的重要工作之一。 同时，该研究为晚古生代大冰期全球古气候变化与古海洋循环提供了有力的生物地球化学证据，是我国对晚古生代大冰期进行多学科交叉研究的综合性成果之一，也是国际上探讨当时环境演变过程和控制因素的标志性成果。 相关研究由南京古生物所与美国加州大学戴维斯分校合作完成，得到了中国科学院、国家自然科学基金委和美国国家科学基金会的联合支持。 论文信息：JitaoChen*,IsabelP.Montaez,YupingQi,ShuzhongShen,XiangdongWang,2018.StrontiumandcarbonisotopicevidencefordecouplingofpCO2fromcontinentalweatheringattheapexofthelatePaleozoicglaciation.Geology,publishedonlineMarch01,2018.DOI:10.1130/G40093.1132018-03 -
2.8亿年前最早的淀粉化石揭示早期动植物共栖现象作为人类的主要食物来源，淀粉的重要性不言而喻，目前已知的最早的淀粉粒化石产自于距今两百万年前的旧石器时代的石器裂缝中。近日，中国科学院南京地质古生物研究所刘锋研究员团队在山西保德2.8亿年前的煤层中发现一种奇特的石松类大孢子，表面被一团圆形颗粒所覆盖，后者被认为是最早的淀粉化石。通过与现生植物种子进行对比，认为这可能属于油质体结构，从而揭示了早期动植物存在复杂的共栖现象。淀粉是由葡萄糖分子聚合而成的，它是大部分绿色植物将光合作用产生的碳水化合物储藏而形成的一种多糖化合物。作为人类的主要食物来源，淀粉被认为对人类生理和文明的演变起到重要作用。 由于淀粉颗粒在土壤中很难长时间保存，因此很多考古学家认为淀粉粒化石在没有石器或一些容器的保护下，保存时间很难超过600年，在第四纪以前的地层出现的可能性更是微乎其微。由于缺乏化石证据，关于植物淀粉对漫长地质历史时期陆地生态系统演化的影响我们还知之甚少。 刘锋等通过与德国明斯特大学及中国科学院地理科学与资源研究所相关研究人员合作，在我国鄂尔多斯盆地东北缘山西省保德县下石盒子组的一层煤层中（亚丁斯克阶，距今2.9-2.8亿年）发现一种奇特的石松类大孢子（异孢植物的雌性配子体），大孢子的近极面被一团圆形颗粒所覆盖。在光学和扫描电子显微镜下的观察发现，这些颗粒呈圆形或多边形，中心都具有一个脐形凹陷，特别是运用正交偏光显微镜观察后发现，大部分颗粒在镜下呈现出明显的双折射和十字消光现象（图1）。这些特征与现生淀粉粒的形态和光学特性完全相符，而且运用X射线能谱对这些颗粒的研究表明这些颗粒主要是由C和O组成，因此也排除了这些颗粒是鲕粒、生物参与合成的草酸、磷酸或碳酸类球晶的可能性。综合来自显微成像和X射线能谱等多方面证据，表明这些颗粒是距今2.9–2.8亿年的淀粉颗粒。 这是目前已知最早的特征明确的淀粉颗粒化石记录，打破一些考古学家认为淀粉颗粒在没有石器或一些容器的保护下很难在第四纪以前的地层中保存的推定。进一步明确在一些特定沉积条件下，例如成煤环境，一些淀粉颗粒被泥土快速地包裹和埋藏可以抑制水和其他细菌、真菌对淀粉颗粒的水解和破坏，因此这些淀粉粒可以在如此漫长的地质历史时期中得以保存。 同时，发现的淀粉粒直径大多大于5微米，而且它们聚集在一起呈团块状出现。很多考古淀粉学的研究表明这些淀粉应该属于复合贮藏淀粉。植物通过光合作用在色素体中合成这类淀粉，使它们在植物体中扮演长期储存能量的角色。这种复合贮藏淀粉主要分布于现生种子的子叶和胚乳中，用来营养植物幼体的发育。但经过对数千张大孢子超微结构图的观察发现这些复合贮藏淀粉颗粒仅分布于大孢子近极面的表面，在大孢子的内部并没类似圆形颗粒的出现（图2）。因此基本可以排除这些淀粉颗粒是用来支持石松类胚胎发育的营养物质。 通过与现生一些依靠动物传播的植物种子对比，研究人员认为这些位于大孢子近极面的淀粉团块，与现生一些种子上常出现的一种被称为油质体（elaiosome）的可食附着体非常接近。 现生种子的脂质体主要是用来吸引蚂蚁、陆地腹足类或鸟类食取种子，从而实现种子的远距离传播。在传播种子的同时，这些动物获得了高能量的营养物质，通过这个过程，动植物建立了紧密的共栖关系。 类似的可食淀粉附着体在早二叠世的大孢子表面出现表明，远远早于最早的蚂蚁和鸟类出现之前，远古的某些石松类植物已经具备了强大的光合作用能力，并能够把光合作用生产的葡萄糖以淀粉的形式大量储存下来，同时利用这些淀粉吸引当时陆地上的一些生物（如蜗牛、蟑螂和多足类）的食取来实现自身种子的传播，从而建立动植物共栖关系。 相关文章已经在线发表在国际权威地质学杂志《Geology》上，相关研究得到中国科学院、国家自然科学基金委和德国洪堡基金的资助。 论文相关信息：Liu,F.,Bomfleur,B.,Peng,H.P.,Li,Q.,Kerp,H.Zhu,H.C.,S.2018.280-million-yearoldfossilstarchrevealsearlyplant-animalmutualism.Geology,DOI:10.1130/G39929.1.122018-03 -
显微CT揭示寒武纪“古球蛋”化石的生物学属性近日，中国科学院南京地质古生物研究所副研究员殷宗军等人在国际著名地学杂志《地质学》（Geology）上发表了关于寒武纪早期宽川铺生物群中疑难化石“古球蛋”的最新研究成果。本次研究采用高分辨率显微CT技术首次重构了寒武纪早期磷酸盐化疑难化石古球蛋的三维结构，证明古球蛋化石是后生动物的滞育胚胎（休眠卵）。该研究不仅厘定了古球蛋化石的生物学属性，更重要的是为研究早期动物发育机制的起源和演化、寒武纪早期浅海海洋环境氧化程度，以及评估埃迪卡拉纪-寒武纪转折期疑源类化石的生物学属性带来了新的启示。 古球蛋化石是寒武纪早期全球广布的一种磷酸盐化微体球形疑源类，在我国扬子板块寒武系底部宽川铺组大量出现。自1977年首次报道以来其生物学属性一直不明。虽然有学者猜测它们可能是早期后生动物的卵，但缺乏可靠的证据做支撑。 殷宗军等人采用南京古生物所高分辨率显微CT扫描并重建了古球蛋化石的三维立体结构，发现古球蛋具有实心的瘤状表面装饰、巨厚的多孔状囊包以及囊包包被的处于不同分裂阶段的细胞团。内部细胞团在分裂过程中遵循不增长分裂模式，即生物个体的总体积在细胞分裂过程中无明显变化，而随着细胞分裂的进行，细胞数量越来越多但单个细胞体积越来越小。以上这些生物学特征和现代水生无脊椎动物比如鳃足类、轮虫等的休眠卵非常一致，表明古球蛋化石很可能是寒武纪早期动物的滞育/休眠胚胎。 该发现证明了古球蛋化石作为后生动物休眠胚胎的生物学属性，为研究动物早期发育方式提供了新的材料，佐证了动物胚胎休眠机制的古老起源。埃迪卡拉纪陡山沱组滞育胚胎在埃迪卡拉纪末期消失，但动物的这种特殊的发育机制并未消失，且延续至今。现代水生动物通过发育休眠卵来渡过诸如水体缺氧等不利于繁殖的恶劣环境。古球蛋在寒武纪早期全球广布也暗示当时海洋（浅海）水体的氧化程度远未达到正常水平。该发现为人们重新评估寒武纪早期广泛分布的疑源类化石的生物学属性也带来了启示。论文信息：ZongjunYin,DuoduoZhao,BingPan,FangchenZhao,HanZeng,GuoxiangLi,DavidJ.Bottjer,andMaoyanZhu.EarlyCambriananimaldiapauseembryosrevealedbyX-raytomography.Geology,2018082018-03 -
奥陶纪末大灭绝后腕足动物复苏-辐射的古生物地理演化生物大灭绝事件不仅使生态系统和生态结构遭受重创，也会对全球古生物地理格局产生影响，相关研究不胜枚举。然而关于灭绝事件对其后古生物地理的长期影响却罕有探讨。有国外学者对二叠纪末大灭绝后陆生脊椎动物的最新研究发现，存在广布分子在复苏期显著增加，而复苏期之后又减少的有趣现象。 近期，中国科学院南京地质古生物研究所黄冰研究员等对奥陶纪末大灭绝后海洋底栖主要门类——腕足动物的全球古生物地理的研究发现了迥然不同的规律。 该研究基于已发表的资料及最新数据整理，通过来自6个古板块共计809个出现信息，建立了全球腕足动物从志留纪初鲁丹（Rhuddanian）早期（残存期）、鲁丹晚期（复苏早期）到埃隆期（复苏晚期到辐射期）的数据集。运用网络分析法，首次用网络参数平均度、图密度以及模块度拟合了古生物地理研究中的广布性及分区性。 研究发现，大灭绝后的鲁丹期（残存到复苏阶段），全球腕足动物地方性分子增加；这些地方性分子并非新生土著种，而是多为灭绝前的世界性分子，表明其通过收缩分布范围以躲避灾难；直至复苏期这些灭绝前的广布种仍然分布有限，表明全球环境仅局部改善。到了埃隆期，腕足动物开始辐射，表现为地方性分子及世界性分子同时分异的过程，暗示全球环境的快速好转。 该研究还对全球腕足动物目级分类单元从复苏期到辐射期的演化进行了分析。发现以无洞贝与五房贝为主的志留纪类型腕足动物是从埃隆期（大灭绝后3个百万年）才真正取代以正形贝、扭月贝为主的奥陶纪类型，且这些志留纪类型的早期分子几乎都局限于低纬度暖水环境中。此外，这些志留纪类型分子在残存到复苏期几乎仅生活于浅水环境（BA2-3），而到了辐射期，它们已经能逐渐适应较深水环境（有的甚至在BA5的底栖环境中），显示出这些新类型的生境逐渐扩张的过程。 相关成果近期发表于国际知名地学期刊《三古》（PalaeogeographyPalaeoclimatologyPalaeoecology）。 论文信息：BingHUANG,JisuoJIN,JiayuRONG,2018.Post-extinctiondiversificationpatternsofbrachiopodsintheearly–middleLlandovery,Silurian.Palaeogeography,Palaeoclimatology,Palaeoecology.493,11-19.062018-03 -
复原志留系花瓣海百合科的演化谱系花瓣海百合科是古生代海百合动物演化史上特化的一个分支，其起源于华南板块上扬子区中奥陶世，仅在捷克可残存到早泥盆世。其形态学特化过程主要表现为扇形腕部食物沟形态学多样性。志留纪兰多维列世－文洛克世的上扬子、劳伦、波罗的、阿凡隆尼亚、掸泰等构造区广泛分布的属为Petalocrinus，尤以上扬子区兰多维列世属种多样性最高。花瓣海百合科化石整体时空间分布连续性不佳，因地层出露和采集力度的限制，特别是所产出的壳相地层中很难精确用化石带定出它们首现的时间节点，目前也很难用隔离分化生物地理学或分支系统分类学模式全面详细地复原整个花瓣海百合科的演化谱系。前人认为志留纪Petalocrinus（花瓣海百合属）的腕部特化可次分为下卷和左旋两种方式，藉此衍生出Sinopetalocrinus（中华花瓣海百合）以及Spirocrinus（螺旋海百合属）。 近来，中国科学院南京地质古生物研究所毛颖颜博士研究生、李越研究员以及合作研究者在上扬子区多个剖面兰多维列世中-晚埃隆期地层中采获千余枚花瓣海百合科化石，并首次获得五个腕部原位愈合保存的冠部标本，综合分析的该科化石的新属种和演化谱系。贵州石阡白沙、枫香雷家屯组和桐梓水坝塘地区石牛栏组代表陆表海浅水碳酸盐岩沉积为主的两个同期异相地层单元，通过系统古生物学厘定，共描述3属8种，包括扇形腕部直立和右旋的3个新种，均是仅限于上扬子区埃隆阶的土著分子。定量分支演化谱系分析的结果表明，Petalocrinus在向Spirocrinus成种过程中，腕部先是直立，之后分支出左旋和右旋，这一形态学渐变趋势脉络清晰地复原了花瓣海百合科4属的演化过程，进一步证实上扬子区是该科的起源及演化中心。 论文相关信息：YingyanMao,WilliamI.Ausich,YueLi*,Jih-PaiLin,CaihuaLin,2017.NewtaxaandphyleticevolutionoftheAeronian(Llandovery,Silurian)Petalocrinidae(Echinodermata,Crinoidea)inGuizhou,SouthChinaBlock.JournalofPaleontology,91(3),p.477–492.doi:10.1017/jpa.2016.156142018-02 -
奥陶纪末冰盖消融及生态系恢复始于赫南特中期一般认为，奥陶纪末赫南特冰期造成了两幕式的生物大灭绝事件，使得在奥陶纪生物大辐射事件中初步成型的早古生代演化动物群遭到第一次重创。然而受地层发育的制约，上奥陶统赫南特阶高分辨率地层学仍未建立，导致对该时段冰期事件的幕次和持续时间、大灭绝事件的基本过程和背景机制等一系列基本问题的认识仍未达成共识。 华南不仅是全球赫南特阶底界“金钉子”所在地，且广泛发育有全球范围内罕见的代表从近岸相到远岸相的奥陶-志留系界线地层剖面，因而在建立赫南特阶精时地层对比全球标准、进而准确解读该时段一系列重要生物事件（即奥陶纪末生物大灭绝及其之后的残存、复苏）的过程和机制等方面具有极大潜力。 中国科学院南京地质古生物研究所王光旭副研究员等近年来通过对黔北广大地区奥陶-志留系界线地层大量的野外调查研究，发现除了奥陶纪末主冰期的凉水碳酸盐沉积外，在区域内近岸浅水地区实际上是广泛存在冰期后的暖水碳酸盐沉积及壳相动物群的。为进一步阐明赫南特期暖水沉积及动物群在区域内的时空分布，最近王光旭等人基于对仁怀石厂经典剖面的综合研究，将观音桥组划分为A、B、C三个非正式的岩石地层单元，并自下而上建立了完善的以珊瑚、腕足为主的生物地层序列。研究表明，自B层往上开始出现暖水沉积及壳相动物群，代表了赫南特冰盖的消融及生态系的恢复，而其开始时限则由观音桥组上覆龙马溪组及下伏五峰组的笔石带较为精确地限定为赫南特中期（对应于M.persculptus笔石带下部）。与此同时，结合已发表的数据，还建立了上扬子区浅水区域（如凤冈、桐梓、石阡等地）的赫南特期碳酸盐沉积更为精细的地层划分和对比框架。这一新的地层对比方案无疑将成为全球同期地层的精细对比的重要标准，进而对重构奥陶纪末一系列生物事件的基本序列及理解其背景机制提供重要时空框架。 相关成果已于近日在国际地学期刊GeologicalJournal上在线发表。研究得到国家自然科学基金委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：Wang,G.X.,Zhan,R.B.,Rong,J.Y.,Huang,B.,Percival,I.G.,Luan,X.C.,Wei,X.2018.Exploringtheend-OrdovicianextinctionsinHirnantiannear-shorecarbonaterocksofnorthernGuizhou,SWChina:Arefinedstratigraphyandregionalcorrelation.GeologicalJournal,1–11.142018-02 -
西准噶尔晚泥盆世底栖介形类古生态研究新进展介形类（Ostracoda）是节肢动物门甲壳纲的一个亚纲，自早奥陶世一直繁盛至今，是化石记录最丰富的节肢动物，也是“将今论古”和“以古论今”的良好载体。介形类对生活环境十分敏感，其类群分布受海水盐度、温度、氧含量等因素的严格控制，因此，介形类古生态的研究对恢复古环境、重建古地理具有重要意义，对古生代地层的油气勘探工作有积极的指导作用。西准噶尔位于新疆西北部，是中亚造山带的主要组成部分，由于其特殊的地质背景及其中富含的多金属矿产与油气资源，近几十年来一直备受关注。西准噶尔沙尔布尔提山地层小区上泥盆统发育良好，是研究晚泥盆世生物-环境事件及古环境、古地理重建的重要地区。 近日，中国科学院南京地质古生物研究所助理研究员宋俊俊与中国地质大学（武汉）、法国皮埃尔和玛丽居里大学等单位的专家合作，综合野外对岩性、沉积构造的观察及室内对沉积微相的分析，根据西准噶尔晚泥盆世洪古勒楞组下段产出的介形类组合特点，识别出活动板块边缘岛弧区介形类三种组合：OA1（Hollinoidea-dominatedassemblages）以荷尔介类为特征分子，代表前滨环境；OA2（Bairdiocypridoidea-dominatedassemblages）以巴尔德金星介类为特征分子，代表近岸环境；OA3（Bairdioidea-dominatedassemblages）以土菱介类为特征分子，代表远岸环境。其组合特征与稳定大陆边缘环境中的介形类有一定差异，其中OA3中浅水和深水分子（Entomozoidea和Villozona）“跨界”混生现象，说明在多岛洋环境背景中，介形类的生态受环境影响显著，更具多样性。综合分析表明，水动力是洪古勒楞组介形类生态分布的主要控制因素，盐度变化也是影响因素之一。 本研究填补了古生代活动大陆边缘介形类古生态研究的空白，提高了西部艰苦地区的基础地质研究程度，为西准噶尔地区矿产资源的寻找和勘察提供科学支撑。 该论文最近在线发表于国际学术期刊GeologicalJournal上。 论文信息：SongJ,CrasquinS,GongY.LateDevonianbenthicostracodsfromwesternJunggar,NWChina:Implicationsforpalaeoenvironmentalreconstruction.GeologicalJournal.2018;1–10.142018-02 -
缅甸琥珀研究为蜘蛛起源和演化提供关键证据近日，由中国科学院南京地质古生物研究所研究员王博和黄迪颖分别领衔的两个国际科研团队，分别独立研究了保存于1亿年前缅甸琥珀中的“怪物蜘蛛”——应氏奇美拉蛛（Chimerarachneyingi），为了解蜘蛛的起源和演化提供了关键证据。相关成果于2月6日以背靠背两篇论文的形式同时发表在英国《自然》（Nature）子刊《自然—生态学与进化》（NatureEcology&Evolution）。 蜘蛛是自然界中最常见的动物之一，属于节肢动物蛛形纲，是种类极其丰富的捕食性动物，在陆地生态系统中扮演重要角色。由于早期蜘蛛化石极其稀少，学界对蜘蛛的起源和早期演化历史知之甚少。 此次发现的应氏奇美拉蛛标本来自于1亿年前白垩纪，长度均接近3毫米，分为前体（胸部）和后体（腹部），以一个狭窄的腰部（腹柄）相连；长有中眼和侧眼；腹部的腹甲和背甲都明显且完全分节；前后侧纺器都发育良好，外侧纺丝器每一节内侧均具有一个丝腺；步足也具有蜘蛛的显著特征，其上有若干大刚毛和细毛，末端为带齿的侧爪、中爪和突出的爪间突。该标本的最特别处是具有一条细长的尾须，超过身体的1.5倍长，具有70多节，每一节都有一圈细长的刚毛。 通过利用光学显微镜、激光共聚焦显微镜和高分辨率X射线断层成像系统对标本进行细致研究，科研人员建立了一新类群——应氏奇美拉蛛，并认为该化石最可能属于蜘蛛目的一类原始类群。关于“怪物蜘蛛”的起源，其祖先可以追溯至在美国纽约的泥盆纪（距今约3.59-4.19亿年）地层中发现的碎片化石“Attercopus”，因为它们都具有蜘蛛特有的螯肢构造及长长的尾须，因此，有科学家为它们建立了蛛形纲的一个灭绝目：乌拉尔蛛目。这些‘怪物蜘蛛’的发现弥补了蜘蛛演化的重要一幕，即乌拉尔蛛目和现代蜘蛛间的缺环，它们既有乌拉尔蛛目独特的细长尾须，又有和现代节板蛛几乎一样的多分节纺丝器和丝腺构造。通过琥珀中“怪物蜘蛛”精美构造细节的认识，科研人员对蛛形纲的系统发育进行了重新解读，认为蜘蛛目比蛛形纲的有鞭目（鞭蝎）、无鞭目（鞭蛛）、裂盾目等更为原始，并揭示了具有纺丝器和特化的须肢并非属于非常进步的特征，而原始蜘蛛的细长尾须逐渐退化，至今仍残留在节板蛛中，为一个短小的突起，称为臀板。 该“怪物蜘蛛”化石呈现了蜘蛛基干类群的关键特征，为了解蜘蛛的外形、纺器和触肢器的进化过程，提供了关键证据。一直以来，学界认为蜘蛛起源的关键化石应该在石炭纪或者更古老的地层中发现，这些化石的出现对现有的蜘蛛定义提出了挑战和惊喜。奇美拉蛛是归蜘蛛目，还是作单独的目出现，还需要更多的化石和进一步研究，这也表明琥珀研究的科学重要性。 相关研究得到中国科学院和国家自然科学基金委的资助。 论文相关信息：1.WangBo*,DunlopJ.A.,SeldenP.A.,GarwoodR.J.,ShearW.A,MüllerP.,LeiXiaojie,2018.CretaceousarachnidChimerarachneyingigen.etsp.nov.illuminatesspiderorigins.NatureEcology&Evolution.doi:10.1038/s41559-017-0449-3. 2.Huang,Diying*,Hormiga,G.,Cai,Chenyang,Su,Yitong,Yin,Zongjun,Xia,Fangyuan,GiribetG.*,2018.Originofspidersandtheirspinningorgansilluminatedbymid-Cretaceousamberfossils.NatureEcology&Evolution.doi:10.1038/s41559-018-0475-9.072018-02 -
新元古代早期发现具异形胞的固氮蓝藻近日，中国科学院南京地质古生物研究所早期生命研究团队庞科博士等，在安徽寿县新元古代约8亿年前的碳质膜化石中发现了具有多细胞和细胞分化的“大型安徽丝藻”，认为其为早期生物固氮的最早化石证据，相关成果于2018年2月2日在线发表在《细胞》出版集团《当代生物学》（CurrentBiology）杂志上。 作为地球上最古老的生物门类之一，蓝藻通过光合作用释放氧气，使早期地球大气从无氧状态逐渐演化到有氧状态，从而孕育了其他好氧生物的进化和发展。不仅如此，蓝藻中间亦有不少具备固氮能力的种类。作为组成氨基酸和核酸的基本元素之一，氮元素的吸收对生物的生存至关重要。生物通常不能直接利用空气中的氮气，而某些特殊类型的蓝藻可以将空气中的氮气转化为生物可吸收利用的化合态氮（氨NH3或铵根离子NH4+），为其他生物提供了氮的来源。因此，具有固氮能力的蓝藻在地球上何时出现，对理解早期生命演化过程及其地球环境背景具有重要意义。 在现生蓝藻中，有一种能进行固氮作用的结构被称为异形胞。异形胞是一种缺乏光合结构、通常比普通营养细胞大的特化的厚壁细胞。在异形胞内含有丰富的固氮酶，是蓝藻进行固氮作用的场所。异形胞的形成是为了在原有的细胞壁外形成包被层以阻挡氧气的进入，保证异形胞内部形成微氧环境，以保护固氮酶不被失活，从而能在富氧的环境中进行固氮作用。因此具异形胞蓝藻是早期生物固氮的直接证据，也是氧气浓度升高的证据，然而它们的化石记录非常稀少且争议很大。 本次研究发现的大型安徽丝藻为单列的丝体化石，并由一层薄的胞外胶鞘包裹。既能单独保存为丝体化石，亦能与其他丝状化石一起形成底栖的微生物席。藻丝由多个细胞组成，部分营养细胞成对地出现，为横向二分裂产生的子细胞。有些短的丝体，是母丝体断裂产生的“藻殖段”。少数球状细胞，比一般的营养细胞体积要大，是藻丝用于渡过休眠期的厚壁孢子。对比现生蓝藻的结构，研究认为大型安徽丝藻是一种具异形胞的蓝藻化石。 在比新元古代更老的古-中元古代地层（25-10亿年前）当中，也保存了大量的丝状蓝藻化石，但是它们都没有可靠的异形胞或厚壁孢子，这意味着具异形胞的蓝藻很可能起源于新元古代早期。大型安徽丝藻的发现，将最早可靠的具异形胞的蓝藻化石记录由泥盆纪（约4.1亿年前）向前推进到新元古代早期（10-7.2亿年前），提供了早期生物固氮的最早化石证据。 蓝藻的异形胞是为了应对氧气浓度上升、保护其中对氧气敏感的固氮酶而产生，因此大型安徽丝藻从生物学方面也证实了新元古代早期地球氧化还原环境的转变。 论文相关信息：Pang,K.,Tang,Q.,Chen,L.,Wan,B.,Niu,C.,Yuan,X.,Xiao,S.,2018.Nitrogen-fixingheterocystouscyanobacteriaintheTonianPeriod.CurrentBiology28,1-7.https://doi.org/10.1016/j.cub.2018.01.008042018-02 -
塔里木寒武纪蒸发岩研究发现硫同位素异常事件新元古代晚期到寒武纪早期是地球环境与生命演化的关键转折时期，整个生物圈、大气圈和水圈都发生了巨大的变化。该时期海水中硫酸根的硫同位素发生了剧烈的改变，其过程也被硫酸盐沉积记录了下来。 新元古代冰期之后，海水硫酸根的硫同位素显示出地质历史上的最大正异常。δ34S的数值在30‰至35‰之间波动，有时甚至可以达到45‰。该现象最早发现于西伯利亚的Yudomski地层，被称为Yudomski事件。 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石化、中石油以及美国密苏里大学等单位的有关专家合作，对塔里木盆地的寒武系石膏沉积进行了分析，首次在塔里木盆地的寒武纪早—中期地层中发现了该异常事件，这也是国内对该事件的首次系统性研究。 研究发现，在塔里木盆地奥陶纪早期的蒸发岩中，硫同位素下降到26.1‰；在鄂尔多斯盆地奥陶纪中期的蒸发岩硫同位素也在27.1‰至28.0‰之间。Yudomski事件自新元古代冰期之后出现，一直持续到寒武纪中期，而在寒武纪晚期结束。 本次对塔里木盆地蒸发岩硫同位素的研究，不但发现Yudomski事件的全球一致性在塔里木盆地也有体现，并且揭示了该事件在寒武纪晚期结束。这一事件在塔里木盆地的发现，不仅可以用于该盆地内的蒸发岩地层的同位素对比，而且对塔里木盆地该时期形成的油气中硫的来源有很好的指示意义。 该论文最近在线发表于国际学术期刊CarbonatesandEvaporites上。 论文信息：Fan-weiMeng,Zhi-liZhang,JamesD.Schiffbauer,Qin-gongZhuo,Meng-junZhao,PeiNi,Wen-hangLiu,NaveedAhsan.TheYudomskiEventandsubsequentdecline:newevidencefromδ34SdataoflowerandmiddleCambrianevaporitesintheTarimBasin,westernChina.CarbonatesandEvaporites.162018-01