科研进展
-
形态特化的苔甲化石揭示其专性捕食跳虫的生活习性近日，中国科学院南京地质古生物研究所蔡晨阳博士、黄迪颖研究员和上海师范大学殷子为副教授、李利珍教授，在白垩纪中期缅甸琥珀中发现了一类形态极其特化、专性捕食跳虫的苔甲化石，并且揭示了早期苔甲特化的形态特征与专性捕食跳虫的行为适应，深化了对早期陆地生态系统中捕食者与被捕食者之间演化关系的认识。这项研究成果于2017年3月7日发表在英国学术期刊《科学报告》（ScientificReports）上。 昆虫常发育有与其行为密切相关的形态特征，通过对特化的形态特征的阐释有助于揭示昆虫的某些行为特征。最近在缅甸琥珀中发现的苔甲化石，在分类上属于隐翅虫科（Staphylinidae），苔甲亚科（Scydmaeninae），鞭苔甲族（Mastigini）。鉴于其极其特化的触角、口器和鞘翅等特征，建立了一新属种，恐怖古鞭苔甲（CascomastigusmonstrabilisYin&Cai,2017）。与体长一般为1-3毫米的现生苔甲相比，恐怖古鞭苔甲体长可达6-7毫米，可算“超大”。其下颚须长棒状，上颚具齿，足超长；更为有趣的是，它的触角极其修长，基部两小节明显加长，且其腹面具有两排规律排列的大刚毛。触角第一小节和第二小节之间可自由弯曲，当触角第二小节向下弯曲时，便形成了由众多大刚毛构成的“触角毛状陷阱”。这一特征与现生一类极其特化的步行虫——毛角步甲（Loricerinae）十分类似，这类步甲行走迅速，专门以捕食陆地上极其常见的小型生物——跳虫（弹尾纲）为生。通过对化石苔甲触角细节特征的分析以及与现生毛角步甲的习性的对比推测，这类白垩纪苔甲很有可能具有与毛角步甲类似的捕食行为。 研究表明，跳虫起源很早，是最早出现在陆地上的六足动物之一。已知最古老的跳虫化石发现于距今约4亿年前的泥盆纪早期莱尼燧石中，而中、新生代各个琥珀生物群中均发现了种类多样的跳虫化石。虽然现生的苔甲由于某种原因已失去了捕食跳虫的能力，但根据特殊形态特征我们推测在白垩纪中期跳虫这一庞大的生物质来源曾被苔甲所利用，而且这一特殊的捕食跳虫的习性曾至少一直延续到始新世中期。现生鞭苔甲族的地理分布较为有趣，其间断分布于欧洲和非洲南部。而鞭苔甲族的化石分布更为广泛，之前曾被报道发现于始新世波罗的海琥珀中，最近在白垩纪缅甸琥珀中发现这里类群，极大地扩展了该族的分布范围，揭示了其可能经历了严重的灭绝事件，而现生分布模式很可能为孑遗分布。 目前已知特化的跳虫捕食者包括多个类群，包括鞘翅目和膜翅目。其中，隐翅虫科中的突眼隐翅虫（Stenusspp.）也具有特殊的利用可伸缩的下唇捕食跳虫的行为，但这一特化特征仅发现于始新世波罗的海琥珀中。因此，白垩纪特化苔甲的发现代表了专性捕食跳虫的最早化石记录，这对进一步理解早期生态系统中捕食者与被捕食者之间的演化关系具有重要意义。 本项研究得到中国科学院战略性先导B类项目、科技部、国家自然科学基金项目以及江苏省自然科学基金的资助。 论文信息：Zi-WeiYin,Chen-YangCai*,Di-YingHuang&Li-ZhenLi,2017.SpecializedadaptationsforspringtailpredationinMesozoicbeetles.ScientificReports,DOI:10.1038/s41598-017-00187-8(*correspondingauthor)082017-03 -
山西阳泉早二叠世木材中发现担子类真菌石炭-二叠纪是地质历史时期最重要的成煤期之一，但这一时期形成大量的工业开采煤层的原因众说纷纭。其中一个普遍接受的观点是由于具备分解木质素能力的伞菌纲真菌演化迟滞，导致了该时期大量的植物遗体无法被分解，从而导致了大量的泥炭堆积，进而形成了巨厚的煤层。 近期，中国科学院南京地质古生物研究所万明礼博士、王军研究员等在我国山西阳泉上石炭统-下二叠统太原组上部采集了大量的化石木材。经过室内切片、显微观察后发现，在一种科达类植物茎干（Shanxioxylonsp.）的髓部和初生木质部发现了大量的化石真菌的菌丝，菌丝分叉、具隔，而且还保存了伞菌纲担子菌类所特有的锁状联合结构。根据这一特殊的结构，科达植物茎干中的真菌被认定为是担子菌类（Basidiomycetes）。在现代陆地生态系统中，担子菌类是最主要的分解者之一，是能够分解植物体内木质素的最重要的真菌类群。在之前对我国安加拉植物区晚二叠世的一种化石木材的研究过程中（新疆二叠纪发现植物与真菌甲螨相互作用证据），课题组已经发现担子类真菌选择性分解木材管胞的详细过程，即木质素含量较高的胞间层被优先降解，其次是纤维素和半纤维素含量的较高的初生壁被分解，最后分解次生壁。 担子类真菌在整个晚古生代的记录十分罕见，这也是“真菌演化迟滞成煤论”形成的主要原因。当前研究揭示早在早二叠世（甚至可能更早），具备木质素分解能力的担子菌类已经在我国华北由华夏植物群占主导地位的陆地生态系统中出现。我国华北石炭-二叠纪大量煤炭形成真正的原因并非是伞菌纲真菌的“演化迟滞”，而更可能是华北板块特殊的地理位置、植物群大量繁盛、潮湿的气候以及合适的沉积环境体系等综合作用的结果。 相关成果近期发表于国际知名地学期刊《三古》（PalaeogeographyPalaeoclimatologyPalaeoecology）。本研究得到中国科学院、国家自然科学基金委以及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：Wan,M.,Yang,W.,He,X.,Liu,L.,Wang,J.,2017.FirstrecordoffossilbasidiomyceteclampconnectionsincordaitaleanstemsfromtheAsselian–Sakmarian(lowerPermian)ofShanxiProvince,NorthChina.PalaeogeographyPalaeoclimatologyPalaeoecology,466,353-260.doi:10.1016/j.palaeo.2016.11.050072017-03 -
孢粉记录揭示中国南方3万年以来的植被和气候变化地球气候在过去3万年由冷转暖，经历了一系列的剧烈波动，主要包括末次冰盛期，末次冰消期和全新世，对人类文明的形成，以及早期农业的发展，都有很大的影响。广东湛江湖光岩玛珥湖因补给区局限于火山喷发形成的环状岩墙内，极少受到外界的干扰，长时间的水体滞留，简单的湖泊系统，以及深切地下的岩墙，使其与深海沉积、极地冰芯和黄土一起成为研究过去全球变化的四大支柱。湖光岩地处中国大陆最南端的雷州半岛，毗邻南海，受到东南方向的东亚夏季风和西南方向的印度季风的影响，是连接夏季风降雨最重要的水汽源地南海和内陆地区的枢纽，也是连接低纬热带气候系统和中纬季风气候的纽带。 近年来，由中国科学院南京地质古生物研究所王伟铭研究员和硕士研究生孟玉婷等，以及中国科学院广州地球化学研究所胡建芳研究员等组成的科研团队，对广东湖光岩玛珥湖的钻芯开展研究，通过高分辨率的测年手段和孢粉研究，重建了当地过去3万年以来的植被与气候变化过程。孢粉组合与冰芯、黄土、石笋、湖泊沉积物、深海沉积物等记录具有很好的可比性，反映热带陆地系统对太阳轨道尺度上的气候变化和非太阳轨道尺度上的快速气候事件都极为敏感。研究结果为深入了解海—陆—高原积雪相互作用、季风的演化过程，以及全球气候变化在低纬度地区的区域响应，提供了新的科学证据。 根据孢粉组合的变化，该地区过去3万年以来的植被和气候变化可大致分为三大阶段，从老到新分别为：距今3-1.58万年为末次冰盛期，主要生长常绿、落叶阔叶混交林，气候冷干；1.58-1.1万年为末次冰消期，常绿和落叶阔叶植物的含量互为消长，气候波动，但基本保持凉干；1.1万年以来为全新世，热带雨林普遍生长，气候急剧变暖变湿。在末次冰盛期期间，孢粉组合没有显示出类似于一些东亚和高纬度地区所记录的明显的千年尺度的气候变化，但在距今约2.1-1.85万年发现一个明显的回暖事件，说明湖光岩地区的气候超前于高纬度地区，已开始逐步变暖，这与南极和古里雅冰芯氧同位素所记录的转暖方式相似。此外，气候的转暖与北纬33°太阳日照量的增加相同步，反映热带陆地植被系统对太阳轨道尺度上的变化响应明显。气候在末次冰消期波动频繁，从孢粉组合中可大致看到暖-较冷-较暖-冷的气候变化过程，距今1.58-1.4万年年常绿阔叶林扩展，对应于波令-早阿勒罗德暖期（Blling—earlyAllerd）；1.4-1.1万年反映为冷期，可能包含了新仙女木事件（YoungerDryas）。热带雨林在距今1.1-0.6万年期间迅速扩展，指示了全新世适宜期的到来，气候温暖湿润。热带雨林在0.85万年曾一度急速萎缩，为冰后期一次强降温事件。木本与草本植物比值在中晚全新世的下降，预示了气候的衰变，这可能与夏季风的减弱有关。0.2万年至今的孢粉记录更多地受到了人类活动的影响，以至于无法用于很好地诠释古气候的变化。 文章于2017年2月15日在线发表在国际学术杂志Boreas上。本项研究得到了中国科学院科技先导专项和国家自然科学基金的资助。 论文相关信息：YutingMeng,WeimingWang*,JianfangHu,JixiaoZhang,YangjunLai,2017.Vegetationandclimatechangesoverthelast30000yearsontheLeizhouPeninsula,southernChina,inferredfromthepollenrecordofHuguangyanMaarLake.Boreas.222017-02 -
奥陶纪末生物大灭绝后的独特海洋生态系统——安吉动物群在46亿年的地球历史中，发生过至少5次重大生物灭绝事件，深刻影响了地球生物演化的历史走向，并对当前人类生存环境和应对策略具有重要启示。对这些大灾变事件来龙去脉的深入研究，通常需要完好的地层和化石记录（如“金钉子”剖面、特异埋藏化石群等）、高精度的地质时间卡尺、多学科专家联合攻关等条件，不易具备，因此具有较大难度。 发生于奥陶纪末的生物大灭绝事件（距今4.45亿年前）是显生宙以来的第一次大规模生物灭绝事件，在短时间内导致当时海洋生物的85%的物种灭绝（当时陆地生物尚未进化成型），生物群落结构瓦解，海洋生态系统遭受重创。以往研究显示，在该次事件后，海洋生物世界一片凋零，在经历残存期后，虽然陆续开始生物复苏，但不同的生态类型表现出明显的不同步现象，有的门类在数百万年后才恢复到灭绝前的丰度。由于灭绝期和残存期的时限短暂，记录残缺不全，我们往往难以发现足够证据来重建当时的场景。 最近，由中国科学院南京地质古生物研究所张元动研究员、马俊业副研究员，英国威尔士国立博物馆Botting和Muir博士，浙江省地调院汪隆武高工等组成的科研团队，在浙江安吉发现奥陶纪末的特异埋藏化石群—安吉动物群，为我们揭示了该次生物大灭绝后的奇异海洋生物世界，展现了前所未知的“劫后余生”独特场景。 安吉动物群产于浙江省北部的安吉县杭垓镇和孝丰镇，主要分布在赋石水库岸边。目前，在水库周边100平方公里范围内，从至少7个地层剖面的同期地层中发现了该动物群。该动物群以底栖固着的海绵动物占绝对优势，属种异常丰富，同时也有一些底栖生活的节肢动物（鲎类）、棘皮动物，以及死后沉落海底并一起埋藏的笔石、腹足类和鹦鹉螺等浮游、游泳生物。 据初步研究，其中海绵动物化石种类极其丰富，迄今为止已鉴定超过75个种，这一数量已明显超过著名的加拿大寒武纪布尔吉斯页岩中经过100多年采集获得的海绵属种总数，是目前已发现的地史时期最为丰富多样的海绵动物群。该动物群的海绵化石以普遍含六射海绵骨针为特征，均属硅质海绵大类，包括普通海绵、六射海绵、网针海绵、原始单轴海绵等类别。这些海绵个体体型较大，结构复杂，表明当时海绵动物通过增加露出海底的高度来增强其适应能力；此外，也发现了海绵动物通过增加海绵体壁空隙来提升适应深水生态环境的能力。 这些海绵动物化石保存精美完好，多数在埋藏过程中发生黄铁矿化，从而使部分软体组织结构也得以保存。许多个体呈聚集式、原位体势保存，总体上表现出显著的高多样性、小群落的分布特点。古生态学和生物地理学分析表明，该动物群生活在贫氧—缺氧的深水海底中。笔石生物地层学研究表明，其时代为奥陶纪末的赫南特晚期，距今约4.44亿年。 安吉动物群的发现，揭示了大灾变后的残存期海底并非以往所认为的那样沉寂和荒芜，在海洋深处仍有丰富的多门类的、多种生态的生物繁衍生息，甚至还生机蓬勃。这些海绵动物也许是劫后余生，抑或更可能是海绵并未遭受大灭绝事件的影响----在浅水区域它们也可能同样繁荣，只是死后生物体解体、骨针散落而未完整保存而已。在其他时期的生物大灭绝事件（如二叠纪末）后的残存期也同样出现丰富的海绵化石，表明在显生宙灾变期海洋生态系统全面崩溃后，海绵动物所受影响较小，在残存期的海底快速发展，并通过底栖固著的生活方式，扮演“生态系统工程师”的角色，帮助固定海底表面沉积物，提供栖息生境，从而为其他滤食生物（如腕足动物、珊瑚、苔藓虫等）的快速复苏创造了有利条件。 该成果于2017年2月9日在线发表在国际知名学术杂志《当代生物学》（CurrentBiology）。该项研究得到了中国科学院科技先导专项、中国科学院院长国际学者基金和国家自然科学基金的资助。 论文相关信息：Botting,J.P.,Muir,L.A.,ZhangY-D.*,Ma,X.,Ma,J-Y.,Wang,L-W.,Zhang,J-F.,Song,Y-Y.,Fan,X.,2017.Flourishingsponge-basedecosystemsaftertheEnd-Ordovicianmassextinction.CurrentBiology.http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2016.12.061.102017-02 -
新元古代晚期古海洋仍存在海水分层和间歇氧化大气含氧量的增加和古海洋的氧化与早期生命起源和多细胞生物演化联系密切。地质历史时期公认的大氧化事件有两次：第一次大气游离氧的显著增加发生在约24亿年前，被称为大氧化事件（GreatOxygenationEvent）。第二次氧化事件发生在新元古代的晚期（约8-5.4亿年前），称为新元古代氧化事件（NeoproterozoicOxygenationEvent），大气含氧量继续增加，陆源氧化离子持续输入海洋，致使底层海水溶解性有机质氧化，从而促使缺氧的底层海水发生氧化，为动物的出现扫除最终障碍。新元古代氧化事件与全球性冰期后多细胞生物的早期辐射紧密相关。近期，有些学者认为早在中元古代大气含氧量就可以满足动物基本的新陈代谢，而动物却出现在新元古代的晚期，动物的出现可能与大气含氧量没有必然关系，与之相反，可能是因为动物的出现改变了海洋生态结构，致使表层海水需氧负担降低，最终促使了古海洋深层海水的氧化。以上问题的解决需要对新元古代氧化事件特别是新元古代晚期深层海水的氧化过程了解清楚。我国华南扬子地台发育完整的埃迪卡拉纪沉积地层，一直是研究新元古代晚期古海洋环境的理想地区。但以前的研究多集中于以湖北峡东地区为代表的浅水台地相，而忽略了能够真实反映深海环境变化的深水相地层。另外，也缺乏对古海洋环境氧化还原梯度时空差异的深入探讨。 近期，中国科学院南京地质古生物研究所王伟副研究员和周传明研究员等人利用安徽南部埃迪卡拉纪深水相岩芯剖面，综合分析了埃迪卡拉纪早中期深水区海洋沉积物的高分辨率无机碳（δ13Ccarb）、有机碳（δ13Corg）、氧（δ18Ocarb）、硫酸盐中的硫（δ34SCAS）、黄铁矿中的硫（δ34Spyr）、沉积物中的氮（δ15Nsed）等稳定同位素的协同变化特征，并与峡东地区浅水相地层分析结果进行了详细的时间和空间上的对比。结果表明，埃迪卡拉纪整个陡山沱期的深水区仍处在动荡的氧化还原环境中，硫化与氧化环境交替出现。该地区以大型藻类和动物化石为代表的“蓝田生物群”生活在间歇的氧化环境中，而被保存于硫化的环境中，埋葬学和生态学特征决定了化石在沉积地层中的分布。稳定同位素数值的空间对比表明，与含氧量较高的浅水区不同，冰期结束后埃迪卡拉纪早期深水区很可能主要处在硫化的环境中，海水在空间上仍然处在分层状态。研究结果还表明发生在埃迪卡拉纪中期最大的碳同位素负漂移事件（EN3）在华南扬子地台的深水相地层中也具有很好的可对比性，但与浅水相地层对比显示存在超过10‰的碳同位素组成梯度。模型计算显示这种高梯度的碳同位素组成差异，很可能因为在深水区碳酸盐岩的形成过程中掺杂了较多亏损的碳同位素成分，并不是真实反映当时的海水分层情况。 该项工作首次对华南扬子台地深水相沉积地层进行了高分辨率的综合同位素分析，所采集的180米厚岩芯柱涵盖了马林诺冰期（Marinoanglaciation）结束后埃迪卡拉纪中早期约八千万年的沉积时间，也涵盖了“蓝田生物群”在该地区的产出层位。文章于2017年1月在线发表在国际地学期刊Geobiology上。此项研究得到中国科学院、国家自然科学基金委和江苏省自然科学基金的资助。 论文相关信息：WangW,GuanC,ZhouC,PengY,PrattLM,ChenX,ChenL,ChenZ,YuanX,XiaoS.Integratedcarbon,sulfur,andnitrogenisotopechemostratigraphyoftheEdiacaranLantianFormationinSouthChina:Spatialgradient,oceanredoxoscillation,andfossildistribution.Geobiology.2017.doi:10.1111/gbi.12226192017-01 -
中越边境云南绿春发现晚志留世陆生植物隐孢子和三缝孢中越边境云南绿春县小米角附近出露了一套厚度约4066米的黑绿色千枚状粉砂质板岩。由于缺少相应化石证据，对于其地层时代至今仍有争议。 通过与云南地质调查队合作，中国科学院南京地质古生物研究所刘锋副研究员在该段地层的中上部发现了大量碳化程度很高的孢型化石。由于这些高成熟度化石在生物显微镜下一般不透光，因此使得对这些孢型化石的镜下鉴定变得较为困难。为了解决这个问题，研究人员使用了舒尔兹（Schulze）液和发烟硝酸等前人普遍使用的方法对这些样品进行了氧化处理，但多未获得可准确鉴定的孢型化石。 在此情况下，刘锋等试探性使用了红外显微成像技术，对这些化石进行了重新观察和拍照，获得了大量清晰度较高的孢型化石照片。从中鉴定出了大量隐孢子（8属12种）和三缝孢（10属23种）以及少量疑源类（2属2种），同时也发现了少量可能是早期陆生维管束植物的管胞碎片。在这些孢型化石中，三缝孢子约占化石总量的42.3%，远远高于从邻近地区（云南墨江）早志留世地层中发现的该类孢子化石的含量（8%），因此该段地层的地层时代为早志留世的可能性较低，层位上应该高于云南墨江的漫波组。 通过与在英国威尔士南部中晚志留世地层中建立的孢型化石组合带的对比发现，云南绿春的孢型化石组合面貌与在威尔士南部CaeCastell组上段至HillGarden组下段建立的Scylasporadowniei-Concentricosisporitessaggitarius孢型化石组合带非常接近，而该孢型化石组合带普遍被认为与Nilssoni笔石带相当，时代为罗德洛世（Ludlow）。因此云南绿春县小米角附近出露的巨厚黑绿色千枚状粉砂质板岩上部的时代为罗德洛世，层位上应高于云南墨江的漫波组，与水箐组基本相当。 由于绿春发现的孢型组合中，隐孢子和三缝孢子含量极高（98%），疑源类含量较低，表明罗德洛世时期，印支板块绿春地区为滨海近岸沉积环境。同时由于当前孢型化石组合中三缝孢含量较高（42.3%），且具有较高的多样性，因此推断罗德洛世时期印支板块上的陆生维管束植物在数量和多样性方面都较早志留世有了很大发展。 由于早期陆生植物的三缝孢和隐孢子在空气中传播的能力非常弱，因此这些孢型化石具有很好的古地理指示意义，通过与世界其他地区同时代孢型组合相似性的比较发现印支板块在罗德洛世时期可能依然与冈瓦纳板块较为接近。 本研究由中国科学院青年创新促进会项目和国家自然科学基金项目等共同资助。 论文信息：Liu,F.,WangY.,Zhu,H.C.,Ouyang,S.(2016):PalynomorphsfrommassivemetamorphosedrocksinLvchun,Yunnan,SouthwestChina:evidencefromtheLudlowAgeanditsgeologicalimplications.ReviewofPalaeobotanyandPalynology,233.146-160.172017-01 -
澄江生物群中新发现多种大型食肉动物奇虾化石奇虾（anomalocaridids）是一类体型巨大、身体造型奇特的化石节肢动物，具有大而精细的复眼、特化的捕食前附肢、口锥和游泳桨状肢，表现出对捕食行为的高度适应。因口锥呈放射状，奇虾又被称为射口类（Radiodonta）。奇虾体长最大可达2米，被认为是显生宙海洋生态系统中最早的顶级捕食者，也是“寒武纪大爆发”最具代表性的明星动物之一。 奇虾的身体由非骨骼化的软躯体构成，只能在特异埋藏的软躯体化石库中保存，且大部分的奇虾化石都是离散的身体部位，曾被命名为不同的物种。完整的奇虾类化石十分稀有，最早发现于加拿大寒武纪中期的布尔吉斯页岩生物群，此后也陆续在我国云南寒武纪早期的澄江生物群、摩洛哥早奥陶世的Fezouata生物群和德国早泥盆世的洪斯吕克（Hunsrück）板岩生物群产出。目前为止，已报道的奇虾类化石已达13属21种之多，产出于全球自寒武纪早期至早泥盆世大约1.2亿年间的25个软躯体特异埋藏化石库。 与以奇虾属Anomalocaris为代表的、传统意义上的狭义奇虾类相比，赫德虾类奇虾（hurdiids）是近年发现的另一大类奇虾。赫德虾类奇虾以加拿大寒武纪中期布尔吉斯页岩生物群的赫德虾（Hurdia）和摩洛哥早奥陶世Fezouata生物群的海神盔虾（Aegirocassis）为代表，其典型特征为位于头部的三分头壳复合体。该头壳复合体由一块位于背部的中板和位于两侧的一对侧板铰合而成。其中，中板两侧对称，侧板自身不对称。 我国云南距今5.2亿年前的寒武纪澄江生物群中已发现至少四种已确定的奇虾类化石，其中帚状奇虾（Anomalocarissaron）、双肢抱怪虫（Amplectobeluasymbrachiata）和带刺有爪里拉琴虫（Lyrarapaxunguispinous）三种均有保存完整个体标本的发现，属于狭义的奇虾类。但是，之前澄江生物群中未有赫德虾类奇虾的发现。既然赫德虾类全球性分布，那么作为最早的特异埋藏化石库，澄江生物群中是否存在赫德虾呢这个问题将对了解寒武纪大爆发早期食物链结构和海洋生态系统的特征具有重要意义。 近日，中国科学院南京地质古生物研究所朱茂炎课题组的赵方臣副研究员和博士研究生曾晗等在英国《系统古生物学》（JournalofSystematicPalaeontology）上报道了赫德虾类奇虾在澄江生物群中的首次发现。这些奇虾化石产自多个澄江生物群产地，标本均为特征的头壳化石，共计六种，包括至少两个新种。澄江生物群中多种类型奇虾化石的发现，表明大型捕食型奇虾类动物在寒武纪大爆发的早期已经高度多样化，证实了类似现代海洋的复杂食物链和生态系统在寒武纪大爆发时期就已经形成。 该研究以长篇幅的形式，总结了全球奇虾类的地史分布，厘定了奇虾头壳的形态术语，详细描述、复原了澄江生物群的赫德虾类奇虾头壳的外形、壳体分层和微观构造，系统分析了乳头状瘤点的埋藏学，提出奇虾头壳的分层构造和生理功能可能与一些现生甲壳类的头胸部外壳类似。在对比所有已报道奇虾头壳的基础上，归纳出双层壳体是所有奇虾头壳的共同特征，而乳头状瘤点是绝大多数赫德虾类头壳的共同特征。揭示了赫德虾类奇虾头壳的大型化（最大占奇虾体长的50%）、复合构成和高度的形态分异，与狭义奇虾类头壳的小型化（最大占奇虾体长的8%）、单片构成和保守的卵状外形形成鲜明的对比，反映了这两大类奇虾在身体造型上的显著差异和不同的演化方向。 此项研究得到了科技部973项目，中科院战略性先导科技专项B类、国家自然科学基金委和国家留学基金委的资助。 论文相关信息：HanZeng,FangchenZhao*,ZongjunYin,MaoyanZhu.2017.MorphologyofdiverseradiodontanheadscleritesfromtheearlyCambrianChengjiangLagersttte,south-westChina.JournalofSystematicPalaeontology,doi:10.1080/14772019.2016.1263685(*correspondingauthor) 下图注释：左侧为狭义奇虾类的代表，右侧为赫德虾类的代表。左侧自上而下依次为寒武纪早期澄江生物群的帚状奇虾Anomalocarissaron、双肢抱怪虫Amplectobeluasymbrachiata（引自陈均远，2004）和带刺有爪里拉琴虫Lyrarapaxunguispinous（引自Congetal.2014；版权NicholasStrausfeld），及寒武纪中期布尔吉斯页岩生物群的加拿大奇虾Anomalocariscanadensis（引自Erwin&Valentine2013；版权QuadePaul）。右侧自上而下依次为寒武纪中期布尔吉斯页岩生物群的那托斯特皮托虾Peytoianathorsti（引自Daley&Paterson2012；版权EsbenHorn）和维多利亚赫德虾Hurdiavictoria（引自Daleyetal.2009；版权MarianneCollins），早奥陶世Fezouata生物群的本缪拉海神盔虾Aegirocassisbenmoulae（引自VanRoyetal.2015；版权MarianneCollins），早泥盆世Hunsrück板岩生物群的巴特尔斯施德汉纳斯虾Schinderhannesbartelsi（引自Kühletal.2009；版权ElkeGroening）122017-01 -
华南石炭纪生物礁的分布和演化研究取得新进展晚泥盆世弗拉期-法门期之交（F-F）和泥盆纪-石炭纪之交（Hangenberg）的生物灭绝事件分别造成层孔虫-珊瑚礁生态系统的崩溃和消失。而石炭纪发生的显著冰期和间冰期事件导致全球海平面频繁变化，它们均对石炭纪生物礁的发展演化造成重要影响。泥盆纪和二叠纪是生物礁发育的繁盛期，而石炭纪则是生物礁发育的低潮期，只有少量生物礁报道，目前关于石炭纪生物礁的组成和演化过程仍不清楚。生物礁是海洋中复杂的生态系统，其形成和衰亡与造礁生物的繁盛和减少、温度和海平面变化，以及古地理格局的演化等因素密切相关。华南板块石炭纪时期位于古赤道附近，气候相对温暖，并发育广泛连续的碳酸盐岩沉积，为生物礁发育提供良好的场所。因此，华南板块为研究石炭纪生物礁的组成和演化及其与古环境变化关系提供了很好的条件。 近期，中国科学院南京地质古生物研究所博士生要乐与其导师王向东研究员，通过对已发表和新发现的华南石炭纪生物礁、主要造礁生物（珊瑚、苔藓虫、钙藻等）和古环境指标（冰川沉积记录、海平面变化等）的系统总结发现，华南石炭纪生物礁类项单一、丰度低和分布局限。生物礁类型主要包括后生动物礁（珊瑚礁/层和苔藓虫-珊瑚礁）、藻礁（红藻礁和叶状藻礁）、微生物礁（叠层石礁和Tubiphytes礁）和碳酸盐泥丘（Waulsortian相碳酸盐泥滩），主要分布在黔桂地区，古地理上位于台地边缘和斜坡。华南石炭纪生物礁经历了复苏、衰退和演替的演化阶段，其主要由造礁生物丰度和沉积相变化控制，后者主要由相对海平面变化导致。后生造架动物繁盛和碳酸盐岩相发育（相对海平面升高）有利于后生动物礁发育，例如维宪期和晚巴什基尔期-中卡西莫夫期。相反，后生造架动物衰退和非碳酸盐岩相发育（相对海平面降低）抑制后生动物礁发育，例如杜内期和谢尔普霍夫期。生物礁类型从早石炭世以后生动物礁为主向晚石炭世以藻礁为主的转变主要与相对海平面降低导致浅水碳酸盐岩相发育有关。华南石炭纪生物礁的演化与全球相比，虽然在小尺度上存在一些差异，但总体保持一致，另外，控制华南生物礁发育的海平面变化与冈瓦纳大陆冰川的扩大和衰减一致，它们都反映了全球性气候的变冷或变暖影响了华南石炭纪生物礁演化。 相关研究成果于近期发表在国际地学学术刊物《远古世界》（Palaeoworld）上。本项研究得到了国家自然科学基金和国家科技部基础性项目的支持。 论文相关信息：Yao,L.,Wang,X.D.,2016.DistributionandevolutionofCarboniferousreefsinSouthChina.Palaeoworld,25:362-376.102017-01 -
南京古生物所GBDB地层古生物大数据计算获得突破近日，由中国科学院南京地质古生物研究所自主开发建设的GBDB地层古生物数据库及其并行计算软件，在全球排名第二的超级计算机“天河二号”上成功完成了晚古生代海洋无脊椎生物9000物种数据集的计算工作。该进展表明，南京古生物所在定量地层学的软件开发与应用方面，已经达到世界领先水平。经过近十年的快速发展，GBDB数据库平台已经积累了来自世界各地的海量的地层古生物数据，在2014和2015年还分别被正式确定为国际地层委员会和国际古生物协会的官方数据库。但随着数据的快速增长，计算能力的不足极大地限制了区域乃至全球地层古生物数据分析的开展。在基金委重大项目“古生代海洋重大生物事件”和创新研究群体等项目的支持下，GBDB数据库团队的樊隽轩、侯旭东、杨娇等从2013年3月开始了定量地层学约束最优化法–CONOP9的优化工作。2013年5月，樊隽轩、侯旭东与CONOP程序开发者、加州大学河滨分校PeterM.Sadler教授合作完成了CONOP的C#版本–CONOP.net的开发工作，其性能较CONOP9快3倍左右；2014年，樊隽轩、侯旭东与德国SAP公司南京创新中心的罗琼等合作完成了基于SAPHANA数据库的CONOP.HANA的开发工作，其性能较原始版本提升了约33倍，并由SAP公司无偿租借了一台高性能HP工作站用于高性能计算，这也成为南京古生物所GBDB数字地层学实验室部署的第一台高性能计算硬件平台。 随着GBDB数据库数据的快速增长，以及华南古生代生物多样性计算工作的启动，上述程序的计算能力再次遇到瓶颈。因此，从2015年夏天起，GBDB数据库团队决定利用前沿的并行计算技术与超级计算机，彻底解决计算瓶颈问题。经过1年的艰苦攻关，GBDB团队在2016年夏天完成了第一个并行计算版本-CONOP.Para1.0的开发工作，该程序可发挥单机或工作站上多核CPU的性能，从而实现数倍到十余倍的速度提升（取决于CPU的颗数和核数）。2016年11月，GBDB数据库团队携手中科曙光团队利用MPI并行技术，融合了模拟退火算法和遗传算法，完成了超算版本-CONOP.Para2.0的开发，并在我院计算机网络信息中心超级计算中心的超级计算机“元”上完成了100核至5000核的测试工作。由于“元”的体量较小，难以调度5000核以上的资源进行后续测试，因此GBDB数据库团队在全球排名第二的超级计算机“天河二号”上申请机时开始了万核以上的测试工作，并于近期利用1万核成功完成了晚古生代海洋无脊椎生物9000物种数据集的计算工作，其加速比为6/10核，也即在“天河二号”的1万核上可实现6000倍左右的性能提升。 CONOP.Para2.0是定量地层学领域全球第一个成功在超级计算机上运行并通过正确性测试的软件，其成功开发，表明南京古生物所GBDB数据库团队在定量地层学的软件开发与应用方面，已经达到世界领先水平。2017年，GBDB数据库团队将利用这一软件和超级计算机“天河二号”重建中国古生代海洋无脊椎动物的多样性演化历史，并在这一软件基础上开发生命演化的多媒体可视化系统。052017-01 -
泥盆纪末生物大灭绝之后全球微生物碳酸盐岩复苏泥盆纪-石炭纪之交（距今大约3.59亿年）发生了一次严重的生物灭绝事件，导致海洋无脊椎生物45%的属和21%的科灭绝。由于显著的海水缺氧和全球海平面变化，德国西部莱茵地区发育了典型的在全球广泛分布的沉积类型，从下向上为：Hangenberg黑色页岩，Hangenberg页岩和Hangenberg砂岩。因而，泥盆纪末期这次生物灭绝事件也被称为Hangenberg生物灭绝事件。最近，国外学者通过对Hangenberg事件期间海洋和陆地生物的多样性、丰度、生态系统等变化的综合分析，认为这次灭绝事件与显生宙“五次”生物大灭绝属于同一级别，其灭绝时间从泥盆纪末期到石炭纪最早期，牙形化石带从下Siphonodellapraesulcata带的最上部到Siphonodellasulcata带的最下部，持续大约10-30万年。 生物大灭绝之后，如二叠纪末三叠纪初，常常伴随着微生物碳酸盐岩的繁盛。微生物碳酸盐岩的繁盛被认为是由于生物大灭绝造成大量海洋动物的灭绝或急剧减少，导致海洋后生动物对微生物群落的扰动和啃食作用减少所致。另外，海水碳酸钙饱和度的升高有利于微生物钙化作用增强和碳酸盐岩沉积。泥盆纪末期Hangenberg生物灭绝事件造成了海洋中大量后生动物的减少，另外，海水碳酸钙饱和度比二叠纪末期还高，因此，理论上Hangenberg事件之后应该存在微生物碳酸盐岩的繁盛。然而，至今仅澳大利亚有确切的石炭纪最早期的微生物岩（叠层石和凝块石）报道。 骨架生物礁生态系统和微生物礁生态系统是海洋中重要的两个对立的生态系统，系统总结生物大灭绝期间骨架生物礁和微生物礁的丰度变化可以深入揭示生物灭绝期间的海洋生态系统演变。为了系统研究泥盆纪末期Hangenberg生物灭绝期间的海洋生物圈变化，中国科学院南京地质古生物研究所晚古生代研究团队博士研究生要乐、王向东研究员和陈吉涛副研究员，与法国图卢兹第三大学MarkusAretz教授和澳大利亚昆士兰大学GregoryE.Webb教授合作，详细研究了中国甘肃平川磁窑地区前黑山组中段下部的微生物碳酸盐岩（叠层石），其厚度约16m，横向分布约200m。利用菊石、介形虫、孢粉等生物地层的综合分析确定该叠层石形成于石炭纪最早期（相当于Siphonodellasulcata牙形石带的下部）。另外，前黑山组叠层石中含有苔藓虫、海百合茎等海相化石，以及小尺度的纹层和窗格结构，它们均指示该叠层石形成于潮间带的正常海洋环境，因此认为前黑山组叠层石是Hangenberg事件之后海洋微生物繁盛的产物。前黑山组叠层石的组分主要包括泥晶、球粒、核形石和亮晶方解石，由微生物的捕获、粘结和钙化作用形成，它们发育三种类型：纹层状，波状和穹隆状。伴随杜内早期微生物碳酸盐岩在大陆架上的广泛分布，前黑山组叠层石的发现预示Hangenberg生物灭绝事件后全球微生物碳酸盐岩可能复苏。为了证实这一观点，研究团队还系统总结并定量统计了晚泥盆世法门期-石炭纪杜内早期微生物为主的生物建造的丰度，研究发现Hangenberg事件前后海洋生物圈发生明显转变，从以层孔虫-珊瑚为主的骨架生物礁生态系统向微生物礁生态系统演变，杜内早期微生物为主的生物建造在古赤道南、北纬40°范围内广泛分布，位于美国西部、俄罗斯东部、澳大利亚东部、印度北部以及中国南部、西北部等地区，其丰度相对泥盆纪末斯特隆期显著增加达十倍以上，这一研究结果揭示了Hangenberg生物灭绝事件之后全球存在微生物碳酸盐岩的繁盛。 泥盆纪末期Hangenberg生物灭绝事件之后，微生物碳酸盐岩的繁盛可能与该时期后生动物的减少和海水碳酸钙饱和度的升高有关，但哪一个是主要控制因素重建生物灭绝期间的骨架礁和微生物礁丰度变化是解决这一问题的新思路。因此，研究团队系统总结并定性重建了Hangenberg生物事件和显生宙“五次”生物大灭绝事件转折期的生物建造的相对丰度变化，通过对比研究发现，微生物为主的生物建造丰度的增加伴随着骨架生物为主的生物建造丰度的减少，从而表明在生物大灭绝期间，骨架造礁生物丰度的变化可能是控制微生物碳酸盐岩繁盛的主导因素。 文章于2016年12月23日在线发表在英国Nature出版集团Scientificreports上。 论文相关信息：LeYao,MarkusAretz*,JitaoChen,GregoryE.Webb,XiangdongWang*,2016,Globalmicrobialcarbonateproliferationaftertheend-Devonianmassextinction:Mainlycontrolledbydemiseofskeletalbioconstructors,ScientificReports:doi:10.1038/srep39694292016-12