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“高等生命”的祖先在十多亿年前就已经出现近期，中国科学院南京地质古生物研究所早期生命研究团队结合化石证据与现代生物学成果，认为距今18-8亿年，这一被地质学家称为“枯燥的十亿年”的时期，并不“枯燥”，它建造了复杂生物的根基。该综述以封面文章形式发表于《科学通报》杂志。
复杂生物，也称为“高等生命”，它们的出现是生命演化史上极为重要的革新事件，意味着地球生物圈从以微生物为主的世界转入以动、植物大规模发育为特征的宏体复杂生物世界。近期，中国科学院南京地质古生物研究所早期生命研究团队结合化石证据与现代生物学成果，认为距今18-8亿年，这一被地质学家称为“枯燥的十亿年”的时期，并不“枯燥”，它建造了复杂生物的根基。该综述以封面文章形式发表于《科学通报》杂志。
放眼如今生机勃勃的地球，无论是山岭丘壑还是平原万里，是澄澈碧波还是沉寂深渊，由动物、陆生植物、真菌与藻类构成的多细胞复杂生物们主宰着生物圈。但当回溯“霸主”们最初的起源时，这条演化之路显得蜿蜒曲折。
自38亿年前生命在地球上出现，结构简单的原核生物们享受了长久的安乐，直到距今约16亿年，内共生作用的产物——真核单细胞生物在岩石中留下了痕迹，复杂生命的幼小种子才开始在地球各地播下。然而直到距今约10亿年前后，多细胞真核藻类终于较多出现在化石记录中，才象征着复杂生命蓬勃兴起的序幕正式拉开：全球广布的Chuaria-Tawuia碳质压膜化石组合可能代表了早期的宏体藻类（图1），而同时期出现的丝状体化石Proterocladus和Bangiomorpha更是表现出了与现生绿藻与红藻相似的诸多特征（图2）。化石证据显示当时的藻类普遍具备分裂生殖的能力（图3），而有性生殖可能也在此时初现端倪，推测其可能与早期的寄生、共生作用有关。
与藻类相比，动物祖先的踪迹就隐秘了很多，目前人们未能发现这个时期可靠的早期动物祖先的化石。但依据分子钟研究推测，动物的单细胞和多细胞祖先可能也在距今约19-10亿年间起源。而对于真菌这一类群，较为可靠的化石证据也出现在距今约10亿年前，这也说明真菌的祖先在10亿年之前的某个时期就已经在地球上生存。
有趣的是，大量的地质记录显示，距今18-8亿年前的地球经历了一段极其“沉寂”的时期，大地构造、大气氧气含量、海洋环境等各项指标都显示出长久的稳定，这段时间也被称为“枯燥的十亿年”（图4）。而在缺乏环境压力的情况下，生命演化的进程似乎也应该“随遇而安”地按下“暂停键”，但化石证据与分子研究都显示，复杂生物“根部”类型的诸多演化事件（如前文所述）都发生在这一时期（图4）。或许安稳的环境为演化“试错”提供了良好的时机，原生生物和原核生物悄然地发生了寄生、共生和基因转移等一系列相互作用, 演化出了复杂生物各大类型的单细胞祖先，并进一步实现了多细胞化和细胞分化。也许就生物演化而言，“枯燥的十亿年”并不“枯燥”，复杂生命的根基在此刻已然开始构建。
然而，萌芽的复杂生物却在不久之后经历了一场凛冽的寒冬。大约在距今7.2-6.3亿年间, 地球上发生了两次全球性的极端寒冷事件，即“雪球地球”事件。极端的低温、大面积海水（甚至全球海水）被冰盖覆盖、陆源营养物质输入的停滞等都给当时的生物带来了极大的选择压力，使生态系统的结构发生了巨大变化。可惜的是，由于沉积记录的缺乏，我们难以窥见当时生命的演化情况，但我们看到了冰期结束后复杂生物快速辐射演化这一结果。或许是恶劣环境带来的“厚积薄发”的生命力，或许是被淘汰的大量原核生物腾出了大量的空白生态位的机遇，或许是在冰川消融后大量汇入海洋的营养物质，总之以蓝田生物群（约6亿年前）为代表的复杂生物在这场灾难中幸存并蓬勃发展，在接下来的埃迪卡拉纪中晚期（5.8-5.4亿年）分化出更为丰富的类型，在海洋根植、爬行、漂浮，扰动并改造着身处的环境，成为了地球生物圈新的主体。
斑驳的地球史书记录下了这棵复杂生命之树根植于“枯燥十亿年”，生长于凛冽寒冬中，又于埃迪卡拉纪舒展枝丫，而这段惊心动魄的地球往事还有许多扑朔迷离的细节等待着人们去揭示和想象。
本研究得到国家自然科学基金、中国科学院B类战略性先导科技专项、国家重点研发计划、中国科学院青年创新促进会和现代古生物学和地层学国家重点实验室项目的联合资助。
本次科普宣传与策划得到科技部国家重点研发计划青年科学家项目支持。
论文相关信息：袁训来, 庞科, 唐卿, 李光金, 肖书海, 周传明, 陈哲, 陈雷, 万斌, 王伟, 关成国, 欧阳晴, 牛长泰, 王霄鹏, 刘雅榕. 复杂生物的起源和早期演化. 科学通报, 2023, 68: 169–187. https://doi.org/10.1360/TB-2022-0804.
图1 封面图展示了安徽寿县距今10-9亿年刘老碑组宏体碳质压膜化石Chuaria-Tawuia组合。其中圆形的是Chuaria，棒状的是Tawuia，它们广泛出现在世界各地10-8亿年间的地层中，被认为可能是早期的多细胞或多核体藻类。
图2 距今约10亿年左右的丝状体化石Proterocladus(a)以及Bangiomorpha(b)，它们分别被认为是绿藻与红藻的祖先。(Tang et al., 2020, Nature Ecology & Evolution, 4, 543–549; Butterfield, 2009, Precambrian Research, 173, 201–211)
图3 山东安丘石旺庄组距今9-8亿年的具分裂结构的藻类化石
图4 “枯燥的十亿年”期间生物演化及其环境背景。灰色背景部分为“枯燥的十亿年”阶段，复杂生物的起源与早期演化都发生在这一时间段。黄色背景部分为新元古代3次大冰期。2023-03-17 -
晚奥陶世生物大灭绝后第一个腕足动物群及其演化意义的新启示研究根据华南Hirnantia动物群和EC动物群的演变特征，阐释了晚奥陶世大灭绝的两幕式效应。并认为腕足动物群在奥陶-志留纪过渡期间发生两次大规模的生物灭绝和演替转折，是全球气候环境巨变背景下的标志性生物事件。
近年来，根据全球超过20个板块或地体的资料，晚奥陶世生物大灭绝（Late Ordovician Mass Extinction, LOME）第一幕后与第二幕后的两个腕足动物群已得到识别。其中，第一幕期间的赫南特贝动物群(Hirnantia Fauna)长期受到关注，并已有深入研究。而第二幕开始后的腕足类埃吉伍德–华夏动物群(Edgewood-Cathay Fauna,简称EC动物群)，同样是理解该次生物灭绝事件的关键。
最近，中国科学院南京地质古生物研究所戎嘉余院士与黄冰研究员，基于滇东北镇雄大嘎拉EC动物群的硅化材料，同时依据滇黔和浙赣材料，聚焦华南该动物群的生态特征、时空分布以及与Hirnantia动物群的关系，揭示其他国家EC动物群的基本情况。相关研究成果近期发表于《古生物学报》（Acta Palaeontologica Sinica）上。
研究通过EC动物群与Hirnantia动物群在组成、优势度、群落生态、生物地理区系以及伴生化石几个方面的详细对比分析，最终认为它们在上述几个方面的重要变局皆源于这次大灭绝的第二幕。
该研究还根据华南Hirnantia动物群和EC动物群的演变特征，阐释了晚奥陶世大灭绝的两幕式效应。并认为腕足动物群在奥陶-志留纪过渡期间发生两次大规模的生物灭绝和演替转折，是全球气候环境巨变背景下的标志性生物事件。
大灭绝开始后，适应冷凉水环境的“机会主义”分子(如：Hirnantia动物群和Mucronaspis三叶虫动物群)，成为显生宙分布最广、历时最短的海洋无脊椎动物群。然而，它们是“昙花一现”的“匆匆过客”，除齿扭贝类等类群外，整体上并没有为腕足动物后续演化做出实质性的贡献。大灭绝后，“忍受”许久、有强大生命力的减缩型分子重新集结并占据优势，诞生了EC动物群，并演化出新的支系，与珊瑚、层孔虫、苔藓虫、海绵、牙形类等一起，铸就了志留-泥盆纪、延续7000多万年新生态系的辉煌，直到下一次大灭绝(晚泥盆世F/F)的到来。
论文相关信息：戎嘉余、黄冰. 2023. 晚奥陶世生物大灭绝后第一个腕足动物群: 来自滇东北镇雄奥陶系顶部硅化腕足类的证据. 古生物学报, 62(1): 1-29. [Rong Jiayu, Huang Bing. 2023. The first brachiopod fauna following Late Ordovician mass extinction: Evidence from late Hirnantian brachiopods of Zhenxiong, Yunnan, SW China. Acta Palaeontologica Sinica, 62(1): 1-29.] https://doi.org/10.19800/j.cnki.aps.2022036.
图 1 云南东北部镇雄大嘎啦剖面赫南特阶上部尾坝层中的腕足动物
图2 华南与北美上奥陶统凯迪阶–兰多维列统鲁丹阶地层及生物-沉积相的时空分布
图3 晚奥陶世-志留纪初腕足类和三叶虫动物群的演替、其他门类多样性变化及碳、氧同位素与全球海平面变化曲线
图4 奥陶纪-志留纪交界期扬子海域环境演变和生物群演替示意图2023-03-14 -
西藏北羌塘地块发现中泥盆世生物礁研究人员通过对其最为显著的三个点礁的样方采集，并将制得的1085张薄片开展详细分析与统计，恢复了该地区生物礁的结构与多样性组分。
西藏北羌塘地块位于藏北高原腹地，夹于龙木错-双湖缝合带与西金乌兰-金沙江缝合带之间。其中，藏北阿里无人区的古生代地层分布广泛且发育较为完整，但由于剖面平均海拔在5000 m以上，加之野外条件艰苦、交通不便等因素，使得该区块的地质研究进展缓慢。
西藏北羌塘地块的古地理演化是近年来学术界研究的前沿热点，尤其是涉及北羌塘及其周边地体的相互位置及构造单元的归属等科学问题。此外，北羌塘地块也是我国油气资源勘探的重要地区。因此，了解北羌塘地块的古地理演化有助于深入认识北羌塘盆地的石油地质条件，并对能源资源勘探具有重要的指导意义。
在第二次青藏高原综合科学考察过程中，中国科学院南京地质古生物研究所分队的梁昆副研究员、陈炜副研究员、盛青怡助理研究员、张以春研究员等一行深入西藏羌塘拉竹龙-邦达错一带开展地质学综合研究。期间在兽形湖附近发现典型的丘状生物点礁，通过对其最为显著的三个点礁的样方采集，并将制得的1085张薄片开展详细分析与统计，团队恢复了该地区生物礁的结构与多样性组分。相关研究成果在《远古世界》（Palaeoworld）正式发表。
研究表明，点礁主要由10种珊瑚和层孔虫所构建，并相互组合形成板状、块状的稳定生物礁结构。同时，造礁生物之间还存在着复杂的生态关系，珊瑚与层孔虫的生长特性也符合中光带珊瑚礁生态系统（Mesophotic coral ecosystems）的特点。
以往的研究中，对拉竹龙-邦达错地层单元的归属存在较大的争议。本项研究发现点礁的主力造礁分子秃柱层孔海绵（Gerronostromaria）的两个化石种也常见于华南和昌都地区，其具有紧密排列的细层和支柱且仅在这三个地区分布。因此，研究提供了有利证据表明拉竹龙-邦达错与华南和昌都之间存在较为紧密的生物古地理亲缘关系。
此外，根据床板珊瑚和层孔虫的组合特点，该点礁时代为中泥盆世吉维特期。因而，拉竹龙-邦达错地区的泥盆纪地层可至少追溯至中泥盆世，这丰富了我们对该地区泥盆纪地层分布特点的认识。
本项研究得到了科技部第二次青藏科考、中科院战略先导专项、国家自然科学基金的联合资助。
论文相关信息：Liang K., Zhang Y-C., Chen J-T., Luo M., Guo W., Qie W-K., Middle Devonian (Givetian) coral-stromatoporoid patch reefs from the Lazhuglung Formation, Xizang (Tibet) and their palaeoecological and palaeogeographical implications, 2023, Palaeoworld, https://doi.org/10.1016/j.palwor.2023.02.005.
图1 西藏阿里拉竹龙-邦达错地区兽形湖附近野外照片和中泥盆世点礁鸟瞰图
图2 点礁中的造礁生物组分及主要造礁生物床板珊瑚Alveolites和层孔海绵Gerronostromaria2023-03-03 -
华南晚奥陶世层孔海绵动物群研究揭示其拥有全球最高生物多样性研究针对浙江省与江西省交界的“三山地区”晚奥陶世下镇组和三衢山组中保存精美的层孔海绵化石开展了系统学、古生态学和生物古地理学研究。
层孔海绵（stromatoporoids）因其骨骼呈层纹状、表面具孔而得名，过去常称为层孔虫，现在通常归为海绵动物。层孔海绵通常生活在温暖、光照条件较好，水动力较强的浅海环境中，往往与珊瑚、藻类等生物大量聚集在一起而形成生物礁。因而，其也成为奥陶纪—泥盆纪的主要造礁生物。
层孔海绵的形态受生态环境控制和影响较大，是重要的指相化石。中奥陶世的层孔海绵以拉贝希层孔海绵（Labechiida）分子为主，自晚奥陶世的凯迪期始，网格层孔海绵（Clathrodictyida）开始全球性的辐射，在底栖群落中占据重要的生态位。
中国科学院南京地质古生物研究所全胄完博士、梁昆副研究员、张元动研究员与英国及韩国化石专家合作，针对浙江省与江西省交界的“三山地区”晚奥陶世下镇组和三衢山组中保存精美的层孔海绵化石开展了系统学、古生态学和生物古地理学研究。相关研究成果已经在国际古生物学期刊《古生物学杂志》（Journal of Paleontology）、《远古世界》（Palaeoworld）正式发表，其中网格层孔海绵的相关研究以封面文章形式发表在《古生物学杂志》（Journal of Paleontology）上。
研究发现了网格层孔海绵类4属9种，拉贝希层孔海绵类8属16种，其中包括4个新种和4个未定种。与冈瓦纳及其边缘块体的同期层孔海绵动物群相比，“三山地区”的层孔海绵拥有最高的生物多样性，这可能与晚奥陶世时期华南板块向北漂移进入低纬度的底栖生物宜居带有关。通过对该动物群开展古生态学研究，首次发现了层孔海绵个体之间、海绵与珊瑚之间存在着空间竞争关系。
研究还运用了网络分析（network analysis）定量分析手段对全球范围内的晚奥陶世层孔海绵动物群展开研究，将当时的海绵动物群划分为三个古地理区系：泛冈瓦纳-塔里木-阿尔泰区系、劳伦大陆区系、波罗的大陆区系。
本研究得到中国科学院战略先导专项和国家自然科学基金的联合资助。
论文相关信息：
Jeon, J., Liang, K.*, Kershaw, S., Park, J., Lee, M., Zhang, Y.-D. 2022. Rise of Event: insights from the Upper Ordovician Xiazhen Formation of South China. Journal of Paleontology. 96, 1285–1317. https://doi.org/10.1017/jpa.2022.36
Jeon, J., Liang, K. *, Kershaw, S., Park, J., Zhang, Y.-D. 2022. Diverse labechiid stromatoporoids from the Upper Ordovician Xiazhen Formation of South China and their paleobiogeographic implications. Journal of Paleontology. 96, 513–538. https://doi.org/10.1017/jpa.2021.105
Jeon J, Li Q.-J., Na L., Liang K*, Zhang, Y.-D. 2022. Skeletal variation in the early clathrodictyid stromatoporoids of Upper Ordovician and its paleoecological and phylogenetic implications. Palaeoworld, 31: 58–68. https://doi.org/10.1016/j.palwor.2021.01.005
Jeon, J., Liang, K.*, Lee, M., Kershaw, S. 2020. Earliest known spatial competition between stromatoporoids: evidence from the Upper Ordovician Xiazhen Formation of South China. Journal of Paleontology, 94, 1–10. https://doi.org/10.1017/jpa.2019.63
图1 华南晚奥陶世层孔海绵的网络分析及生物古地理区系
图2 网格层孔海绵的相关研究在Journal of Paleontology以封面文章形式刊出2023-02-28 -
晚古生代大冰期冰室向温室气候转变期的沉积过程与碳同位素记录近期，中国科学院南京地质古生物研究所博士研究生杨文莉及其导师陈吉涛研究员等，对华南贵州罗甸盆地的三个斜坡相剖面进行了详细的沉积学和高精度的碳同位素对比研究。研究表明罗甸盆地的δ13C很好地记录了全球海水的碳同位素信号，可以为全球碳循环模拟研究提供数据基础。
可靠的海相碳酸盐岩记录的碳同位素是反映全球碳循环变化、进而反映古气候和古海洋条件的重要信息。然而，晚古生代大冰期最高峰时期，由于冈瓦纳大陆冰川的扩张与收缩所引起低纬度地区海平面的周期性变化，在台地相中表现为多次显著的沉积间断。频繁的地表暴露和地层的不连续严重影响了δ13Ccarb的可信度，这导致在晚石炭世–早二叠世时期难以找到一个可靠的全球碳同位素记录用于有效的化学地层对比和全球碳循环模拟研究。
华南板块在晚石炭世–早二叠世位于古特提斯洋东部与泛大洋西部之间的古赤道附近，发育了碳酸盐岩台地、斜坡和盆地相等多种沉积环境，并与开阔水域连接良好。因此，很有可能记录了当时全球海水的地球化学信号。
近期，中国科学院南京地质古生物研究所博士研究生杨文莉及其导师陈吉涛研究员等，对华南贵州罗甸盆地的三个斜坡相剖面进行了详细的沉积学和高精度的碳同位素对比研究。研究表明罗甸盆地的δ13C很好地记录了全球海水的碳同位素信号，可以为全球碳循环模拟研究提供数据基础。相关成果近期发表于国际知名期刊《全球和行星变化》（Global and Planetary Change）。
研究发现，在石炭–二叠纪过渡时期，通过δ13Ccarb与大气二氧化碳和冰川记录对比表明有机碳埋藏速率的增加与晚古生代大冰期的峰值之间存在潜在的联系。从阿瑟尔中期到萨克马尔中晚期，δ13Ccarb与大气二氧化碳的解耦表明硅酸盐风化作用的增强可能对大气二氧化碳的降低和持续的冰川作用起主导作用。萨克马尔中晚期δ13Ccarb的快速负漂与大气二氧化碳浓度的快速上升和冰川记录的大幅减少相一致，表明长期的温室气体的积累可能推动了地球气候从冰室向温室气候的转变。
该项研究得到中国科学院先导科技专项B类和国家自然科学基金联合资助。
论文相关信息：Yang, W.L., Chen, J.T.*, Gao, B., Zhong, Y.T., Huang, X., Wang, Y.*, Qi, Y.P., Shen, K.S., Mii, H.S., Wang, X.D., and Shen, S.Z., 2023. Sedimentary facies and carbon isotopes of the Upper Carboniferous to Lower Permian in South China: Implications for icehouse to greenhouse transition. Global and Planetary Change. 223, 104051. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2023.104051.
图1 晚石炭世–早二叠世全球δ13C趋势对比
图2 罗甸盆地δ13C趋势对比图
图3 研究剖面δ13C与冰川事件和pCO2对比图2023-02-15 -
泥盆纪平足介类的个体发育研究揭示古生代介形类演化之谜研究详细还原了该种在生长发育中的形态变化过程。通过与现生介形类的比较，首次揭示泥盆纪介形类个体发育过程中异速生长的特点，并探讨了造成这种生长模式的原因及其影响因素。
介形类于早奥陶世起源，一直繁盛至今，是化石记录最为丰富的节肢动物之一。古生代介形类虽然化石种类丰富，但由于缺乏软体构造、分子学等证据，其起源、演化和个体发育等相关问题一直是难解之谜。
近期，中国科学院南京地质古生物研究所宋俊俊博士、黄冰研究员和郄文昆研究员对晚泥盆世的平足介类典型代表种Cribroconcha honggulelengensis进行基于半界点（semi-landmark）的形态学研究，详细还原了该种在生长发育中的形态变化过程。通过与现生介形类的比较，首次揭示泥盆纪介形类个体发育过程中异速生长的特点，并探讨了造成这种生长模式的原因及其影响因素。研究成果发表于国际古生物学研究期刊《古生物学论文》（Papers in Palaeontology）上。
本研究精选178枚产自新疆西准噶尔上泥盆统洪古勒楞组的C. honggulelengensis标本，并运用了形态统计学方法获取界点及半界点坐标等基础数据。利用PAST软件中的“高斯核密度分布”将研究类群划分为5个生长阶段（Adult，A-1～A-4），解决了化石介形类龄期划分的难题。通过主成分分析、回归分析、薄板样条热力图等定量方法对不同龄期的壳体形态进行分析，结果发现C. honggulelengensis在生长发育的早中期（即A-4～A-2）壳体形态变化最明显：即在早期壳体整体形态为卵圆形，前端、后端均为圆形，且少量小点孔分布于壳面后部至中部；随着壳体的增长，壳形变得伸长，点孔变大且密布于整个壳面之上。
研究还结合现生介形类的生态习性特点，对C. honggulelengensis进行形态功能分析，认为该种壳体形态变化是为了趋利避害、适应环境，即更高效地获取食物、更快速地躲避捕食者。而介形类C. honggulelengensis异速生长的控制因素除了基因调控外，也有来自外界环境的影响，如盐度、氧含量、水动力等。
本研究揭示了古生代介形类异速生长的个体发育特点，对揭示平足介类与速足介类的亲缘关系及介形类的起源、演化等悬而未决的问题有一定的指示意义。同时，这也是首次将几何形态测量法应用到古生代介形类研究中，进而为化石介形类及其它微体化石的研究提供新的思路和方法。
相关研究得到中国科学院先导专项B类和国家自然科学基金资助。
论文信息：Song, J. J. *, Huang, B., Qie, W.K., 2023. Allometry in Late Devonian Podocopa ostracods (Crustacea) and its implications for ostracod ontogeny. Papers in Palaeontology, e1480, https://doi.org/10.1002/spp2.1480.
图1. 新疆西准噶尔地区的布龙果尔研究剖面和Cribroconcha honggulelengensis Song & Crasquin, 2017
图2. Cribroconcha honggulelengensis Song & Crasquin, 2017的壳长/壳高的高斯核密度分布图及其龄期划分
图3. Cribroconcha honggulelengensis Song & Crasquin, 2017壳体变化的主成分分析和薄板样条热力图
图4. Cribroconcha honggulelengensis Song & Crasquin, 2017形态变化与壳长(A-C)、壳高(D)的线性回归分析图
图5. 新疆西准噶尔地区上泥盆统洪古勒楞组产出的Cribroconcha honggulelengensis Song & Crasquin, 2017的生态复原图2023-02-14 -
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2023-02-09 -
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2023-02-07 -
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
2023-02-01 -
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）2023-01-19