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【人民日报】陆地如何影响地球的“进化”？近百年来，由于人为排放温室气体等原因，地球表面升温，形成了巨大的生态和环境压力。在不同的二氧化碳背景下，地球生态系统将走向何方？在全球变暖趋势下，生态系统的韧性有多强？现在人类短时间尺度的观察记录很难回答以上问题，而漫长的地质历史中已经发生多次类似事件。“现代陆地生态系统是如何起源的”，是中国科协评出的年度十大前沿问题之一。了解陆地生态系统的起源和演化，将帮助我们更好地理解、保护地球生态系统，促进可持续发展。——编 者 你真的了解地球上的“陆地”吗？地球宜居，得益于其独特的宇宙环境和自身条件。首先，地球与太阳距离适中，接收的太阳辐射能够维持适宜的温度并保证液态水的稳定存在；角度适宜，保证了规律的四季更替。其次，诸如板块构造运动等强烈的地质活动有效促进了地球的物质循环，能够长期调节气候并维持元素平衡，保证了大气圈、水圈和岩石圈的动态平衡。从高空俯视，地球表面大部分被水所覆盖，陆地总面积仅占地表面积的29%，但陆地生物构成了全球生物多样性的主要部分——其种类约占地球生物总量的85%。陆地生态系统，即陆地生物与其所处环境共同构成的多样复杂的整体系统。它是人类赖以生存和发展的基础。探究它的起源过程和驱动机制，不但可以为被子植物起源、脊椎动物演化等重要问题提供答案，还能为理解“宜居地球”的演变提供直接证据。从长时间尺度上看，陆地生态系统深刻地参与塑造了地球的演变。例如，参与塑造大气圈的演变。泥盆纪陆地植物的大规模生态扩张，推动了森林生态系统的出现与复杂化。这一方面引起了大气氧含量的急剧升高，不但促进了石炭纪节肢动物的巨型化，也侧面削弱了紫外线的辐射并促进臭氧层的形成。另一方面，通过固定二氧化碳参与了碳循环，石炭纪森林的埋藏还为人类提供了重要的煤炭资源。又比如，参与塑造水圈的演变。陆地植物的蒸腾作用将大量的水循环至大气之中，植物强大的根系有效提升河流系统的稳定性。再比如，参与塑造地表岩石圈的演变。陆地植物与微生物通过生物风化作用可以快速破坏地表的基岩，加速土壤层的形成。地下生活的动物也可以通过掘土等方式扰动地表的土壤层，参与各类地貌的形成。哪些因素影响了“陆地”的演化？陆地生态系统的变化并不是和缓的，而是经历过崩溃与复苏。学术界提出了“白垩纪陆地革命”等理论，并认为贯穿“白垩纪陆地革命”的五大标志性事件，即“被子植物起源”“昆虫的生态辐射”“脊椎动物的兴衰演替”“陆地生态系统的崩溃”以及“陆地生态系统的复苏”，是探究现代陆地生态系统起源与演化的关键。白垩纪被子植物的崛起，重塑了全球陆地植被和生态系统格局，也为昆虫、两栖爬行类、鸟类和哺乳动物的辐射演化提供了栖息地和能量来源；昆虫的生态辐射使得森林生态系统、湖泊生态系统等各类型的陆地生态系统更加复杂，在维持生物多样性、调节碳循环等方面深度地参与了现代陆地生态系统的形成；恐龙类等陆生脊椎动物，通过拓展生态位、重塑食物网、改造栖息环境等极大地影响了现代陆地生态系统的形成。同时，一系列的地质环境事件也对现代陆地生态系统的形成产生了不可忽视的影响。在侏罗纪和白垩纪，恐龙时代的陆地生态系统与现代截然不同。首先是地理格局与气候环境的巨大差异。在侏罗纪早期，大陆的聚合程度较高，之后不断裂解，直到白垩纪晚期才初步形成现代地理格局的原始状态。板块活动改变了当时的气候条件，造成了当时的极端温室效应。据测算，白垩纪中期的大气二氧化碳浓度是现在的4—10倍；热带地区年平均温度高达35摄氏度，两极地区的年平均温度也能达到14摄氏度左右；当时的海平面比现在高100—200米，在过去250Ma（百万年）的历史中处于最高位时期。如今，人类活动已成为影响陆地生态系统变化的首要驱动力，影响速率与规模远超自然过程。耕地的扩张、畜牧业的发展、矿产资源的开采等，都会改变地球的表层系统。人类活动还会极大地影响地球的气候条件。我们生活的地球目前正处于冰室气候阶段，两极的冰盖便是显著特征。如今，大气中吸热温室气体的含量已创有史以来的最高纪录。由于破坏生物的栖息环境、排放污染物、过度开发生物资源等，人类活动极大地加速了陆地生物物种多样性的下降。然而，人类活动的影响并非全然消极。生态恢复和污染治理有效修复了退化的陆地生态系统，我国的“三北”工程就是其中的经典案例。同时，可持续发展的绿色农业和林业活动可以在保证土地利用率的同时，提高土地的植被覆盖率和生态健康。多年来大规模的物种保护活动也卓见成效，濒危物种的人工繁殖与再引入、栖息地保护和生态廊道建设等活动，不但有效避免了濒危物种的灭绝，还进一步恢复了陆地生态系统的生态平衡，促进了人与自然和谐共生。未来，我们如何编撰“大地之书”？探究现代陆地生态系统的起源和演化，像编撰一部陆地生态系统的“史书”，内容越丰富、时间越精细，史书也就越真实。加强化石系统分类和高精度综合地层研究是基础。埋藏于地底的一枚枚化石是我们了解地球生命史诗的主要窗口。基于这些化石，我们得以窥见远古生命演化的波澜壮阔。除了化石，我们还可以通过化学（地球化学）和物理（地球物理）方法研究地球。地球化学以地层中的元素为主要研究对象，主要通过分析岩石、矿物等的化学组成和同位素特征，揭示地球内部和表层的物质循环、能量交换及演化规律。地球物理学旨在通过观测地球物理场的时空变化，推演地球的内部结构、物质状态以及动力学过程。过去百年积累了海量的地质资料，如何利用这些数据重建地球的演化史，成为目前地球系统科学的热点问题之一。构建全新的地学知识图谱并开展综合大数据分析工作，也为研究提供了新的突破点。在数字时代，基于大数据的多学科交叉研究带来了研究新范式。未来，古生物地层学大数据统计、演化生物学和计算机数值模拟等多学科交叉，将为认识当今全球气候变化对生物多样性和生态系统的影响提供重要参考。大气圈、水圈、岩石圈示意图。（资料图片）不同类型的陆地生态系统示意图。（作者单位：中国科学院南京地质古生物研究所）2025-03-20
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【光明日报】新疆发现2.5亿多年前“生态绿洲”距今约2.52亿年的二叠纪末大灭绝是寒武纪以来最严重的一次生物危机，导致了海洋和陆地生物的重大变革。多年来，中国科学院南京地质古生物研究所博士彭辉平在研究员刘锋的指导下，与中外科学家合作，对我国新疆吐哈盆地西缘出露的南桃东沟剖面中产出的孢粉化石进行了详细研究，发现了二叠纪末大灭绝期间的陆地“避难所”，相关研究成果3月13日凌晨发表于《科学进展》。二叠纪末大灭绝事件对陆地生态系统影响如何？一派古生物学者认为，二叠纪末大灭绝期间，西伯利亚大火成岩省的喷发，给陆地生态系统带来一场“全球环境灾难”；另一派学者认为，导致大灭绝期间陆地环境灾难的因素在全球的分布受到不同纬度大气环流的制约，这种灾难可能并不是全球性的。还有部分学者提出了折中假说，认为在二叠纪末大灭绝期间，内陆地区可能存在一些“生态绿洲”，即“避难所”，保护了部分陆地生态系统及其植物多样性。长期以来，古生物学家尚未找到确凿的化石证据证明陆地“生态绿洲”的存在。2019年开始，中外研究团队对新疆吐哈盆地西缘南桃东沟剖面的孢粉化石进行了系统研究，利用南桃东沟剖面多个层位的火山灰样品，建立了高精度的贝叶斯年龄模型，该剖面完整记录了二叠纪末大灭绝前后的地层信息。研究发现，在二叠纪末大灭绝前后约16万年内，当地一直存在繁盛的临水蕨原和松柏类森林，即这些森林在南桃东沟地区的延续并未被二叠纪末大灭绝打断。经过对南桃东沟二叠纪末大灭绝前后地层中保存的孢粉化石属种多样性统计，科研人员在已发现的33个孢粉属中并未发现大灭绝导致任何一个孢粉属灭绝。“通过与世界范围内已知的、具有明确测年数据的二叠纪末大灭绝期间的陆相孢粉和古植物化石进行比较，我们发现了一个显著差异：在云南东部的大羽羊齿植物群和澳大利亚的舌羊齿植物群正经历大灭绝的同时，新疆南桃东沟地区的地层中却保存了大量孢粉化石。”彭辉平解释道，这表明在地球上其他地区出现陆地生态系统崩溃时，新疆南桃东沟地区的植被并未受到明显影响，指示该地区为陆地“避难所”之一。除此之外，科研人员还在南桃东沟剖面发现了与孢粉和植物化石同层保存的大量四足动物骨骼化石，在二叠纪末大灭绝结束的7.5万年之后，该地区已开始出现大量食草四足动物“水龙兽”和食肉动物“迟滞鳄”。此前主流观点认为，二叠纪末大灭绝导致陆地初级生产力大幅降低后，陆地生态系统的多样性需要超过100万年才能恢复到灭绝前的水平。这也反证了南桃东沟地区在二叠纪大灭绝期间并未出现明显的陆地植被大灭绝现象。“尽管新疆吐哈盆地在二叠纪末大灭绝期间与西伯利亚大火成岩省地理距离较近，理论上应是最危险的区域，但这里却意外成为陆地植被的避难所，成为陆地其他生物快速复苏的‘生态绿洲’。”彭辉平说，该发现对古生物学研究具有启示意义：导致生物灭绝的环境因素在陆地的分布确实受到不同纬度大气环流和局地气候的限制，表面上最危险的地方反而可能最为安全。记者：苏雁 通讯员：姬尊雨2025-03-14
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【中国科学报】2.52亿年前，这里是远古生命的“避难所”约2.52亿年前，生命史上最严重的一次生物危机——二叠纪末大灭绝使地球进入漫长的至暗时刻，造成当时海洋中80%以上的物种灭绝。然而，这次灭绝对陆地的影响至今仍存在诸多争论。位于中国新疆吐哈盆地南桃东沟地区的一片陆地，近日首次被古生物学家证实为这场浩劫中远古生命的“避难所”。这片“生命绿洲”不仅庇护植被逃过劫难，更推动生态系统在7.5万年内快速复苏，为理解地球生物存续与当代生态保护提供了关键线索。3月13日，相关成果发表于《科学进展》。破解孢粉化石密码长期以来，关于二叠纪末大灭绝对陆地生态的影响，古生物学界的观点明显分为两派。一派认为，二叠纪末大灭绝期间，西伯利亚大火成岩省的喷发，给陆地生态系统带来野火、酸雨、有毒气体和紫外线辐射增加等环境灾难；另一派则认为，导致大灭绝期间陆地环境灾难的因素在全球的分布受不同纬度大气环流制约，难以造成全球性环境灾难。此外，还有一部分学者提出折中假说，认为在大灭绝期间，内陆地区可能存在一些避难所，使陆地植被免受二叠纪末大灭绝期间环境灾难的影响，保护了陆地植被的多样性。然而，古生物学家一直没能找到确凿的化石证据证明这些陆地“生命绿洲”的存在。论文第一作者、中国科学院南京地质古生物研究所（以下简称南京古生物所）工程师彭辉平介绍，他们对我国新疆吐哈盆地西缘出露的南桃东沟剖面中产出的孢粉化石进行了详细研究，发现二叠纪末大灭绝并没有打断这些孢粉化石的演化——这里就是大灭绝期间的一处陆地“避难所”。研究发现，从二叠纪末大灭绝前16万年一直到大灭绝结束后的16万年，南桃东沟地区一直存在繁盛的临水蕨原和松柏类森林。换言之，这些森林在当地的繁育，并未被二叠纪末大灭绝打断。值得注意的是，新疆吐哈盆地与造成二叠纪末生物大灭绝的主要诱因——西伯利亚大火成岩省的距离很近，看似最危险的地方却出现了陆地植被的“避难所”，成为陆地其他生物快速繁衍的“生命绿洲”。“造成生物灭绝的环境因素在陆地上的分布，或许受到不同纬度大气环流和局地气候的限制。表面上最危险的地方反而可能最安全。”论文通讯作者、南京古生物所研究员刘锋告诉《中国科学报》。严谨证实“生命绿洲”自2019年开始，彭辉平即在刘锋指导下，与该所研究员万明礼、美国密苏里科技大学教授杨晚以及中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员刘俊合作推进该研究。科研人员对部分与孢粉化石同层原位保存的、具有复杂根系结构的松柏类树干化石和蕨类茎秆化石展开研究，发现南桃东沟剖面中的大量孢粉化石并非再沉积的产物，而是当地植被产生的。科研人员对南桃东沟二叠纪末大灭绝前后地层中保存的孢粉化石属种的多样性进行了统计，发现大灭绝并未导致已发现的33个孢粉属中的任何一个灭绝。南桃东沟二叠—三叠纪之交地层中的约99种孢粉化石中约有55%的孢粉属种在灭绝后消失，这暗示可能存在植物群灭绝。然而，与全球和邻近剖面的孢粉数据对比后，科研人员发现，消失的55%的孢粉属种是由于区域环境波动“暂时迁出”，因为这些孢粉属种在世界其他地区甚至邻近的新疆其他同时代剖面的早三叠世地层中都大量存在。如果将全球其他地区的孢粉数据纳入考虑，南桃东沟剖面记录的孢粉化石种在大灭绝后真正灭绝的可能仅为21%，远低于海洋生物在同期的灭绝率。一系列证据表明，新疆吐哈盆地南桃东沟地区在二叠纪末大灭绝期间并未出现明显的陆地植被大灭绝现象。“我们对这一结果持谨慎态度，甚至怀疑剖面可能因构造原因发生了地层倒转。”彭辉平介绍，由于与以往所有研究结果截然不同，2022年研究完成后，研究团队没有马上发表研究成果，而是沿着地层界线从西向东反复勘察和对比，确认了地层层序完全正常。为进一步验证结果的可靠性，他们还在原采样点以东200米处的一条平行剖面上，重新采集了孢粉样品并进行分析。确认分析结果与原来的数据完全一致，他们才着手准备论文发表工作。稳定的气候可能是成因尽管“避难所”形成的原因尚未完全明确，但通过与中桃东沟地层剖面的古土壤减钾风化指数对比，研究人员认为，该地区在二叠纪末大灭绝前后一直保持着半湿润至季节性干旱的气候环境，年降雨量稳定在1000毫米左右。这种稳定的气候是南桃东沟植被得以生存的关键。科研人员还在南桃东沟剖面发现了与孢粉和植物化石同层保存的大量四足动物骨骼化石。这些化石表明，在二叠纪末大灭绝结束后仅7.5万年，该地区已出现大量食草四足动物水龙兽和食肉动物迟滞鳄。这些动物的出现，表明当地已形成包括初级生产者、初级消费者和次级消费者在内的复杂陆地生态系统，多样性恢复的速度比其他地区快10倍以上。这表明在二叠纪末大灭绝中“逃过一劫”的植被，对整个南桃东沟地区的陆地生态系统重建极为重要。由于这些四足动物在新疆地区较早地层中没有相关化石记录，科研人员认为，它们是二叠纪末大灭绝后从其他地区迁移而来。这说明在二叠纪末大灭绝后，南桃东沟相对其他地区有更丰茂的水草和更宜居的环境，为这些迁入动物的生存提供了必要条件，使它们能在大灭绝后的短短几万年内大量、快速繁衍。因此，刘锋表示，二叠纪的陆地生态系统可能独立于海洋生态系统，也就是说，陆地上一些复杂的大气环流和局地气候，或许可以隔绝海洋变化对陆地的影响。相关论文信息：https://doi.org/10.1126/sciadv.ads5614新疆南桃东沟地区二叠纪末大灭绝前（B）、二叠纪末大灭绝期间（A）和二叠纪末大灭绝后（C）的陆地景观复原图。杨定华/绘制来源：中国科学报记者： 张楠2025-03-14
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【新华社】远古发现｜这片地区曾是2亿多年前的生命“避难所”记者从中国科学院南京地质古生物研究所获悉，该所领衔的一个国际古生物团队新近在我国新疆发现一片约2.52亿年前的“生命绿洲”。这一区域在二叠纪末生物大灭绝期间并未出现明显的陆地植被大灭绝，成为庇护多种动物的生命“避难所”。在约2.52亿年前的二叠纪末期，地球上发生了一次极其严重的生物大灭绝事件。这次灭绝导致海洋中超过80%的物种消失，三叶虫等古老物种彻底退出历史舞台，是寒武纪以来最具破坏性的一次生物危机。此次，研究团队在新疆吐哈盆地西缘发现的一批珍贵化石，揭开了大灭绝期间一片“生命绿洲”的面纱。化石证据显示，在大灭绝前、后各16万年跨度间，这一区域的对应地层中保存有大量松柏类树干和蕨类茎秆化石，表明这里始终生长着茂密的临水松柏林和蕨类植物。更令人惊讶的是，地层中保存的99种植物孢粉化石有55%看似“消失”，实则只是“暂时迁出”，最终仅有不超过21%灭绝，远低于全球同期水平。“这些植物和孢粉化石的丰富证据表明，吐哈盆地西缘在二叠纪末大灭绝期间没有出现明显的陆地植被灭绝，这为动物定居在此提供了关键的食物来源。”领导此项研究的中国科学院南京地质古生物研究所研究员刘锋介绍，研究团队发现，灭绝结束后仅7.5万年，这片土地上已出现成群的食草动物水龙兽和食肉动物迟滞鳄。这些动物并非本地原住民，而是从其他区域逃难迁徙而来。它们的快速繁衍也表明，这一区域的植被在二叠纪末大灭绝期间没有被破坏。为什么大灭绝期间能留下这样一片“生命绿洲”？刘锋解释，科研团队通过分析古土壤基质的成分发现，在二叠纪末大灭绝前后，这一区域年降雨量约1000毫米，常年保持着半湿润气候伴随有季节性的干旱。即便在大灭绝火山喷发导致全球变暖的极端环境下，这一区域的局地气候仍能像“恒温箱”一样稳定，屏蔽了酸雨、紫外线辐射和有毒气体增加的致命影响。“正是这样稳定的气候成为抵御剧变的天然屏障，为陆地植物、动物留下了一线生机。”刘锋说。相关研究成果3月13日发表在国际学术期刊《科学进展》上。记者:王珏玢 研究涉及的新疆吐哈盆地西缘化石采集剖面（中国科学院南京地质古生物研究所供图） 研究中发现的松柏类树干化石（中国科学院南京地质古生物研究所供图） 研究中发现的四足动物骨骼化石（中国科学院南京地质古生物研究所供图） 研究区域二叠纪末大灭绝前(a)、大灭绝期间(b)和大灭绝后(c)陆地景观复原图。（杨定华绘）<!--!doctype-->2025-03-13
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【新华社】我国科学家发现约1.25亿年前“龙城热河蝎”南京2月21日电记者从中国科学院南京地质古生物研究所获悉，该所现代陆地生态系统起源研究团队黄迪颖研究员领衔的一项新研究在辽宁朝阳发现一种生活在约1.25亿年前的古老蝎子化石——龙城热河蝎。这是在中国境内首次发现的中生代蝎化石，它的出现填补了我国在这一领域的空白。龙城热河蝎生活在约1.25亿年前的白垩纪早期，它得名于化石的发现地——辽宁省朝阳市龙城区。这里发现了著名的热河生物群，其中保存了大量精美的化石，包括带羽毛的恐龙、早期鸟类、哺乳动物、昆虫和植物等。这些化石仿佛一本远古生物百科全书，热河生物群也被誉为“20世纪全球最重要的古生物发现之一”。从化石形态上看，龙城热河蝎体形较大，长度可达10厘米，这一“体格”也大于其他已经发现的中生代蝎子化石。它的须肢纤细，足部较长，胸板呈五边形，毒刺尾针也很长。“如果把它放在今天的环境中，它可能会成为许多小动物的天敌，甚至可能捕食小型脊椎动物的幼崽。”黄迪颖说。科学家进一步研究发现，龙城热河蝎在当时的生态系统中扮演着重要的角色。它可能是食物链中的“中间猎手”，以昆虫、蜘蛛为食，甚至可能捕食小型脊椎动物的幼崽。它自己也可能成为一些大型动物的食物，比如早期鸟类、哺乳动物甚至是恐龙。这种复杂的生态关系，构成一个巨大的“食物网”，而龙城热河蝎是其中的一个重要节点。“蝎子化石并没有大家想象中那么多。”黄迪颖介绍，在龙城热河蝎发现之前，中国仅发现过三块蝎类化石，分别来自山东、湖北和内蒙古。龙城热河蝎的发现，丰富了我国蝎类化石的记录，也让科学家有机会更深入地了解中生代的生物多样性，重建那个时代的生态系统。“它就像一把钥匙，为我们打开了一扇通往远古世界的大门。顺着热河生物群蝎化石的研究，我们也能解锁更多那个时代的生物‘朋友圈’。”黄迪颖说。龙城热河蝎化石目前保存在辽宁省朝阳市化石谷博物馆。相关研究成果已于近日发表在学术期刊《科学通报》上。记者：王珏玢（新华社）龙城热河蝎化石标本。新华社发（中国科学院南京地质古生物研究所供图）龙城热河蝎生态复原图。新华社发（孙捷 绘）2025-02-25
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【光明日报】科学家发现中生代蝎化石“龙城热河蝎”日前，记者从中国科学院南京地质古生物研究所获悉，该所研究员、现代陆地生态系统起源研究团队黄迪颖、博士生宣强等报道了在热河生物群发现的中生代蝎化石——龙城热河蝎，这是热河生物群首次报道的蝎化石，新的发现填补了我国中生代蝎化石的空白。相关研究成果日前在《科学通报》杂志发表。这块蝎化石之所以被称为“龙城热河蝎”，是因为其来源于热河生物群，种名指示正模标本的存储地属于辽宁省朝阳市龙城区。在此之前，我国仅报道了三块蝎类化石，包括山东山旺中新世的山东中华蝎、湖北省泥盆纪的纤跗湖北蝎以及内蒙古乌达地区二叠纪的始蝎。据悉，热河生物群因发现多种特异埋藏化石而闻名于世，包括带羽毛的恐龙、早期鸟类、多样化的哺乳动物、翼龙、节肢动物、植物化石等，被誉为“20世纪全球最重要的古生物发现之一”。通过龙城热河蝎的正模标本可以看到，标本基本完整，部分前体缺失，保存于灰黄色泥岩中。龙城热河蝎的须肢纤细，足胫节与跗节较长，胸板呈五边形，毒刺尾针较长，根据这些特征可归入杀牛蝎小目，因缺少毛序及螯肢等特征，科级单元尚未确定。“‘龙城热河蝎’化石体型较其他中生代蝎类化石更大。”黄迪颖分析，该蝎化石长度可达10厘米，体型相对较大，可能是热河生物群食物网中的次级或三级消费者，或以昆虫、蜘蛛为食，甚至可能捕食小型脊椎动物的幼体，也可能成为一些中大型脊椎动物的食物，如早期鸟类、哺乳动物以及恐龙等。通过初步重建热河生物群的食物网，科研人员发现，龙城热河蝎在生态网络中具有很高的“介数中心性”，表明它可能与当时陆地生态系统中多个物种产生复杂的生态互动。这一研究也为了解热河生物群食物网的复杂性提供了新证据。记者：苏雁通讯员：姬尊雨2025-02-21
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【新华社】这种“泥藻小蛇”，竟是开启中国蛇研究的“钥匙”蛇是演化进程中一类非常成功的物种。目前已知的蛇亚目包含30科、约520个属、约3900个种，分布于全世界除南极洲以外的所有大陆。但在中国爬行动物的研究领域，蛇类化石的研究长久以来却几乎是一个空白。这一空白因何而来？填补空白的关键化石产生在哪儿？在南京古生物博物馆，记者看到了一类开启中国蛇化石研究的关键物种——来自山东山旺生物群的硅藻中新蛇。从化石形态上看，硅藻中新蛇与现代蛇类外观非常相似。这种蛇体形不大，长度60至70厘米，有着细小、排列紧密的牙齿，没有发现拥有毒牙。“关于我国化石蛇类最早的正式研究是从硅藻中新蛇开始的，这种看似不起眼的‘泥藻小蛇’实际有很高的科学价值。”中国科学院南京地质古生物研究所科学传播中心展教部主管贺一鸣介绍，蛇的骨骼脆弱，化石很难保存完整。在硅藻中新蛇发现之前，我国古生物学者只在内蒙古、华北周口店等地的化石遗存中发现一些零星不能鉴定的蛇类骨骼。直到20世纪60年代，不少保存完好的蛇化石在山东山旺盆地被发现，国内的蛇类化石研究才就此翻开了新篇章。“可以说，硅藻中新蛇的发现填补了国内蛇类化石研究的空白，成为了中国蛇类化石研究的起点。”贺一鸣说。硅藻中新蛇保存这样完好，与它名称中的“硅藻”关系密切。贺一鸣解释说，硅藻薄而细密、层次分明，重重叠叠堆积在一起，好像厚厚的书籍，创造出特别适合保存动植物化石的地质环境。早在约1800万年前，这里气候温暖湿润，生物的繁盛也被化石忠实记录了下来。如今在山旺生物群已经发现了160余种植物化石，动物化石有哺乳类、鸟类、爬行类、两栖类、鱼类和昆虫等众多类别，一些树叶的叶脉、鱼类的细刺、蜻蜓的翅膀都清晰可辨，有些化石甚至保存下了生物原来的颜色，堪称一部珍贵又罕见的化石“万卷书”。受制于化石发现较少，在硅藻中新蛇之后，我国的蛇类化石研究进展仍然较慢。不过得益于持续研究和技术进展，国内蛇类研究也正不断取得新突破。2023年，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所、广西文物保护与考古研究所公布了华南考古发现的大型史前蛇类遗存。研究团队在距今约6000年的宝剑山遗址和大湾遗址中，出土了较多的蛇类骨骼材料，表明华南地区人类猎食蛇类的历史可上溯至6000年前的新石器时代。中国科学院动物研究所博士后史静耸介绍，同在2023年，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的科研团队还发现了一类800多万年前生活在甘肃临夏盆地的远古蛇类——临夏沙蚺。这种古蛇与远在东非的肯尼亚沙蚺是近亲，显示出一段波澜壮阔的远古蛇类“洲际远征史”。此外，近年来的蛇类研究还利用断层扫描重建等方法，筹建了高覆盖度、数字化的中国现生蛇类骨骼数据库，为今后的化石鉴定和分类研究提供了详实、可靠的依据。“蛇类研究的未来，还有许多关键的待解之谜等着我们去探索。它们到底起源于陆地还是海洋？蛇与巨蜥、沧龙有什么样的亲缘关系？前后肢是何时彻底退化？毒牙是何时真正出现的？……解开这些谜团，将有助于我们更深入地了解动物演化的历史。”史静耸说。（记者王珏玢）山旺生物群复原图。（杨定华、冯鸣娟 绘）2025-02-13
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【人民日报】这块化石为何不简单？不久前，全球顶级学术期刊《科学》杂志公布了2024年度十大科学突破评选结果，中国科学院南京地质古生物研究所（以下简称“南京古生物所”）朱茂炎团队发现迄今最古老的多细胞真核生物化石这一重要成果入选。真核生物的多细胞化是生命向复杂化和大型化演化的必备条件，被认为是生命演化史上的重大关键创新事件之一。最古老的多细胞真核生物化石是如何被发现的？它的发现有何重要意义？科学家为我们一一解答。“这块化石不简单”在数十亿年的地球生命演化历史中，真核生物的出现与繁盛有着至关重要的意义。至此，生命摆脱了简单的形态，细胞拥有了“遗传和代谢调控中心”的细胞核以及“能量工厂”线粒体，为今天复杂生命形态的演变奠定了基础。现在的地球上，包括人类在内的动物、陆生植物、真菌和宏体藻类等，都是复杂生命，也都是多细胞真核生物。“多细胞化是真核生物获得生物复杂性和大尺寸的关键，通常被认为是地球生命演化上的重大创新。”南京古生物所研究员朱茂炎说。那么，真核生物最早何时发生多细胞化？截至目前，学界对这一重大科学问题并无明确答案。已知的化石证据表明，简单的微体多细胞真核生物，包括红藻、绿藻和真菌化石等，在距今10亿年左右的地层中已经出现，并在距今6亿年前后开始多样化和大型化。会不会比这个时间更早呢？带着这个疑问，朱茂炎带领团队开始了探索之旅。契机出现在2012年。那一年，朱茂炎前往天津蓟县（现为天津蓟州区）进行野外考察，其间在同行朱士兴家里的一次做客，让他有了意外收获。“朱老师在中国地质调查局天津地质调查中心从事研究工作，经常去燕山山脉地区采集化石。”朱茂炎回忆说，“当时，在他家沙发旁边就摆了五六个托盘的化石。我打眼一看，里面有一块化石非常大，长有30厘米左右，形态类似海带。”朱茂炎立即敏锐意识到，“这块化石不简单。”朱士兴解释，这是他1997年在河北迁西和宽城地区进行野外地质调查工作时，在距今15.6亿年的“蓟县系”高于庄组（岩石地层名称，属中元古代地层）中发现的宏体碳质膜化石。这个重要线索，让朱茂炎团队决定，将考察研究的地域范围进一步锁定在高于庄组所处的燕山山脉地区。“这个‘更早’会是什么时候？”燕山山脉是中国北方重要山脉之一。对于地质古生物学来说，燕山山脉有着非凡的意义。20世纪30年代初，地质学家高振西等人在燕山山脉长城脚下的天津蓟县，建立了我国北方“震旦系”标准剖面。近百年来，经过几代地质学家的研究，发现了很多早期生命化石，其时代厘定也越来越精准。朱茂炎说：“那里的岩石为距今18亿年到13亿年的前寒武纪沉积地层，近万米厚，是全球开展地球早期地质历史和生命演化的最好、最经典的地区之一。”瞄准这一区域，朱茂炎团队联合朱士兴等国内外同行展开了深入的考察和发掘。2013年开始，他们合作对燕山地区高于庄组发现的一批距今15.6亿年的宏体生物化石进行了研究。从外观来看，这批化石已经“长得很大”，宽达8厘米，不完整的化石长度可达30厘米。科研人员判定它们为最早的宏体多细胞真核生物化石，研究成果于2016年发表。这一结果引起学界的广泛关注，不仅将地球上大型多细胞真核生物的出现时间从之前认为的6亿年前向前推了将近10亿年，并由此推断真核生物发生多细胞化的时间应该更早。“出现这么大的宏体化石，说明在此前还可能会有相对简单的微体多细胞生物（肉眼不可见）演化阶段。”朱茂炎说。“这个‘更早’会是什么时候？”为了验证这一推断，在燕山地区早于16亿年的古元古代晚期“长城系”地层中，朱茂炎团队继续寻找“更早”期多细胞真核化石存在的蛛丝马迹。由于长城系地层中的化石多为肉眼看不见的微体化石，必须借助显微镜才能看清楚细节，而且这些化石被深深包埋在富含黏土的页片状岩石内，所以科研人员必须将采集的样本带回实验室进行分析研究。苗兰云博士是朱茂炎团队开展燕山地区研究的主力成员。自2016年研究生阶段开始，她就将寻找最早的多细胞真核化石记录作为主要研究课题。8年来，苗兰云和团队成员一直往返于河北采集地与南京实验室之间。化石实在太小，但哪怕是50克的岩石样本，经过提取处理也能制成几十个薄片，放到显微镜下，科研人员几天都看不完。“很长一段时间，我都没有出任何成果。”苗兰云坦言，这一度让她感到十分焦虑。但因为对地球早期生命演化研究的热爱，她仍然选择继续坚持。功夫不负有心人。2021年初的一个夜晚，苗兰云第一次在显微镜下观察到了多细胞结构，而且非常清晰。这令她异常兴奋。最终，苗兰云从采集的几百件样品中，发现了278枚保存精美细胞结构的微体多细胞真核生物化石标本，这些标本均来自河北省宽城县翁家庄剖面串岭沟组中上部地层。“我们还要继续往下追！”找到的化石，是不是最早的多细胞真核生物？显微镜下的观察显示，这200余枚化石是由巨型细胞组成的，且细胞形态复杂。为了确认化石的具体身份，科研人员开展了进一步的研究分析。他们发现，这些丝状体化石，与1989年在天津蓟县地区串岭沟组发现的“壮丽青山藻”很相似，可归入同一个属种。朱茂炎说：“综合分析表明，‘壮丽青山藻’与一些现生绿藻的藻丝体形态、细胞大小变化和繁殖方式等最为接近。由此，我们认为‘壮丽青山藻’属于多细胞真核生物化石，且很可能是多细胞藻类，具备光合作用的代谢能力。”此次发现的化石所在地层顶部有一层火山凝灰岩，前人曾通过锆石铀—铅同位素定年，结果为16.35亿年，这为新发现的化石提供了直接的年龄约束。因此，“壮丽青山藻”被认为是迄今全球发现最早的多细胞真核生物化石记录，距今16.3亿年。这一最新发现，是继团队2016年发表燕山地区发现15.6亿年前全球最早的宏体多细胞真核生物化石的成果后，又一项重大突破，将多细胞真核生物出现的时间进一步提前了约7000万年。该成果发表在2024年1月25日出版的《科学进展》杂志上。“我们还要继续往下追！”朱茂炎说，“目前只是找到了一些化石碎片，我们还不知道这些多细胞真核生物整体长什么样，它的多样性和生活环境如何，在生态位上处于什么位置等，还有很多疑问需要去研究、去解答。”<!--!doctype-->天津蓟县（现蓟州区）中上元古界国家自然保护区。河北省宽城县翁家庄剖面串岭沟组中发现的“壮丽青山藻”化石。河北省唐山市迁西县高于庄组中发现的宏体碳质膜化石。研究团队合影。2025-01-20 -
【新华社】远古发现丨中国科学家发现4.1亿年前“袖珍”植物新华社南京1月15日电（记者 王珏玢）记者从中国科学院南京地质古生物研究所获悉，该所研究人员领导的研究团队新近在贵州省都匀市包阳村附近发现约4.1亿年前的“袖珍”植物——包阳工蕨化石。这一发现揭示了早期植物独特的生存策略，为解释4亿多年前“植物登陆”如何发生提供了新线索。植物大化石证据表明，大约4.3亿年前植物开始了从海洋“登上”陆地的征程。这一过程极大地改变了地球的生态环境，几千万年间，陆地植物的数量、种类、复杂程度迅速上升，当今陆地生态系统的基础由此奠定，这一堪比“寒武纪大爆发”的过程被称为“植物登陆”。此次新发现的包阳工蕨或为解释“植物登陆”提供新线索。从化石形态上看，包阳工蕨植株高度仅有约45毫米，其孢子囊穗的长度仅为5.8到10.8毫米。这种体形相比当时类似植物常见的100至200毫米体长，显得非常“袖珍”和“迷你”，极为罕见。研究团队进一步分析发现，在包阳工蕨生活的约4.1亿年前，植物演化出两种截然不同的生存策略。以包阳工蕨为代表的一类植物个体矮小，需要的营养和繁殖投入较少，推测寿命较短，可以在短时间内完成整个生命周期，适应于动荡环境。而另一些工蕨类植物则个体高大，需要的营养和繁殖投入均较多，可能更适宜稳定的环境。“我们赖以生存的地球表面有着各种丰富的地貌。河流、湖泊、峻岭、荒漠……各种不同的环境也需要生物展现出不同的生存技能。陆地植物在发展的早期，可能就是依靠演化出多样的生存策略，才克服了复杂的环境压力，完成‘植物登陆’，最终使得地球披上绿装。”领导此项研究的中国科学院南京地质古生物研究所助理研究员黄璞说。相关成果1月15日发表在国际期刊《皇家学会生物学分会学报》（Proceedings of the Royal Society B）上。包阳工蕨化石图片（中国科学院南京地质古生物研究所供图）约4.1亿年前的植物群落复原图（概念：黄璞；绘图：谭超）2025-01-16