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【现代快报】2.5亿年前地球生物经历大灭绝,“幕后黑手”原来是它
现代快报讯(记者 阿里亚)早在2.5亿年前,曾发生过一次超级大灭绝,海洋生物多数灭绝消失,生态系统全面更新。这场大灭绝是谁干的?不计其数的人对此进行讨论甚至争论。近日,中科院南京地质古生物研究所的科研人员们发现,当时高强度频发的重大野火事件可能是这场大灭绝的罪魁祸首,相关成果在线发表于《地球科学评论》和《地学前沿》期刊上。
史上最严重的生物大灭绝,95%海洋生物彻底消失
在地球46亿年的漫长岁月中,曾发生过五次重大生物灭绝事件,其中约2.5亿年前发生的这一次最惨烈。中科院南京地质古生物研究所的研究员张华和博士研究生蔡垚峰等与南京大学、云南大学的学者合作,对这一次大灭绝展开了研究。
人们熟知的三叶虫,是当时一种比较常见的生物,在我国许多地方都能挖掘到它的化石。在五亿年前的海洋中,三叶虫曾占据主导地位,堪称海中霸主。但在这一次大灭绝中,三叶虫彻底消失了。
不仅是三叶虫,在海洋中生存数亿年的棘鱼、古珊瑚等均遭受灭顶之灾,从此销声匿迹。与此同时,地球的陆地生态系统也遭受重大打击,大部分两栖、四足动物以及昆虫均灭绝,植物大量灭亡。
“在这次空前的大灭绝中,约有95%的海洋生物物种和约75%的陆地生物物种快速灭亡,旧的海陆生态系统几乎崩溃。”蔡垚峰介绍,这次大灭绝是地球史上最严重的事件,如果能够找出确切原因,将有助于揭开其他几次生物大灭绝的面纱。
长期以来,关于这次生物大灭绝的原因,全球的科学家们从多个角度展开分析,主流观点认为是火山喷发造成全球环境剧变。“这次史上最大规模的灭绝事件应该是在多种因素的影响下发生的,至于各因素之间的关联性,尚有待探索。”
△ 大龙口剖面具不同解剖结构的炭屑化石扫描电镜图像
△ 大龙口剖面有机碳同位素、炭屑丰度等在地层中的变化
两亿多年前,大规模的野火造成地球环境突变
新疆大龙口剖面位于新疆准噶尔盆地南缘,地层发育良好,以富产古脊椎动物和古植物化石而著称。科研团队对这里的炭屑化石及有机碳同位素等开展了详细研究,发现火山活动与野火事件存在关联性。
“野火是指发生在荒原、山地、森林等地区的以植被为主要燃料的自然大火,自植物出现以来,野火就一直存在。”蔡垚峰分析,距今约两亿多年前,在全球范围内曾频繁发生重大的野火事件,这些野火活动产生的各方面影响与生物的演化进程有密不可分的关联。
你可能会想,如何知道当时发生过野火呢?其实,野火烧过的痕迹就算是埋了几亿年,科学家们还是能扒出些蛛丝马迹。
△ 冷清沟剖面具不同解剖结构的炭屑化石扫描电镜图像
“掩埋在地底的炭屑,能够还原早在人类出现前的地球面貌,这是曾经发生过野火的最直接证据。炭屑含量越高,野火强度越大。”科研团队在新疆大龙口剖面发现丰富的炭屑,且由底至顶炭屑丰度增加。这一发现证明该地区在两亿多年前曾频繁发生野火事件,并有愈演愈烈的趋势。他们还发现,当地曾发生过森林衰退的现象,而野火事件可能是导致该现象发生的直接原因。
△ 冷清沟剖面的有机碳同位素、炭屑丰度和不同种类炭屑在地层中的变化
同时,科研团队还对贵州省西部的冷清沟剖面展开研究。对比发现,新疆和贵州这两个剖面的野火事件变化存在高度相似性,即剖面从下至上野火强度先增强,随后发生显著的变化——从能破坏所有植被的失控大火到极度贫乏的地表火。
“研究表明,火山活动驱使野火事件强度的增加,而且野火活动和陆地生态系统在当时的协同变化模式可能是全球性的。”科研人员们分析,两亿多年前全球气候干旱,导致野火事件频发。野火在该时期对植被的干扰和影响到达顶峰,并在短时间内快速摧毁了原有的陆地植被系统。之后野火活动便因失去燃料进入了贫乏期,直到植被系统的逐渐复苏。(中科院南京地质古生物研究所供图)
2021-09-03
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【扬子晚报】两亿多年前的“一把火”,和“大灭绝”有关?
今年八月,希腊野火猖獗,那漫天红光就像一部恐怖电影,又宛如末日。而从地球演化的漫长历史上来看,在2.5亿年前频频发生的野火,甚至加剧了二叠纪-三叠纪之交的陆地生物大灭绝。中国科学院南京地质古生物研究所近日发布消息,该所与南京大学和云南大学组成的科研团队通过对二叠系-三叠系之交的炭屑化石及有机碳同位素等开展详细研究,发现野火事件与该时期陆地植被系统演替的“关系之谜”。
相关成果已发表于Earth-Science Reviews和 Frontiers in Earth Science期刊上。
当地时间2021年8月18日希腊北部森林大火持续肆虐 来源:视觉中国
2.5亿年前发生的那场“大灭绝”
二叠纪-三叠纪(P-T)之交的生物灭绝发生在2.52亿年以前,是地质历史中最大的一次生物灭绝事件。若以消失的物种来计算,这一事件使得海洋里95%的物种、陆地上约75%的脊椎动物和大部分的陆生植物快速灭亡。古生代的海洋生态系统几乎崩溃,全球生物组成和生态结构发生了永久性的变化。
这场生物灭绝事件也吸引了无数学者的目光。长期以来,全球众多学者从多学科角度出发,对各地二叠-三叠纪界线附近的地层开展综合深入的研究。
目前已有越来越多的证据表明,晚二叠世全球范围内曾频繁发生重大的野火事件。
野火是如何改变气候和生态系统的
野火又称山火、林火,是指发生在荒原、山地、森林等地区的以植被为主要燃料的自然大火。
然而,自陆地上出现植物以来,野火就一直存在并伴生于陆地生态系统中。
来源:视觉中国
现今地球每年约有3%的陆表面积正在经历大火,它代表了陆地和大气的物质能量交换非常重要的一环。
野火的存在受控于诸多自然条件(地表植被、空气氧含量、干湿季节等),但是反过来它也是陆地生态系统乃至整个地球系统的重要扰动力,是自然环境非常重要的组成部分。
大规模的野火事件不仅以高温和烈焰直接杀死大量生物,还产生多种有毒物质对生物产生间接影响。同时,野火活动排放出大量CO2、SO2等气体及气溶胶,使得大气成分发生改变,在一定程度上影响整个区域的温度和气候条件。
野火活动还会破坏地表植被,影响地表径流甚至导致水土流失。这些野火活动产生的各方面影响极大地改变了地球系统的物质循环和元素循环,而这与生物的演化进程有密不可分的关联。
野火事件与陆地植被系统演替“关系之谜”
这你又要问了,如何判断那么遥远的时代发生过野火呢?
专家告诉记者,野火会留下自己的足迹。古代野火在地层中的残留物和识别标志主要有炭屑、碳黑、燃烧源多环芳烃以及木化石年轮中的火焰疤痕等,其中炭屑最为普遍也最为重要。
炭屑是生物材料(包括动物和植物体)在特定条件下不完全燃烧形成的产物。研究炭屑可以为陆地生态系统和大气圈的演化提供佐证。
中国科学院南京地质古生物研究所晚古生代团队张华研究员和博士研究生蔡垚峰等与南京大学、云南大学的合作者,对中国新疆维吾尔自治区大龙口剖面和贵州省西部冷清沟剖面二叠系-三叠系之交的炭屑化石及有机碳同位素等开展了详细研究,发现火山活动与野火事件存在关联性。
研究团队在新疆科考 受访者提供
研究发现,野火事件在这些地区晚二叠世频繁发生,并有愈演愈烈的趋势。研究反映出当时陆地植被系统的崩溃状态,对野火而言则代表了植物燃料在该阶段的极度匮乏。
大龙口剖面具不同解剖结构的炭屑化石扫描电镜图像 来源:南京古生物所
冷清沟剖面具不同解剖结构的炭屑化石扫描电镜图像 来源:南京古生物所
研究人员还发现,火山活动驱使了野火事件强度的增加,后者在该时期对植被的干扰和影响到达顶峰,并在短时间内快速摧毁了原有的陆地植被系统,促进了我国西南地区植被系统在二叠纪-三叠纪之交从热带雨林到滨海草地的演替。
二叠纪-三叠纪之交灭绝事件的过程与成因仍在争议中。总的来说,此次史上最大规模的灭绝事件应是在多种因素耦合或先后迸发、全球生态系统几乎崩溃时发生的,至于各因素间的关联性,尚有待探索。
全球变暖让“野火烧不尽”
今年夏天,大火不仅在希腊肆虐,以色列、土耳其等国也被野火包围。虽然很难将个别火灾直接与气候变化联系起来,但随着更严重和更长时间的干旱会创造理想的火灾条件,全球变暖使野火事件更易发生。如今,地球的气候同样在进行着悄无声息的演变,维护人类社会与地球环境的和谐关系,才有可能改写全球变暖的轨迹,让人类与自然早日达成和解。
扬子晚报/紫牛新闻记者 于丹丹
2021-09-03
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【人民网】我国科学家用人工智能揭示一亿年前昆虫拟态行为
人民网北京8月20日电 (赵竹青)自然界中,不少动物演化出了神奇的“伪装术”,帮助他们躲避天敌或捕捉猎物。拟态是其中比较常见的一种,如竹节虫拟态树枝、螽斯拟态树叶等。据中国科学院官网消息,该院南京地质古生物研究所博士生许春鹏在研究员王博的指导下,与武汉大学教授崔晓辉、研究生樊丽合作,在一亿年前白垩纪缅甸琥珀中发现了一类奇特的昆虫拟态植物以及一系列昆虫覆物行为的化石记录。该研究报道了中生代首个直翅目昆虫拟态植物叶片的记录,以及啮虫目和半翅目蟾蝽科昆虫最古老的覆物行为记录。相关研究成果近日在线发表在《岗瓦纳研究》(Gondwana Research)和《历史生物学》(Historical Biology)上。
据介绍,该研究首次应用孪生神经网络对地质历史时期的拟态行为进行了定量分析,并提供了一套初步的定量判定模型与方法。孪生神经网络是近年来新发展的人工智能分析技术,被广泛应用于图像相似度衡量中。其主要利用对抗的思想,每次输入一对图片,使得经算法优化的目标与相似图像对距离更小,不相似的图像对之间距离更大。孪生神经网络还可以提取肉眼无法观察到的多维信息,从而对不同图片之间的语义距离进行定量化计算。由此,便可以定量化计算出不同图像之间的不相似度数值,从而客观地判断不同图像之间的相似性。
2021-08-25
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【新华网】化石爱好者共聚广西桂林“换个角度看山水”
新华社南宁7月19日电(记者赵欢)第九届全国化石爱好者大会日前在桂林举行,来自全国各地的地质学家、古生物化石专家、特邀科普人员及数百名化石爱好者将地学与山水相结合,通过“化石”解读生命的进化,开展古生物化石科普宣传。
会上,中国科学院院士、中国地质科学院岩溶地质研究所研究员袁道先在其报告《桂林山水甲天下》中介绍了桂林地形地貌、岩溶地质环境和水文地质,向观众解释桂林山水如何形成、何以“甲天下”。
中国科学院院士、西北大学教授舒德干介绍,化石的保存需要特定的环境,我国是古生物化石大国,拥有例如澄江动物群、潇湘动物群、热河生物群等多个优质化石资源,这些重要化石地的科研产生了高影响力的成果。围绕化石背后的科学内容和进化故事,相关学者和专家们正进一步加紧研究和揭秘。
化石爱好者刘建在会上分享了他探寻化石、追寻生命过往的故事。登顶七大洲最高峰,足迹到达南北极,寻找化石,他一直在路上。“我希望做古生物化石科学家们的另外一双眼睛或一双手,能够在行走的过程中为科考和科普事业做贡献。”刘建说。
全国化石爱好者大会是由中国科学院南京地质古生物研究所主办,依托化石网开展的全国性化石爱好者交流科普活动。
2021-07-19
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【人民日报】第九届全国化石爱好者大会在桂林举行
7月16日-17日,“化石——换个角度看山水”第九届全国化石爱好者大会在广西桂林市举行。本届大会以“化石——换个角度看山水”为主题,旨在将山水与地学相结合,从生命演化的角度,在欣赏山水的同时,借助“化石”解读生命演化的传奇故事。此次大会由中国古生物学会、中国科学院南京地质古生物研究所主办,是依托化石网开展的全国性化石爱好者交流系列活动。
开幕大会现场
本次大会特邀中国科学院院士舒德干等专家学者做现场科普报告,并组织“化石爱好者沙龙”“天目地学杯‘我身边的化石’科普创作大赛颁奖仪式”“首届桂林矿物化石陨石宝玉石展览会”等活动,引导大众换个角度深入了解桂林的秀丽山水,激发广大青少年科学探索精神。
“天目地学杯”第二届“我身边的化石”科普创作大赛颁奖。
“天目地学杯”第二届“我身边的化石”科普创作大赛颁奖是本次大会开幕式的重要环节之一。本届“我身边的化石”科普创作大赛由陕西自然博物馆、大连自然博物馆、中国古动物馆等国内十一家博物馆以及化石网总共十二个分赛区组成,活动共收到作品五百余件,主要包括视频类、摄影类、艺术类以及诗歌散文等类型的作品等。经过分赛区选送,总赛区评审,精心选出六十余件科普作品现场进行颁奖。
化石爱好者们进行野外考察。
此次大会还安排了野外考察环节,野外地点选在桂林南边村。桂林南边村泥盆—石炭系界线剖面生物化石十分丰富,能够反映先槽形及毛槽形管刺演化谱系的剖面,对于化石爱好者们来说是一次不可多得的实践机会。
2021-07-19
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【中新网】全国数百名化石爱好者齐聚桂林 感受远古生命演化传奇
图为全国化石爱好者大会分会场展示的海百合化石。 杨陈 摄
中新网桂林7月16日电 (杨陈 陈沿佑)第九届全国化石爱好者大会16日在广西桂林开幕,中国科学院院士、古生物专家、科普专家与数百名化石爱好者围绕“化石——换个角度看山水”这一主题,将山水与地学相结合,从生命演化的角度,在欣赏山水的同时,借助“化石”解读生命演化的传奇故事。
化石即地壳中包存的属于古地质年代的动物或植物的遗体、遗物或遗迹,是远古生命的真实记录。它既可以让更多的人了解生命起源和演化进程,也同时可以知往鉴今,帮助人类预测并应对未来会面临的环境危机。
图为全国化石爱好者大会现场。 杨陈 摄
中国科学院院士、西北大学地质系教授舒德干当天在接受中新网记者专访时表示,化石的保存需要特殊的环境,中国保存的化石品类极为丰富,是古生物化石大国,有寒武纪早期的云南澄江动物化石群等。相关专家学者也正在加紧研究解密化石背后的进化故事和科学内容。
舒德干介绍,近年来,民众对化石的认识逐渐加深,很多中学生、小学生借助全国化石爱好者大会的平台,也积极投入到化石的保护当中,这是一个非常可喜的现象。“目前中国已对化石保护进行立法。我们希望大家通过认识化石的科学意义,启迪人类要保护好大自然。”
中国科学院南京地质古生物研究所副书记张建成对此表示认同。他说,中国科学院古生物研究所成立于1951年5月,经过70年的发展,目前已经成为全球规模最大、门类最齐全的从事古生物学(主要是古无脊椎动物学和古植物学)、以及地层学研究的专业机构。近年来,该所积极推动高端科研资源科普化,搭建科学家与爱好者、科研与科普充分结合的交流平台,旨在更好地结合科研工作者的专业知识和化石爱好者的社会力量,共同推动地质古生物科学传播,提高全民科学文化素质。化石爱好者大会就是研究所科普工作的重要实践之一。
全国化石爱好者大会是由中国科学院南京地质古生物研究所主办,依托化石网开展的全国性的化石爱好者交流科普活动。自2006年举办第一届大会以来,已经先后在北京、南京、常州、和政、长沙、郴州等地成功举办了八届。
图为全国化石爱好者大会分会场展示的化石。 杨陈 摄
在当天的大会上,不仅邀请了中国地质学院岩溶地质研究所袁道先院士、西北大学舒德干院士、兰州大学教授孙柏年、中国古生物学会科普委员会副主任欧阳辉等院士、专家分别作题为《桂林山水甲天下》、《弘扬化石新文化》、《化石爱好与古生物教育》、《化石爱好与博物馆科普》报告分享,还对60余件精心挑选的“天目地学杯”第二届“我身边的化石”科普创作大赛获奖作品进行了颁奖。
图为中国科学院院士、西北大学地质系教授舒德干在全国化石爱好者大会上作报告。 主办方供图
据悉,本次大会还安排了赴桂林南边村开展野外考察环节,该村泥盆—石炭系界线剖面生物化石十分丰富,是国际上公认的目前世界上所发现的唯一能够反映先槽形及毛槽形管刺演化谱系的剖面,将为化石爱好者们提供不可多得的实践机会。(完)
2021-07-19
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【中国江苏网】恭喜紫台、南古所!江苏两科研机构获得月壤样品
中国江苏网讯 7月12日上午,第一批月球科研样品发放仪式在京举行。13家科研机构一共获得约17.4764克月壤。这标志着月球样品的科学研究正式启动。
记者了解到,我省中科院南京地质古生物研究所和中科院紫金山天文台两家科研机构分别领到了月球科研样品。交汇点记者连线中科院南京地质古生物研究所时了解到,月球样品已经领到并妥善保管,即将踏上奔赴南京的旅程。恭喜!期待他们的成果!
记者 张宣 蔡姝雯
2021-07-12
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【中国科学报】分“土”了!13所科研机构获得首批月球样本
7月12日,第一批月球科研样品发放仪式在北京举行。经审核,来自13所科研机构的31份申请获得通过,对应21个样品,共17.4764克,其中光片样6个157.6毫克,岩屑样13个868.8毫克。这标志着月球样品的科学研究正式启动。
《中国科学报》从仪式上获知,中国科学技术大学杜江峰、秦礼萍,中国科学院地球化学研究所杜蔚,中国科学院地质与地球物理研究所李金华、李献华,中国科学院广州地球化学研究所夏小平,中国科学院国家空间科学中心刘洋,中国科学院南京地质古生物研究所殷宗军,中国科学院紫金山天文台蒋云等使用责任人获得第一批月球样品。
部分样品使用责任人领取月球样品证书(甘晓摄)
国家航天局探月与航天工程中心副主任、月球样品管理办公室主任裴照宇介绍,2020年12月17日,嫦娥五号返回器携带1731克月球样品成功返回地面后,在月球样品正式移交地面应用系统后,地面应用系统对月球样品开展了容器解封、样品处理、存储、制备、基础分析、描述及建库等工作。
4月13日,第一批月球样品信息在中国探月与深空探测网上线发布,并开始受理借用申请。首批一共发布了44个科研样品,共56.8812克,其中光片样23个共768.3毫克、岩屑样19个共1112.9毫克、粉末样2个共55克;粉末样可由多个申请人共同借用,光片样和岩屑样是排他的。至5月31日申请受理截止日,共收到来自23家科研机构的37名使用责任人提出的85份申请。
中国科学院前沿科学与教育局局长苏刚在仪式上表示,中国科学院是我国探月工程的发起者、组织者、实施者之一。目前,中国科学院国家天文台正在认真做好月球样品的储存、制备和处理,将组织开展系统性分析研究工作。
“中科院前沿局将组织月球和行星科学领域的科研人员以及多学科交叉的优势队伍协同攻关,以月球形成和演化重大科学问题为牵引,全面开展月球样品综合分析和研究,已经启动了嫦娥五号任务月球样品综合研究院重点项目,力争在月球形成和演化基础科学问题上取得重大突破。”他说。
据了解,后续,国家航天局还将根据地面应用系统的样品处理进展,陆续发布新的科研样品;初步计划下一次月球科研样品借用申请评审安排在今年9月。
2021-07-12
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【中新网】古生物学家揭开野火事件与陆地植被系统演替“关系之谜”
大龙口剖面具不同解剖结构的炭屑化石扫描电镜图像。 南古所 供图
中新网南京7月5日电 (记者 杨颜慈)据中国科学院南京地质古生物研究所5日消息,该所与云南大学组成的科研团队通过对二叠系-三叠系之交的炭屑化石及有机碳同位素等开展详细研究,发现野火事件与该时期陆地植被系统演替的“关系之谜”。
相关成果已在线发表于Earth-Science Reviews和Frontiers in Earth Science期刊上。
野火事件是陆地生态系统的重要组成部分,在地质历史的诸多重大变革中扮演了至关重要的角色。
二叠-三叠纪之交发生了地质历史上规模最大的生物绝灭事件,近年来关于陆地生态系统对该事件响应的研究逐步成为焦点。目前已有越来越多的证据表明晚二叠世全球范围内曾频繁发生重大的野火事件。
冷清沟剖面具不同解剖结构的炭屑化石扫描电镜图像。 南古所 供图
中国科学院南京地质古生物研究所晚古生代团队张华研究员和博士研究生蔡垚峰等与南京大学、云南大学的合作者,对中国新疆维吾尔自治区大龙口剖面和贵州省西部冷清沟剖面二叠系-三叠系之交的炭屑化石及有机碳同位素等开展了详细研究,发现火山活动与野火事件存在关联性。
研究发现,野火事件在该地区晚二叠世频繁发生,并有愈演愈烈的趋势。研究反映出当时陆地植被系统的崩溃状态,对野火而言则代表了植物燃料在该阶段的极度匮乏。
研究人员还发现,火山活动驱使了野火事件强度的增加,后者在该时期对植被的干扰和影响到达顶峰,并在短时间内快速摧毁了原有的陆地植被系统,促进了西南地区植被系统在二叠纪-三叠纪之交从热带雨林到滨海草地的演替。(完)
2021-07-08