媒体关注
-
【四川日报】肉眼看不见的孢子花粉化石告诉你 2亿年前四川盆地发生了什么？2020年9月18日 来源：四川日报
火山爆发被科学家认为是多次大灭绝事件的元凶。新华社资料图片
研究团队在野外开展多学科联合考察。受访者供图
四川宣汉地区晚三叠世代表性孢子花粉化石。受访者供图
约2亿年前，地球发生了一次十分重要的演化事件。原本相连的欧洲-北美-南美-非洲联合古陆解体，中间出现大西洋开裂。滔滔海水之中，冒出绵延上百公里的火山群，它们夜以继日地喷发，浓烟和火山灰遮天蔽日，地质历史上三叠纪末的生物大灭绝事件就此拉开序幕……
2亿年前的四川宣汉，大量蕨类植物孢子和裸子植物花粉被风吹散，飘落河流中，被水流聚在一起，再被沙土“封禁”。后经历漫长的时光更替，这些孢子花粉埋藏在地层深处，保存为化石。2亿年后的今天，它们重见天日，这些远古世界留给我们的密码，正在被科学家一一破解。
近日，国际地学学术刊物《古地理古气候古生态》刊发了一项重要研究成果：中国科学院南京地质古生物研究所李丽琴博士、王永栋研究员与国外同行合作，在四川盆地东北缘的宣汉七里峡剖面发现了丰富的孢子花粉化石，探寻了远古植被和气候演化的奥妙。
从2007年起，王永栋带领中国科学院南京地质古生物研究所中生代植物与环境科研团队，与当时的四川遂宁市国土局及射洪县国土局、四川煤田地质局137地质队、曲阜师范大学、四川省地勘局化探队、中国地质大学（武汉）、成都理工大学和四川大学等单位合作，对四川盆地三叠系-侏罗系地层开展了多学科的深入研究，在四川盆地多处发现植物叶片、孢子花粉以及根茎化石，从中获得的相关信息与全球多个剖面的研究结果一致，这些研究正在揭开三叠纪-侏罗纪之交的古植被演替和古气候变化之谜。
一颗颗小小的孢子花粉化石，向我们打开了探知远古时期四川盆地的一扇门。
四川日报全媒体记者 寇敏芳
2亿年前的四川盆地
就是草木繁盛的“天府之国”
当时的四川盆地，气候湿润、草木茂盛，高大的裸子植物和低矮的蕨类植物在此繁衍出庞大的家族——“正是因为当时四川盆地陆地植物的多样性，我们才能在这里找到大量化石”
在距今2.5亿年至2.01亿年，地球处于三叠纪时期，这是中生代的第一个纪。此时，东亚大陆与欧洲大陆并未相连，它们中间隔着浩瀚的特提斯洋。海西运动以后，许多地槽转化为山系，陆地面积扩大，地台区产生了一些内陆盆地。四川盆地和准噶尔盆地就是那一时期的典型代表。
李丽琴等研究发现，当时的四川盆地，气候湿润、水土肥沃、草木茂盛，高大的裸子植物和低矮的蕨类植物在此繁衍出庞大的家族，比如新芦木、双扇蕨、苏铁、苏铁杉等，还有一些苔藓、石松植物也在森林中出现。
蕨类植物又称羊齿植物，属于孢子植物，常见的蕨类植物大多外形低矮，而银杏、松柏、苏铁等祼子植物则是多年木本植物，大多是高大的乔木，两者对环境的要求各不相同。裸子植物中的松柏类主要分布于温带和寒带，苏铁类属于热带、亚热带植物，而银杏类植物多喜亚热带温凉环境。多数蕨类植物喜欢温暖湿润的环境，少数则耐干旱。
经历了上亿年的地质运动后，高大的裸子植物被埋藏在地下数百米甚至上千米处，最终形成了煤炭。而低矮的蕨类植物生命力更为顽强，对极端环境的耐受力更强，它们中有一些品种存活到了现在，比如被称为植物“活化石”的桫椤，在四川的泸州、宜宾、乐山等地都有发现，也从另一个侧面证明了四川盆地内物种的丰富性。
“正是因为当时四川盆地陆地植物的多样性，我们才能在这里找到大量化石，为进一步研究提供了条件。”李丽琴推测，四川宣汉、广元、合川等地当时河流、浅滩和泥炭沼泽密布，周期性的水涨潮退，让许多植物的孢子、花粉飘落在水中，并汇集在一起，由于孢子和花粉非常小，而且外壁足够坚硬，再加上水流将它们冲刷汇聚到一起，很容易被水下的沙土掩埋保存下来。
类似于考古，不同地质年代的孢子花粉化石沉积在不同地层中，科学家通过研究孢子花粉化石组合面貌，就能判断当时的地质年代、沉积条件和地球生态环境。
孢粉化石解码四川盆地环境细微变化
四川盆地发现的孢子花粉化石，成为揭秘远古环境的“解码器”——四川盆地在总体温暖的气候下，也有相对温凉的阶段
科学家认为，三叠纪-侏罗纪之交发生了显生宙五大生物灭绝事件之一的三叠纪大灭绝，全球海陆生态系统受到重创。相比于海洋而言，对陆地生态系统三叠纪-侏罗纪之交重大生物事件的探究相对薄弱。重要原因就是海相地层相对陆相地层更为连续完整，并且植物化石保存条件更为苛刻，科学家很难只通过大型植物化石还原当时的陆地生态环境变化。
在四川盆地发现的孢子花粉化石，弥补了这一空缺，成为揭秘远古环境的“解码器”。
植物化石一般分为三类：叶片化石、根茎化石和孢子花粉化石。前两种很容易被发现但不易保存，尤其是植物根茎，很多变成了煤。但是孢子花粉由于个体小且外壁坚硬且耐酸碱，较容易被保存下来。
这些孢子和花粉大的不到100微米，小的仅有30微米左右，必须借助400倍的显微镜才能看清楚，放大600倍后才能清晰地成像拍照。科学家要找到它们，有时候还必须靠一点点运气。李丽琴说，此次他们在四川盆地的东北缘选择了很多含煤地层的点位，根据周围岩石的岩性等特征圈出大致范围，然后采集大量岩石样本，再到实验室酸处理、显微镜下观察研究。最终，在一大堆不起眼的石头中发现了大量的花粉孢子化石。
“我们注意到，虽然四川盆地距今2亿年左右的环境总体来说是温暖湿润的，但是在不同地层中，蕨类植物的孢子与祼子植物的花粉类型和相对含量却出现大幅波动。”王永栋解释，这说明气候环境有细微的变化，在总体温暖的气候下，也有相对温凉的阶段。
经过进一步的详细地质调查和化石标本分析，他们总结出一个规律：在晚三叠世，真蕨植物占绝对优势并以双扇蕨科为代表，松柏类植物和苏铁类、银杏类植物繁盛，还有少量的种子蕨类、石松类、苔藓类和楔叶类植物等。在晚三叠世末，松柏类和苏铁、银杏类植物占优势，松柏类的掌鳞杉科开始出现，蕨类植物较少。到了三叠纪-侏罗纪过渡期，植物多样性较低，仅以少数蕨类植物占优势。进入早侏罗纪后，苏铁类、银杏类植物复苏，松柏类掌鳞杉科丰富，蕨类植物以桫椤科/蚌壳蕨科为代表。
火山活动可能导致远古时期气候波动变化
地球的气候变化有周期性和规律性，目前人类也在经历温室效应，找出这些演变规律，可以帮助我们寻找积极应对气候变化的办法
“过去许多人认为，三叠纪末期地球开始出现温室环境，导致大量动植物灭亡。而我们的调查研究更加精准地分析了大灭绝前600万年的气候变化，发现当地经历了温暖湿润（短期变凉）-干凉-温度回升的曲线波动。”王永栋告诉记者。
王永栋介绍：“三叠纪末期，特提斯洋西岸的欧洲大陆和非洲大陆出现了大区域的火山集中喷发活动，这些地区笼罩在遮天蔽日的火山灰下，大量的二氧化硫进入大海，造成海水酸化和缺氧，76%的海洋生物种因此而灭绝，阳光被烟尘和火山灰遮挡导致气温迅速下降，而后由于火山排放出的二氧化碳不断在大气层中累积，又让气温在短时间内快速回升。”
四川盆地虽处在特提斯洋东岸，之前科学家认为，这里受到火山活动的影响很小。不过随着地质记录的精细化和测试手段的提高，科学家们已经在多个地区发现了四川盆地受到火山活动影响的“蛛丝马迹”，认为从特提斯洋西缘地区远距离飘来的火山灰逐渐散落到这里，可能会导致这些地区的气候出现变化和波动，进而影响到了陆地生态系统及其环境，以及生物群的多样性变化。
王永栋说：“我们在四川宣汉地区发现的三叠纪-侏罗纪过渡期蕨类三缝孢子峰值、晚三叠纪末短期变冷以及早侏罗世变暖的古气候变化趋势，与全球多个代表剖面尤其是特提斯洋西缘地区的研究结果相吻合，揭示了三叠纪-侏罗纪之交全球性陆地古植被和古气候演替变化。”
这次研究是我国南方地区三叠纪-侏罗纪之交孢粉植物群研究最为翔实的高分辨率记录。“了解古气候演变的特征，有助于我们认识地球气候演变的规律。”王永栋说，地球的气候变化有周期性和规律性，比如恐龙时代的地球经历了因火山大规模喷发导致的温室效应。目前人类也在经历温室效应，找出这些演变规律，可以帮助我们更好地认识地球，寻找积极应对气候变化的办法。
解读
孢粉化石“说”了啥
晚三叠世
真蕨植物占绝对优势并以双扇蕨科为代表，松柏类植物和苏铁类、银杏类植物繁盛，还有少量的种子蕨类、石松类、苔藓类和楔叶类植物等。
晚三叠世末
松柏类和苏铁类、银杏类植物占优势，松柏类的掌鳞杉科开始出现，蕨类植物较少。
三叠纪-侏罗纪过渡期
植物多样性较低，仅以少数蕨类植物占优势。
早侏罗纪
苏铁类、银杏类植物复苏，松柏类掌鳞杉科丰富，蕨类植物以桫椤科/蚌壳蕨科为代表。
问题
怎么保存下来？
孢子和花粉之所以能够得到较好的保存，是因为它们非常小，而且外壁足够坚硬，很容易被水下的沙土掩埋保存下来。怎么得出结论？
这些孢子和花粉大的不到100微米，小的仅有30微米左右，必须借助400倍的显微镜才能看清楚，放大600倍后才能清晰地成像拍照。通过成像发现，不同地层中数量和种类出现大幅波动，说明两者在不同时期是分别占有优势地位，从而判断气候变化。
新闻背景
五次大灭绝事件
科学家普遍认为，在地质记录中有五次大灭绝事件。按照发生时间顺序排列如下：
奥陶纪大灭绝
这次大灭绝发生在4.431亿年前到4.429亿年前的20万年间。这一时期形成了大规模冰盖，总规模达到1.5亿立方千米，是今天地球南极和北极冰盖总和的6倍以上。当时，全球海平面急速下降100米至150米，绝大部分海洋生物遭受了“灭顶之灾”，约56%物种灭绝。
晚泥盆世大灭绝
发生于3.72亿年前，它消灭了约70%的无脊椎动物。存在于泥盆纪和石炭纪过渡期的数千年的化石孢子显示出紫外线破坏的迹象。科学家们提出，造成紫外线爆炸的可能是在距离地球65光年内爆炸的一颗超新星。
二叠纪大灭绝
发生于2.52亿年前，是五次物种大灭绝事件中最严重的一次，造成了98%的海洋生物以及96%的陆地生物在50万年内消失，大量的生物“蒸发”殆尽。有科学家认为，造成这次大灾变的是峨眉山超级火山爆发和西伯利亚超级火山爆发。
三叠纪大灭绝
发生于2.01亿年前，估计有76%的物种消失。这次事件是恐龙时代的黎明，早期的主龙类、多数合弓动物和大型两栖动物纷纷灭绝，使恐龙在几乎没有陆地竞争的情况下接管了陆地世界。科学家推测，中大西洋超级火山爆发是这次灭绝事件的原因。
白垩纪大灭绝
发生于6600万年前，是最著名的一次，此次事件导致地球上约四分之三的动植物物种灭绝。在陆地上，非鸟恐龙全部灭绝。上述动物的灭绝为哺乳动物的发展腾出了空间，地球历史由此进入哺乳动物时代。专家们认为，这次大灭绝是由一颗巨大的小行星或彗星撞击地球造成的，这次撞击几乎给全球环境带来灭顶之灾。
2020-09-22 -
【新华网】古生物学家发现1亿年前的动物精子
2020年9月17日 来源：新华社
新华社南京9月17日电（记者王珏玢）记者17日从中国科学院南京地质古生物研究所获悉，中、德、英三国古生物学者最近在1亿年前的白垩纪缅甸琥珀中，发现了早期动物的精子。这是迄今人类发现的最早的动物精子，将相关化石记录时间前推了约5000万年。
介形虫交配行为复原图。新华社发（中国科学院南京地质古生物研究所杨定华绘制）
相关研究成果已于16日以封面论文的形式发表在英国《皇家学会生物学分会学报》（Proceedings of the Royal Society B：Biological Sciences）上。
此次发现的远古动物精子来自一类水生甲壳动物：介形虫。这类动物体型微小，体长通常只有约1毫米，但它们数量众多、分布广泛，在海洋、湖泊、沼泽、河流、池塘中，都能发现它们的身影。介形虫种群生存能力特别强大，从4.5亿年前一直延续至今。它们在地层中留下丰富的化石，成为科学家研究古环境和古生物演化的重要依据。
不同介形虫的三维复原图。新华社发（中国科学院南京地质古生物研究所供图）
在本研究里，科研团队在一枚白垩纪缅甸琥珀中，首次发现了介形虫的精子。这枚琥珀化石重0.676克，其中保存了39个介形虫标本。研究者在其中发现了多枚介形虫精子，这是目前已知最早的动物精子，将相关化石记录的时间前推了大约5000万年。
进一步分析比对显示，远古和现代介形虫精子的形态十分相似，其长度可达介形虫体长的三分之一以上，大约相当于现代人类精子长度的4倍。这说明，1亿年前的介形虫已经能和现在的后代一样，产生巨型精子，并进行有性生殖行为。
介形虫有性生殖器官对比图（左起一三列为化石，二四列为现代类群）。新华社发（中国科学院南京地质古生物研究所供图）
“体型巨大的精子能有效提高交配成功率，这有可能是促成一部分介形虫种群繁盛的重要原因。”参与此项研究的中国科学院南京地质古生物研究所王贺博士说。（完）2020-09-22 -
【现代快报】世界最古老的精子现身，长度是身体的1/3
2020年9月17日来源：现代快报
一亿年前的虫虫如何做“羞羞的事”？近日，中科院南京地质古生物研究所的科研人员与德国和英国科研人员合作，在一枚距今约一亿年的琥珀中发现了39只被称为介形虫的水生微型甲壳类动物。
它们体内保存着巨型精子，精子长度竟达到身体长度的三分之一。科研人员称，这是迄今发现的最古老的动物精子，将其化石记录提前了至少5000万年。9月16日，相关研究成果作为封面论文在线发表于英国《皇家学会会刊—B辑》上。
这枚琥珀共保存了39个介形虫化石标本
39只小虫藏身琥珀一亿年
琥珀是古代动物和昆虫的名副其实的“宝库”。中科院南京地质古生物研究所“现代陆地生态系统起源与早期演化研究团队”的博士王贺告诉现代快报记者，此次他们在一枚距今约一亿年的缅甸琥珀中首次发现了保存有软躯体的介形虫化石。
介形虫精子
王贺向记者展示了这枚长17.5毫米、宽13.5毫米、厚4毫米，重量仅为0.676克的琥珀。虽然体量不大，但是其中却包含着39只介形虫，清晰可见。“这枚琥珀化石保存完好，其中最大的介形虫个体达0.59毫米，最小的0.24毫米。”王贺介绍，介形虫自4.5亿年前就已经出现，并延续至今。它们个体小，形态多样，广泛分布在江河湖海。
介形虫到底长啥样？王贺拿出一杯装有现代介形虫、水和藻类的烧杯给记者看。“介形虫在哪里？”盯着烧杯看了半天，记者也没见到任何像虫子一样的东西。“这一个个白色的小点就是介形虫，用肉眼看的话，确实很小。”王贺说，通过与现代介形虫的生活环境对比，他们认为一亿年前的这些介形虫生活在靠近海边的泻湖环境中。“它们平时吃一些藻类植物维持生命。”
在一年多的时间里，研究团队利用显微CT扫描了藏身于琥珀之中的11只介形虫，和它们来了一场跨时空的“约会”。
杯子里是现生的介形虫
最早的动物精子记录提前至少5000万年
在高科技的手段下，这些小虫形态毕现。琥珀中的介形虫归属于三个不同的类群。科研人员精细还原了11只介形虫的壳体和软躯体（包括附肢、抱握器、曾克氏器（精子泵）、半阴茎、储精囊、卵和巨型精子）的形态特征。
相对于介形虫的体型而言，它的精子显得非常大。“这些精子长度约为0.2毫米，是介形虫体长的三分之一。想象一下，一个人的精子达到身高的三分之一，这是很夸张的。”科研人员也对这一发现感到十分意外，因为动物精子的结构精细又脆弱，一般很难以化石的形式保存下来。
介形虫交配行为复原图
研究人员通过分析观察认为，其中一类化石介形虫在进行有性生殖时，雄性通过钩状抱握器抓住雌性并将半阴茎伸入雌性个体内。交配中，雄性通过曾克氏器（精子泵）将巨型精子送入雌性体内。巨型精子将储存在雌性储精囊内，随后精子开始具有活性完成受精过程。
介形虫精子细节结构
“这种包含巨型精子的复杂生殖行为，提高了介形虫交配的成功率。”王贺说，研究显示，与现代介形虫有性生殖相关的生殖器官（如抱握器、曾克氏器等）至少在一亿年前就已形成，并且一亿年来没有发生改变。”同时，也进一步表明介形虫利用巨型精子进行有性生殖的行为在一亿年前就已经存在，为生殖行为的演化停滞现象提供了一个重要实例。”
现代快报记者了解到，此前科学家在南极洲发现一种具有5000万年历史的虫茧化石，里面藏有的精子被称为是“世界上最古老的精子”。而此次新发现的动物精子化石可以追溯到1亿年前，直接将最早的动物精子记录提前了至少5000万年。2020-09-21 -
【江苏科技报】科学家发现1亿年前 最早的动物精子化石
2020年9月18日 来源：江苏科技报
本报讯（记者陶韬通讯员盛捷）介形虫是一类具有双瓣壳的水生微型甲壳类动物，在地球上已经生存了将近5亿年。地层中保存其双瓣壳的化石非常丰富，但其软体部分通常不易保存。最近，来自中、德、英的研究团队，利用高分辨率显微断层扫描技术对产于白垩纪缅甸琥珀中保存有软躯体的介形虫化石标本进行了研究，表明介形虫利用巨型精子进行有性生殖的行为在一亿年前就已存在，同时该结果也使已知最早的动物精子记录提前了至少5000万年。相关研究成果于2020年9月16日作为封面论文在线发表于英国《皇家学会会刊--B辑》上。
介形虫大小通常1毫米左右。自奥陶纪以来，介形虫就是地质记录中最丰富的节肢动物化石之一。介形虫化石不仅具有重要的生物地层学意义，是油气勘探中不可或缺的化石门类之一，而且在古环境重建和生物演化研究中也扮演着重要的角色。然而，绝大多数介形虫化石只保存有钙化的壳，软体部分（附肢和身体等）通常难以保存下来。但这些软体结构往往能够提供许多重要的古行为学信息，如生殖行为。
近日，中国科学院南京地质古生物研究所“现代陆地生态系统起源与早期演化研究团队”的王贺博士和王博研究员等，与德国和英国科研人员合作，首次报道了产于白垩纪缅甸琥珀中保存有软躯体的介形虫化石。
该枚琥珀重0.676克，长17.5毫米、宽13.5毫米、厚4毫米，共保存了39个介形虫化石标本。介形虫个体最大0.59毫米，最小0.24毫米。这些介形虫归属于三个不同的类群，并含有从幼年到成年的较完整的发育序列。通过与现生介形类的生活环境对比，研究认为这些介形虫当时生活在靠近海边的潟湖环境中。
研究团队利用高分辨率显微断层扫描技术（显微CT）对其中的11个标本进行分析，通过近一年的高精度三维图像重建工作，精细还原了这些介形虫的壳体和软躯体（包括附肢、抱握器、曾克氏器（精子泵）、半阴茎、储精囊、卵和巨型精子）的形态特征。基于化石功能形态学分析和现生介形虫的形态和生态学观察，研究认为其中一类化石介形虫在进行有性生殖时，雄性通过钩状抱握器抓住雌性并将半阴茎伸入雌性个体内，交配中，雄性通过曾克氏器（精子泵）将巨型精子送入雌性体内。曾克氏器因其具有发达的肌肉和螺纹状的刺，极易从现生个体中发现。巨型精子将储存在雌性储精囊内，随后精子开始具有活性完成受精过程。
本研究首次在白垩纪介形虫化石中发现介形虫的巨型精子，其长度至少相当于介形虫体长的三分之一。该发现也是已知最早的动物精子记录，将其化石记录提前了至少5000万年。该化石研究表明与现代介形虫有性生殖相关的生殖器官（如抱握器、曾克氏器等）至少在白垩纪中期就已形成，其形态特征在一亿年间没有发生改变，同时也进一步表明介形虫的这种利用巨型精子进行有性生殖的行为在一亿年前就已存在，为生殖行为的演化停滞现象提供了一个重要实例。本研究还认为这种包含巨型精子的复杂生殖行为提高了介形虫交配的成功率，促进了非海相介形类在晚中生代的辐射演化。2020-09-21 -
【荔枝网】1亿年前最早的动物精子化石长这样！
介形虫 大约1毫米大小
中国科学院南京地质古生物研究所今天（9月16日）发布了一项最新研究，首次报道了产于白垩纪缅甸琥珀中保存有软躯体的介形虫化石，并发现了其中介形虫的巨型精子，该发现也是已知最早的动物精子记录，将其化石记录提前了至少5000万年。相关研究成果于2020年9月16日作为封面论文在线发表于英国《皇家学会会刊—B辑》（Proceedings of the Royal Society B）上。
不同介形虫的三维复原图
介形虫是一类具有双瓣壳的水生微型甲壳类动物，在地球上已经生存了将近5亿年。地层中保存其双瓣壳的化石非常丰富，然而，绝大多数介形虫化石只保存有钙化的壳，软体部分（附肢和身体等）通常难以保存下来。但这些软体结构往往能够提供许多重要的古行为学信息，如生殖行为。
介形虫有性生殖器官对比图（左为化石，右为现代类群）：a和b：抱握器；c和d：卵的横截面；e和f：精子泵；g和h：介形虫的精子；i和j：半阴茎；k和l：介形虫精子细节结构
中国科学院南京地质古生物研究所“现代陆地生态系统起源与早期演化研究团队”的王贺博士和王博研究员等，与德国和英国科研人员合作，利用高分辨率显微断层扫描技术对产于白垩纪缅甸琥珀中保存有软躯体的介形虫化石标本进行了研究。
该枚琥珀重0.676克，长17.5毫米、宽13.5毫米、厚4毫米，共保存了39个介形虫化石标本。介形虫个体最大0.59毫米，最小0.24毫米。这些介形虫归属于三个不同的类群，并含有从幼年到成年的较完整的发育序列。通过与现生介形类的生活环境对比，研究认为这些介形虫当时生活在靠近海边的泻湖环境中。
介形虫交配行为复原图（杨定华绘制）
研究团队利用高分辨率显微断层扫描技术（显微CT）对其中的11个标本进行分析，通过近一年的高精度三维图像重建工作，精细还原了这些介形虫的壳体和软躯体（包括附肢、抱握器、曾克氏器（精子泵）、半阴茎、储精囊、卵和巨型精子）的形态特征。
基于化石功能形态学分析和现生介形虫的形态和生态学观察，研究认为其中一类化石介形虫在进行有性生殖时，雄性通过钩状抱握器抓住雌性并将半阴茎伸入雌性个体内，交配中，雄性通过曾克氏器（精子泵）将巨型精子送入雌性体内。曾克氏器因其具有发达的肌肉和螺纹状的刺，极易从现生个体中发现。巨型精子将储存在雌性储精囊内，随后精子开始具有活性完成受精过程。
介形虫精子大约200微米 大约是人类精子的20倍
研究员王贺告诉记者，巨型精子其长度至少相当于介形虫体长的三分之一，同时也进一步表明，介形虫的这种利用巨型精子进行有性生殖的行为在一亿年前就已存在，为生殖行为的演化停滞现象提供了一个重要实例。
本研究还认为这种包含巨型精子的复杂生殖行为提高了介形虫交配的成功率，促进了非海相介形类在晚中生代的辐射演化。
（来源：江苏广电融媒体新闻中心/黄蒙 编辑/高若婷）
2020-09-17 -
【新华网】法媒：科学家在缅甸琥珀中发现世界上“最古老”精子
据法新社柏林9月15日报道，一个古生物学家团队认为，他们发现了世界上最古老的动物精子。1亿年前，它们被冻在缅甸一团树脂里的一个微小甲壳纲动物体内。
中国科学院南京地质古生物研究所王鹤带领的专家团队说，之前已知的最古老动物精子化石只有1700万年的历史。他们在英国皇家学会学报上发表的一篇论文中说，这些精子是在一种甲壳纲动物中发现的。
报道称，今天在许多海洋里还能发现这种动物。专家们说，他们在一只雌性标本的体内发现了这些精子，这表明她刚刚完成受精就被困在琥珀中了。
报道称，令这一发现更特别的是，这些精子还被形容为“巨大”，大小是雄性的4.6倍。研究报告的作者之一、慕尼黑大学的雷纳特·梅茨凯-卡拉斯说：“这相当于一个身高1.7米的人产生7.30米的精子，因此产生这些精子需要大量能量。”2020-09-17 -
【中新网】科学家发现1亿年前动物精子化石为目前已知最早
介形虫交配行为复原图（南古所 杨定华绘制）南古所 供图
中新网南京9月16日电 (杨颜慈)据中国科学院南京地质古生物研究所16日消息，由该所研究人员参与的中、德、英研究团队通过对缅甸琥珀的研究发现，介形虫利用巨型精子进行有性生殖的行为在一亿年前就已存在，该结果使已知最早的动物精子记录提前了至少5000万年。
相关研究成果于当天作为封面论文在线发表于英国《皇家学会会刊—B辑》(Proceedings of the Royal Society B)上。
介形虫是一类具有双瓣壳的水生微型甲壳类动物，在地球上已经生存了将近5亿年。地层中保存其双瓣壳的化石非常丰富，但其软体部分通常不易保存。
近日，该所“现代陆地生态系统起源与早期演化研究团队”的王贺博士和王博研究员等，与德国和英国科研人员合作，首次报道了产于白垩纪缅甸琥珀中保存有软躯体的介形虫化石。
介形虫有性生殖器官对比图(左为化石，右为现代类群)：a和b：抱握器；c和d：卵的横截面；e和f：精子泵；g和h：介形虫的精子；i和j：半阴茎；k和l：介形虫精子细节结构。南古所 供图
报道称，该枚琥珀重0.676克，长17.5毫米、宽13.5毫米、厚4毫米，共保存了39个介形虫化石标本。介形虫个体最大0.59毫米，最小0.24毫米。这些介形虫归属于三个不同的类群，并含有从幼年到成年的较完整的发育序列。
研究团队利用高分辨率显微断层扫描技术对其中的11个标本进行分析，通过近一年的高精度三维图像重建工作，精细还原了这些介形虫的壳体和软躯体(包括附肢、抱握器、曾克氏器、半阴茎、储精囊、卵和巨型精子)的形态特征。
该研究首次在白垩纪介形虫化石中发现介形虫的巨型精子，其长度至少相当于介形虫体长的三分之一。该发现也是已知最早的动物精子记录，将其化石记录提前了至少5000万年。
研究人员认为，该化石表明与现代介形虫有性生殖相关的生殖器官至少在白垩纪中期就已形成，其形态特征在一亿年间没有发生改变，同时也进一步表明介形虫的这种利用巨型精子进行有性生殖的行为在一亿年前就已存在，为生殖行为的演化停滞现象提供了一个重要实例。
本研究工作由中国科学院、国家科学技术部和国家自然科学基金委资助。(完)2020-09-17 -
-
【科技日报】80多种远古海洋生物诉说3亿年前生物礁的秘密往事
2020年9月17日 来源：科技日报
3.85亿年前的中泥盆世，在现今的贵州独山大河口地质公园下，曾有一片温暖的浅海，那里聚集着各种海洋生灵，在礁石中穿梭往来......
这是一个风平浪静的日子，碧蓝的海水轻轻拍打着沙滩，距离海岸线不远处，是一片绵延上千公里的庞大生物礁体系。
潜入水下，就像是置身于海底总动员的世界，一簇簇随着海浪翩翩起舞的珊瑚和层孔虫，招手打着招呼，各种海洋生灵在礁石中穿梭往来、生息不止……
这不是著名的澳大利亚大堡礁，而是我国华南地区的鸡窝寨。“3.85亿年前的中泥盆世，在贵州独山的大河口鸡窝寨地区，曾有一片温暖的浅海，孕育了种类丰富的生物。”中国科学院南京地质古生物研究所副研究员梁昆告诉科技日报记者。
8月中旬，中、英学者在国际地质学期刊《三古》上发表论文称，他们在鸡窝寨生物礁化石群中，新发现80多种远古海洋生物化石。
中泥盆世的生物礁有什么特点，这个时期的物种间生态关系还有哪些未解之谜？鸡窝寨生物礁的最新研究揭开了这一时期生物间哪些生态关系？作为此次研究的带头人之一，梁昆9月7日接受了记者采访，讲述了这项研究的重要进展。
泥盆纪地球迎来生命演化重要阶段
站在群山环绕的贵州独山大河口地质公园，脚下的这片土地，经过数亿年的地质运动，已是沧海桑田、海枯石烂。
在4.19亿—3.58亿年前的泥盆纪，地球迎来了生命演化的重要阶段。这一时期，陆地上裸蕨类植物开始繁茂，海洋中更是精彩纷呈：无脊椎动物除珊瑚、腕足类和层孔虫等继续繁盛外，还出现了原始的菊石。脊椎动物中鱼类空前发展，让泥盆纪获得“鱼类时代”之称。到了泥盆纪晚期，原始两栖类动物开始出现。
我们再将目光转移到华南地区，那时，这里还是一片海洋。当时地球的海洋中发育了生命起源以来最大规模的后生动物礁体系。全球共有12个长度达1500公里以上的巨型生物礁带，而华南地区就是其中之一。
“鸡窝寨生物礁的多样性程度堪比今天全球旅游爱好者向往的澳大利亚大堡礁。”梁昆介绍，在中泥盆世吉维特期，地球海洋中发育了显生宙以来最大规模的后生动物礁体系。
生物礁包含海洋中最为复杂多样的生态系统，也是地球生命演化中最为重要的基因宝库，拥有最高级别的物种多样性、生境多样性、群落结构和功能多样性。
从吉维特中晚期开始, 后生动物礁的规模迅速减少, 到弗拉期末，后生动物生物礁生态系统彻底崩溃。经过数亿年的地质运动，远古的生物礁保存状况不尽相同。幸运的是，我国华南地区的生物礁得到较好的保存，包括广西、贵州和湖南，比较著名的有广西南丹大厂龙头山生物礁、贵州布寨生物礁、湖南新邵巨口铺生物礁等，这与当地独特的地形地貌与气候条件有一定的关联。
“3.85亿年前，华南是一片浅海台地，可以理解成‘海中的高原’，这里深度较浅、形状平坦、风浪不大，适合海洋动物生存。”梁昆说，特殊的埋藏特征与地质构造背景使得这些生物化石被良好地保存了下来。也正因如此，科学家才有足够的原位样本开展远古时期生物礁的生态统计与复原工作。
不同物种间经常上演“战争与和平”
今天看来，构成生物礁的珊瑚与层孔虫都是较为低等的动物，但是，通过科研团队的研究发现，在3亿多年前，这些低等生物之间，却也在不断上演“战争与和平”。
过去，由于相应的化石证据不多，这一时期生物礁的生物多样性、生物之间的复杂生态关系以及生物礁群落的构建等方面尚缺少较为细致的研究工作。因此，对关键地质时期的生物礁及生物多样性演化模式的进一步认识也受到一定程度的限制。
“这次研究主要针对鸡窝寨当地的生物礁化石群，新发现了80多种远古海洋生物化石。其化石数量之多、保存之完好、多样性之丰富，在全国乃至世界范围内都名列前茅。”梁昆告诉记者。
梁昆介绍，科研团队运用精细采样的方法，在这一生物礁化石群中的7平方米范围内选取28个样方，原位采样665块，制得化石薄片2804张，基于大量系统数据，开展了高精度的生物多样性和群落古生态统计工作。
“截至目前，在鸡窝寨生物礁化石群内我们已经识别出83种远古海洋生物，隶属于8个门类、44个属，包括四射珊瑚、层孔虫、横板珊瑚、苔藓虫等。”梁昆介绍说，当时海洋中鱼类也比较多，最大的鱼长度达到十几米，但是因为保存原因，很难在生物礁中看到它们的化石。
通过进一步研究，他们发现这一化石群不仅包含多样化的物种，而且存在复杂的生态关系。比如，不同物种之间既会“争夺地盘”，也会相互依存、共同生活，许多生物内部常常能看到存有其他生物的骨骼，这为研究远古海洋生态提供了重要参考。
“我们研究发现，当时的生态关系主要有空间竞争、共生、寄生这三种类型。”梁昆说，空间竞争主要体现在珊瑚和层孔虫为了抢夺生存空间相互排挤，往往层孔虫占据上风；珊瑚虫、层孔虫又可友好相处、共栖共生在一起；蠕虫也加入到这个欣欣向荣的生态系统中来，往往生活在层孔虫内；但是蠕虫也并非对谁都友好，研究发现它们与珊瑚相处过程中，就是典型的寄生关系，会延缓珊瑚的发育生长。
延伸阅读
生物礁是矿产资源的“指路牌”
生物礁不仅是地球生命演化最为重要的基因宝库，也是人类勘探矿产资源的“指路牌”。
梁昆介绍，生物礁的发育、分布和演化与造礁生物演替和气候环境变化密切相关，泥盆纪全球范围内发生了20余次生物事件或环境事件，对泥盆纪生物礁生态系统产生了重大影响。
比如，在中泥盆世吉维特中晚期全球范围内发生了一次重要的灭绝事件，这次事件带来全球海平面的快速上升，造成了生物礁的衰落。其中，约有50%的四射珊瑚和横板珊瑚属消失，以及约16%的层孔虫属灭绝。全球多条生物礁带也开始消退。
到了晚泥盆世弗拉期和法门期之交，全球发生了显生宙五次生物大灭绝事件之一的F/F大灭绝事件，一些残存的后生动物礁也惨遭灭绝，盛极一时的珊瑚—层孔虫后生动物礁生态系统彻底崩溃。
我国的生物礁从寒武纪至今均有发育，目前所发现的生物礁遍及西北、西南及华北地区。其中，泥盆纪、二叠纪和新近纪时期礁体发育最盛，数目众多。
“生物礁与油气藏、金属矿床不仅仅存在空间联系，还有成因上的联系。”梁昆说，近几年，我国南海北部大陆架上礁型油气藏的勘探成果显示了生物礁油气藏勘探的巨大潜力。同时，古生物礁体也成为寻找矿床的重要新领域，已有研究证实，生物礁—白云岩化—膏盐—油气—金属矿床之间有着密切的联系。比如，在陕南地区镇旬盆地泥盆纪地层中的层控型铅锌矿床和广西大厂锡石—多金属硫化物矿床，就是受碳酸盐台缘生物礁控制的典型实例。
因此，加强中国生物礁的发育、成因和分布规律研究具有重要的科学意义，能对促进自然资源利用的生产实践提供理论指导。同时，社会可持续发展也会进一步推动现代生物礁的保护等领域的深入研究。2020-09-17 -
【EurekAlert】100-million-year-old amber reveals sexual intercourse of ostracods2020年9月16日 来源：EurekAlert
Small bivalved crustacean ostracods are the most abundant fossil arthropods since the Ordovician and play an important role in paleoenvironmental reconstruction and evolutionary biology.
The vast majority of fossil ostracods are represented by calcified shells, and their soft parts, which can provide invaluable information about ancient ostracod autoecology, are extremely rare.
Recently, Dr. WANG He and Prof. WANG Bo, from the Nanjing Institute of Geology and Palaeontology of the Chinese Academy of Sciences (NIGPAS), and their collaborators presented exceptionally well-preserved ostracods with soft parts (appendages and reproductive organs) from mid-Cretaceous Myanmar amber (~100 million years old), which revealed sexual intercourse of ostracods.
The study was published in Proceedings of the Royal Society B on Sept. 15.
The ostracod assemblage in the amber is composed of 39 individuals in one amber piece and includes males, females and juveniles.
X-ray micro-computed tomography was used to obtain high-resolution three-dimensional images of their soft parts. The micro-CT reconstruction provided direct evidence of the male clasper, sperm pumps (Zenker organs), hemipenes, eggs and female seminal receptacles containing giant sperm.
This is the first time that giant ostracod sperm was found in Cretaceous ostracod fossils; its length was at least one-third of the body length of the ostracod. This discovery is also the earliest known animal sperm record, and approximately 50-million years older than the previous oldest fossil records of animal sperm.
Analyses of the fossil and extant ostracods show that during sexual reproduction, the male used its sexually dimorphic fifth limb, which has hook-like endopods, to grasp a female while introducing its hemipenes into the female's paired vaginas. The male's pair of Zenker organs then transferred the exceptionally long but immotile sperm via the male hemipenes into the female.
The Zenker organ is readily identified in extant cypridoidean ostracods as a large, spiny, sclerotized part of the deferent sperm duct. Muscle fibers alongside the organ connect the numerous spines, which are often arranged in a number of whorls that are taxonomically characteristic at the family level.
Once in the female, the sperm are pushed up the two long sperm canals, each ending in a sac-like seminal receptacle for sperm storage; there, they finally become motile, arrange themselves into a more organized assemblage and fertilize eggs during the process of oviposition.
Research reveals that the repertoire of reproduction behavior in ostracods, which is associated with considerable morphological adaptations, has remained unchanged over at least 100 million years - a paramount example of evolutionary stasis.
The appearance of a complex reproductive mechanism involving giant sperm improved mating success and may have been an important contributor to the late Mesozoic explosive radiation of the superfamily Cypridoidea, which today includes the vast majority of nonmarine ostracod species.
###
This research was supported by the Strategic Priority Research Program of the Chinese Academy of Sciences, the Second Tibetan Plateau Scientific Expedition and Research, and the National Natural Science Foundation of China.
2020-09-16