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【中国科学报】枝“浓缩”成花？演化路上添新证2020年10月19日来源：中国科学报本报记者崔雪芹花朵的起源长期以来是植物学界的难解之谜。近日，《古昆虫学》刊发了来自中国、西班牙古生物学者的一项研究结果。研究者在2000万年前~1500万年前的琥珀化石中发现了一种奇特的花。“长久以来，人们一直想搞清楚花是怎么来的。不久的将来，我们也许能彻底解开花的演化之谜。丁氏花的发现为我们提供了一条非常重要的线索，它的形态说明，花很可能就是纵向压缩的枝。”中科院南京地质古生物研究所研究员王鑫告诉《中国科学报》。此次研究涉及的琥珀化石产自中美洲多米尼加。“之所以叫它丁氏花，是我向就读北京大学时时任老校长丁石孙致敬。”王鑫表示。弄清花的演化跨越形态学鸿沟1.74亿年前，地球就有了美丽的南京花。1.25亿年前，朝阳序、古果、中华果、丽花、辽宁果、白氏果等众多被子植物出现在我国辽西地区。但是其中很多（例如朝阳序、古果、中华果）不似现代意义上的花：要么只有雌性结构，要么雌雄两性器官相距甚远，受人喜爱的靓丽花瓣也无影无踪。与一般花朵的花萼、花瓣、雄蕊、雌蕊几乎从同一点上生长出来不同，丁氏花似乎经过“纵向拉伸”，花朵中的各个器官，上下依次生长在一个花枝上。“这些化石为人们了解被子植物的演化历史提供了重要证据，但是它们距离人们想象中的花朵相去甚远，二者之间还有很大的形态学鸿沟要填补。填补这个鸿沟一段时间以来成了植物学家的重要任务之一，因为这将使植物学更加合理、可信。”王鑫表示。其实关于如何跨越这个形态学鸿沟，植物学家几百年前就有猜想。早在林奈时代，人们就猜想到花朵是一个纵向压缩的枝，通过花轴的缩短，花萼、花瓣、雄蕊、雌蕊这些常见的花器官被“浓缩”、聚集到有限的空间里，才会有我们日常生活中看到的花朵。早期被子植物，例如古果，多个雌性单位是沿一个枝依次排布的，不似常见的典型的花。典型的花各个器官挤成一团，之间的间距很小或者没有。这次发现的丁氏花具有花的形态（包括花被、典型的雄蕊和雌蕊），但是花的各个器官之间有明显的间距。所以它是介于早期非典型的花和现代意义上的花之间的过渡类型。丁氏花化石很小，只有3~4毫米，立体保存于多米尼加中新世地层出产的琥珀中。保存状态的良好和现代先进微CT技术的应用使得研究者可以清晰观察到花朵的主要特征：连接到花轴上的苞片、花被、雄蕊和雌蕊四轮器官。丁氏花具有五枚边缘相扣的花被片，十枚向内弯曲的雄蕊，中央是带有弯曲花柱的雌蕊。每枚雄蕊有一个很长的花丝，其顶上有一个包含四个药室的花药。这种花属于比较常见的真双子叶植物。“丁氏花的发现对于人们认清花的本质及其演化历程、重新理解早先发现的早期被子植物生殖器官、指明未来研究努力的方向都具有重要意义和科学价值。”王鑫说。来之不易的琥珀标本丁氏花的标本永久保存于抚顺琥珀研究所。关于丁氏花的发现，抚顺琥珀研究所所长范勇还给《中国科学报》记者讲述了一个故事。2011年春天，一位多米尼加的琥珀经销商来到抚顺琥珀研究所，计划销售一批多米尼加琥珀标本给研究所做科学研究用。谈完交易，经销商向范勇展示了大约十多公斤多米尼加琥珀标本，但声明这些琥珀标本是深圳的客户订好的货，只可欣赏，不能销售。标本数量很多，范勇熬夜查看。这一看，范勇从中发现有蝎子、螳螂、猎蝽等许多珍贵标本，更令人惊奇的是，范勇还从中发现了更加稀少的花朵标本。其中就包括之后命名的丁氏花化石。范勇反复向经销商要求，想购买这些珍贵标本。但经销商非常讲信誉，坚持这些标本不能出售。带着遗憾，范勇亲自驾车将经销商送到了机场，经销商飞往深圳去向客户交货。在返回途中，范勇想，这些珍贵标本是琥珀科研难得的宝贵证据，他调转车头，返回机场。经销商乘坐的班机已经飞走了，范勇急匆匆买了下一航班的机票，追赶到深圳。范勇赶到时，经销商和客户双方在机场已经交了货。多米尼加经销商深受感动，讲情动员客户将范勇选中的几件琥珀标本卖给范勇。虽然这些琥珀价格不菲，但范勇最终如愿以偿，成功拥有了这些标本。2013年，王鑫来到抚顺琥珀研究所，在众多标本中发现了丁氏花的标本。论文刊发历时七年研究一枚化石，并得出最终结论，一般需要三四年的时间。但现在离丁氏花的发现，已经过去了7年。其间合作研究、实验，直至学术成果刊发，经历了很多“波折”。7年中，王鑫等研究人员在多个国内外不同的学术杂志尝试过发表研究，但是都功败垂成，直到今年才得以发表。实际上，丁氏花比起之前研究过的早期被子植物化石，是个颇为年轻的化石。丁氏花的独特形态在早期被子植物化石和现代意义上的花之间首次架起了一座桥梁，使前者更加和谐地融入到了被子植物大家庭，也为阐明后者的来源作出了贡献。相关论文信息：https://doi.org/10.11646/palaeoentomology.3.4.152020-11-04 -
【江苏科技报】科学家发现被子植物家族新成员变果2020年10月28日来源：江苏科技报本报讯（记者陶韬、通讯员盛捷）近期，学术期刊《历史生物学》在线发表了中国科学院南京地质古生物研究所王鑫研究员带领的科研团队合作完成的题为《早白垩世包括不同器官的新型被子植物为花朵演化提供新的启示》的论文。来自福建农林大学和南京古生物所的5位学者在文中详细报道了辽宁凌源大王丈子义县组（约1.25亿年前）地层中出产的被子植物化石--凌源变果。凌源变果成为继此前报道的众多被子植物之后，早白垩世义县组被子植物家族的最新成员。据悉，被子植物起源及其早期演化是植物学家长期以来致力攻克的植物学难题，被《科学》杂志列为125个世界级科学难题之一。解决这个问题其实不难：找化石证据。我国辽西的义县组地层在世界范围内闻名天下，很大程度上就是因为其出产的被子植物化石。最近的关于义县组古植物学研究再次取得新的可喜进展：一个多变而有趣的被子植物化石--变果呈现在世人面前。凌源变果是一个保存为正负面的大型化石。植物保存的部分大约17厘米高、12厘米宽。化石保存了植物末端，包括茎、叶、花蕾、果实等各个连生器官。凌源变果的叶片特征指示凌源变果不可能是单子叶植物。虽然此前义县组的化石植物中曾经报道过类似双子叶植物叶片，但由于其单独保存，其母体植物的属性一直悬而未决。而此次发现的化石的叶片直接和其他器官相连，提供了难得窥视早期被子植物形态的重要窗口。科研人员表示，凌源变果令人惊奇的地方不仅表现在它的多变，还表现在它对花朵演化的启示。“通过研究发现，同一块化石上的凌源变果的生殖器官处于不同的发育阶段，这为我们了解这个植物的花朵形态和发育过程提供了千载难逢的机会。”据介绍，凌源变果最幼嫩的生殖器官是一个花蕾，顶端呈截形，似乎包裹在花被之中；而凌源变果最成熟的生殖器官是比较成熟的果序，包括两个或多个簇生的果实。由于此前报道过的义县组植物中很少看到类似花被的结构，此次包裹在凌源变果花蕾周围的类似花被的结构是首次显现出了现代意义上的典型的花中最招人喜欢的部分--花瓣的雏形。这个发现显然对人们了解花的演化具有重要意义。此外，凌源变果的发现在理论上也具有重要意义，其胚珠着生于果实的背缝线上。这一发现不支持教科书中流行的大孢子叶理论。按照该理论，胚珠应该着生在凌源变果的腹缝线上。无独有偶，在胚珠的着生位置这个特征上，凌源变果和此前在义县组地层中发现的早期被子植物化石（包括古果、假人字果）以及美国白垩纪中期的古花是一致的。虽然这些植物特征不支持大孢子叶理论，但是它们却都在新近提出的植物演化一统理论的预料之中。科研人员表示，义县组的被子植物的多样性远远超出了当初人们的想象。也许随着研究的深入，中国的化石记录会为人们解决被子植物起源和早期演化提供更多、更加令人惊喜的证据。2020-11-04 -
【科技日报】一朵1500万年前的花 能让我们接近花朵演化的真相吗2020年10月14日来源：科技日报雍容华贵的牡丹、冰肌玉骨的水仙、出污泥而不染的荷花……千百年来，人们用诗词、歌曲、绘画、影像作品赞美花朵的芬芳美丽、赋予它们深刻的寓意。但是，植物学家却在思考：这些美丽的花朵从何而来，又是如何演化的百余年来，达尔文的生物进化论深入人心，但花朵的演化史却是植物学家的难解之题，花朵演化之谜甚至被《科学》杂志列为125个世界级科学难题之一。植物学界猜测认为，花是一个纵向压缩的枝。这得到很多植物学家的认可，也得到现代植物学研究的支持，相关化石证据却一直缺席。记者10月10日从中国科学院南京地质古生物研究所获悉，该所王鑫研究员领导的国际团队合作完成的论文《中新世琥珀里的独特化石为花朵演化提供新的启示》于近日发表在《古昆虫学》上。他们在一块1500万年前的多美尼加琥珀中发现了一种奇特的花朵化石——五数丁氏花。化石清晰地呈现出该花是一个纵向压缩的枝，为花朵演化提供了重要证据。花朵其实是被子植物的生殖器官花朵之所以具有观赏价值，主要由于婀娜多姿、颜色艳丽的花瓣。花瓣也成为区分不同花朵的显著特征之一。但是在植物学家眼里，花朵只不过是一个用来繁殖下一代的器官，因此他们更加关注产生生殖细胞的雄蕊与雌蕊，这对于花的繁殖演化具有重要作用。“典型的花，一般由花柄和着生其上的花萼、花瓣、花蕊组成，花蕊又分为雄蕊与雌蕊。”王鑫告诉科技日报记者。对植物学稍有了解的人还会发现一个奇怪的现象，部分花朵没有花瓣，比如金粟兰。倘若林黛玉树下葬花，遇到的是这样的花朵该如何是好呢翻开植物演化教材我们会发现，与地球45亿年历史、最早植物苔藓数亿年历史相比，花朵出现的时间并不长，只有约一两亿年。“现在人们通称的花朵，实际上是被子植物的生殖器官。在被子植物出现之前，用孢子繁殖的苔藓和蕨类植物已在地球上生长了几亿年。”王鑫介绍说。被子植物，即开花植物，堪称植物世界的王者。它是当今植物界中进化程度最高、种类最多、分布最广、适应性最强的类群。现知全世界被子植物共有30多万种，占植物界总数的绝大多数。从现代基因学角度来看，花朵的发育本质上受到几个基因的控制，大致分为控制花萼、花瓣和花蕊的3类基因，科学家依照遗传学提出了花发育的ABC模型。不同的基因表达，决定了不同类群植物的花的大致结构，最终发育成我们所看到的花花世界。神秘琥珀化石证实科学猜想2002年5月，中国科学院南京地质古生物研究所孙革研究员团队在《科学》杂志刊发论文称，他们发现了一种距今约1.25亿年前的开花植物化石，并命名为中华古果。在人们的眼里，古果更像是草本植物，因为它虽具有花的繁殖器官，却没有色彩夺目的花瓣。与现代花朵不同的是，它的果实、雄蕊分布在一个长轴上，看起来像一棵水草。王鑫告诉记者：“植物学界很久以来有一个说法，认为花是一个纵向压缩的枝，但是却一直找不到相关的化石证据。仅有一个古果，还不能描述完整的花朵演化史，所以难免有人对之前的猜测将信将疑。”但是，在中国科学院南京地质古生物研究所、福建农林大学、西班牙比戈大学、辽宁抚顺琥珀研究所的5位学者共同努力下，他们在约1500万年前的琥珀化石中发现了一种奇特的花。王鑫将其命名为丁氏花。丁氏花化石很小，只有3—4毫米，镶嵌在一块中美洲多美尼加中新世地层中出产的琥珀里。由于琥珀良好的保存状态，利用现代先进的微CT技术，研究人员可以清晰地观察到丁氏花的主要特征：连接到花轴上的苞片、花被片、雄蕊和雌蕊4轮器官。令他们惊讶的是，与一般花朵的花萼、花瓣、雄蕊、雌蕊几乎从同一点上生长出来不同，这种远古花朵似乎经过了“纵向拉伸”，花朵中的各个器官，上下依次生长在一个花枝上。从王鑫提供的复原图来看，该花具有5枚边缘相扣的花被片，10枚向内弯曲的雄蕊，中央是带有弯曲花柱的雌蕊。每枚雄蕊有一根很长的花丝，其顶上有一个包含4个药室的花药。丁氏花属于大家比较常见的真双子叶植物。2018年，王鑫带领的科研团队发现的静子花，已经把真双子叶植物的历史追溯到大约1亿年前的白垩纪中期，但是这些花朵是如何演化而来的却一直缺乏有意义的化石证据证实和支持。“虽然丁氏花年代较新，但是它的独特形态首次表明，几百年来人们关于花的本质的猜想，可能是合理的，即花是一个纵向压缩的枝。”王鑫说道。延伸阅读丁氏花的命名是为致敬丁石孙先生王鑫介绍，该化石之所以命名为丁氏花，是为了纪念前北京大学校长、我国著名数学家丁石孙先生。“我们用丁氏花命名这个来自远古的化石花朵，以此致敬和告慰永远的丁石孙校长，感谢他用民主科学的学术氛围和坚定执着的人生追求，帮助我们解开了世界级的科学谜题。”王鑫说道。目前，这块解开百年科学猜想的化石保存于抚顺琥珀研究所。作为一家民办机构，抚顺琥珀研究所能够获得丁氏花琥珀化石也是可遇不可求。2011年春天，深圳同行带着一位多米尼加的琥珀经销商来到抚顺琥珀研究所，计划销售一批琥珀标本给研究所做科学研究用。计划中的琥珀标本并未让抚顺琥珀研究所所长范勇眼前一亮，但他却在其他客户预定的琥珀化石中发现一批非常稀有的花朵标本。范勇敏感地意识到这批标本具有重要的科学价值，想留下来开展研究。但是被多米尼加经销商一口回绝。经过一路追踪，范勇花了一周时间与深圳的客户商谈，最终获得了其中几个花朵标本。2013年，王鑫来到抚顺琥珀研究所，在众多的琥珀标本中发现了这件奇特的花朵标本，经范勇同意带回南京研究。经过多年的探索和实验，王鑫和他的团队最终破解了花朵演化之谜，于2020年推出了古生物学的重大研究成果。“长久以来，人们一直想搞清楚花是怎么来的。丁氏花的发现给我们提供了一条非常重要的线索，这个证据和结论不仅有利于确认人们关于花朵本质的解读，而且有利于人们理解原来看似怪异的早期被子植物化石（如辽宁古果、雨含果）。不久的将来，我们也许能彻底解开花的演化之谜。”王鑫告诉记者。2020-10-27
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【新华网】2019年度全国地质古生物科普十大进展发布2020年10月21日来源新华网新华网呼和浩特10月21日电（徐红梅）在20日召开的第五届全国地质古生物科普研讨会上，中国古生物学会发布2019年度全国地质古生物科普十大进展。2019年度全国地质古生物科普十大进展包括：中国古动物馆的从鱼到人生命之旅；南京古生物博物馆的许你一个“花花世界”——植物从孢子到花的繁殖故事展览；卓谨信息科技有限公司的“史前部落”恐龙主题交互式数字科普体验展览；内蒙古自然博物馆开发的公益科普课程及地质古生物课程；自然资源部东北亚古生物演化重点实验室的我国K-Pg界线科普宣传活动；重庆自然博物馆的“熊猫时代——揭秘大熊猫的前世今生”展览；大连自然博物馆的远古的生命——中生代生物化石展；上海代那索斯教育科技有限公司制作的知识付费科普动画课《恐龙探秘》；西北大学和长安大学推出的“小小古生物学家”开拓陕西古生物学科普；重庆自然博物馆、崇州天演博物馆、河南地质博物馆、汉中华奇石馆、湖南地质博物馆推出的“石头的故事”科普展览。中国古生物学会副理事长王永栋介绍，2019年度全国地质古生物科普十大进展展示了我国地质古生物科普领域取得的重要创新成果，对推动科学研究、科学传播和化石保护工作具有重要意义。中国古生物学会成立于1929年，是国内成立最早的自然科学学术团体之一。2020-10-21
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【新华社】古生物学家发现1500万年前的奇特花朵2020年9月30日来源：新华社新华社南京9月30日电（记者王珏玢）记者30日从中国科学院南京地质古生物研究所获悉，中国、西班牙古生物学者近日在约1500万年前的琥珀化石中发现一种奇特的花。与一般花朵的花萼、花瓣、雄蕊、雌蕊几乎从同一点上生长出来不同，这种远古花朵似乎经过了“纵向拉伸”，花朵中的各个器官，上下依次生长在一个花枝上。领导该研究的中科院南古所研究员王鑫介绍，此次研究涉及的琥珀化石产自北美洲多米尼加，距今约有1500万年历史。科研团队在其中发现了一朵长约3毫米的小花，小花的各组成部分清晰可见，属于典型的真双子叶植物。研究者们将之命名为“丁氏花”，以纪念我国著名数学家丁石孙先生。尤为独特的是，一般花朵的花萼、花瓣、雄蕊、雌蕊都紧密地“挤”在花轴的同一个部位——花托上，但丁氏花的花轴却是伸长的：各组成部分上下依次排列，之间的间距被拉开了，仿佛经过了“纵向拉伸”，长在一个枝上似的。“长久以来，人们一直想搞清楚花是怎么来的。丁氏花的发现给我们提供了一条非常重要的线索，它的形态说明，花很可能就是纵向压缩的枝。不久的将来，我们也许能彻底解开花的演化之谜。”王鑫说。相关研究成果已于近日发表在学术期刊《古昆虫学》(Palaeoentomology)上。该研究由中国科学院南京地质古生物研究所、福建农林大学、西班牙比戈大学、抚顺琥珀研究所的学者共同完成。存有丁氏花标本的琥珀化石现存于抚顺琥珀研究所。2020-10-09
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【光明网】南京古生物所等揭秘一亿年前介形虫的有性生殖行为2020年9月30日来源：光明网介形虫是具有双瓣壳的水生微型甲壳类动物，在地球上生存了近5亿年。地层中保存了较为丰富的介形虫双瓣壳化石，其软体部分通常不易保存。近期，中国、德国和英国的研究团队，利用高分辨率显微断层扫描技术，研究产于白垩纪缅甸琥珀中保存有软躯体的介形虫化石标本，发现一亿年前介形虫利用巨型精子进行有性生殖的行为。介形虫是自奥陶纪以来地质记录中最丰富的节肢动物化石之一，其大小通常在1毫米左右。介形虫化石具有生物地层学意义，是油气勘探中不可或缺的化石门类之一，在古环境重建和生物演化研究中扮演重要角色。大多数介形虫化石只保存钙化的壳，软体部分（附肢和身体等）通常难以保存，而这些软体结构能够提供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博士王贺和研究员王博等，与德国和英国科研人员合作，首次报道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类群，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，研究人员认为这些介形虫当时生活在靠近海边的泻湖环境中。研究人员利用高分辨率显微断层扫描技术（显微CT）分析其中的11个标本，通过高精度三维图像重建工作，精细还原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，发现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，易从现生个体中发现。巨型精子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。该研究首次在白垩纪介形虫化石中发现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；也是已知最早的动物精子记录，将其化石记录至少提前5000万年。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未发生改变；介形虫的这种利用巨型精子进行有性生殖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实例；该种包含巨型精子的复杂生殖行为提高介形虫交配的成功率，促进非海相介形类在晚中生代的辐射演化。相关研究成果以2020ExceptionalpreservationofreproductiveorgansandgiantsperminCretaceousostracods为题，在线发表在《皇家学会会刊-B辑》（ProceedingsoftheRoyalSocietyB）上。研究工作获得中科院、科技部和国家自然科学基金委的资助。南京古生物所项目聘用人员吴素萍协助完成显微CT实验，助理工程师杨定华绘制生态复原图。图1不同介形虫的三维复原图图2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图3介形虫交配行为复原图（杨定华绘制）2020-10-09
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【人民网】1亿年前动物怎么“造娃”？ 琥珀中巨型精子告诉你答案2020年9月23日来源：人民网中、德、英三国古生物学者在1亿年前的白垩纪缅甸琥珀中，发现了迄今最早的动物精子，将相关化石记录时间提前了约5000万年。动物最早的精子什么样一种动物为何上亿年来保持同一种交配方式看起来小不点的家伙，为何拥有巨型精子9月16日，中国科学院南京地质古生物研究所一场特殊的发布会，揭开了一亿年前介形虫有性生殖行为的奥秘。介形虫是一种具有双瓣壳的水生微型甲壳类动物，大小通常1毫米左右。现生的介形虫有上万种之多，别看它体型微小、毫不起眼，但是生命力和适应能力极其强大，而且它在地球上已经生存了将近5亿年，比起人类可久远得多。2017年，中国科学院南京地质古生物所获得一块来自缅甸的琥珀化石，利用高分辨率显微断层扫描技术（显微CT）对琥珀中保存有软躯体的白垩纪介形虫化石标本进行了研究，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。相关成果于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。精子长度是虫身的三分之一在一个装满了淡绿色水的量杯中，一些白色的“小点点”，正在水草中来回穿梭、游来游去。“这些就是现生的介形虫，是我在户外一个积满雨水的托盘中发现的。”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告诉记者，在生物分类中介形虫是一个纲。按照界、门、纲、目、科、属、种的分类来看，介形虫的家族很大，现生的介形虫种类有上万种。2017年，王贺博士和该所王博研究员等发现一枚独特的琥珀化石，透明的琥珀中夹杂着一些黑色的小点。经过协商，他们把这枚琥珀化石带回所里通过显微镜观察发现，这些黑色的小点就是介形虫。“介形虫在海相和陆相的沉积岩中很常见，但是琥珀化石非常罕见，这是已知发现的第二枚，但是另一枚没有保存介形虫的软躯体。”王贺告诉科技日报记者，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。经过与德国和英国科研人员合作，他们利用显微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的形态特征，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。“显微CT的好处是可以不破坏化石，就能获得完整的三维立体成像，对于这类微小化石的研究特别重要。”王贺说道。通过显微CT，研究人员看到了不可思议的一幕：这些白垩纪的介形虫，拥有巨型精子，长度达到200微米，也就是0.2毫米，是它身长的1/3。要知道，人类的精子长度只有20微米而已。“这个比例是非常惊人的，大家可以想象一下，如果人类的精子也达身高的1/3，是什么样子。”王贺说，更重要的是，这些精子刷新了动物界最早精子的纪录，此前是在南极发现的5000万年前环节动物的精子化石。有性生殖行为1亿年前就已存在介形虫一般生活在水体之中，淡水咸水中都有它们的身影。经过还原，这枚琥珀化石中的介形虫当时生活在靠近海边的泻湖中，湖边长满了红树林。它们归属于三个不同的类群，并含有从幼年到成年的较完整发育序列。某一天，一大滴树胶滴落在湖边的浅滩上，这些介形虫瞬间被包裹在其中，动弹不得。它们的外壳和软躯体都得到完整的保留。“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。”王贺说，所以科学家只知道数亿年前介形虫就已存在，却不知它们如何生活繁衍。基于化石功能形态学分析及现生介形虫的形态和生态学观察，研究人员发现化石中的介形虫与现生种类具有相同的抱握器、曾克氏器（精子泵）、半阴茎、储精囊、巨型精子等。他们研究认为，在一亿年前，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。交配过程中，雄性通过曾克氏器（精子泵）将巨型精子送入雌性体内。这一过程长达数十分钟之久。巨型精子进入雌性体内后，被储存在储精囊内，随后精子开始具有活性，并与卵子结合完成受精过程。“在雌性介形虫储精囊内有许多巨型精子，像一团乱麻一样缠绕在一起，但是雄性一次交配只能射出一枚精子，至于究竟哪颗精子能与卵子结合，可能是随机也可能由雌性介形虫选择。”王贺介绍说。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。“我们认为，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，促进了非海相介形虫类在晚中生代的辐射演化。而这种持续上亿年不变的有性生殖行为，为演化停滞现象提供了一个重要实例。”王贺告诉记者。研究介形虫化石有助重建古环境介形虫化石不仅具有重要的生物地层学意义，在油气勘探中是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。在地质古生物学研究中，介形虫与孢粉、有孔虫、放射虫等都被称为微体化石，它们需要借助显微镜才能看到。微体化石堪称寻找地球资源的“金钥匙”，科学家通过研究微体化石就能解决勘探和寻找能源的地层问题。石油、天然气、煤炭和页岩气都和古生物有非常密切的关系，动植物大量死亡之后经过地层学的埋藏最后才能形成能源。当钻到地下7000米取岩芯时，成本非常高，样品也很少，大的生物化石很难找到，只能靠这些细小的微体化石才能在岩芯中找到能源留下的蛛丝马迹。因为微体化石在地层中数量很大，因此具有较强的指示作用，可以帮助科学家确定地层年代，寻找石油、天然气等矿产资源。专家不仅在显微镜下观察微体化石，还给这些小虫照红外线，进行CT扫描，希望还原它们微米级的形态特征，因为这对中国能源经济非常重要，依靠这些不起眼的小化石，我们或许可能找到石油、天然气、煤炭、页岩气的大宝藏。“比如这次我们发现的介形虫属于白垩纪，如果地质勘探部门在钻探过程中发现介形虫，那我们就知道上下地层的大致年代，我国的大庆油田产油层就属于白垩纪。”王贺介绍说。而每种生物都有自己独特生活习性和分布规律，据此及相关的岩性资料可以推测出地层单元形成时的水体环境和气候条件，这种条件反过来又会控制着地层的形成和分布，因而也控制着烃源岩和储集岩的形成和分布。2020-09-24
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【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
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【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》（ProceedingsoftheRoyalSocietyB：BiologicalSciences）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