媒体关注
  • 【人民日报】亚洲古生物协会总部落户南京

      2019年11月20日 来源:人民日报
      本报北京11月20日电 (记者吴月辉)第一届亚洲古生物学大会暨中国古生物学会成立90周年纪念活动日前在北京举行。会议期间,来自亚洲10余个国家的古生物学会代表就正式成立“亚洲古生物协会”召开第一次工作会议,决定该协会总部落户中国。   据介绍,新成立的亚洲古生物协会总部设在中国古生物学会所在地南京,对于发挥中国古生物学的区域性国际学术影响力具有重要意义,也将有助于“一带一路”沿线国家开展国际合作。
      当天,中国古生物学会还授予张弥曼、汪品先、殷鸿福、周志炎、吴新智、郑守仪、陈旭、邱占祥等8位年逾八旬的院士终身成就荣誉。
      据了解,本次大会为期3天,设立10个专题论坛,并安排10个大会特邀报告、70余个口头学术报告和70余个展板报告。
      《 人民日报 》( 2019年11月21日 12 版)
    2019-11-20
  • 【新华社】中外科学家发现3亿年前“左撇子”植物

      2019年11月20日 来源:新华社
      新华社南京11月20日电(记者王珏玢)记者从中科院南京地质古生物研究所获悉,由中国、捷克、美国古生物学者组成的研究团队,在内蒙古地区的沼泽森林遗址里,发现一种约3亿年前的缠绕植物。与现在绝大多数缠绕植物向右螺旋生长不同,这种植物向左螺旋生长,堪称植物界罕见的“左撇子”。
      宇宙中大至银河星系、小至中微子运动,都普遍存在非对称结构,植物也不例外。研究显示,现生缠绕植物里,超过九成向右螺旋生长,这好比人类中的大多数,是习惯使用右手的“右撇子”。但这种习惯右旋的习性,在远古时期却未必如此。
      此次,研究团队在我国内蒙古乌海市的乌达煤田里,发现了迄今最古老的缠绕植物化石。这一地区原地埋藏了一片约3亿年前的沼泽森林。因为一次远古的火山喷发,降落的火山灰将这片森林三维“封存”了下来。这种保存方式与古庞贝城颇为相似,因此也被称为中国的“植物庞贝城”。
      得益于“植物庞贝城”中的立体化石结构,研究人员发现,新发现的这种远古蕨类植物,有着不同于现代缠绕植物的生长方向。它的叶轴直径约1毫米,两侧长有叶片和钩状的攀爬“触手”,以螺旋向左的方向缠绕在另一棵种子植物上。
      “有意思的是,包括此次新发现的化石在内,迄今人类找到的两种远古缠绕植物都为左旋生长,这与现在的情况截然不同。这引导我们重新看待非对称性在生物演化中的角色:这种现象因何产生、在漫长的进化中又如何变化,还有待科学家寻找更多的线索。”参与此项研究的中科院南古所助理研究员周卫明说。
      这一研究19日刊发在最新一期的国际知名期刊《当代生物学》上。
    2019-11-20
  • 【新华社】8位“80+”院士获中国古生物学会终身成就荣誉

      2019年11月18日 来源:新华社
      新华社北京11月18日电(记者董瑞丰)8位年逾八旬的老院士18日被中国古生物学会授予终身成就荣誉,他们被学界视为中国古生物学的杰出代表。
      当天,第一届亚洲古生物学大会暨中国古生物学会成立90周年纪念活动在北京召开。开幕式上,中国古生物学会向张弥曼、汪品先、殷鸿福、周志炎、吴新智、郑守仪、陈旭、邱占祥8位院士授予终身成就荣誉。
      古生物学是地质学的一门“小学科”,但是它在探秘地球漫长演变历史和追索生命起源演化方面,是一门不可或缺的“大学科”。
      中国古生物学会理事长詹仁斌介绍,中国古生物学会由丁文江、李四光等老一辈古生物学家于1929年组织成立。90年来,中国古生物工作者们逐渐向世人打开了地球46亿年在中国留下的地层书卷。
      中国科学院副院长李树深说,近年来,中国古生物学工作者在生命起源与早期演化、澄江生物群、热河生物群、东亚人类演化和全球界线层型“金钉子”等领域取得了一系列令人瞩目的研究成果。
      记者还获悉,此次会议期间成立的亚洲古生物协会总部落地中国。参会代表称,此举对于发挥中国古生物学的区域性国际学术影响力具有重要意义,也将有助于“一带一路”沿线国家及地区开展科技创新的国际合作。
    2019-11-18
  • 【新华社】中外专家齐聚云南澄江研讨“寒武纪大爆发”

      2019年11月15日 来源:新华社
      新华社昆明11月15日电(记者伍晓阳、严勇)在被誉为“20世纪最惊人的科学发现之一”的澄江动物群发现35周年之际,来自中国、美国、加拿大等国家的130多位专家学者12日至15日齐聚云南省澄江县,举行2019年寒武纪大爆发国际研讨会,交流该领域最新研究成果,商讨下一步研究方向。
      距今约5.3亿年前后的寒武纪早期,包括脊椎动物在内的几乎所有动物类型(门一级分类单元)在短短几百万年的时间内快速出现,这一快速的生命演化事件被称为“寒武纪大爆发”。以寒武纪大爆发为标志,地球漫长的历史可以分为两个阶段,即生命荒芜的“隐生宙”和生机勃勃的“显生宙”。
      寒武纪大爆发是古生物学、演化生物学和地球科学等共同关注的科学前沿领域。而发现于1984年的寒武纪澄江动物群是一个举世罕见的化石宝库,化石丰富而且保存精美,生动再现了距今约5.2亿年前的海洋生物真实面貌,为揭示寒武纪大爆发的奥秘提供了极其珍贵的证据,被誉为“20世纪最惊人的科学发现之一”。2012年,澄江化石地被列为世界自然遗产。
      记者从研讨会上获悉,截至目前,澄江动物群已经发现包括原始脊椎动物在内的260余种类、归属于20多个门一级的动物类型。澄江动物群不仅表现出动物身体结构的复杂多样,也体现了动物生态功能的分化和多样,如奇虾类化石的发现表明寒武纪早期海洋中已经建立起了由“金字塔”型食物链构成的复杂生态系统。而澄江生物群作为一个整体,则向我们展示了以后生动物为主导的现代海洋生态系统已经形成。
      “演化比达尔文所想的要复杂。”中国科学院南京地质古生物研究所研究员、澄江动物群主要研究者之一陈均远说。20世纪后期以来,尽管一系列前寒武纪末期和寒武纪化石群的发现和研究取得突破,但寒武纪大爆发仍有许多未解之谜。
      此次国际研讨会由中科院南京地质古生物研究所主办,国家自然科学基金委员会、澄江县政府等协办。研讨会安排了30多场学术报告交流,并组织专家学者赴贵州瓮安生物群、剑河“金钉子”剖面、帽天山澄江生物群、梅树村小壳生物群等重要化石产地和剖面进行野外科学考察,现场探讨有关科学问题。
    2019-11-15
  • 【新华社】中英科学家还原5亿多年前“地球大氧化”事件始末

      2019年9月3日 来源:新华社
      新华社南京9月3日电(记者王珏玢)记者从中科院南京地质古生物研究所获悉,该所朱茂炎研究员与英国地质、古生物学者合作,还原出5亿多年前地球含氧量的骤增过程。这次地球氧化事件,使得寒武纪大爆发前普遍缺氧的海洋和大气含氧量快速增加,为高等生命的快速演化提供了基本条件。相关研究成果已于2日发表在《自然-地球科学》上。 
      在地球历史上,曾发生过两次大氧化事件。第一次大氧化发生在约24亿年前,当时大气中的氧气从几乎为零上升到现代大气含氧量的1%,随后,地球上首次出现真核生物。到大约5.8亿至5.2亿年前,地球又发生了第二次大氧化事件。这一时期,地球上的海洋全面氧化,大气含氧量也增加到现代的60%以上,这为高等动物的出现和快速演化奠定了基础,随后便出现了著名的寒武纪大爆发。 
      关于第一次大氧化发生的机制,古生物学界已基本形成共识。给地球带来无数高等生命的第二次大氧化是如何发生的?此次,科研团队就这一问题展开了研究。 
      研究人员发现,大约5.7亿年前,地球上的主要大陆拼合成一个冈瓦纳超级大陆和位于超级大陆内部的中央造山带。剧烈的地质活动将地表的大量硫酸盐剥蚀带入海洋。这些硫酸盐与海水中的微生物和有机质反应,使海洋含氧量增高。海水中的氧气又通过气体交换进入大气,致使当时海洋和大气含氧量都迅速增高。 
      “早期地球环境是极端缺氧的,正是重大的环境变化,形成了生命演化中的关键节点。5亿多年前的第二次大氧化,为高等生命演化提供了环境基础。在此之后,动物的始祖才开始在地球上繁衍生息。”朱茂炎说。 
    2019-09-03
  • 【新华社】三国学者验明约4亿年前古生物“身份”

      2019年8月6日 来源:新华社
      新华社南京8月6日电(记者王珏玢)记者6日从中科院南京地质古生物研究所获悉,一个由中国、爱沙尼亚、美国古生物学者组成的研究团队,最新为一种生活在约4亿年前的古生物——几丁虫,验明了“身份”。
      几丁虫是一种生活在远古海洋中的微小生物。它们生存在4.85亿年至3.59亿年前,体长一般在50微米至2毫米之间,多呈瓶状、壶状、圆筒状,形态上看很像微缩版的漂流瓶。别看几丁虫个头小、又早已灭绝,但它却是古生物研究领域的“明星物种”。几丁虫在远古海洋中数量众多、分布广泛,而且它们演化很快,不同形态的几丁虫有各自对应的生存年代,古生物学者经常以此为标准来判断地质时期。
      然而,自1931年被正式发现以来,关于几丁虫是什么却一直是个不解之谜。有人曾认为,它是一类已经灭绝的原生生物。近些年,越来越多的学者则倾向认为,几丁虫是某类后生动物的卵或卵囊。
      此次,研究团队为了解开这一谜团,对370多种4亿年前的几丁虫化石进行了系统整理。这370多种化石覆盖了目前已知的所有几丁虫属别。形态学分析表明,即便同一种类的几丁虫化石,其形态长短也相差数倍,这与同种动物卵趋近于相似的特点差别很大。进一步与现代水生6门10纲45种无脊椎动物卵的对比研究显示,几丁虫壳体的大小差异,明显大于现代水生无脊椎动物卵的大小差异。这说明,几丁虫并不是某种动物的卵,而更可能是一类独立的原生生物。
      “明确几丁虫是一种独立的生物,意味着它有自己独特的发展与演化过程。特别是对于这种具有标志性意义的物种,搞清楚它的发展,对人类认识地球、了解生命起源与演化等都具有很大意义。”负责此项研究的中科院南古所副研究员梁艳说。
      相关研究成果于近日发表在权威生物学期刊《英国皇家学会学报B辑生物科学》上。(完)
    2019-08-06
  • 【中国科学报】4亿年前的“漂流瓶”找到“主人”

      2019年7月31日 来源:中国科学报(头版)
      研究揭示几丁虫更可能是一类独立的生物而非卵
      几丁虫曾广泛存在于4亿年前后的海洋中,化石形似微缩版的“花瓶”。此前,几丁虫大多被认为是某类生物的卵,导致其长期以来生物学属性不清。近日,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)副研究员梁艳和唐鹏等人通过研究提出,几丁虫更可能是独立的生物而不是其他生物的卵,相关成果于7月31日在线发表在英国《皇家学会学报B》。
      由于几丁虫演化速率快、分布广、形态构造简单易识别,其在年代地层及生物地层对比中发挥着重要作用。然而,自1931年几丁虫被正式建名报道以来,关于其生物学属性确难有定论。1963年,伴随着几枚茧状保存标本的发现,几丁虫被越来越多的学者认为是某类后生动物的卵或卵囊,并逐渐作为主流学说被广泛接受。
      近年来,南京古生物所联合爱莎尼亚塔林理工大学、美国德州农工大学、美国戴顿大学以及中南大学等高校,聚焦几丁虫壳体大小的形态学差异,就几丁虫的生物学属性提出了新的看法。
      科研团队对美国俄亥俄州上奥陶统2块微体样品中保存精美的新种Hercochitina violanasp. nov.的形态大小进行了无差别度量。研究结果显示,该种的壳体长度相差3倍有余,且壳表纹饰及体室下部的收缩随着壳体变长愈发显著,其形态差异似乎更接近纵向生长而非种内差异。梁艳告诉《中国科学报》:“这一现象与现下主流的卵或卵囊学说相去甚远。”
      为了进一步探索几丁虫形态差异的幅度及其生物学属性,研究人员收集整理了前人发表的57属(目前已知报道的所有属)378种几丁虫的最大最小壳长比,以及来自现代水生6门10纲45种无脊椎动物卵的大小差异值进行了类比研究。结果显示,当度量标本的数量足够时,几丁虫壳体的大小差异明显大于现代水生无脊椎动物卵的大小差异,说明其为后生动物的卵的可能性极低,更可能为一类独立的微体生物。
      梁艳指出,在对几丁虫的度量数据进行LOESS回归分析时,目前唯一报道有茧状标本的Desmochitina属的大小差异值相对较小,从形态差异的角度并不能完全排除其为某后生生物卵的可能性。
      相关论文信息:http://dx.doi.org/10.1098/rspb.2019.1270 
       
      Figure 1. Hercochitinaviolana sp. nov.的扫描电镜图像,很好地揭示了其形态变化的趋势。(j)和(k)为(a)和(i)的底部放大。(j)和(k)的比例尺代表50 μm,其它比例尺代表100 μm. 
      Figure 2. 几丁虫壳体大小的定量分析。(a-c) 最大最小壳长比的直方分布图,显示随着度量标本数量的增多,其主要分布区间的比值显著增大。(d) 对所有有效数据进行LOESS回归分析后亦发现,比值随着度量标本数量的增加而增大。(e-g) 对几丁虫的三科进行LOESS回归分析。     
       
      Figure 3. 现代水生无脊椎动物卵的变异系数值分布图。(a)变异系数值的直方分布及box-and-whisker分布图。(b) 50组数据的点状分布图。黑色—苔藓动物,蓝绿色—环节动物,红色—软体动物,蓝色—节肢动物,橙色—棘皮动物,灰色—脊索动物。 
    2019-07-31
  • 【环球科学】古生物研究学家:生物大爆发早于寒武纪?

      2019年7月5日 来源:环球科学
      本刊记者 罗凯
      2011年的夏天,炎热的天气像往常一样笼罩着湖北三峡地区。陈哲和中国科学院南京地质古生物研究所的几位同事正在这边的山区里做野外考察。山里的居民常用一种黑色的片状石板当瓦片,斜着盖在房子的屋顶上,一层层的石板像鱼鳞一样装饰着山间的民房。
      当地没有人注意这些石片的细节和纹理,也很难有人仔细端详它们。但在经过一处废弃的瓦片堆时,随队的关成国从其中一片石板上发现了异样,那上面有一块像芭蕉叶一样的印迹,特别像化石。
      几番观察后,陈哲认为这确实是化石,而且和来埃迪卡拉生物群中的厥叶虫(Pteridinium)同属一类。这是古生物学家第一次在国内找到可以与国际埃迪卡拉生物群相对比的化石标本,同时也结束了一段从20世纪50年代就逐渐被激起的渴望。要知道,自从首次在澳大利亚发现来自前寒武纪的埃迪卡拉生物群后,全世界30多个地方都相继出现了可以与之对比的生物群,但是,唯独中国一直没有相关报道。
      有趣的是,中国并不缺来自埃迪卡拉纪的生物群,无论是最古老的以藻类为主蓝田生物群还是以基干后生动物(现代动物的原始祖先,代表了动物这一支系从单细胞祖先演化成所有现代动物的最后共同祖先)和胚胎化石为特色的瓮安生物群,都早已闻名于世,唯独缺少可以与世界上其他地方相对比的埃迪卡拉生物群。不过,即便这些生物群同属于埃迪卡拉纪,它们也像一个个孤岛,在生命演化史的长河中各自繁盛,又各自灭亡。它们的经历与早期宏体生命的出现和演化息息相关,它们的习性或许可以解释现生动物繁荣的原因,但它们的崛起和灭亡却在残缺的地史记录中变得模糊,成了一段难以解开的谜。
      我们很想知道这些生物群之间的关系,也很想弄清它们与后续的寒武纪生命生物群之间有什么联系,如果能更进一步了解生命大爆发的真相,那就更好了。为此,我们采访了来自中国科学院南京地质古生物研究所的几位科学家。他们不仅有亲身经历三峡地区发掘过程的陈哲研究员,还有正在从事蓝田生物群研究的万斌副研究员,以及从事瓮安生物群研究的殷宗军副研究员。我们想和他们一起,试图还原藏在地球历史深处的那段故事。
      《环球科学》:中国有哪些来自埃迪卡拉纪的生物群,分别是在哪里发现的,其中有什么代表性的生物么?
      陈哲:古生物学家在中国发掘出了很多来自埃迪卡拉纪的生物群,按时代先后顺序分别有蓝田生物群、瓮安生物群、庙河生物群、石板滩生物群和高家山生物群。蓝田生物群出产自安徽休宁地区的蓝田组,是最早宏体多细胞生物的代表,以藻类和一些可能的动物化石为主。瓮安生物群则主要产出于贵州瓮安、开阳地区,主要以微体化石为特征,包括可能的胚胎化石、藻类和低等动物。这个生物群的分布很广,江西、湖北、陕西等地都有出现,时代上可能与蓝田生物群相近或略晚。庙河生物群最早发现于湖北庙河地区的黑色页岩中。化石以碳质压膜的形式保存,以底栖固着的多细胞藻类为主,也含有一些可能的后生动物和海绵化石。石板滩生物群则发现于湖北三峡地区,产出于灰黑色的灰岩中,包含了大量典型的软躯体化石,可广泛地与世界其他地区的埃迪卡拉生物群化石进行对比。相对较年轻的高家山生物群发现于陕西宁强地区,时代可能与石板滩生物群相当或略晚,以多种类型的管状化石为特征。
      《环球科学》:有哪些生物群可以与国外发现的埃迪卡拉生物群相对比,对比时有什么新的发现?
      陈哲:在中国众多的埃迪卡拉纪生物群中,产自灯影组(5.5-5.4亿年前)的石板滩生物群可以与国外广泛分布的埃迪卡拉生物群进行对比。无论是时代、化石类型还是化石组合,都有很强的相似性。石板滩生物群中发现的软躯体化石就与埃迪卡拉生物群白海组合和纳玛组合接近,其中有些化石还与世界其它地区产出的同类化石完全相同,比如盾盘虫(Aspidella)、厥叶虫(Pteridinium)、兰吉海鳃(Rangea)、查恩盘虫(Charnia)、狄更逊水母(Dickinsonia)、冬衣虫(Hiemalora)。当然,石板滩生物群也有一定的特色,其中丰度最大的软躯体化石是一种叫做雾河管(Wutubus)的生物,几乎占软躯体化石的40%。这种化石是我国特有的属种,在国外还没有报道,另外,石板滩生物群还有一个特点,遗迹化石非常丰富,类型也很多样,甚至出现了以前认为只有在寒武纪以后才会出现的足迹化石。
      《环球科学》:在这些生物群中哪一个生物群的时间最古老,时代是怎么确定的?
      万斌:在中国埃迪卡拉纪产出的这一系列化石生物群中,蓝田生物群的时代最古老,时代相当于埃迪卡拉纪早期(6.35-5.8 亿年之前)。这个生物群中包括了形态多样的海藻和一些可能的后生动物化石,是迄今为止最古老的宏体真核生物组合,其中很多动物的形态已经明显分异。可以说,这个生物群的出现为科学家探索宏体多细胞真核生物的出现,尤其是动物的起源和早期演化,提供了最早也最坚实的材料。
      不过,确定这个生物群的时间证据是通过地层对比间接获得的。一般情况下,地质学家可以测定地层中的特殊矿物确定时代,其中最重要的定年矿物是来自火山灰夹层中的锆石。这种方法利用了U-Th-Pb同位素体系的含量特征和放射性的半衰期原理。但是很遗憾,目前为止我们还没有在产出蓝田生物群的蓝田组地层中找到火山灰夹层,以及相关的定年矿物。因此我们只能通过地层对比的方法确定蓝田生物群的年代。确切地说,在埃迪卡拉纪早期,皖南地区沉积了蓝田组地层,而在同一时期我国三峡地区也沉积了一套地层,叫做陡山沱组。陡山沱组地层的研究历史久远,相对成熟,在不同层位有一系列的年代数据。通过对比我们发现,皖南地区的蓝田组和三峡地区的陡山沱组有极为相似的岩石地层序列和化学地层学特征(主要是碳氧同位素组成),可以完美地进行对应。由此,我们利用陡山沱组产出的年龄数据间接限制了蓝田生物群的年代。这项结论的科学依据很充分,也得到了绝大多数学者的认可。在下一步的工作中,我们仍然希望能在蓝田组的地层中找到火山灰夹层,或者其他可以有效确定时代的地质记录,从而直接限定蓝田生物群的时代。
      《环球科学》:中国的各种埃迪卡拉纪生物群之间有演化上的联系吗?
      殷宗军:由于时代不同,这些生物群基本上都是离散的窗口,演化上并没有直接的继承关系。比如我们不能说瓮安生物群演化成了蓝田生物群,然后又演化成了石板滩生物群。但是,这些离散的窗口都为我们了解海洋生物圈在埃迪卡拉纪的演替过程提供了重要信息。
      毫无疑问,这些生物为寒武纪生物群的出现奠定了基础,因为寒武纪早期出现的动物和藻类并不需要重新起源一次(生物圈不用重新“发明”一次动物和藻类),而是在前寒武纪的生物圈基础上演化出来的(分子生物学基础一样,很多重要类群的基因甚至基因调控网络的创新也在一定程度上有所继承)。但到目前为止,还没有任何证据可以表明埃迪卡拉纪的某两个生物群之前有直接的继承关系,毕竟两者之间存在时代上的鸿沟。它们更像两个离散的点,而不是彼此贴在一起的两个点。
      陈哲:没错,国内埃迪卡拉纪的生物群间各具特色,总体而言差别还是很大。但是其中也有极少量特殊的化石,可以归为相同的生物类型。这至少说明各生物群之间可能有藕断丝连的关系。比如,蓝田生物群中的扇形藻和奥尔贝串环(Orbisiana)、庙河生物群中的八臂仙母虫,这些生物在石板滩生物群中也出现了,反映了它们之间的某种联系。另外,世界上广泛分布的埃迪卡拉生物群(中国组合称石板滩生物群)中软躯体的埃迪卡拉型生物在寒武纪开始前几乎全部绝灭。虽然在寒武纪地层中也报道过类似的软躯体化石,但能否划定为埃迪卡拉型生物或其后裔,还有很大的争议。就我们所知,只有极少数的化石延续到了寒武纪,比如,克劳德管(Cloudina)。
      即便埃迪卡拉纪的生物群演化出了多细胞的宏体生物,要在它们和寒武纪以来的多细胞宏体生物间划上亲缘关系,还是有很大的争议。一些学者认为,埃迪卡拉生物群生物群中含有多种类型的生物,其中一部分可能已经是现生生物的早期祖先。而另一些学者的看法与此相反,他们认为这些生物与现生生物世界截然不同,是一次失败的演化试验。
      《环球科学》:那是什么促成了埃迪卡拉纪生物的蓬勃发展?
      殷宗军:可能是生物和环境共同作用的结果。首先海水含氧量需要达到一定程度,此外生物自身演化的一些分子生物学基础,比如重要基因和基因调控网络的创新也积累到了一定程度。
      实际上这个问题非常复杂,有数千篇论文讨论,而且莫衷一是。目前一部分人做环境变化,强调海洋的氧化过程对埃迪卡拉纪生物,尤其是动物演化的影响;另一部分人强调生物自身,认为不同动物之间的协作或竞争能促进生态位的扩张。比如,很多人都认为寒武纪大爆发之所以出现,是因为动物之间捕食-被捕食现象的出现导致了军备竞赛。有些动物在食物链顶端,发育了很强大的口器和附肢;有些动物在食物链底层,属于被捕食的对象,它们则发育了一些防御性状,比如坚硬的外壳,于是很多奇特的生命形式就出现了。这听起来很有道理,但实际上军备竞赛可能是繁盛的结果,而不是繁盛的原因。
      《环球科学》:目前国际上已经有科学家想推翻“寒武纪生命大爆发”的概念,把生命大爆发的时间提前到埃迪卡拉纪,这种思路会成功挑战传统观点么?
      殷宗军:我们知道这两个阶段的生物群之间有继承关系,但不是直接传承的,中间还有很多间隔。全球已经发现了很多埃迪卡拉纪的生物群,这是事实。在这个基础上,英国爱丁堡大学的蕾切尔·A·伍德(Rachel A. Wood)教授就在《自然》杂志的子刊《生态学与进化》(Ecology & Evolution)上撰文表示新的化石记录的发现更新了前人对寒武纪生命大爆发的认识,甚至是挑战了传统的寒武纪生命大爆发的观点,他们认为动物各个类群在埃迪卡拉纪就已经起源和演化了,一直缓慢持续地演化到寒武纪,横跨了数亿年,而寒武纪早期大量两侧对称动物出现只是这个宏大的生物演化历程中的一环而已。
      可以说,两派的共同点是对客观的化石记录其实没有争论,不同点在于对“寒武纪大爆发”下了完全不同的定义。对于认为存在寒武纪大爆发的科学家而言,是指两侧对称动物的主要门类,或者说身体构型(bodyplan)在寒武纪初期大规模出现,而在寒武纪之前和之后就很少或者说几乎没有新的两侧对称动物门类出现。他们把这个事实或者说现象称为寒武纪大爆发。
      对于认为应该把大爆发时间提前的科学家而言,他们对大爆发的定义更宽泛,把很多基础动物(比如海绵动物、刺细胞动物以及这几个动物门的基干类群)的诞生和发展的时间都包含在大爆发的范畴之内。而这些生物的确在埃迪卡拉纪就已经出现了。所以从这个角度上说,可能需要将大爆发的时间提前,或者说寒武纪初期的生物辐射演化事件只是更长尺度上生物演化过程的一环而已。但从本质上来说,这更像纯粹的“名词之争”,因为事实和现象基本不存在争议,只是对概念范畴的划定不同,或者看同一个现象的角度不同而已。
      《环球科学》:在未来的研究中,我们还有什么可以期待的?
      万斌:学术界普遍认为“寒武纪生命大爆发”是后生动物演化史上的一个里程碑事件,认为绝大多数动物门类的祖先都在寒武纪早期约5.18亿年前后爆发式的出现。然而,随着近年来研究的不断深入,科学界也普遍意识到有些后生动物在寒武纪之前就已经起源和分异。而我国寒武纪之前的埃迪卡拉纪地层发育非常完整,其中还包含了种类繁多的化石生物群。我相信,未来一定能在这些生物群中找到真正的后生动物,不但包括较为简单的基础动物类群,还应该有比较复杂的两侧对称动物类群。
      我们已经拥有大量的实证材料,为认识后生动物的起源和早期演化做好了准备,未来一定有很多具有国际知名度和影响力的成果从这里诞生。
      殷宗军:接下来我们还是会仔细研究已有的化石记录,从而更透彻地理解那个时代的精彩变化。化石材料的发现和报道只是其中一部分工作,基于大数据(在长时间尺度和全球尺度上)的统计分析工作,基于分子生物学的系统发生研究,以及利用分子钟的研究都在不断开展。未来结合分子生物学和化石记录的全证据链的研究会让我们对早期生命的起源和演化的理解有质的飞跃。
      我们会找到更多离散的点,发现更多新的化石甚至是化石群,从而让原本分离的孤岛逐渐连接起来。我们也会越来越清晰地看到那个时代生物圈的快速变迁,最终趋近完整的演化历史。
    2019-07-05
  • 【新华社】古生物学家复原近2万年来中国南方植被变化

      2019年7月3日 来源:新华社
      新华社南京7月3日电(记者王珏玢)记者从中科院南京地质古生物研究所获悉,该所科研人员领衔的一个团队,最新通过植物孢粉数据,全面还原出近2万年以来中国南方的植被变化过程。研究显示,近2万年内,我国南方气候由冷变暖。气候条件的变化,与人类早期先民从游牧采集转变为农耕定居关系密切,而人类活动也对植被环境产生明显影响。
      科研团队历时5年,在我国长江以南的20个地层剖面钻孔,最后选取其中14个点位的数据,研究过去2万年来植被随气候以及人类活动变化的规律。
      科研人员发现,约1.8万年前,在中国南方,有温带植被分布在现在的亚热带地区。这说明当时的气候比现在寒冷。到约9000年前,植被分布类型与现在类似,说明当时的气候已明显变暖,与现在相当,局部地区温度甚至比现在还高。6000年前,植被特征与9000年前相似,这说明虽然当时已有人类活动,但早期耕作对原始植被和环境的影响还较小。到约4000年前,森林被火烧毁的痕迹明显增加,阔叶林大面积消失,这说明人类活动已对环境造成明显影响。
      此外,在9000年前至4000年前,我国南方地区明显受到夏季风影响。这使得气候更加温暖湿润,充足的水分对农业发展有利。在长江中下游地区,人类活动对植被的影响比其他地区更早,影响也更加明显。
      “这项研究反映出气候变化和人类活动对植被的影响,对现在的环境研究也有借鉴价值。今后,我们还将研究更多剖面数据,更全面、系统地还原古环境变化。”负责此项研究的中科院南古所研究员王伟铭说。
      相关研究成果已于近日发表在权威学术刊物《中国科学:地球科学》上。
    2019-07-03
  • 【新京报】中国科学家为寒武纪生命大爆发添新解

      2019年5月20日 来源:新京报
       
      2008年,研究团队在西伯利亚开展了野外工作,采集了一套珍贵的寒武纪早期碳酸盐岩地层样品。受访者供图 
      距今约5.4亿年前的寒武纪早期,地球上最复杂的生命动物“爆发式”出现,这一现象被越来越多的化石发现所证实。但为什么会出现寒武纪生命大爆发、爆发的过程又是怎样的?这一直是当今演化生物学和地球科学共同关注的重大基础前沿科学问题。
      近期,由中国科学院南京地质古生物研究所参与领导的中英俄国际合作团队,为这一科学难题提供了新的答案。合作团队得出结论:大气和海洋的氧气含量控制着寒武纪大爆发的过程,氧气含量的大幅增加,直接导致寒武纪早期生物种类“井喷”。这一最新研究成果于5月6日在线发表在英国《自然-地球科学》上。
      悬案 
      寒武纪生命大爆发曾被指系假象 
      寒武纪生命大爆发被称为古生物学和地质学上的一大悬案。
      地球诞生于46亿年前,寒武纪距今约5.42亿年—4.85亿年。地球历史的前40亿年中,生命一直以简单和微体的形式存在,演化缓慢,几乎没有留下肉眼可见的痕迹。到了5.4亿年前的寒武纪时期,人们熟悉的、复杂多样的动物各种门类(节肢动物、软体动物、腕足动物、环节动物和原始的脊椎动物等)突然在2000万年间大量涌现,奠定了显生宙动物世界的基础。科学家们将这一变化称之为“寒武纪生命大爆发”。
      达尔文在《物种起源》中提到了这一事实,并百思不得其解。因为按照达尔文进化论,生物进化经历了从水生到陆地、从简单到复杂、从低级到高级的漫长演变过程。寒武纪大爆发显然和达尔文的理论不匹配。有观点认为,寒武纪生命爆发是一种假象。
      中国科学院南京地质古生物研究所研究员朱茂炎告诉新京报记者,上世纪80年代以来,随着越来越多化石被发现,人们更倾向于认为寒武纪大爆发是真实事件。但是,寒武纪大爆发为何发生、爆发的过程又是怎样的?“有观点猜测,氧气控制了复杂生命的出现,但如何控制、有什么证据?我们通过高精度的地球化学研究数据发现,海洋中氧气增多时,物种数量明显增加。”
      寻觅 
      赴西伯利亚无人区采集地层样品 
      谈起这次研究的起源,朱茂炎介绍,2005年南京召开了第四届国际寒武纪地质大会,会后他们总结了寒武纪的年代表、生物演化和环境研究,同时编制了一条寒武纪全球海水碳同位素演化曲线。
      结果发现,这条曲线与全球生物演化的阶段性是对应的,海水碳同位素正异常对应的是动物大爆发阶段,负异常对应的是动物灭绝阶段。“但这种关联的具体原因和机制一直不明。我们觉得这与生物氧化有关系,但到底是什么驱动了生物利用碳的过程?这是多年来,我们想探究的答案。”
      朱茂炎介绍,浅水海洋中沉积的碳酸盐岩(石灰岩)能记录海水碳同位素信息,是调查很好的切入口。研究人员将目光投到解题关键地区——俄罗斯西伯利亚。当地的寒武纪早期地层剖面不仅化石丰富,而且全部由碳酸盐岩构成,完整记录了该时期全球海水碳同位素的演化过程。
      2008年,研究团队与俄罗斯同行合作,在西伯利亚开展野外工作。沧海桑田,5亿年前在海洋中沉积的岩层如今已暴露地表。沿着勒拿河,在一片无人区的陡峭悬崖边,研究人员采集了一套珍贵的寒武纪早期碳酸盐岩地层样品。
      从数百米厚的地层中采集的几百块样本被带回中国,按照时间序列和厚度序列累积起来,研究人员得以研究寒武纪大爆发的古海水变化。
      为了解当时碳同位素的变化原因,研究团队还必须分析当时海水的硫同位素变化。朱茂炎说,碳同位素的实验方法已经很成熟,但当时硫同位素实验分析在国际上一直有争议,有观点担心实验过程有误差,得不到准确结果。
      经过多年努力,研究人员改进了硫同位素分析的实验方法。课题组对这套样品开展了系统的碳、硫同位素实验分析和数学模型计算,获得了令人兴奋的研究结果。
      结论 
      大爆发受控于大气和海洋的氧气含量 
      朱茂炎介绍,西伯利亚地区海水碳、硫同位素在寒武纪早期发生了五次同步变化。当海水碳、硫同位素同步偏重(正异常)时,表明有机碳和黄铁矿埋藏量增加,导致氧气产量快速增加;当海水碳、硫同位素同步偏轻(负异常)时,表明有机碳和黄铁矿埋藏量减少,导致氧气产氧量减少。也就是说,碳、硫同位素的变化反映了大气和浅海中氧气含量的变化。
      研究人员发现,在寒武纪大爆发高峰时期,海水碳和硫同位素值发生的同步波动次数及幅度,与动物化石多样性变化的次数及幅度在时间上高度吻合。“氧气多了,生物多样性就多了,物种数量明显增加。五次变化中,西伯利亚的物种最多时增加到300多种。”
      而在距今5.14亿年之后的大约200万年间,碳和硫同位素间的变化并不同步,反映了海水普遍缺氧。巧合的是,这一时间内发生了全球性寒武纪动物群的大灭绝。
      朱茂炎说,这一研究首次采用定量模型论证了动物的寒武纪大爆发过程受控于大气和海洋的氧气含量变化。
      目前,寒武纪大爆发仍有多道谜题等待科学家解答。在朱茂炎看来,生物演化和环境相互作用,不同学科的研究人员应一起探讨“解题”,共享实验方法和思想。“要推动多学科交叉,研究古生物、地球化学、地球物理、现代生物学的学者要坐在一起,破解寒武纪大爆发的谜题。”
      ■ 链接 
      云南澄江生物群为“寒武纪大爆发”提供证据 
      了解寒武纪大爆发,就必须提及中国云南澄江生物群。它与加拿大布尔吉斯生物群和凯里生物群构成世界三大页岩型生物群,为寒武纪地质历史时期的生命大爆发提供了证据。
      1984年7月1日,中国科学院南京地质古生物研究所研究员侯先光在帽天山发现一块化石,敲开了发现澄江生物群的大门。这块长尾纳罗虫化石是难得一见的软体组织化石,首次清晰展现出距今5.3亿年前的海洋动物世界的真实面貌。澄江生物群的发现,使其所在地——云南省玉溪市澄江县声名鹊起。
      原始的生命非常脆弱,大部分没有硬化骨骼,仅由软组织组成。这些生命一旦死亡,极容易化为乌有。而澄江生物群的各类动物化石却保存精美、举世罕见,这正是它的珍贵之处。此后,我国南京、西安、昆明、北京等地的古生物学家先后对澄江生物群进行了多次大规模采集。
      澄江生物群主要由多门类的无脊椎动物化石组成,门类丰富。这座“化石宝库”充分显示出寒武纪早期生物的多样性,将绝大多数现生动物门类的演化历史追溯到寒武纪开始,为揭示生物“寒武纪大爆发”的奥秘提供了珍贵证据,在国际上被誉为“二十世纪最惊人的科学发现之一”。(记者 张璐)
    2019-05-20