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  • “地球–生命系统演变”学术研讨会在南京召开
    3月24至27日,由中国科学院南京地质古生物研究所和北京大学地球与空间科学学院联合主办的“地球–生命系统演变”学术研讨会在南京召开。
      3月24至27日,由中国科学院南京地质古生物研究所和北京大学地球与空间科学学院联合主办的“地球–生命系统演变”学术研讨会在南京召开。会上举行了科学技术部国家重点研发计划专项项目《新元古代和古生代之交地球—生命系统演变》《植物登陆的环境资源效应》和青年项目《新元古代—寒武纪之交构造-环境-生命重大转折事件及其耦合关系》项目启动会,以及国家自然科学基金委员会创新研究群体项目《多细胞生物起源和早期演化》的中期总结会。
      本次会议邀请项目主管部门科学技术部高技术研究发展中心处长张峰,国家自然科学基金委员会地球科学部处长任建国、副处长郑袁明,项目依托单位中国科学院科技促进发展局副局长张鸿翔,北大地空学院院长张立飞、南京古生物所所长詹仁斌、副所长王军等领导参加。会议还特别邀请了中国科学院院士戎嘉余、周忠和、金之钧、沈树忠、徐义刚、李献华、赵国春、邓军、朱敏,以及中国科学院大学教授柴育成、北京大学物理学院大气与海洋科学系教授胡永云、西北大学教授张兴亮、中国科学院西双版纳热带植物园研究员周浙昆等作为指导专家。
      25-26日期间,科学技术部国家重点研发计划专项项目负责人以及国家自然科学基金委员会创新研究群体项目负责人分别对项目总体进展情况进行介绍,具体课题负责人也依次详细汇报了课题的实施情况和创新点方案。会上,科研人员和与会专家、学者进行深入讨论和交流。
      国家重点研发计划“地球系统与全球变化”重点专项旨在通过多学科交叉研究,深入认识地球系统和全球环境演变历史、规律和未来变化趋势,探索地球深部动力过程、地表及地球外圈层、人类活动三者互相作用对全球变化的影响机理,获取原创性的科学数据,创新地球系统和全球变化研究的方法体系,创建一批全球性和区域数据产品,发展新的理论体系,满足应对全球变化的需求,服务于国家经济和社会发展战略。
      创新研究群体项目支持国内外优秀学术带头人自主选择研究方向、自主组建和带领经过长期合作自然形成的研究团队开展创新性的基础研究,攻坚克难,培养和造就在国际科学前沿占有一席之地的研究团队。
      按照项目主管部门实施和管理要求的统一部署,为更好地落实项目拟定的实施方案,促进项目之间的交流合作,南京古生物所和北京大学地球科学与空间科学学院联合主办了本次会议。本次会议受到学界广泛关注,参会代表来自超过20家科研单位,总计超过170人。
    04
    2023-04
  • 中科院党组传达学习习近平总书记重要讲话和全国两会精神
    3月15日,中国科学院党组召开理论学习中心组集体学习会,传达学习习近平总书记在全国两会期间的重要讲话和全国两会精神。中科院院长、党组书记侯建国主持会议,交流学习体会并对全院抓好贯彻落实提出要求。
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    2023-03
  • 一图读懂:中国科学院2023年度工作会议报告
    2023年2月11日,在中国科学院年度工作会议上,中国科学院院长、党组书记侯建国受院党组和院务会议委托,作了题为《深入学习贯彻党的二十大精神奋力开创我院改革创新发展新局面》的报告。
    24
    2023-02
  • 一图读懂:中国科学院2023年度工作会议报告
    2023年2月11日,在中国科学院年度工作会议上,中国科学院院长、党组书记侯建国受院党组和院务会议委托,作了题为《深入学习贯彻党的二十大精神奋力开创我院改革创新发展新局面》的报告。
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    2023-02
  • 南京古生物所召开发展战略研讨会
    2月10日,中国科学院南京地质古生物研究所召开发展战略研讨会。会议特别邀请了中国科学院院士戎嘉余、周忠和、彭平安、郭正堂、徐义刚、李献华、朱敏、谢树成,西北大学教授张志飞、南京师范大学教授汪永进等专家到会指导。
      2月10日,中国科学院南京地质古生物研究所召开发展战略研讨会。会议特别邀请了中国科学院院士戎嘉余、周忠和、彭平安、郭正堂、徐义刚、李献华、朱敏、谢树成,西北大学教授张志飞、南京师范大学教授汪永进等专家到会指导。南京古生物所班子成员、战略咨询指导委员会成员、学术委员会成员及相关部门负责人等共30余人参加会议。会议由南京古生物所所长詹仁斌主持。
      会上,詹仁斌首先对各位专家的莅临指导表示感谢,并就研究所当前发展的基本情况进行了介绍。他指出,二十一世纪古生物学与地层学发展面临着系列新挑战,国家需求发生了新变化,对研究所的工作也提出了新要求。他重温了研究所成立的初心使命,回顾了研究所在服务国民经济和促进学科发展等方面取得的成绩,介绍了当前围绕主责主业推动实施的系列举措,并对影响研究所发展的问题和困难进行了梳理,希望与会专家通过深入研讨就研究所的可持续发展提出宝贵意见建议。
      在听取了詹仁斌的报告后,与会的各位专家积极肯定了研究所近年来取得的丰硕成果。随后,与会专家围绕研究所如何进一步凝练学科前沿问题、加强人才队伍建设、争取国家重大任务、探索新的研究范式、推动拓展学术交流、提升支撑平台建设等方面提出了具有战略意义的意见和建议。与会专家希望研究所能够始终保持定力,弘扬并传承好老一辈的科学家精神,守住研究所自身特色,充分发挥好在古生物学和地层学方面的优势,为学科发展和服务国家需求做出新时代的贡献!
      最后,詹仁斌代表研究所再次向各位专家长期以来对研究所的关心支持表示衷心感谢。专家们的意见建议把脉很准,非常具有启发性和指导性,下一步研究所将认真组织研讨,将其转化为推动研究所改革发展的新动力。“路虽远行则将至,事虽难做则必成”。全体南古人将齐心协力,紧紧围绕“十四五”发展目标,以更加勤奋昂扬的姿态,为推动学科发展、服务国家需求做出新的贡献!
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    2023-02
  • 中国科学院召开2023年度工作会议
     2月11日至12日,中国科学院在京召开2023年度工作会议。本次会议是在中科院全面深入学习贯彻落实党的二十大精神、全面实现“四个率先”目标关键时期召开的一次十分重要的会议。会议以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,深入学习贯彻党的二十大精神,准确把握全面建设社会主义现代化国家对科技创新提出的新部署新要求,总结2022年工作,明确未来一个时期中科院加快改革创新发展的总体思路,部署2023年重点工作。
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    2023-02
  • 古地磁和铼锇同位素研究揭示复杂条件下油气生成和聚集过程
    近期,中国科学院南京地质古生物研究所张勇副研究员与南京大学、英国帝国理工学院和杜伦大学开展合作,首次利用古地磁重磁化和铼锇同位素组合分析,对复杂条件下油气生成、运移和成藏过程的时间进行了可靠约束。相关研究结果发表在自然指数期刊《地球物理学研究杂志-固体地球》(JGR-Solid Earth)。
      油气作为沉积盆地中最重要的资源型流体,其生成、运移成藏,甚至是油藏破坏往往都受控于区域构造活动,理解上述复杂地质过程对于丰富油气演化理论以及提高油气勘探效率都具有非常重要的价值,可靠约束油气活动的时间是理解上述地质过程的关键线索。然而,可靠的时间约束常常需要完善的盆地地层、构造资料以及可靠的地温参数,一直以来都是油气地质界公认的难题。
      近期,中国科学院南京地质古生物研究所张勇副研究员与南京大学、英国帝国理工学院和杜伦大学开展合作,首次利用古地磁重磁化和铼锇同位素组合分析,对复杂条件下油气生成、运移和成藏过程的时间进行了可靠约束。相关研究结果发表在自然指数期刊《地球物理学研究杂志-固体地球》(JGR-Solid Earth)。
      本次研究以四川盆地西北缘的龙门山造山带二叠系含油碳酸盐岩为研究对象,古地磁研究发现在晚三叠世及中侏罗世-白垩纪发生了两次重磁化事件,揭示出两期油气运移进入该储层碳酸盐岩的时间;而通过选取对应的石油和沥青为铼锇同位素研究对象,则获得了相关油气生成的时间为~264 Ma和~94 Ma。相关研究可靠地揭示出该区域复杂的两期油气生成和成藏的过程,且与相关地质构造运动有很好的对应关系。
      研究还指出,正是由于古地磁重磁化和铼锇同位素组合分析两者在方法和原理上是完全独立的,又是揭示的同一油气过程,所以两个方法的结果和地质解释可以相互检验和相互补充。另外,该方法组合的重要特色在于,其可以独立于复杂地质背景以及不确定的烃源岩,更方便地揭示出相关油气的生成和运移成藏时间。
      本研究得到了国家自然科学基金和中国科学院项目等的资助。
      论文相关信息:Hu Jing, Zhang Yong*, Dong Jia*, Adrian Muxworthy, David Selby, Li Yongxiang, Matthew J. Brzozowski, Wei Guoqi, Cao Jian, Yin Hongwei, Li Wei, 2023. Combining paleomagnetic and Re–Os isotope data to date hydrocarbon generation and accumulation processes,Journal of Geophysical Research: Solid Earth, https://doi.org/10.1029/2022JB025955.
      图1 采样和研究区域地质简图
      图2 两种研究方法结果对比
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    2023-02
  • 研究发现臭氧层破坏导致二叠纪末陆地生物大灭绝的直接证据
    2.52亿年前的二叠纪末大灭绝造成了约81%的海洋物种和89%的陆地物种灭绝,其主要原因被认为是大规模火山喷发导致的环境变化,但仍缺乏环境因素影响陆地生态系统的直接证据。中国科学院南京地质古生物研究所刘锋研究员与英国、德国同行等合作,通过研究该时期化石花粉粒中“防晒霜”含量的变化,发现臭氧层破坏导致二叠纪末陆地生物大灭绝的直接证据,研究成果于2023年1月6日在线发表于国际知名期刊《科学进展》(Science Advances)。
      2.52亿年前的二叠纪末大灭绝造成了约81%的海洋物种和89%的陆地物种灭绝,其主要原因被认为是大规模火山喷发导致的环境变化,但仍缺乏环境因素影响陆地生态系统的直接证据。中国科学院南京地质古生物研究所刘锋研究员与英国、德国同行等合作,通过研究该时期化石花粉粒中“防晒霜”含量的变化,发现臭氧层破坏导致二叠纪末陆地生物大灭绝的直接证据,研究成果于2023年1月6日在线发表于国际知名期刊《科学进展》(Science Advances)。
      二叠纪末期的大灭绝事件是显生宙最大一次灭绝事件。科学家们普遍认为二叠纪末期西伯利亚大火成岩省的喷发造成的全球温室气体增加,全球变暖以及海洋酸化可能是引起这次灭绝的主要诱因。但对于这些环境因素如何影响陆地生态系统到目前还有很多争论。
      一些孢粉学家在陆相二叠—三叠纪过渡剖面发现了一些畸形孢子和花粉,推测这些畸形孢子或花粉可能是由西伯利亚大火成岩省喷出的卤族元素造成的全球臭氧层破坏诱发的紫外线辐射增加引起的。但通过对现代植物中产出的畸形孢子和花粉的研究表明,这些畸形花粉和孢子产生的环境背景十分复杂,干旱、空气污染以及植物体的外伤都有可能诱发植物体产生畸形孢子或花粉,所以单凭在陆相二叠-三叠纪过渡剖面发现的少量畸形孢子和花粉并不能直接证明二叠纪末期大灭绝期间存在全球臭氧层空洞引起的紫外线辐射增加。
      植物体需要阳光进行光合作用,为植物体生长提供能量,但又要避免阳光中有害的紫外线对植物体特别是植物生殖细胞(孢子和花粉)中遗传信息的破坏。为了适应陆地辐射环境,陆生植物演化出了一些调控机制,以减少紫外线对植物体的伤害。在植物体的生殖细胞中这种机制表现为植物的孢子和花粉的外壁中含有大量功能与“防晒霜”十分相似的化合物(香豆酸和阿魏酸),这些化合物可形成共振稳定的酚自由基,抵抗紫外线引起的氧化作用,从而保护脆弱的孢子和花粉,为陆生植物的传播和繁衍提供了保障。
      现代植物学家已经观察到植物体可以根据周围的紫外线辐射环境,自动调节其生殖细胞外壁“防晒霜”的含量,同时这些“防晒霜”可以在惰性的孢子和花粉外壁中保存很长时间。因此,理论上我们可以通过对这些孢子和花粉中“防晒霜”含量的测定反推地质历史时期大气紫外线辐射强度。
      研究团队运用傅里叶变化红外光谱,对产自我国西藏南部二叠——三叠纪过渡剖面的1011粒阿里型花粉中的香豆酸和阿魏酸进行了定量测量,通过对这些花粉产出的红外光谱的大数据分析,发现在二叠纪末大灭绝期间地层中花粉外壁的香豆酸和阿魏酸含量明显高于灭绝前后化石花粉中该化合物的含量。直接证明了二叠纪末期大灭绝期间存在全球紫外线辐射增加的现象。同时,研究团队也对剖面地层的有机碳同位素和汞的浓度进行了分析,发现这两个指标的异常波动与化石花粉中出现大量香豆酸和阿魏酸的层位基本相当,进步确认二叠纪末期全球紫外线辐射的增加可能是由于当时剧烈的火山活动引起的。
      空气中紫外线辐射量的增加对整个陆地生态系统具有深远的影响。由于紫外线不仅对植物的生殖细胞具有很强的杀伤作用,同时也会对植物体叶肉细胞造成破坏。为了抵御紫外线对叶肉细胞的破坏,植物体会在其叶片中大量合成叶黄素、香豆酸和阿魏酸等,相应减少叶绿素的合成,从而导致植物体光合作用的减弱,进而使得植物体对于温室气体吸收能力减弱,进一步加重了二叠纪末期火山喷发引起的全球温室气体增加。另外,叶肉中的叶黄素、香豆酸和阿魏酸等对于食草动物以及昆虫来说是一种很难消化且营养价值较低的化合物,所以紫外线辐射的增加间接影响了陆地食物链,可能是导致二叠纪末陆地食草动物以及昆虫大灭绝的主要原因。
      该研究得到国家自然科学基金委、第二次青藏高原科学考察与研究、中科院战略性先导科技专项(B类)、德国研究基金会、自然环境研究委员会和人类前沿科学计划的资助。
      论文相关信息:Liu, F.*, Peng, H.P., Marshall, E.A.J., Lomax, B.H., Bomfleur, B., Kent, M.S., Fraser, W.T., Jardine, P.E.* (2023). Dying in the Sun: Direct evidence for elevated UV-B radiation at the end-Permian mass extinction. Science Advances 9, eabo6102. http://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abo6102.
      藏南曲布剖面二叠纪末期黑色页岩
      曲布剖面二叠-三叠系过渡地层中发现的花粉化石(阿里粉)
      臭氧层破坏引起的紫外线辐射增加对陆地食物链的影响
    07
    2023-01
  • 南京古生物所2023新年贺辞
    值此2023元旦新年辞旧迎新之际,我谨代表中国科学院南京地质古生物研究所党政领导班子,向全体南古人,向长期以来给予南京古生物所关心、支持和帮助的各界人士,以及你们的家人,致以最诚挚的感谢和最衷心的祝福!祝大家新年快乐,阖家幸福安康!
      踔厉奋发创佳绩,万象更新展新颜。值此2023元旦新年辞旧迎新之际,我谨代表中国科学院南京地质古生物研究所党政领导班子,向全体南古人,向长期以来给予南京古生物所关心、支持和帮助的各界人士,以及你们的家人,致以最诚挚的感谢和最衷心的祝福!祝大家新年快乐,阖家幸福安康!
      2022年,在中科院党组的正确领导下,南京古生物所深入学习贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想和党的二十大精神,不断增强“四个意识”、坚定“四个自信”、做到“两个维护”,围绕全面实现“四个率先”和“两加快一努力”目标要求,党政同心,聚焦主责主业、狠抓工作落实,稳步推进研究所各项工作取得重要进展。
      所领导班子认真履行全面从严治党责任。落实所党委“三重一大”事项决策制度,进一步提高基层党组织建设质量,选优配强支部书记,大力弘扬科学家精神,加强作风学风建设。国重支部被评为中科院“四强”标兵党支部,李四光先生办公旧址暨研究所所史馆入选全国和江苏省首批“科学家精神教育基地”、中科院弘扬科学家精神示范基地。
      研究所“十四五”规划获中科院批复(基础前沿交叉领域)。重点聚焦地球生命起源与早期演化、陆地生态系统起源与演化、精时地层与古地理三个主攻方向,以及深时重大生物事件与生态系统演变、深时气候变化与天体古生物学、地层古生物大数据分析三个新兴方向。
      不断深化科研院所改革试点。围绕学科发展和国家需求,进一步优化科研布局和组织体系,新成立“新生代生物演化与环境研究室”和“沉积盆地研究中心”。持续优化科技评价和经济资源配置,创新采用“研究室主建、创新团队主战”的方式,组织以“创新研究群体”形式进行集成攻关,打造建制化基础研究新范式。
      持续推进重点实验室重组改革。明确实验室使命定位为“面向古生物学和地层学国际前沿及国家资源安全需求,探索生命起源与演化的奥秘,揭示生物与环境共演化机制及其资源效应”。完成实验室体系框架重组、科研组织模式的创新和确立、人才队伍的培养、遴选和引进,进入重组工作的实质推进阶段。
      积极组织承担国家重大科技任务。承担中科院战略先导专项(B)“关键地史时期生物与环境演变过程及其机制”,取得新的重大突破;承担科技部国家重大科技专项“第二次青藏高原科学考察”专题和国家重点研发计划“新元古代和古生代之交地球—生命系统演变”(2022年新增),以及国家基金委创新群体“多细胞生物起源和早期演化”等。为中石油、中石化、中海油、中国地质调查局等提供系列咨询服务,启动十余项攻关项目。
      研究成果丰硕。全年发表科研论文410余篇,包括Science、Nature、PNAS在内的Nature Index期刊论文23篇。发现约5.35亿年前“皱囊虫”的关键特征,认为其更可能是蜕皮动物而不是原先认为的最早的后口动物(Nature,2022);发现约5.18亿年前的“云南虫”具有脊椎动物特有的细胞软骨构成的咽弓,支持其为脊椎动物的最基干类群(Science,2022);提出约3亿年前的晚古生代大冰期期间地球上曾发生过一次短暂的巨量碳排放事件,引发了海洋缺氧及海洋生物多样性骤降(PNAS,2022);昆虫化石揭示2亿年前中生代声学景观及动物声音交流行为的演化(PNAS,2022)。三项成果入选中国古生物学十大进展,一项成果入选江苏省科学技术奖。出版中、英文专著《中国扬子区奥陶纪末至志留纪初含页岩气地层》,为国家非常规油气勘探开发提供地层“黄金卡尺”。
      队伍建设取得新突破。青年学科带头人快速成长,年内1人获评国家科技创新领军人才、1人获评青年拔尖人才,1人获国家基金委优秀青年基金,1人获中科院青年科学家奖、3人获院青促会优秀会员。为满足优化后的学科布局需求,面向海内外精准引才,从澳大利亚麦考瑞大学、英国地调局、南京大学、北京大学以及中科院相关单位全职引进院人才计划候选人5人;柔性引进中科院院士3人、国家杰青3人担任客座研究员。做好后备人才储备,年内招聘博士后/特别研究助理10人(黎巴嫩、西班牙籍各1人),招收研究生31人创历史新高,获评中科院院长特别奖等系列荣誉。
      国际合作彰显影响力。组织17人赴泰国参加第六届国际古生物学大会,继续引领相关国际组织工作;国际小行星协会正式命名“南古星(Star of NIGPAS)”;1人入选伦敦地质学会荣誉会士、1人获评国际地层委员会埃迪卡拉系分会终身荣誉委员。
      平台建设取得重要进展。围绕“国际一流的地层古生物学实验技术支撑平台”目标,完成微纳结构显微成像、稳定同位素与环境元素同位素研究等技术平台布局和交叉团队建设,年内支撑服务总收入1000余万元;进一步提升GBDB数据库建设,获“中国科学院2021年网信工作进步奖”;多方争取投入科学传播经费1100余万元,博物馆全年接待近20万人次,举办科普活动300余场,发布系列科普视频,荣获中科院优秀科普图书(2项)及江苏省优秀科普作品一等奖(2项)等系列荣誉。
      展望未来,机遇无限。南京古生物所将继续在院党组的领导下,更加紧密地团结在以习近平同志为核心的党中央周围,持续深入学习贯彻党的二十大精神,根据党中央、院党组的统一部署,持续聚焦主责主业、狠抓工作落实,稳步推进研究所改革发展,以新的优异成绩为服务国家需求并有效促进中国乃至国际地层古生物学学科发展,为实现第二个百年奋斗目标和中华民族伟大复兴的中国梦做出新的更大贡献!
      祝大家在新的一年再创佳绩!
       
      詹仁斌所长
      中国科学院南京地质古生物研究所
      2022年12月31日
      
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    2022-12
  • 2亿年前的交响乐:螽斯化石揭示中生代声学景观的演化
    研究结果揭示了中生代螽斯的声学行为的演化,为昆虫和早期哺乳动物的声学共演化假说提供了证据,也为动物的声学演化机制和中生代的声学景观提供了新信息。
      声音交流是动物最重要的通讯方式之一,对动物的生存具有非常重要的意义。声音交流通常被用于求偶、交配、捕食和躲避天敌等行为中,这也构成了现代生态系统中纷繁复杂的声学景观的一部分。由于声学景观无法直接保存在化石记录中,我们对早期声学景观面貌以及动物声音交流行为的起源和演化了解非常有限。
      直翅目昆虫是现今多样性最高的鸣声生物,包括我们常见的蟋蟀、螽斯、蝗虫等。其中螽斯(俗称蝈蝈、纺织娘)可以利用前翅间的相互摩擦发出声音,依靠前足的听器(鼓膜)接收声音信号。螽斯在中生代非常繁盛,因此是动物声学演化研究的一类理想类群。
      近日,中国科学院南京地质古生物研究所的博士研究生许春鹏在王博研究员和张海春研究员的指导下,建立了首个化石直翅目形态特征数据库,以中生代的螽斯化石为研究对象,分析了该类群声音器官的形态特征,并重建了其鸣声频率的宏演化历史。研究结果揭示了中生代螽斯的声学行为的演化,为昆虫和早期哺乳动物的声学共演化假说提供了证据,也为动物的声学演化机制和中生代的声学景观提供了新信息。相关研究成果于2022年12月13日在线发表于《美国科学院院报》(PNAS)上。
      研究取得的主要成果如下:
      1 重建了中生代螽斯的鸣声频率。研究团队检视了各地馆藏的直翅目化石标本,建立了螽斯化石的关键形态特征数据库,并根据生物物理模型,对中生代螽斯的鸣声频率进行了系统重建。对南非和哈萨克斯坦标本研究发现,早在三叠纪中期螽斯就已经可以发出高频的鸣声(12-16 kHz),这也是整个动物界最古老的高频声音记录。进一步的数据库分析表明,中生代螽斯已经演化出极高的声音频率多样性,并已经具有明显的声学生态位分区现象。声学生态位分区的出现,可以极大地降低声音交流时其他声学信号的干扰,提高声音交流的效率。高效的声音交流能力很可能是中生代早期螽斯辐射演化的驱动因素之一。
      2 发现了最古老的昆虫听器和复杂声学行为。在侏罗纪鸣螽化石中发现了保存精美的听器。无论是在大小、位置还是在结构上,它们和一些现生螽斯(例如鸣螽、沙螽)的听器几乎一样。它们分别位于一对前足的内侧(后侧)和外侧(前侧),由内部椭圆形的硬质鼓膜板和包围在其外侧新月形的软质鼓膜组成。这种结构表明其可能以硬质的鼓膜板为支点,形成杠杆结构以大大地提高声波的传导效率。综合鸣器和听器的证据表明,早在侏罗纪雄性螽斯间的复杂声学行为(争斗和领地行为)已经出现。
      3 中生代螽斯的类群转换和声学演化。在早-中侏罗世,螽斯类群发生了明显的类群转换现象:原本占据主导地位的哈格鸣螽科昆虫开始衰落,鸣螽科昆虫开始崛起。同时,中生代哈格鸣螽科和鸣螽科昆虫的鸣声频率虽然都主要分布在4-16 kHz之间,但却有极大的不同:哈格鸣螽科昆虫的鸣声频率在4-16 kHz近乎均匀分布,而鸣螽科昆虫的鸣声频率显示为双峰分布(主要位于4-8 kHz和12-16 kHz两个范围内)。高频鸣声有利于躲避捕食者的探查,但传播距离较近;低频鸣声则恰好相反,虽易被捕食者探查,却能够传播更远的距离。鸣螽科昆虫叫声频率的双峰分布表明,每个种类在“传播距离”和“躲避探查”之间根据自身需求和特点更好地权衡,避免了既容易被探查又传播不远的情况。此外,螽斯前翅声音辐射区域的变化(镜区面积占比提升)也说明了从中-晚三叠世到中侏罗世,其发声能力有了明显增强。
      4 为螽斯和早期哺乳动物的声学共演化假说提供证据。与其他脊椎动物相比,现生哺乳动物具有更高频的听力范围和更灵敏的听觉能力。在爬行动物占据主体生态位的中生代,原始哺乳动物可能多为夜行的小型食虫类,很可能利用声音进行定位猎物和侦查捕食者。而善于鸣叫、体型硕大的螽斯可能为早期哺乳动物提供了理想的食物来源。
      本研究发现中生代螽斯在早-中侏罗世发生一次明显的类群更替(从哈格鸣螽科主导转为鸣螽科主导),时间上恰好对应了早期哺乳动物的辐射事件,并伴随其听觉能力的提高。因此,早期哺乳动物很可能对螽斯的演化产生了定向选择作用,导致了哈格鸣螽科昆虫的衰落以及声学通迅能力和飞行能力更强的鸣螽科昆虫的崛起。反之,螽斯高频声音的出现可能也促进了早期哺乳动物听觉能力的提高。
      5 为中生代的声学景观提供新认识。在现代陆地生态系统的声学景观中,热带地区由昆虫和青蛙的叫声占据主导,而在温带地区,鸟类的叫声更为丰富。本研究总结和梳理了动物重要声学演化事件。研究发现中生代声学景观与现代完全不同:在三叠纪由昆虫尤其是螽斯的鸣声占据主导;早侏罗世青蛙和晚侏罗世鸟类的出现带来了新的声音;直到白垩纪,森林中的声学景观才接近现代面貌。总之,随着各类鸣声动物类群的辐射演化,中生代陆地生态系统的声学景观面貌逐渐复杂化。
      该研究由中国科学院南京地质古生物研究所、临沂大学、法国自然历史博物馆、德国黑森州立博物馆、俄罗斯科学院古生物研究所、英国自然历史博物馆和美国自然历史博物馆的研究团队共同完成。
      此研究得到了中国科学院、科技部、国家自然科学基金委和DDE计划的资助。南京古生物所画师杨定华绘制了生态复原图。
      相关论文:Xu Chunpeng, Wang Bo*, Wappler T., Chen Jun, Kopylov D., Fang Yan, Jarzembowski E.A., Zhang Haichun, Michael S.E. (2022) High acoustic diversity and behavioral complexity of katydids in the Mesozoic soundscape. PNAS, https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2210601119.
      图1 三叠纪螽斯的音齿(上)和侏罗纪螽斯的听器(下)
      图2 动物听力范围(上)、现生和中生代螽斯的鸣声频率分布(下)
      图3 鸣螽总科声音辐射区域演化散点图(左)和箱型图(右)
      图4 动物声学演化事件
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    2022-12