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缅甸琥珀揭示蛉类幼虫的伪装行为演化史
在漫长的地质历史中,昆虫演化出不同的伪装术。近日,意、美、中三国科研人员对缅甸琥珀中的蛉类幼虫进行了合作研究,揭示了蛉类幼虫的伪装、掘穴行为以及相关捕食行为的演化历史。研究成果于8月22日在线发表于英国《自然》杂志子刊《自然通讯》(Nature Communications)。
覆物行为(主动利用环境中的各种材料遮盖体躯)是昆虫伪装术中最奇特、最复杂的一类。该行为的化石证据极其稀少,因此我们对该行为的早期演化了解甚少。2016年,以中国科学院南京地质古生物研究所科学家领衔的国际研究团队曾在《科学》杂志的子刊《科学进展》发表论文,揭示了1亿年前的缅甸、法国和黎巴嫩琥珀中蛉类幼虫的覆物行为。但这些昆虫具体的形态演化历史和行为演化历史则仍旧模糊不清。
在本次研究中,南京古生物所“现代陆地生态系统起源与早期演化研究团队”王博研究员等在先前研究的基础上,结合美国自然历史博物馆新收集的琥珀化石,对缅甸琥珀中蛉类幼虫进行了系统发育学和形态学分析。
研究团队共描述了缅甸琥珀中蛉类幼虫11新属11新种,这些新类群都属于脉翅目蚁蛉亚目。本研究基于现生蛉类幼虫和相关化石数据,重建了蚁蛉总科的系统发育关系。在此基础上,对关键的行为学特征和形态学特征的相关性进行了深入分析。
研究结果显示,关键的行为学特征和蛉类幼虫的形态学特征密切相关,即关键形态可以反映相应的行为。研究结果进一步表明蛉类幼虫的伪装行为、掘穴行为等很早就在干系类群中出现了。特别是伪装行为可能独立演化至少3次,分别出现于蚁蛉亚目基类群、细蛉亚科和蚁蛉总科。
此外,本研究也发现掘穴行为是蚁狮后期繁盛的一个重要因素。尽管现在蚁狮主要生活在干旱地区,但其祖先却生活于潮湿的雨林地区。
研究结果揭示了蛉类幼虫的伪装、掘穴行为以及相关捕食行为的演化历史,相关分析方法也为下一步其它昆虫行为演化提供了参考。
本项研究得到中国科学院和国家自然科学基金委等的资助。
相关论文:Badano D.*, Engel M.S., Basso A., Wang Bo*, Cerretti P.* (2018) Diverse Cretaceous larvae reveal the evolutionary and behavioural history of antlions and lacewings. Nature Communications, DOI: 10.1038/s41467-018-05484-y
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中国工蕨:旧标本,新观察
工蕨类植物(zosterophyllopsid)是早期陆生维管植物中一个重要而独特的类群,其在早泥盆世广泛分布,是我国南方区早泥盆世植物群中的优势类群。在我国南方区早泥盆世植物的研究中,此前学者根据滇东地区的化石材料做了大量研究,而对于在古地理上属于华夏古陆的桂东地区,尽管早在上世纪七十年代有过多种工蕨类植物的报道,但缺乏较为细致的研究。对桂东地区以工蕨类为主的植物化石开展综合研究对于植物演化、植物群对比以及古地理等研究均具有重要意义。
近期,中国科学院南京地质古生物研究所徐洪河研究员、王怿研究员、傅强副研究员和硕士研究生汪瑶等对广西苍梧早泥盆世中国工蕨(Zosterophyllum sinense)的模式标本开展了新研究,并从该标本模式产地新采集了大量标本,对这些化石材料开展了深入研究。对中国工蕨的根系、孢子囊穗、孢子囊开裂模式等方面形成了新的认识,对中国工蕨这一经典种的种征进行了修订,并对植物整体进行了复原重建。该植物呈簇状,由地上(茎轴和孢子囊穗)和地下(根系)两部分组成。地下部分可见各向延伸的密集根系,地上部分的茎轴光滑无叶,近地面处常出现K型或不等二歧分枝。茎轴末端可见螺旋疏松排列的孢子囊构成孢子囊穗,孢子囊正面观通常呈梨形或扇形,侧面观呈纺锤形至椭圆形。孢子囊沿凸起边缘开裂为不等的两瓣,远轴瓣通常大于近轴瓣。
在古地理上,广西属于华南板块中华夏块体,此前早泥盆世植物群化石记录主要是基于云南等地,后者在古地理上属于华南板块中的扬子块体。华夏和扬子两个陆块在古生代时尽管距离接近,但是却被陆表海所分隔。本研究的植物化石资料显示出两个陆块在植物区系上可能存在明显的差异。
相关研究成果于近期发表于国际古植物学和孢粉学期刊Review of Palaeobotany and Palynology上。
论文相关信息:Wang Y., Xu H-H, Wang Y, Fu Q, 2018. A further study of Zosterophyllum sinense Li and Cai (Zosterophyllopsida) based on the type and the new specimens from the Lower Devonian of Guangxi, southwestern China. Review of Palaeobotany and Palynology. 258, 112–122.
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研究揭示晚古生代大冰期早期冈瓦纳大陆冰川进退规律
晚古生代大冰期是显生宙以来规模最大的、主要发育在南方冈瓦纳大陆的一系列多幕式的冰期事件。与之前新元古代与奥陶纪末期的冰期事件不同的是,晚古生代大冰期事件是地球上在动植物繁盛以来最重大的冰期事件,记录了陆地自有植被(尤其是维管类植物)以来,唯一的一次从“冰室气候”向“温室气候”的转变。因此,对晚古生代大冰期古气候和古海洋的系统研究对于认识当今地球系统的全球变化具有一定的“深时”地质借鉴和启示意义。
近十年来,对晚古生代大冰期的古气候、古海洋环境以及海平面变化的相关研究备受国内外学者关注。但大冰期起始的时间及冰川进退规律至今并不清楚。由于冈瓦纳大陆冰川沉积记录不完整,对低纬度相对连续的沉积序列的沉积学研究,可以推断冰川型海平面变化,从而可以间接反映冈瓦纳大陆冰川的进退规律。
近日,中国科学院南京地质古生物研究所晚古生代研究团队陈吉涛研究员联合团队成员及美国加州大学戴维斯分校Isabel Montanez教授,对华南密西西比亚纪中晚期的台地至斜坡相沉积序列进行了详细的沉积学的对比研究。
研究表明台地相(贵州雅水剖面)发育了清晰的沉积旋回,这些沉积旋回可以与下扬子台地(安徽凤凰山剖面)和乌克兰顿涅茨克盆地同时期发育的沉积旋回相对比,表明这些沉积旋回受控于全球性海平面变化。而斜坡相(贵州纳庆剖面)未发育清晰的沉积旋回,但在综合地层框架下,对应于台地相旋回的界面,在斜坡相中可以识别出较厚层、较粗粒的沉积岩相,而且也较好的对应于牙形刺氧同位素的高值,表明这些旋回性沉积可能受控于冈瓦纳大陆冰川的扩张。
该研究佐证了冈瓦纳大陆冰川在密西西比亚纪维宪期晚期开始启动,并出现较大范围的扩张,导致全球海平面下降,各大陆同时出现沉积间断现象。
研究成果近日在综合期刊《三古》(Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology)在线发表。研究得到中国科学院战略性先导科技专项(B类)和国家自然科学基金的支持。
论文相关信息:Chen Jitao*, Sheng Qingyi, Hu Keyi, Yao Le, Lin Wei, Monta?ez Isabel P., Tian Xiaoxu, Qi Yuping, Wang Xiangdong, 2018. Late Mississippian glacio-eustasy recorded in the eastern Paleo-Tethys Ocean (South China). Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, in press, Available online 25 July 2018. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2018.07.021
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缅甸琥珀揭示中生代苏铁的甲虫传粉模式
苏铁类植物(俗称铁树)是一类古老而独特的裸子植物。苏铁在中生代极其繁盛,在中生代中晚期的陆地生态系统中占据主导地位。尽管苏铁类植物化石在中生代地层中丰富多样,人们对苏铁类植物传粉模式的起源和早期演化却知之甚少。有助于阐释铁树传粉演化历史的直接化石证据极其罕见。
近日,中国科学院南京地质古生物研究所研究团队通过对缅甸琥珀中大量的甲虫化石进行系统研究,发现了一类独特的扁甲类昆虫和它所取食的聚集成簇的苏铁花粉。综合对比现代不同大陆上这类甲虫与铁树的传粉关系,证明了甲虫与苏铁之间传粉关系的建立不晚于侏罗纪早期,远早于被子植物及其传粉者的起源和兴盛。该研究于2018年8月16日在线发表于《当代生物学》(Current Biology)上。
与现生松柏类、银杏类等风媒裸子植物不同,目前认为自然状态下苏铁的传粉和繁殖需要昆虫协助完成,即苏铁是一类严格的虫媒裸子植物,传粉者主要包括多种甲虫(鞘翅目)和一些蓟马(缨翅目)。苏铁目植物目前种类不多,但是它们起源很早,可以追溯到二叠纪。尽管中生代地层中苏铁类植物化石十分常见,但是一直缺乏苏铁传粉早期演化相关的直接化石证据。近几年,南京古生物所“现代陆地生态系统起源与早期演化研究团队”的蔡晨阳副研究员和黄迪颖研究员对大量缅甸琥珀昆虫化石进行系统地收集和研究,并与德国、美国以及国内上海师范大学等同行合作,发现一个形态特化的澳洲蕈甲科(Boganiidae)的甲虫新属种,并在这枚标本中发现许多聚集成簇的苏铁花粉。通过功能形态学、支序系统学和生物地理学等多学科综合研究,证明了缅甸琥珀中新发现的甲虫与苏铁花粉代表了一种古老的裸子植物传粉模式,并认为这种模式起源不晚于侏罗纪早期,并一直延续至今。
研究人员在白垩纪中期缅甸琥珀(约1亿年前)中发现的一枚保存完好的澳洲蕈甲科昆虫,代表一个新属种,即喜苏铁白垩似扁甲(Cretoparacucujus cycadophilus Cai and Escalona, 2018)。这类甲虫体长约2 mm,口器特征非常特化,下颚须很长,上颚基部具有带毛小窝,这些形态特征与现生取食花粉的甲虫(如澳洲蕈甲、某些露尾甲等)十分相似。基于现生澳洲蕈甲的所有已知属和化石属的支序系统学分析(最大简约法和贝叶斯法)证明,白垩似扁甲属与现代的似扁甲属(Paracucujus)构成姊妹群的关系。现生的似扁甲只分布在澳大利亚西南部,专门取食一类泽米科苏铁(Macrozamia riedlei)的花粉,并协助其传粉。更为有趣的是,远在非洲大陆(南非的东南部)同样存在着与之极其类似的传粉关系,即Metacucujus属的澳洲蕈甲作为非洲苏铁属(Encephalartos)的主要传粉者。而这两个大陆上的甲虫与铁树两两之间的关系都非常紧密,在系统位置上都分别属于同一个族。因此,根据现代南半球两个大陆上发现的澳洲蕈甲与苏铁的传粉关系,可以推测这种甲虫为铁树传粉的关系起源可能很早,早于冈瓦纳大陆彻底裂解之前,即1.67亿年之前。白垩纪中期缅甸琥珀中发现现生似扁甲属的近亲,验证了澳洲蕈甲与某些苏铁的传粉关系早已建立并孑遗至今的假说。
更为重要的是,研究人员还在这枚甲虫标本的身体和口器旁发现了许多微小的花粉。花粉椭圆形,具单沟,极轴长约21 μm,赤道轴长约14 μm。经南京古生物所李丽琴博士鉴定,可归入化石形态属Cycadopites中。尽管Cycadopites属花粉的生物学来源较杂,但是通过详细地形态对比,可以排除其他可能的植物来源,如银杏和本内苏铁等。研究认为这些保存精美的花粉很可能来源于苏铁类植物,它们大部分聚集成或大或小的花粉簇,而植物的花粉簇的形成暗示着其很可能是一类虫媒植物。风媒植物的花粉几乎不会形成花粉簇,而是以单粒的形式散播。在甲虫身旁发现的花粉进一步证明了白垩似扁甲很可能是一类早期苏铁的传粉者。在此之前,白垩纪琥珀中并没有苏铁化石的报道,这些花粉的发现首次证明了远古缅甸森林中曾经生活着苏铁类植物。
通过对一枚缅甸琥珀化石的多学科综合研究,证明了甲虫与苏铁之间传粉关系起源很早,不晚于侏罗纪早期,这一个传粉关系的建立远早于人们熟知的被子植物及其传粉者(如蜜蜂、蝴蝶等)的兴盛。证明了这种甲虫与苏铁的传粉关系的相对稳定,至少从侏罗纪早期一直延续至今。这项研究为认识中生代陆地生态系统中裸子植物与昆虫的协同演化关系具有重要意义。
本项研究由中国科学院,国家科技部、国家自然科学基金委和江苏省自然科学基金委联合资助。
论文信息:Chenyang Cai*, Hermes E. Escalona, Liqin Li, Ziwei Yin, Diying Huang, Michael S. Engel (2018) Beetle pollination of cycads in the Mesozoic. Current Biology, DOI: 10.1016/j.cub.2018.06.036
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研究证实雪球地球解体早于盖帽碳酸盐岩沉积
新元古代成冰纪(距今6.35-7.2亿年前)发育两次全球性冰期事件,是地质历史中气候变化最极端的时期,被称之为雪球地球事件。在这两次全球冰期过程中,冰川影响波及到了低纬度甚至赤道地区,全球海洋处于完全冰封状态。这两次极端冰期事件持续时间长达数百万年至数千万年之久。全球海洋冰封的结束需要大气CO2浓度达到10万ppm以上(现代大气CO2浓度约为400ppm)。高浓度的大气CO2产生强烈的温室效应,导致冰川迅速融化,地球进入极端炎热气候。
传统的雪球地球假说认为,雪球地球的结束与冰期后全球性分布的碳酸盐岩沉积是同时的。但是,高浓度的大气CO2会导致全球海洋酸化,从而抑制碳酸盐岩的沉淀。因此,冰期结束后,全球碳酸盐岩的沉积需要海洋酸化的恢复。之前的相关模拟计算认为,这一恢复过程可能持续数万年,由于缺乏高分辨率地质序列证据,导致对该过程中海洋状态的认识不清楚。
针对这一问题,由北京大学、中国科学院南京地质古生物研究所、美国路易斯安那州立大学等国内外多家单位组成的联合研究小组,对我国华南扬子板块成冰系南沱组顶部的黄铁矿结核进行了系统研究。
野外地质调查发现南沱组顶部的黄铁矿结核在整个华南地区广泛分布。黄铁矿结核的大小与含量在空间上存在明显变化的规律,由深水相至浅水相逐渐降低。黄铁矿的硫同位素也存在明显的变化,不同沉积相区表现出明显的差异性。
该研究建立了一个新的模型,模拟黄铁矿硫同位素组成与黄铁矿的含量对黄铁矿的形成过程进行的约束。结果显示,南沱组顶部黄铁矿沉淀时的H2S来自于海洋硫化水体,指示雪球地球结束时全球海洋处于缺氧硫化状态。同时,该项研究表明了海洋生产力的恢复要早于盖帽碳酸盐岩沉积,进一步证实了雪球地球的解体要早于盖帽碳酸盐岩沉积这一认识。
此项研究为雪球地球解体后全球海洋化学变化提供了地质证据,对重新认识极端冰期事件与古气候演化具有重要的科学意义。同时,该研究首次建立了黄铁矿含量与硫同位素值数值模型,为研究古海洋化学特征提供了一个新指标,也为解释地质记录中黄铁矿硫同位素变化提供了一个全新思路。
此项研究成果于8月1日发表在《自然?通讯》(Nature Communications)。论文第一作者是中科院南京地质古生物研究所博士后郎咸国博士。研究得到中国科学院战略性先导科技专项(B类)和国家自然科学基金的支持。
论文信息: Xianguo Lang, Bing Shen*, Yongbo Peng*, Shuhai Xiao, Chuanming Zhou, Huiming Bao, A J Kaufman, Kangjun Huang, P W Crockford1, Yonggang Liu, Wenbo Tang, Haoran Ma. 2018. Transient marine euxinia at the end of the terminal Cryogenian glaciation. Nature Communications, 9: 3019 | DOI: 10.1038/s41467-018-05423-x
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晚奥陶世赤道“冷舌”的发现及其意义
海洋表面温度是海水和大气相互作用的结果。通常情况下,热带太平洋的表层水温度存在着东冷西暖的特点。在赤道东太平洋存在一个冷水区,被称之为“赤道东太平洋冷舌”(The Eastern Equatorial Pacific Cold Tongue, 即EEP-CT)。在现代海洋中,赤道东太平洋冷舌对海洋-大气CO2循环、全球气候具有重要影响,厄尔尼诺和拉尼娜等气候事件都与之有关。
近期,中国科学院南京地质古生物研究所“早古生代创新研究群体”詹仁斌研究员及其团队与加拿大威斯顿大学靳吉锁教授合作,通过多学科交叉,基于古生物学、沉积学以及地球化学等证据,指出赤道冷舌现象在奥陶纪时就已存在,华南板块在奥陶纪时的海洋动物群演化就与这一冷舌及其运移有关。研究成果在近期发表于国际知名地学期刊《地质学》(Geology)杂志上。
前人研究表明,华南板块在早奥陶世处于南半球中纬度(即亚热带)地区,之后逐渐向北漂移,并在晚奥陶世到达赤道附近。然而,最新牙形类氧同位素研究表明,奥陶纪时海水表面古温度呈逐渐变凉的趋势,这与华南板块古地理位置变化呈现相反的趋势。
隶属于华南板块的扬子台地,早奥陶世主要沉积了一套暖水型碳酸盐岩为主的地层,分别是南津关组、分乡组以及红花园组。该时期鲕粒、钙质海绵生物礁极为常见;在劳伦、西伯利亚等板块分布的暖水性腕足动物群(如Finkelburgia、Tritoechia等)也在扬子区发育。相比之下,扬子台地晚奥陶世地层(如宝塔组、临湘组)则发育凉水型碳酸盐岩,未见鲕粒、钙质绿藻、钙质海绵以及典型的暖水型无房贝类腕足动物(如Tcherskidium、Proconchidium);典型的较深水或凉水型腕足动物群(如Foliomena腕足动物群、Hirnantia动物群)在扬子区广泛发育。
为能更好地揭示华南板块古气候变化,研究人员对华南奥陶纪牙形刺磷灰石氧同位素进行了测试,结果显示,海水古温度从早奥陶世到晚奥陶世总体呈下降趋势。因此,古生物学、沉积学以及地球化学证据显示,奥陶纪华南扬子区海水古温度应该呈逐渐下降趋势,这与华南板块在奥陶纪时从南半球中纬度地区逐渐向北漂移至赤道附近明显不符。
在奥陶纪,冈瓦纳大陆主要聚集在南极附近,并向北延伸穿越赤道至北半球。冈瓦纳大陆沿岸古地理格局和现代南极和南美的地理格局较为相似。奥陶纪古洋流重建显示,冈瓦纳大陆沿岸存在一个从南极到赤道的冷洋流;该洋流性质和引起赤道东太平洋冷舌的现代南美洪堡洋流极为相似。在晚奥陶世,华南板块的古地理位置位于赤道附近,与现代处于东太平洋冷水区的加拉帕戈斯群岛的地理位置相似。尽管扬子台地在晚奥陶世处于赤道附近,因其长期受冷洋流的影响,冷水洋流给华南板块带来了丰富的营养物质,促进了海洋生物群的分异和繁盛,从而发育了凉水型动物群,记录它们的就是一套凉水型碳酸盐岩。因此,赤道“冷舌”是华南奥陶纪生物大辐射的背景机制之一。
本研究得到国家自然科学基金委、中国科学院及现代古生物学和地层学国家重点实验室的资助。
论文相关信息:Jin, J.S., Zhan, R.B. & Wu, R.C. 2018. Equatorial cold-water tongue in the Late Ordovician. Geology. https://doi.org/10.1130/G45302.1
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缅甸中部发现一个新的晚白垩世琥珀生物群
近年来缅甸琥珀中发现了丰富多样的动植物化石,引起了学界和公众的广泛关注。这些琥珀绝大多数产自缅甸北部克钦地区,其地质时代为白垩纪中期(9900万年前)。近日,中国科学院南京地质古生物研究所研究团队通过深入缅甸琥珀产地调查,发现了一个不同于克钦琥珀的晚白垩世晚期(7200万年前)琥珀生物群。研究结果为我们了解缅甸地质、现代亚洲热带雨林的形成、蚂蚁的演化等提供了新证据。该研究于8月9日在线发表于英国《自然》(Nature)杂志子刊《自然通讯》(Nature Communications)上。
由于各种原因,地质学家很难赴缅甸琥珀原产地进行详细的现场考察,对缅甸地区琥珀矿的基础地质资料了解的非常有限。近几年,南京古生物所“现代陆地生态系统起源与早期演化研究团队”的郑大燃博士、王博研究员等多次对缅甸琥珀矿进行了地质考察。近期,该团队与香港大学、英国、法国和印度等科研人员合作,在缅甸中部马圭省提林地区发现了一个新的琥珀生物群——提林琥珀生物群。通过对含琥珀地层进行详细的放射性同位素年代学和生物地层学年代限定、琥珀的成分分析以及内含物研究,确认提林琥珀生物群的时代为晚白垩世晚期(7200万年前)。
研究团队经过实地调研,发现提林琥珀保存在一套煤矸石中,其上覆盖有一层凝灰岩。团队成员对采集的凝灰岩处理并在激光剥蚀多接收电感耦合等离子体质谱仪(LA-MC-ICP-MS)上进行年代学测试。凝灰岩中分离出来的锆石具自形、环带特征,反映了其岩浆岩来源和未经明显搬运沉积特征。在随机选择的25颗锆石中有15颗协和度> 98%,用来决定凝灰岩的沉积时代。其中10颗具最年轻年龄的锆石给出的加权平均年龄为72.1 ± 0.3 Ma (MSWD = 0.6),表明凝灰岩的沉积时代接近坎潘期-马斯特里赫特期界限,为下覆琥珀生物群提供了坎潘期最晚期时代限定。此外,研究团队在琥珀层之下砂岩中发现结核保存的菊石,这些菊石被鉴定为Sphenodiscus属。Sphenodiscus最早可能出现于坎潘期晚期,并在马斯特里赫特期广泛分布,为提林琥珀提供了坎潘期晚期-马斯特里赫特期的时代下限。结合放射性同位素年龄和菊石的时代,提林琥珀时代应为坎潘期最晚期。因而,提林琥珀的时代要比克钦琥珀年轻至少2700万年。
团队成员对提林琥珀的气相色谱-质谱法(Py-GC-MS)分析表明该琥珀来自于裸子植物,并经过了明显的后期成岩改造。晚白垩世提林与克钦地区相隔较近且都位于西缅甸板块,但提林琥珀的化学组成明显不同于克钦琥珀,后者来自南洋杉或者松科植物。被子植物在白垩纪中期迅速扩展,并在马斯特里赫特期在森林组成中逐渐占据主导。裸子植物来源的提林琥珀表明在坎潘期最晚期裸子植物仍然在近赤道热带雨林地区非常丰富。现如今,东南亚低海拔森林以被子植物龙脑香科为主, 而龙脑香科化石及其树脂在始新世时期的印度和东南亚地区才开始广泛出现。因而,东南亚地区裸子植物森林被龙脑香科植物替代最可能发生在马斯特里赫特期到古新世时期。
提林琥珀透明到半透明,以红、黄色为主,琥珀原石尺寸很少超过10厘米。研究团队采集了5公斤琥珀原石,经过打磨抛光处理从中发现大量节肢动物和植物内含物,且以昆虫化石为主。昆虫化石包括至少8目12科,包括膜翅目、双翅目、啮虫目、半翅目、鞘翅目、蜚蠊目、螳螂目和脉翅目等,以膜翅目和双翅目为主,多数是白垩纪常见的昆虫分子。其中最为重要的发现是7枚现生亚科蚂蚁化石。尽管白垩纪蚂蚁化石并不稀少,但仅有3枚白垩纪蚂蚁归属到现生亚科,其余皆为灭绝亚科。提林琥珀中的蚂蚁化石明显增加了白垩纪蚂蚁冠部类群数量,表明蚂蚁由干部类群向冠部类群转变在坎潘期最晚期已经开始,也进一步支持了热带地区是蚂蚁多样性的摇篮这一假说。
尽管有大量中、新生代昆虫化石记录,但从白垩纪坎潘期早期(8000万年前)到始新世早期(5600万年前),昆虫化石的记录及其稀少,因而存在一个2400万年的昆虫化石间断,这极大地限制了我们对白垩纪末大灭绝事件前后昆虫演化的了解。提林琥珀生物群的发现恰好填补了这一空白。它也代表目前已知中生代最晚期的昆虫群,为恢复晚白垩世热带雨林生态系统提供了一个珍贵的窗口。总之,提林琥珀的时代、化学组成和内含物均不同于传统的克钦琥珀,反映了白垩纪中期到晚期热带生物群的转变。
本项研究得到中国科学院、国家自然科学基金委和香港大学基金资助。
论文信息:Zheng Daran, Chang Su-Chin*, Perrichot V., Dutta S., Rudra A., Mu Lin, Kelly R.S., Li Sha, Zhang Qi, Zhang Qingqing, Wang Jun, Wang He, Fang Yan, Zhang Haichun, Wang Bo * (2018). A Late Cretaceous amber biota from central Myanmar. Nature Communications, DOI: 10.1038/s41467-018-05650-2.
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湖南中泥盆世地层发现新型原始鳞木类石松植物
华南中泥盆世植物群是古生代植物群的重要组成部分,其中以地方性属种为主。目前,关于中泥盆世植物群的研究主要还是集中在上扬子区的材料,如云南的西冲植物群。而湖南中部,尽管发育中泥盆世非海相沉积,但由于缺乏研究,难与其他同时代植物群进行对比。因此,研究湖南地区中泥盆世植物对于探讨古植物的演化以及华南板块古植物地理分化有重要意义。
近期,中国科学院南京地质古生物研究所徐洪河研究员、傅强副研究员、硕士生汪瑶等组成的工作团队在湖南长沙地区开展古生物学和地层学的研究工作,在该区域中泥盆世跳马涧组发现了一种新型的原始鳞木类石松。该植物茎干纤细,叶基椭圆形。叶片向近轴侧卷曲并分叉成三个裂片,有一个小的尖端向下;中间的裂片最长,三个裂片紧密平行排列,裂片基部具有一个细小的突起。孢子叶并未聚成孢子叶球,孢子囊呈椭圆形,见纵向开裂线,以垫片着生于孢子叶近轴侧。该植物被定名为傅氏跳马石松(Tiaomaphyton fui),属名的建立来自植物的产地跳马镇。
本研究区域中泥盆世时古地理上归属于华南板块分区之一的华夏块体。扬子块体与华夏块体在泥盆纪时早已经联合为一体,中间由陆表海相隔,两者之间的生物面貌的差异一直未得到重视。本研究首次以植物化石证据揭示了扬子块体和华夏块体在泥盆纪生物区系上的差异。
相关研究成果于近期发表于国际古植物学和孢粉学期刊Review of Palaeobotany and Palynology上。
论文信息:Xu H-H, Fu Q, Wang Y. 2018. A new protolepidodendrid lycopsid from the Middle Devonian of Hunan, South China and its palaeogeographic implications. Review of Palaeobotany and Palynology. 256, 63-69.
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加拿大西部三叠纪菊石多样性研究取得进展
北美地区发育有完整的三叠系海相地层,其中保存了大量菊石生物群落。同时这里也保存了不同古纬度地区的生态群落,为探讨菊石动物群沿不同纬度的分布模式以及不同纬度区之间的古地理联系提供了良好的材料。其中,尤其是加拿大西部地区保存了中-高纬度两个古地理分区的化石材料。
近期,中国科学院南京地质古生物研究所季承博士与瑞士合作者基于加拿大不列颠哥伦比亚地区中三叠世菊石类新材料,以种群为研究对象开展系统学研究发现,在安尼期中-晚期该地区(古中纬度区)菊石多样性高于此前认识,在此地区首次识别出此前仅在美国内华达(古低纬度区)同期地层出现的6个属种,并建立1个新属和2个新种;基于单元组合法(Unitary Association),在不列颠哥伦比亚地区建立了3个可与内华达进行精细生物地层对比的新菊石带。
新的菊石分子和菊石带的识别表明,在安尼期中-晚期,北美低纬度和中纬度地区菊石面貌已经以地方性分子为主,呈现出明显的纬度分区,但仍然存在相当程度的古地理交流,并且是双向进行的,表现为不列颠哥伦比亚地区主导的分子在内华达地区只有很少个体的发现,这很可能反应了当时间歇性的古气候环境的变化以及洋流作用的影响。这与此前学者提出的不同纬度区之间不存在古地理交流的观点不同。
此前学者曾提出,生物多样性随纬度增加而显著下降的呈梯度分布的现象是由于高纬度地区生物的演化速率低于低纬度地区造成的。然而,以菊石的多样性及其在这两个地区的对比来看,自安尼早期起,虽然中纬度地区的菊石带数目明显少于低纬度区,然而每个菊石带几乎都可以精确对比于低纬度地区的一个带甚至其中的一个亚带,或者两个亚带之间,表明中纬度区的菊石带的延限时间并不比低纬度区更长。中间存在的菊石带的缺失,更可能是由于中-高纬度区缺少这一时期的碳酸盐沉积所致。这就表明,不同纬度地区菊石的演化速率的差异并不是造成其多样性显著差异的根本原因。
本项研究最近在线发表于国际学术期刊Papers in Palaeontology上。
论文信息:Cheng Ji and Hugo Bucher. 2018. Anisian (Middle Triassic) ammonoids from British Columbia (Canada): biochronological and palaeobiogeographical implications. Papers in Palaeontology.
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扬子台地边缘中、晚奥陶世铁质结核研究取得新进展
“结核”作为一个描述性术语,常用于指代与围岩基质在颜色、组分或者组构上具有区别的团块。在安徽南部奥陶系地层中,发育一种独特的深紫红色铁质结核,具有明显的圈层结构,曾经被描述为含铁质非骨架核形石或铁锰质结核,其形成环境有浅水潮坪、台地边缘或深水远洋等不同观点,众说纷纭。
近期,中国科学院南京地质古生物研究所“下古生界创新研究群体”博士研究生栾晓聪和导师詹仁斌研究员等,联合美国辛辛那提大学和加拿大维斯顿大学的专家,在华南扬子区广泛踏勘、观察的基础上,针对发育在安徽省石台地区大岭剖面中-上奥陶统的铁质结核进行了深入研究,开展了沉积学和矿物学分析。
结果显示,铁质结核并非局限在皖南地区,而是广泛发育在中、晚奥陶世的扬子台地边缘,从上扬子区到下扬子区延续超过2000公里。就结核本身,由核心和包壳组成,根据核心类型以及包壳厚度可分为三种不同类型:(1)核形石;(2)包壳生屑;(3)包壳岩屑。铁质结核包壳的特征组成矿物是赤铁矿和鲕绿泥石,可能是微生物成因,主要发育在碳酸盐缓坡的中部和外部,沉积速率较低,富含铁质的上升流在其形成过程中发挥了重要作用。
此外,中、晚奥陶世是华南乃至全球奥陶纪生物大辐射的关键时期,相对较高的海平面以及逐渐变凉的气候是此时重要的环境背景,可能也一定程度地促进了铁质结核的发育。
相关成果发表在国际地学期刊Lethaia上,研究得到国家自然科学基金委的资助,是国际地球科学项目IGCP 653的阶段性成果。
成果信息:Luan X, Carlton EB, Zhan R, Jin J, Wu R, Gong F. Middle-Late Ordovician iron-rich nodules on Yangtze Platform, South China and their palaeoenvironmental implications[J]. Lethaia, 2018, DOI: 10.1111/let.12271.