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三叶虫附肢揭示其与节肢动物有颚类亲缘关系近日，英国GeologicalMagazine杂志刊登了对寒武纪早期三叶虫——宜良红石崖虫（Hongshiyanaspisyiliangensis）的最新研究成果。这些化石发现于云南昆明附近寒武纪早期地层中，是世界上发现的第七种，也是继云南寒武纪澄江生物群中发现的中间型始莱德利基虫（Eoredlichiaintermedia）后，在中国发现的保存形态完整腿肢的第二种三叶虫。该研究为揭示三叶虫的亲缘关系提供了重要证据，表明三叶虫与节肢动物门有颚类的亲缘关系更近。该项成果由中国科学院南京地质古生物研究所朱茂炎课题组赵方臣研究员和博士研究生曾晗等共同完成。三叶虫是已灭绝的一类已知物种数量最多的宏体化石节肢动物，因身体纵向和横向大多分为较为明显的三部分（三叶）而得名。三叶虫在古代海洋中生活了至少2.7亿年。最早的三叶虫出现在距今约5.2亿年前的寒武纪早期，其物种多样性迅速增加，成为“寒武纪大爆发”这一动物起源和辐射事件的高峰期中最具代表性和年代指示意义的化石之一。因此，寒武纪也被形容为“三叶虫时代”。三叶虫的繁盛持续到了随后的奥陶纪，而后经历了数次生物大灭绝和辐射，其生态地位逐渐衰落，在距今约2.5亿年前的二叠纪末大灭绝中全部消失。 作为已灭绝的节肢动物，三叶虫软体解剖信息缺乏，使其演化关系长期存在争议。现生的节肢动物主要分为两大类：一类是以蝎子、蜘蛛、蜱螨、鲎等为代表的螯肢类；另一类是由多足类（以蜈蚣、马陆等为代表）、甲壳类（以虾、蟹等为代表）和六足类（以昆虫为代表）组成的有颚类。传统的观点认为三叶虫和螯肢类的演化关系更近，而近年来越来越多的证据开始支持三叶虫和有颚类的关系亲密。因此，新的三叶虫软体构造，尤其是附肢的解剖信息，成为解谜三叶虫演化关系的关键。 自400年前首次有相关科学记录至今，发现的三叶虫已超过20,000余种，但却只发现有约20个种的三叶虫化石保存有软躯体附肢，而其中只有六种展示出形态完整的腿肢。与三叶虫矿化的外壳相比，这些罕见的三叶虫软躯体化石只能保存在埋藏条件特殊的“特异埋藏化石库”中，包括寒武纪的澄江生物群、加拿大布尔吉斯页岩生物群、瑞典奥斯坦生物群，奥陶纪的美国比彻三叶虫化石层和特伦顿群，以及泥盆纪的德国洪斯吕克板岩生物群。 该成果在总结已知三叶虫软躯体信息的基础上，对新发现于我国云南昆明附近寒武纪早期“下庄化石组合”的，保存精美的触角和腿肢的宜良红石崖虫的百余块标本，开展了详细的解剖学研究，揭示出宜良红石崖虫和其它三叶虫一样具有双枝型腿肢，每条腿肢由内肢和外肢通过原肢与身体相连：原肢单节，通过关节膜与腹甲相连，具发育尖刺的颚基；内肢分为七节，末节具爪，基部六节具发育尖刺的内叶。与其它三叶虫不同的是，宜良红石崖虫的外肢明显宽大，由三块板状叶片组成，其末端发育长刚毛。因此，三叶虫和相关“三叶形虫”的内肢和外肢具有不同的形态分异：内肢形态十分保守，外肢形态分异显著。这种形态分异的模式与现生甲壳类的双枝型附肢十分相似，而与现生剑尾类（以鲎为代表）等螯肢类外肢明显退化的情况迥异。结合触角、头部分节等证据，支持了三叶虫和有颚类的关系更近，同时给螯肢类假说提出了更多需要解释的问题。 此项研究得到了科技部973项目，中科院先导专项（B类）、国家自然科学基金委和国家留学基金委的资助。 论文相关信息：HanZeng,FangchenZhao*,ZongjunYin,MaoyanZhu.2017.AppendagesofanearlyCambrianmetadoxididtrilobitefromYunnan,SWChinasupportmandibulateaffinitiesoftrilobitesandartiopods.GeologicalMagazine:1–23.doi:10.1017/S0016756817000279.112017-05 -
什么引起五次生物大灭绝?生物大灭绝是指在相对比较短的时间内地球生物大量消亡甚至毁灭的一种灾变事件。由于事关地球整个生物圈的存亡，因而，备受各国科学家和广大民众的高度关注。关于目前地球是否正经历着一次前所未有的生物大灭绝人类活动对地球生物圈是否产生致命影响仍然处于不断的争论之中。然而，由于人类历史相对于地球历史非常短暂，要阐明这样一个事关地球生物圈发展趋势的关键问题，仅仅依据人类观察所获得的几百至上千年的数据，是难于给出明确答案的，人类历史时期生物多样性的发展趋势应该纳入到地质历史中去分析和研究。在整个显生宙的历史中发生了至少五次生物大灭绝事件，这些事件曾经导致当时的地球生物多样性明显减少，对整个生物圈产生重大影响。经过近30多年的研究，那么地质历史时期发生的5次生物大灭绝的原因究竟是什么呢 应《科学通报》“Science125个科学前沿问题系列解读”栏目的邀请，中国科学院南京地质古生物研究所沈树忠院士和张华副研究员，对地质历史时期发生的5次生物大灭绝的研究进行了系统的总结和评述。已有研究表明，大约6亿年以来生命在不断地演化，还没有任何天外事件曾经毁灭整个地球生物圈，所有这些生物大灭绝事件几乎都伴随有剧烈的全球性环境变化。奥陶纪末、泥盆纪晚期F/F、三叠纪末、中石炭世事件都伴随有冰室效应/温室效应气候转变事件的发生；二叠纪末、始新世/古新世之交、白垩纪末等事件发生的前后都有温度剧烈变化、海洋酸化和缺氧、海洋微生物爆发等现象出现，所有这些都说明剧烈的气候环境变化是导致生物大灭绝发生的原因。其幕后黑手大多指向地球内部的活动造成的大规模火山喷发，即便是白垩纪末生物大灭绝事件，越来越多的研究表明德干玄武岩的喷发与大灭绝的密切时间联系。大规模火山喷发带来的CO2等温室气体本身不足以造成地质记录所表现的碳同位素、温度等变化幅度，但火山作用可以触发蕴藏在各大陆和大陆架沉积物中的大量甲烷等温室气体在短时间内快速释放，这些温室气体大量进入大气，可造成地表环境剧烈变化，从而造成生物大灭绝，因此，触发全球气候和环境剧变的机制成为整个生物圈崩溃乃至毁灭的最大威胁。 尽管对地质历史时期五次生物大灭绝的研究总体表明与大规模火山喷发相关的环境剧变是主要的原因，但这五次生物大灭绝的模式、生态效应，火山喷发、环境恶化与生物大灭绝之间的时间关系等远还没有研究清楚，而要真正解答这些问题则需要精准的化石分类学基础、高精度的时间框架以及多种地球化学指标相结合的环境背景等综合研究才能得出比较合理的结论。 论文发表于国内著名学术刊物《科学通报》。该项研究得到了国家自然科学基金委和中国科学院战略性先导科技专项的资助。 论文相关信息：沈树忠,张华.什么引起五次生物大灭绝?科学通报,2017,62:1119–1135.282017-04 -
中更新世以来地中海溢出流研究取得进展晚中新世距今约500万年前，地中海连接大西洋的通道——直布罗陀海峡重新打开。低盐的北大西洋表层水流入地中海，而地中海的中深层水携带大量高温高盐水体在其下进入大西洋。其主流沿着葡萄牙陆架/坡一直向北可延伸至挪威-格陵兰海，促进了北大西洋深层水形成，从而对加强大西洋经向翻转流和全球温盐环流有所贡献。由于沉积环境的特殊，对于地中海溢出流的研究多限于末次冰期旋回，一直没有良好的长时间尺度记录。 综合大洋钻探计划（IODP)339航次在现代地中海溢出流影响海域——葡萄牙岸外U1391站位，钻取了高质量的连续沉积物岩心三百余米。中国科学院南京地质古生物研究所李保华研究员参加了该航次考察，并获得了数千个研究样品。通过对该站位部分沉积物样品的详细分析，李保华及其团队成员郭启梅等结合有孔虫同位素、微量元素地球化学等方法，详细阐述过去90万年以来葡萄牙岸外底栖有孔虫属种特征及群落组合变化过程。 研究利用有孔虫群落对水体环境变化反映灵敏的优势，通过对指示地中海溢出流强度的底栖有孔虫特征组合分子(Planulinaariminensis和"ElevatedEpibenthos"group)变化，首次揭示了长时间尺度上地中海溢出流的详细演化过程。研究显示，在冰期/间冰期尺度上，地中海溢出流具有典型的冰期/间冰期变化特征，冰期弱、间冰期强；而在长时间尺度上存在40万年的周期性变化，以氧同位素1期、9-11期、19-21期，尤其以氧同位素11期高于现在20m的海平面格局下，地中海溢出流显著增强，在底栖有孔虫类型、属种组成上表现明显。 同时，该研究的实施为其他海区底层水研究积累了丰富的经验。研究论文近期在GlobalandPlanetaryChange发表： 论文相关信息：QimeiGuo,BaohuaLi(通讯作者),Jin-KyoungKim,IODPExpedition339Scientists,2017.BenthicforaminiferalassemblagesandbottomwaterevolutionoffthePortuguesemarginsincetheMiddlePleistocene.GlobalandPlanetaryChange,http://dx.doi.org/10.1016/j.gloplacha.2016.11.004192017-04 -
新材料揭示固着蛤起源演化和古地理分布固着蛤是软体动物门双壳纲马尾蛤目的统称，广泛分布于晚侏罗世至白垩纪末环特提斯洋-大西洋-太平洋的浅海碳酸盐岩台地相沉积之中。固着蛤具有重要的生物地层学、生物古地理学和能源指示意义，一直是国际中生代古生物研究的前沿和热点。我国西藏和新疆的海相白垩纪地层中也产出固着蛤化石，但因化石材料采集困难,研究程度较为薄弱，且已出现了近二十年的空白期。2015年，中国科学院南京地质古生物研究所沙金庚研究员等人通过在拉萨地块北部郎山组所获得的新材料，建立了固着蛤一新属AuroradiolitesRaoetal.,2015。该属的鉴定特征是外壳层为完全致密结构，韧带脊粗壮且左壳明显突起，仅报道于白垩纪中期（Aptian-Albian）地层中。 近期，沙金庚研究员、饶馨博士等人与英国公开大学及日本福井县立恐龙博物馆合作者，在拉萨地块南缘的日喀则弧前盆地桑祖岗组首次发现并报道了Auroradiolites化石。同时，还报道了阿富汗中部的10枚Auroradiolites化石。并在这些新纪录的基础上，总结了Auroradiolites的地质地理分布：目前，Auroradiolites仅报道于伊朗，阿富汗中部和东部，巴基斯坦，印度北部拉达克，西藏拉萨地块，以及日本北海道地区。在白垩纪中期，这些化石产地均位于特提斯洋东段的北岸，和太平洋的西岸，证明Auroradiolites是白垩纪中期亚州西南部/太平洋固着蛤生物古地理分区的标志性分子。 另外，还报道了申扎县郎山组的Eoradiolitescf.hedini化石，此类化石的外壳层具有互层的致密结构和格室结构，这种特殊的结构为探讨Auroradiolites的起源演化提供了新的启示。研究人员认为Auroradiolites和Eoradiolitescf.hedini均是由Agriopleura直接进化而来，且是两个独立的演化路线。 相关成果在线发表于英国古生物学会期刊PapersinPalaeontology。 论文相关信息：RaoXin,SkeltonW.Peter,SanoShin-ichi,LiCai,PanYanhong,LuoHui,CaiHuawei,PengBo,ShaJingeng,2017.EvolutionandpalaeogeographicaldispersionoftheradiolitidrudistgenusAuroradiolites(Bivalvia:Hippuritida),withdescriptionsofnewmaterialfromTibetandarchivedspecimensfromAfghanistan，PapersinPalaeontology,DOI:10.1002/spp2.1076162017-04 -
白垩纪琥珀中发现社会性寄生甲虫自然界中社会性昆虫（如蚂蚁、白蚁和蜜蜂）与其他动物之间存在十分密切的关系.昆虫之间互相利用，从而使得一方或双方得以更好地利用资源、获得保护、适应环境和占领新的生境。白蚁是目前已知最为古老的社会性昆虫，其社会性起源于侏罗纪晚期，显著早于其他社会性昆虫。白蚁巢穴中也常寄居有种类多样、形态特化的小型动物（主要为昆虫），有些离开蚁巢则无法生存，它们被称之为螱(（wèi）)客（Termitophiles），这种现象可称为社会性寄生。通过长期而复杂的演化适应，螱客能够侵入隐蔽的白蚁巢穴，利用巢穴内适宜稳定的环境、丰富营养的食物，并能获得蚁穴这一天然屏障的有效保护。螱客生活在较为封闭的白蚁巢穴中，化石记录极其稀少。 目前已知确信的螱客化石全部来自中新世的多米尼加和墨西哥琥珀（约1900万年前）。已知最古老的白蚁化石发现于白垩纪早期，中生代的螱客的研究对理解白蚁社会性的起源、白蚁巢穴中共生生物的早期演化以及昆虫之间复杂的相互关系具有重要意义。 最近，中国科学院南京地质古生物研究所蔡晨阳博士和黄迪颖研究员对大量缅甸琥珀进行研究，发现两枚奇特的前角隐翅虫化石，通过详细的功能形态学分析以及与现生类群的对比研究，认为其为目前已知最古老的螱客化石，该项成果于2017年4月13日发表于《当代生物学》（CurrentBiology）。 现生白蚁巢内栖居着各种无脊椎动物，如多足类、螨类、甲虫、蚤蝇、螱蝽等，它们大多数为寄食性螱客。这类螱客“借住”在白蚁巢穴中偷食白蚁巢穴内的真菌，而不会对白蚁的生长发育产生任何影响。为了适应白蚁巢穴隐秘的生活方式，寄食性螱客的体型较特化，大体分为两类，即“防御型”的似鲎（limuloid）体型和“亲和型”的膨腹（physogastric）体型。前者体型呈泪滴状，身体头部和附肢缩短并收缩于腹部的沟槽中，最大程度地保护自身，减少损伤，它们与白蚁之间不存在食物交换，在巢穴内行动迅速，避免引起寄主的注意；后者则通过膨大的身体分泌的“抚慰性物质”与白蚁和平共处，并依靠白蚁的喂食存活，在巢穴内行动缓慢，与寄主接触频繁。研究人员在白垩纪中期缅甸琥珀中（约1亿年前）发现的两枚保存完好的隐翅虫化石，其形态非常特化，头部、触角、前足和中足全部缩于身体腹面，呈典型的似鲎体型。通过激光共聚焦显微镜、荧光显微镜和生物显微镜的成像观察，发现这类甲虫后足基节与后胸腹板完全融和在一起，代表了现生前角隐翅虫亚科Trichopseniini族（毛螱隐翅虫族）的重要鉴定特征，与现生的Prorhinopsenius属（原鼻螱隐翅虫属）较为接近。基于其极其特殊的体型和后足特征，建立了一新属一新种，即缅珀白垩毛螱隐翅虫（CretotrichopseniusburmiticusCaietal.,2017）。除了典型的防御体型之外，这类甲虫的腹部具有很多向后的刚毛，后足跗节具成排栉状小刺，这些结构都起到了防护作用。更为有趣的是，缅珀白垩毛螱隐翅虫的后足异常粗壮，不活动时可缩于后胸腹板的超大腿板之下，运动时则可以伸出体后。强壮的后足腿节、发育的大腿板和后足胫节末端的刺均为与跳跃相关的适应特征，暗示了它们可能具有跳跃习性，从而高效地避开白蚁的干扰。由于现生毛螱隐翅虫族的所有属种都是严格的螱客，结合形态特征推测这类化石隐翅虫也具有类似的生活方式，代表了目前已知最古老的螱客化石，将螱客化石记录推前了约8000万年。 毛螱隐翅虫族与其他所有的螱客隐翅虫族不同，它们可以与多个白蚁科共生，包括高等的鼻白蚁科、白蚁科，也有低等的澳白蚁科和木白蚁科。白垩纪缅甸琥珀见证了白蚁的早期分化，目前已发现原始白蚁9属10种，包含介于澳白蚁和其他白蚁之间的原始过渡类群以及木白蚁科。由于螱客与白蚁之间的寄主专一性很低，因此这类原始的白蚁都有可能这类螱客的寄主。中生代首例螱客的发现不仅证明了白蚁的社会性在白垩纪中期已经形成，而且表明了社会性昆虫的巢穴在其演化的早期阶段已经被其他动物所利用。 本项研究由中国科学院南京地质古生物研究所蔡晨阳博士、黄迪颖研究员以及美国Field博物馆和堪萨斯大学科学家合作完成。研究由中国科学院，国家科技部和国家自然科学基金委员会联合资助。 论文相关信息：ChenyangCai,DiyingHuang,A.F.Newton,K.T.Eldredge,M.S.Engel,2017.EarlyevolutionofspecializedtermitophilyinCretaceousrovebeetles.CurrentBiologydoi:10.1016/j.cub.2017.03.009152017-04 -
绝灭类群研究揭示种子植物大类群起源和系统发育现生种子植物包括苏铁目、银杏目、松柏目、买麻藤目和被子植物五大类群。这五大类群的起源和系统发育关系是植物演化生物学最核心的科学问题之一，但目前很多相关问题仍存在较大争议。而作为现生类群中间环节的绝灭化石类群对阐明五大类群的起源和系统发育具有关键作用。 最近，中国科学院南京地质古生物研究所的史恭乐博士和美国、蒙古、日本及俄罗斯的同行组成的一个国际团队，研究了蒙古国早白垩世褐煤中筛选出的大量三维立体保存的种子植物实体化石。蒙古白垩纪褐煤植物群中苏铁杉Podozamites和假托勒叶Pseudotorellia是优势类群。这两个绝灭属也是北半球晚三叠世至早白垩世植物群中的常见分子。它们都具有带状，具平行脉的营养叶。 苏铁杉被认为是早期松柏类植物的叶子，但对其角质层构造我们知之甚少。产自蒙古早白垩世的哈里斯苏铁杉Podozamitesharrisii具有走向横向，平列型（可能复唇式）气孔器，气孔器规则排成纵列。共生证据和相似的角质层结构显示哈里斯苏铁杉和产于同一地层的雌球果克拉西洛夫果Krassilovia属于同一植物的不同器官。哈里斯苏铁杉和克拉西洛夫果横向走向的平列型气孔器还见于雌球果史威登堡果Swedenborgia和准苏铁果Cycadocarpidium。这种气孔器非常独特，表明这几个化石类群属于同一大类植物。 基于形态学数据的谱系分析显示，现生五大类群中买麻藤植物和被子植物构成姊妹群；而分子谱系学分析则表明，买麻藤植物和被子植物亲缘关系甚远，它们和松柏类或松科是姊妹群。平列型气孔器被认为是被子植物和买麻藤类，本内苏铁类（一种已绝灭的种子植物）的一个共同衍征，以往从未见报道于松柏类。准苏铁果，克拉西洛夫果和史威登堡果通常被认为属于早期松柏类植物，但它们的叶片苏铁杉具有平列型气孔器，表明它们和本内苏铁植物及买麻藤植物也有可能存在亲缘关系。本项研究暗示早期松柏类和本内苏铁植物、买麻藤类植物的亲缘关系，为协调形态谱系分析和分子谱系分析的矛盾提供了有力的线索和证据。 假托勒叶因具有二歧分叉的叶脉、零星分布的单唇式气孔器和叶脉间具有树脂体等特征，通常被认为是一类已绝灭的银杏类植物。蒙古早白垩世地层产有具树脂假托勒叶Pseudotorelliaresinosa和沼生假托勒叶Pseudotorelliapalustris两种假托勒叶。具树脂假托勒叶的种子器官蒙古乌马托鳞片Umaltolepismongoliensis为三维立体保存。令人饶有兴致的是，它具有完全不同于现生银杏的种子着生结构。蒙古早白垩世的材料显示，乌马托鳞片类似一把伞，伞顶四裂，而种子则着生于伞柄的顶端，每一裂片对应一枚种子，整个种子器官着生四枚种子。和乌马托鳞片相似的沃拉迪玛丽属Vladimaria每一种子器官的伞顶具有八个裂片，共着生八枚种子。上述两个属的种子着生结构不同于任何现生植物，却类似于种子蕨中的盾籽植物和盔籽植物。也就是说，乌马托鳞片-假托勒叶植物长有类似银杏的叶，却具有类似种子蕨的种子器官。这支持银杏起源于种子蕨的假说。通常认为，种子蕨在白垩纪末已经绝灭，如果银杏起源于种子蕨，现生银杏有可能是包括盾籽植物和盔籽植物在内的一个大类群的最后孑遗分子。 研究成果于近期发表在《系统古生物学》（JournalofSystematicPalaeontology）和《美国科学院院报》（PNAS）。研究获得周志炎院士热情帮助，并获得了国家自然科学基金委、中科院青促会和南京地质古生物研究所的经费资助。 论文信息：ShiGongle,HerreraF.,HerendeenP.S.,LeslieA.B.,IchinnorovN.,TakahashiM.,CraneP.R.,2017.LeavesofPodozamitesandPseudotorelliafromtheEarlyCretaceousofMongolia:stomatalpatternsandimplicationsforrelationships.JournalofSystematicPalaeontology,DOI:10.1080/14772019.2016.1274343.HerreraF.,ShiGongle,IchinnorovN.,TakahashiM.,BugdaevaE.,HerendeenP.S.,CraneP.R.,2017.ThepresumedginkgophyteUmaltolepishasseed-bearingstructuresresemblingthoseofPeltaspermalesandUmkomasiales.PNAS114,E2385–E2391.062017-04 -
寒武纪大爆发主幕期间华南未见大规模氧化事件寒武纪大爆发自达尔文开始，一直为国际地质学界所聚焦。中国古生物学家自1980年代在云南帽天山发现澄江动物群后，大量代表性研究成果不断涌现。与此同时，长期以来，地质学家对地球大气—海洋系统从地球诞生之初的缺氧环境以怎样的型式、在什么时间节点逐渐演进到接近于现代的富氧状态一直抱有浓厚兴趣，并且这被认为是地球早期生命研究中最核心的环境因素之一。 近年来，分别发生于古元古代和新元古代的两次大氧化事件（GOE-Ⅰ和Ⅱ）逐渐被大家认识和接受。但是，即使经历这两次大氧化事件之后，地球海洋—大气系统的含氧量水平仍与现代值相去甚远。因此，在新元古代大氧化事件之后，必然还存在着一次或多次大幅度的氧化事件，这些氧化事件是否发生在寒武纪早期，抑或是否发生在恢弘壮丽的寒武纪生物大爆发主幕期间（寒武纪第三阶），更或者海洋—大气含氧量水平是否要接近于现代值海洋生物才能够实现生物进化上的大突破等等，这些科学问题近年来广为主流学术期刊所关注和讨论，但尚无定论。 最近，由中国科学院南京地质古生物研究所向雷助理研究员、张华副研究员等所组成的研究团队，对浙江省西部一口井的钻芯样品进行了系统的地球化学分析。所获得的铁组分数据显示，从埃迪卡拉纪蓝田组到寒武纪第四阶荷塘组自始至终都处于缺氧环境，未反映任何氧化水体。与此同时，该套地层中还发育了3段连续的硫化环境。这套罕见的铁组分数据代表了前人所未报道过的寒武纪早期中国南方持续性的硫化水体环境。 通过对有机碳含量（TOC）及Mo、U等微量元素的细致研究发现，在寒武纪大爆发主幕，中国南方海洋并未发生全面氧化。相反，在浙西等地缺氧水体还有一定程度的扩展，而海洋Mo与U含量真正上升到接近于现代值发生在寒武纪大爆发主幕之后（寒武纪第四阶）。从而，寒武纪大爆发主幕并未发生大规模的大气与海洋氧化事件。 考虑到多细胞生物的大爆发确实需要其生存的海洋水体具有一定浓度的溶解氧，并且在经历了古元古代和新元古代的两次大的氧化事件之后，在埃迪卡拉纪到寒武纪的期间，海洋的溶解氧（至少是局部地区）在海退事件或风暴事件等的触发下已经足够多细胞生物的爆发式演化。而真正导致寒武纪大爆发的直接或触发机制还需进一步研究。 该研究成果已在线发表在国际知名地学期刊《地球和行星科学通讯》（EarthandPlanetaryScienceLetters）。该项研究得到了中国科学院战略性先导科技专项和国家自然科学基金委的资助。 论文相关信息：Xiang,L.,Schoepfer,S.D.,Shen,S.Z.,Cao,C.Q.,Zhang,H.*,2017.EvolutionofoceanicmolybdenumanduraniumreservoirsizearoundtheEdiacaran-Cambriantransition:evidencefromwesternZhejiang,SouthChina.EarthandPlanetaryScienceLetters464,84-94.062017-04 -
研究表明“寒武纪大爆发”始于前寒武纪最近，由中国科学院南京地质古生物研究所朱茂炎研究员带领的一个国际小组在国际著名地学期刊《地质学》（Geology）杂志上发表了关于寒武纪大爆发研究的最新成果。他们依据在俄罗斯远东西伯利亚地区获得的地层和古生物化石资料，证明寒武纪典型的动物骨骼化石在前寒武纪晚期就已经出现，并与前寒武纪晚期典型的弱矿化动物骨骼化石混生，从而表明寒武纪生物群与前寒武纪晚期埃迪卡拉纪生物群之间具有逐渐过渡的演化关系。这一新的研究成果打破了目前关于寒武纪大爆发的既有认识，寒武纪大爆发并不是在寒武纪早期突发性发生的，而是起始于前寒武纪末期。同时认为，前寒武纪末期并没有发生生物大灭绝事件，寒武纪之初一次全球性剧烈的碳循环异常环境事件也与寒武纪大爆发无明显关系。 已知地球生命大约具有38亿年甚至更早的演化历史，但为什么我们熟知的、类似人类自己这种既可以运动、又可以捕食的复杂生命（多细胞动物）直到距今5.4亿年前才开始在地球上爆发式快速出现（“寒武纪大爆发”）这是自1859年达尔文进化论代表作《物种起源》问世以来一直困扰科学界的重大科学谜题。近30年来，包括我国在内的全球科学家在动物起源和寒武纪大爆发研究领域获得一系列重大科学发现，为破解这个科学难题做出了重要贡献。例如，我国云南的寒武纪早期澄江动物群（5.2亿年前）中发现了包括原始脊椎动物在内的几乎所有已知现代动物门类化石，同时全球各地发现了比澄江动物群还早的、具有各种各样骨骼和矿化外壳的动物化石。这些寒武纪早期的化石发现进一步证实了动物寒武纪大爆发的真实存在，并加大了寒武纪大爆发的突发性。 揭示动物在寒武纪大爆发之前的演化历史是破解寒武纪大爆发之谜的根本途径。近几十年来，寒武纪之前地层中也相继发现了大量形态看似复杂、具有动物特征的化石。比如，前寒武纪末期全球各地发现的典型埃迪卡拉生物群、我国皖南的蓝田生物群、贵州的瓮安生物群等等。但是，这些化石与寒武纪的动物化石差异非常大，一般认为没有任何演化上的关系。依据目前发现的化石资料，学界的基本共识是，前寒武纪末期发生了一次全球性的生物大灭绝事件，这次大灭绝事件与全球海洋一次巨大的碳同位素负异常事件（BACE事件）在时间上相吻合。因而，这次生物大灭绝事件被认为是由地球环境异常变化引起的，而且这种认识同样支持了寒武纪大爆发的突发性，使得寒武纪大爆发之谜变得更加扑朔迷离。 朱茂炎带领课题组多年来一直从事寒武纪大爆发的综合研究。他在多年的野外地层剖面研究基础上，认识到前寒武纪与寒武纪生物群之间的不连续性和寒武纪大爆发的突发性可能是由于地质记录不完整造成的。因为全球各大陆前寒武纪与寒武纪的地层之间几乎都存在一个巨大的“不整合面”，也就是说前寒武纪与寒武纪之间的地质记录具有明显的缺失。要想破解寒武纪大爆发之谜，必须寻找前寒武纪和寒武纪地层记录最连续的地质剖面开展工作。朱茂炎等依据中国华南的研究经验和大量的文献调研，认为俄罗斯西伯利亚东部边远地区的“尤多马河”（YudomaRiver）上游可能具有前寒武纪和寒武纪连续地层剖面。为此，朱茂炎和南京古生物所赵方臣研究员联合俄罗斯和英国同行，与西伯利亚本地猎人组成了一个联合科考小组，在“尤多马河”上游无人区开展了详细的地质剖面研究和系统采样。 联合研究小组在该地区剖面上发现了大量的化石，研究表明典型前寒武纪弱矿化的“克劳德管”化石与寒武纪典型的管状等骨骼化石共生。详细的碳同位素地层学研究表明，这些前寒武纪与寒武纪混生的化石群出现的时代早于寒武纪早期碳同位素负异常事件（BACE事件），也就是说这个混生的化石群出现在寒武纪之前的地层中。这一新的研究成果表明，寒武纪大爆发开始于前寒武纪，由此认为此前所谓的前寒武纪末期生物大灭绝事件是由于地质记录不完整所造成的假象。寒武纪生物群与前寒武纪晚期埃迪卡拉纪生物群之间具有逐渐过渡的演化关系，寒武纪之初全球性剧烈的碳循环异常环境事件与寒武纪大爆发的关系并不明显。 该研究得到国家科技部、中国科学院和国家自然基金的资助。 论文信息：http://geology.geoscienceworld.org/content/geology/early/2017/03/16/G38865.1.full.pdf242017-03 -
琥珀化石揭示一亿年前昆虫求偶行为求偶行为广泛存在于现生昆虫的各个类群，但化石记录极为罕见，这是因为昆虫（包括其他动物）行为保存为化石的几率极低。昆虫的古行为研究多借助间接的证据来推导，如一些特殊的身体结构。 近期，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”的博士研究生郑大燃、王博研究员等于缅甸琥珀中发现了3枚具求偶行为的雄性豆娘化石。这些化石被命名为黄氏憶人扇蟌，以感谢台湾的黄憶人先生慷慨捐赠模式标本以供研究。 该扇蟌具有带斑纹的薄豆荚状的巨大胫节，用以吸引异性：它们会在雌性面前翩翩起舞，展示其美丽的六足，并用巨足来驱赶其他雄性，以获取成功交配的机会。该研究将蜻蜓的求偶行为追溯到1亿年前的恐龙时代。相关成果于3月20日在线发表在英国Nature出版集团ScientificReports上。 现生雄性扇蟌科和鼓蟌科豆娘具有类似增生胫节，用于求偶期间的性展示和驱赶其他领地侵犯者。雄性扇蟌科豆娘具有白色羽毛状的胫节增生足，在交配前，它们在雌性面前缓缓飞行，来展示他们的“大白腿”。但扇蟌科豆娘胫节对称，且仅中、后足生增生，尺寸也小于黄氏憶人扇蟌。鼓蟌科豆娘六足胫节均增生，胫节内侧和外侧颜色不一样，其中内侧用于领地防御，而外侧用于吸引异性，尺寸也远小于黄氏憶人扇蟌。与两者相比，黄氏憶人扇蟌胫节透明，并有两条窄的棕色斑纹，后足胫节巨大、极度增生而呈豆荚状。这种极端特化的情况在现生和化石蜻蜓中还是首次发现。 黄氏憶人扇蟌的胫节透明，具有两条棕色斑纹，图案与一些脉翅目昆虫的翅膀相像。后足胫节具有一个眼睛形状的斑纹，类似于一些脉翅目昆虫的翅点和蝴蝶翅膀上的眼点。现生脉翅目昆虫和蝴蝶的翅点和眼点主要用于威吓捕食者，或将伤害转移到翅膀来保护身体。 蜻蜓属于视力很好的捕食者，黄氏憶人扇蟌胫节上的眼点可能更多的是用于吸引异性而非吓阻捕食者，功能类似于孔雀羽毛上的眼点。然而，极度增生的胫节很可能会令他们飞行缓慢，因此成为一些更强大的捕食者（如鸟类或者翼龙）的盘中之餐，这很可能是导致它们灭绝的原因。 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：ZhengDaran*,NelA.,JarzembowskiE.A.,ChangSu-Chin*,ZhangHaichun,XiaFangyuan,LiuHaoying,WangBo*(2017)ExtremeadaptationsforprobablevisualcourtshipbehaviourinaCretaceousdancingdamselfly.ScientificReports. 国际媒体相关报道： https://www.eurekalert.org/pub_releases/2017-03/caos-cbt031717.php http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-4330808/Damselflies-trapped-100-million-year-old-amber.html http://www.ibtimes.co.uk/extremely-rare-amber-fossils-capture-100-million-year-long-flirt-1612578 https://phys.org/news/2017-03-courtship-behavior-million-year-old-amber.html http://gizmodo.com/this-poor-cretaceous-damselfly-has-been-waiting-100-mil-1793438939 http://www.telegraph.co.uk/science/2017/03/20/coitus-interruptus-frisky-insect-trapped-100-million-year-old/ https://www.aol.com/article/news/2017/03/20/100-million-year-old-courtship-behavior-preserved-in-amber/21903624/ http://news.nationalgeographic.com/2017/03/damselfly-mating-amber-cretaceous-era/212017-03 -
埃迪卡拉纪中期碳同位素变化研究取得新认识新元古代海洋碳同位素组成出现了多次剧烈的波动，其中发生在埃迪卡拉纪中期的无机碳同位素负漂移，是目前已知的地球历史上最大幅度的碳同位素负漂移事件，反映了该时期全球碳循环出现了剧烈变化，并被广泛认为是埃迪卡拉纪地层划分和全球对比的化学地层标志。 前期国内外学者的碳同位素化学地层学研究揭示，华南地区埃迪卡拉系陡山沱组上部发生了碳同位素的显著负漂移（EN3），这次最大幅度超过15‰（VPDB）的碳同位素负漂移被认为是同期全球性碳同位素负漂移事件（ShuramExcursion）的记录。 近年来，中国科学院南京地质古生物研究所周传明研究员等，对湖北西部黄陵背斜地区的埃迪卡拉系陡山沱组地层，开展了详细的野外考察，以及系统的生物地层学和碳同位素化学地层学研究。在该地区陡山沱组的层型剖面上，整合于成冰系南沱组冰碛岩之上和埃迪卡拉系灯影组碳酸盐岩之下，陡山沱组可划分为4个岩性段，分别以白云岩、黑色泥页岩夹泥质白云岩、碳酸盐岩和黑色页岩为特征，其中在II段和III段产出的燧石结核中，精美保存了大量带刺疑源类和多细胞藻类化石。 陡山沱组I段和II段地层在黄陵背斜地区可以进行很好的追踪对比，而陡山沱组III段和IV段的地层序列在不同区域出现明显变化。在黄陵背斜的东部，陡山沱组III段由白云岩组成，IV段很薄（<1m）或消失。在中部地区，陡山沱组III段由白云岩（中东部）或白云岩+灰岩（中西部）组成，IV段为厚约10余米的黑色页岩。而在黄陵背斜西南地区，陡山沱组上部地层序列为下白云岩段（白云岩或白云岩+灰岩）——下黑色页岩段——上白云岩段——上黑色页岩（庙河段），其中庙河段产出大量的宏观藻类化石，其顶部产出的火山灰层的精确锆石同位素年龄为551Ma（百万年）。 传统的地层对比方案将黄陵背斜西部地区的庙河段黑色页岩与中东部地区的IV段黑色页岩进行对比。近期也有学者根据区域层序地层学分析，将黄陵背斜西部地区陡山沱组下黑色页岩段、上白云岩段和庙河段分别与东部地区陡山沱组IV段、灯影组蛤蟆井段和石板滩段下部地层进行对比。 然而，陡山沱组之上的灯影组地层序列（蛤蟆井段——石板滩段——白马沱段）在黄陵背斜地区发育稳定，同时庙河段与石板滩段化石组成面貌不同，与世界其他地区埃迪卡拉化石组合对比表明，庙河生物群的出现应早于石板滩生物群。据此，周传明等人认为西部地区的下黑色页岩段—上白云岩段—黑色页岩（庙河段）应与中东部地区的陡山沱组IV段黑色页岩进行对比，西部地区上白云岩的出现反映了区域岩相变化。 与人们以前更加关注的中东部地区相比，黄陵背斜西部地区陡山沱组上部岩石地层序列发育更为齐全，从而提供了更加完整和复杂的埃迪卡拉系中部碳同位素变化特征。相对于中东部地区陡山沱组上部碳同位素曲线只出现一次负漂移（EN3），西部地区多个剖面的碳同位素分析表明，陡山沱组上部碳同位素曲线包括两次碳同位素负漂移（下部的JNE=Jiuqunaonegativeexcursion和上部的MNE=Miaohenegativeexcursion），以及中部的碳同位素正漂移（DPE=Diaoyapopositiveexcursion）。 该项研究表明埃迪卡拉纪中部碳同位素负漂移事件的发生过程可能比以前的认识更加复杂。如果将JNE与EN3以及ShuramExcursion相对比是正确的话，那么这次地质历史时期最大的碳同位素负漂移事件发生的时间可能远早于551Ma。 论文信息：ChuanmingZhou*,ShuhaiXiao,WeiWang,ChengguoGuan,QingOuyang,ZheChen,2017.ThestratigraphiccomplexityofthemiddleEdiacarancarbonisotopicrecordintheYangtzeGorgesarea,SouthChina,anditsimplicationsfortheageandchemostratigraphicsignificanceoftheShuramexcursion.PrecambrianResearch,288:23-38.202017-03