科研进展
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地球生命转折期的中国答卷：新专辑揭秘深时生物危机与环境剧变国际地学知名期刊《古地理学，古气候学，古生态学》（Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology）近日推出虚拟专辑《Biotic crises and environmental changes during the critical transitions from the late Neoproterozoic to the late Triassic in China and adjacent regions》。专辑聚焦埃迪卡拉纪-寒武纪生命大爆发、二叠纪末大灭绝及复苏等重大事件，整合地层学、地球化学、古生物学等多学科前沿手段，揭示了生物危机与环境扰动之间的复杂耦合机制。中国及邻区，特别是华南板块，保存了横跨古赤道、连续完整的特提斯域地层记录，为研究地球系统在关键转折期的记录提供了独一无二的“天然实验室”。国际地学知名期刊《古地理学，古气候学，古生态学》（Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology）近日推出虚拟专辑《Biotic crises and environmental changes during the critical transitions from the late Neoproterozoic to the late Triassic in China and adjacent regions》。专辑聚焦埃迪卡拉纪-寒武纪生命大爆发、二叠纪末大灭绝及复苏等重大事件，整合地层学、地球化学、古生物学等多学科前沿手段，揭示了生物危机与环境扰动之间的复杂耦合机制。该专辑由中国科学院南京地质古生物研究所张华研究员领衔，联合中国矿业大学、伊朗洛雷斯坦大学和南京大学学者共同主编，汇集中国及邻区31项创新性研究成果（图1），系统剖析了地球从新元古代晚期到三叠纪晚期（约6亿至2亿年前）数次重大生命转折期，包括晚奥陶世、瓜德鲁普世末和二叠纪末大灭绝事件的环境剧变与生命响应之谜。该专辑系统揭示了六大核心主题的最新研究进展：1. 高精度时间标尺建立：运用旋回地层学（寒武纪碓边B剖面）、牙形类生物地层学（西藏拉萨地体）和沉积地球化学，为重大事件构建精细年代框架，解决了二叠系-三叠系界线在微生物岩中的定位争议，并利用寒武纪韵律层推算出当时地月距离约37万公里、日长约22.1小时。2. 碳循环扰动与火山驱动：识别并对比了寒武纪DICE、三叠世PENCIE等多个全球性碳同位素漂移事件。研究确证大规模火山活动（如峨眉山大火成岩省）是驱动碳循环剧烈扰动、导致全球变暖、冰川消融和海平面上升的关键机制。值得注意的是，中三叠世PENCIE事件虽伴随火山活动（Hg异常），却与海洋生态强劲复苏同步，表明适度环境扰动（释放营养物质）可能促进灭绝后复苏。3. 海洋缺氧硫化与生物灭绝：揭示埃迪卡拉纪-寒武纪过渡期海洋化学分层（表层含氧/深层缺氧）及硫化水体上涌导致埃迪卡拉生物群灭绝。精细刻画了瓜德鲁普世末和二叠纪-三叠纪之交海洋硫化事件的空间异质性和时间演化，首次确认透光带硫化（H2S 毒性）是瓜德鲁普世末大灭绝的主要驱动机制之一。4. 古气候-海洋演变与生命响应：解析了晚古生代大冰期（LPIA）中瓜德鲁普世P3冰期的启动（玄武岩风化耗CO2）与消退（火山释CO2及泛大陆裂解）机制，报道了伊朗埃迪卡拉纪“雪球地球”新证据。在中国保山地块首次发现晚三叠世诺利期钙质超微化石，其于变暖事件中体积“矮化”50%，揭示了生物对环境压力的适应机制。重建了埃迪卡拉纪Shuram事件期间海洋氧化还原和氮循环动态及其与早期生命辐射的关联。5. 生物韧性挑战传统认知：二叠纪末大灭绝虽造成双壳类属级损失62%，但其功能丰富度保持稳定，生态空间利用未崩溃，挑战了“功能灭绝”观点。灭绝后双壳类内栖化增强和新功能群出现，指示“中生代海洋革命”或始于晚三叠世。澄江生物群硅质碎屑环境中发现类古杯化石，突破其仅存于碳酸盐台地的传统认知。证实早二叠世真蕨植物演化攀爬习性应对水淹，并通过早三叠世牙形类粪化石重建了至少5个营养级的复杂食物网。6. 构造-古地理的调控作用： 西藏雅鲁藏布江缝合带洋岛海山䗴类化石证据将新特提斯洋打开时间约束至早二叠世晚期。揭示拉萨地体作为特提斯生物迁移“走廊”，识别中奥陶世放射虫南北半球分区（受控洋流），证实华北南缘中三叠世湿润化与秦岭造山带北扩形成地形雨屏障相关。本专辑揭示了火山作用、缺氧和气候变化等环境压力与生物韧性间复杂的相互作用，强调了特提斯古地理格局和盆地限制性等区域因素在调节全球性危机中的关键作用。这些源自地球远古的记录，为理解并预测现代生物圈应对人为驱动的全球变暖和海洋脱氧等快速环境剧变提供了至关重要的深时类比和科学预警。专辑得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、中国科学院战略性先导科技专项和江苏省科技计划国际合作项目等资助。专辑序言对专辑中31 篇文章进行了详细介绍：Zhang, H., Yuan, D.-X., Arefifard, S., Wei, G.-Y., 2025. Editorial preface to special issue: Biotic crises and environmental changes during the critical transitions from the late Neoproterozoic to the late Triassic in China and adjacent regions. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology , 113138. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2025.113138.图1 中国和邻区地形图展示专辑所涵盖的研究地点/区域162025-07 -
研究证实拉萨地块源自印度东北缘近期，中国科学院南京地质古生物研究所研究员王光旭、詹仁斌，及其合作者首次利用奥陶纪敏感生物群成功解析拉萨地体起源，相关成果发表在《冈瓦纳研究》（Gondwana Research）。拉萨地体曾是冈瓦纳大陆的一部分，直到二叠纪/三叠纪时期漂离，并最终拼贴至欧亚大陆，构成青藏高原的核心。然而，其裂解前的古地理位置存在较大争议，基于对地球化学和同位素数据的不同解读，目前学界存在拉萨地体可能起源于印度、澳大利亚或非洲的不同观点。这一未解之谜不仅制约冈瓦纳大陆重建的精确性，也影响对青藏高原演化历史的深入理解。近期，中国科学院南京地质古生物研究所研究员王光旭、詹仁斌，及其合作者首次利用奥陶纪敏感生物群成功解析拉萨地体起源，相关成果发表在《冈瓦纳研究》（Gondwana Research）。研究人员通过对在西藏中部班戈地区首次发现的中—晚奥陶世之交（约4.57–4.53亿年前）的地层中，识别出一套保存完好的浅水化石相生物群。该生物群包括藻类、牙形石、珊瑚、腕足类和三叶虫等门类，对古环境高度敏感，研究人员对其及进行生物地理分析，并结合已发表古生物和地化数据，准确限定了该地体的古地理位置。古生物地理与古地磁研究作为独立证据来源可用于追溯古地理位置，但长期因证据不充分难以提供明确结论。目前可靠的古地理复原表明，志留纪之前东冈瓦纳西缘呈近南北走向分布，覆盖广泛古纬度区间。如果对具有明显纬度梯度分异的生物群进行生物地理分析，将成为限定拉萨地体在冈瓦纳的相对位置的关键依据。此次发现的浅水生物群，研究人员通过生物地理分析，发现该生物群与印度板块东北缘的同期生物组合高度一致，而与澳大利亚和非洲的差异显著。该发现也得到了既有古生物学资料相的印证，为拉萨地体起源于印度提供了有力支撑。本研究成果受到国家重点研发计划项目和古生物学与油气地层应用全国重点实验室的支持。论文相关信息：Wang, G.X., Zhan, R.B., Jin, J., Chen, Z.Y., Percival, I.G., Wei, X., Liang, Y., Cui, Y.N., Wang, Y. & Zhang, Y.T. 2025. Northeastern Indian origin of the Lhasa terrane. Gondwana Research, 147, 184-191. https://doi.org/10.1016/j.gr.2025.06.010.西藏中部班戈东卡群底部（中-上奥陶统交界之交）部分代表性化石古生物地理分析结果表明拉萨地体新发现的浅水生物群与印度板块东北缘同期生物群高度相似，而与澳大利亚和非洲差别明显112025-07 -
寒武纪微小干群有颚类化石揭示节肢动物附肢分化的独立起源有颚类（Mandibulata）作为节肢动物的一个重要分支，以头部的大颚为特征，涵盖了昆虫、甲壳类、多足类等类群，是地球上物种多样性最高的动物类群。最早的有颚类化石可以追溯至寒武纪早期，包括澄江动物群中的具双瓣壳的膜虾类，以及同时期磷酸盐化保存的微型甲壳类化石等。尽管有颚类的早期化石记录丰富，但有颚类起源与演化仍存在争议，包括哪些化石类群属于有颚类、大颚等头部附肢如何起源、躯干附肢体区化如何发生等问题。无尾甲类以原始虾（Primicaris）为代表，是一类具不分节盾状背壳的节肢动物，与以马尔虫（Marrella）为代表的多刺状节肢动物马尔虫类具有较为紧密的亲缘关系。两者仅发现于古生代的特异埋藏化石群中，演化历史从寒武纪延续至泥盆纪。但它们在演化树上的位置究竟位于有颚类干群、螯肢类干群还是节肢动物干群，仍存在较大争议。近期，中国科学院南京地质古生物研究所“地球-生命系统早期演化团队”的博士生刘瑶，在研究员赵方臣、副研究员曾晗的指导下，针对中国云南东部约5.18亿年前寒武纪早期澄江动物群中的幼虫状原始虾（Primicaris larvaformis），开展了精细解剖学及系统发育研究。该成果发表于学术期刊《科学报告》（Scientific Reports）。原始虾是寒武纪布尔吉斯页岩型化石群中一种成年体型最小的节肢动物之一，最大体型仅约6毫米，曾经被认为是澄江动物群代表性节肢动物纳罗虫的幼虫。研究团队收集，观察来自云南省昆明市海口地区的马房村、尖山村、耳材村和安宁地区的山口村四个剖面的835件标本，并对其中252个个体进行了形态测量。研究团队利用扫描电镜-能谱、X射线荧光光谱技术对原始虾化石浅表的软躯体结构和元素组成进行了分析，并采用X射线显微断层扫描技术对19件化石的内部结构进行了三维重建。显微CT和三维重建揭露了原始虾具有有颚类的多种形态特征。原始虾具有发育完整的口板-上唇复合体，这一特征为多数有颚类所共有，其片状上唇也与现生甲壳类中的鳃足类相似。原始虾具有形态相似的双肢型触角后附肢，其发育有颚基的原肢、具内叶的内肢表现出类肢类节肢动物的特征，但其多分节、长有梳状刚毛的外肢常见于有颚类。原始虾的前三对附肢位置分别位于上唇的前侧方、侧方、后侧方，该附肢排布与寒武纪甲壳类幼虫化石、现生甲壳类相似。此外，发现了原始虾具有三辐射状的咽腔及食道等软组织结构，构成了J形肠道的一部分。基于高精度解剖学特征，研究团队采用包含297个性状及97个类群的形态数据矩阵，运用最大简约法及贝叶斯法进行了演化树重建。系统发育结果表明，原始虾所在的无尾甲类与马尔虫类、类肢类构成单系群，该单系群属于有颚类的一个干群支系。由于原始虾未分化的触角后附肢具有有颚类冠群头部附肢的排布特征，原始虾的演化位置表明了在有颚类的早期演化中，头部附肢的冠群排列出现在触角后附肢发生形态分化之前。与原始虾形态类似的触角后附肢相比，寒武纪之后的无尾甲类具有形态分化明显的触角后附肢和数量更多的附肢类型。研究团队比较研究了寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪的无尾甲类和马尔虫类的附肢形态和排列方式，采用布里渊指数（Brillouin Index）量化了各属种的体区化程度，对附肢演化的趋势开展了研究。结果表明，在无尾甲类和马尔虫类的演化历史中，附肢的形态类型增多，附肢体区化程度增加。这一现象揭示了在节肢动物的演化过程中，附肢分化能够在不同的演化分支中独立发生。此项研究得到国家自然科学基金委、江苏省优秀青年基金、中国科学院青年创新促进会等项目的支持。论文相关信息：Liu, Y., Zeng, H.*, Zhao, F.C., Zhu, Y.Y., Li, Y.M., Yin, Z.J. & Zhu, M.Y. A tiny Cambrian stem-mandibulate reveals independent evolution of limb tagmatization and specialization in early euarthropods. Scientific Reports 15, 19115 (2025). https://doi.org/10.1038/s41598-025-03544-0图1幼虫状原始虾的整体形态。（b，c）为同一块标本。（d–f）为同一块标本。（a，b，d）光学照片。（c）扫描电镜-能谱图像，铁元素分布。（e）X射线荧光光谱图像，铁元素分布。（f）断层扫描图像（最大投影模式）。比例尺：0.5 mm。图2幼虫状原始虾的附肢形态三维重建，均来自图1d–f中的同一块标本。（a，b）整体形态。（c）口板-上唇复合体。（d）触角。（e–r）触角后双肢型附肢细节。比例尺：0.5 mm（a，b），0.1 mm（c–r）。图3 幼虫状原始虾的口板-上唇复合体三维形态重建。比例尺：0.1 mm。图4幼虫状原始虾复原、演化位置及附肢分化模式。（a–j）原始虾形态及生态复原（杨定华绘）。（k–m）原始虾在节肢动物演化树上的位置（红色表示）。（n）无尾甲类和马尔虫类的附肢分化模式。082025-07 -
奥陶纪生物礁“爆发式”增长或为保存偏差假象长期以来，科学界普遍认为奥陶纪生物大辐射事件（Great Ordovician Biodiversification Event, GOBE）期间，造礁动物如层孔海绵、珊瑚、苔藓虫等突然在中奥陶世达瑞威尔晚期呈现全球规模的 “爆发式”增长，极大地提高了海洋生物多样性。然而，中国科学院南京地质古生物研究所研究团队近期在湖北宜昌远安发现了迄今为止最早的层孔海绵化石（约4.8亿年前），将该类造礁生物的起源时间提前了约2000万年。奇怪的是，在这之后却出现了一个长达两千万年的“生物礁空窗期”，化石记录几乎消失。然而，这一发现也引发了如下疑问：为什么在早奥陶世之后的2000万年间会出现生物礁记录的空白？为什么在这一时期，构成生物礁的生物化石记录几乎消失？又为什么直到中奥陶世达瑞威尔晚期，生物礁构建生物才突然“爆发”出现？近日，中国科学院南京地质古生物研究所副研究员李启剑与韩国高丽大学博士后研究员全胄完、忠南大学教授李政贤合作，根据大数据揭示了晚弗洛世至早-中达瑞威尔世（约4.75亿至4.60亿年前）或是化石保存偏差，而非真正的化石空窗期，该成果发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS），挑战了关于奥陶纪生物大辐射事件的传统认知。研究团队整合了来自主要古大陆的地层序列和化石记录数据，大数据相关性分析显示，这一“爆发”可能并非真正的生物演化事件，而是由于全球海平面在晚弗洛世至早-中达瑞威尔世（约4.75亿至4.60亿年前）期间大幅下降，导致浅海碳酸盐沉积环境大范围消失，生物礁缺乏良好的发育条件，且相当一部分化石记录也被广泛侵蚀所抹除。正是这种“保存偏差”掩盖了生物真实的多样化过程。随着海平面在中达瑞威尔世重新上升，原本已经多样化的生物重新广泛分布于浅水环境，在化石记录中形成了“突然出现”的假象。这一现象即所谓的“Sppil–Rongis效应”——地质保存条件的改善，制造出生物“爆发”的错觉。该研究提醒我们：奥陶纪生物大辐射事件并非一个瞬间发生的“爆炸性事件”，而是生物长期演化轨迹的一部分，常常被海平面变化和保存偏差所打断和重塑。这也支持了寒武纪生命大爆发与奥陶纪生物多样化应视为一个连续过程的观点。同时，该研究强调，地质保存条件对古生物多样性认知具有决定性影响，对理解地球生命演化史具有重要意义。相关论文信息：Jeon, J., Li, Q.-J., Lee, J.-H. 2025 Preservation bias obscures gradual Ordovician reef evolution. Proceedings of the National Academy of Sciences, Vol. 122 No. 0, e2511406122, https://doi.org/10.1073/pnas.2511406122图1. 礁石建造动物群（层孔海绵、珊瑚、苔藓虫）的多样性（属的数量）和礁石出现随时间的变化图2. 奥陶纪全球海平面变化曲线、劳伦大陆与中朝地块地层柱状示意图、碳酸盐岩与硅质碎屑岩沉积区分布面积图3. 奥陶世全球古地理分布图，显示造礁后生动物的分布情况图4. 礁体演化中Sppil–Rongis效应与海平面变化关系示意图<!--!doctype-->072025-07 -
多学科研究揭示1.8亿年前太阳系混沌行为和全球碳循环变化太阳系的动力学稳定性是天文学研究的核心问题之一。1812年，法国著名天文学家和数学家皮埃尔-西蒙·拉普拉斯曾提出，根据行星的初始位置和万有引力定律，理论上可以恢复所有行星的运动轨迹。然而，实际情况因N体问题而复杂，行星间的引力共振导致太阳系呈现混沌特性，微小的初始条件差异即可引发轨道不可预测的“蝴蝶效应”。尽管依靠现代超级计算机和高精度的数值模型，天文学家能够预测6千万年内的行星轨道演化，但突破这一时间限制，必须依靠地质记录的反演研究。地球轨道参数（偏心率、岁差和斜率）受太阳系内行星引力相互作用影响，呈现周期性变化。其中，火星与地球的引力作用导致的超长偏心率周期（现为240万年），极易受到太阳系混沌行为的影响，周期值变化可达数百万年。这些地球轨道参数变化通过调控地表日照量，直接影响全球气候变化，并在沉积地层中留下记录。因此，通过分析沉积记录中的火星-地球超长偏心率周期变化，可以反演深时太阳系的混沌行为。我国准噶尔盆地发育完整的中新生代陆相沉积记录，为解决上述问题提供了珍贵的材料。近日，中国科学院南京地质古生物研究所副研究员房亚男、研究员沙金庚、研究员张海春、研究员王博与美国哥伦比亚大学教授Paul Olsen等国内外同行，通过对准噶尔盆地早侏罗世晚期三工河组陆相沉积地层开展高分辨率的天文旋回地层学、沉积学、地球化学和孢粉学等多学科综合研究，揭示了中生代早期强烈的火星-地球超长偏心率变化，为约束深时太阳系混沌行为提供了关键证据。研究首次发现Jenkyns事件（约1.8亿年前的全球快速升温事件，也被称为托阿尔期大洋缺氧事件）与火星-地球超长偏心率吻合，Jenkyns期间全球变暖可能放大了海洋或深水湖泊环境中超长偏心率调制的碳波动。相关成果于北京时间7月1日在线发表于国际著名综合期刊《美国科学院院报》（PNAS）上。晚三叠世至早侏罗世（距今2.37-1.75亿年），准噶尔盆地位于潘吉亚超级大陆高纬度地区，是一个大型浅水湖泊系统。通过系统剖析影响有机碳同位素波动的主要因素（包括有机质来源、微生物降解、低有机碳样品的污染、大气CO2碳同位素组成、植物群变化和环境因素等），研究发现三工河组中有机质主要由陆地高等植物组成，有机碳同位素波动的主要控制因素是大气CO2碳同位素组成的变化。进一步的天文旋回地层学分析表明，三工河组有机碳同位素中记录了160万年的火星-地球超长偏心率周期。这一周期通过调控全球可交换碳库，驱动大气CO2碳同位素组成周期性波动，最后被陆地高等植物记录下来。结合已识别出的晚三叠世180万年和早侏罗世早期240万年周期，显示火星-地球超长偏心率周期在中生代早期经历了显著变化，为深时太阳系混沌行为提供了关键证据。此外，研究团队还精确限定了Jenkyns事件在三工河组中的地层位置，并将其天文年代标尺与全球多个经典Jenkyns事件剖面进行了高精度对比。三工河组Jenkyns事件层位Classopollis孢粉高度富集，这表明当时准噶尔盆地气候干旱且高温，可能与开鲁-菲拉超级火山喷发引发的全球气温升高相关。研究发现，三工河组Jenkyns事件正好对应一个160万年超长偏心率周期引起的碳同位素负偏期，但其表现出的有机碳同位素波动远低于传统海洋或深湖记录中的异常值，只是多个超长偏心率周期引起的全球碳波动中的一个。这一现象表明，Jenkyns事件期间全球变暖可能放大了海洋或深水湖泊环境中超长偏心率调制的碳波动，而处于浅水环境的准噶尔盆地，可能更加真实的反映了当时碳循环的本质状态。本研究为限定深时太阳系混沌行为，过滤有效的天文解决方案，检验行星初始位置和验证重力模型提供了重要线索，同时，为揭示地球外力（轨道）和内力（构造运动—超级火山喷发）对地球碳循环与气候的影响提供了重要证据。研究成果有助于揭示深时全球变暖事件的机制和过程，进而深化我们对未来气候变化的理解。本研究得到国家自然科学基金和中国科学院的共同资助。论文相关信息：Fang Yanan, Olsen P. E., Sha Jingeng, Whiteside J. H., Chengguo Guan, Ikeda M., Li Sha, Zheng Daran, Zhang Haichun, Wang Bo, 2025. Jurassic constrains on the chaotic Mars-Earth eccentricity cycle linked to the volcanically induced Jenkyns event. PNAS, doi:https://doi.org/10.1073/pnas.2419902122.图1 准噶尔盆地郝家沟剖面三工河组野外工作照片图2 现今和早侏罗世准噶尔盆地位置图图3 40万年长偏心率调谐后的三工河组岩性柱状图（A）、孢粉相对含量（B）、颜色（C）、沉积相和相对湖平面变化曲线（D）、总有机碳含量（TOC）（E）、有机碳同位素（F）及相应的160万年火星-地球超长偏心率和40万年木星-金星长偏心率滤波图4 Karoo-Ferrar超级大火成岩省年龄分布与40万年长偏心率调谐后的准噶尔盆地有机碳同位素、英国Mochras Farm有机碳同位素、日本Inuyama生物硅通量和法国Sancerre磁化率。各剖面通过T-OAE碳同位素最负点相连，时间标尺来自Inuyama天文年代标尺。图5 天文解决方案中的火星-地球超长偏心率周期与地质记录对比012025-07 -
“植物庞贝城”新进展揭示晚古生代植物独特攀援机制攀援是一种植物依赖其他植物或介质获得机械支撑，实现向上生长的策略。作为现代生态系统的重要组成部分，攀援植物不仅在自然群落中占据重要生态位，还在园艺景观中具有广泛应用价值。该类植物的起源可追溯至晚古生代，其多样性演化与森林生态系统结构复杂性的增加紧密相关。然而，由于化石保存条件苛刻，古植物研究中有关攀援植物的实际攀升高度及其与宿主植物间生态互作关系的化石证据相当稀少。入选世界地质遗产地名录的内蒙古乌达煤田早二叠世“植物庞贝城”，因其独特的埋藏条件，不仅完整保存了植物化石的外部形态特征和内部解剖结构，还罕见封存了古植物间相互作用的生态瞬间，这为研究早期植物攀援行为提供了珍贵的化石证据。近期，中国科学院南京地质古生物研究所研究员王军的研究团队，联合捷克科学院地质研究所、西波希米亚博物馆及美国斯坦福大学等国际研究机构的科研人员，通过对“植物庞贝城”中保存的海旺涅梅茨羊齿（Nemejcopteris haiwangii）化石标本开展系统研究，明确了其具有攀援的生长习性。相关结果发表在国际地学领域专业期刊《古地理，古气候，古生态》(Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology)上。海旺涅梅茨羊齿是“植物庞贝城”中发现的一类重要的早期真蕨植物。研究团队前期的工作（Pšenička et al., 2021）对该物种进行了详细的形态学描述，将其重建为根状茎横走、叶柄直立生长的地被植物。同时，科研人员推断其可能通过刺状结构实现攀援，但是一直缺乏直接化石证据。本研究通过系统分析多年积累的野外样方数据和多块保存精美的化石标本，清晰揭示了海旺涅梅茨羊齿与宿主辉木（树蕨植物）之间的确切生态互作关系，为这一古老真蕨植物的攀援习性提供了确凿证据。研究发现，海旺涅梅茨羊齿的各级羽轴表面均密布大小不一的刺状结构，表明其采用钩刺攀援机制获得额外支撑。不过，与缠绕或吸附等主动攀援策略相比，这种基于刺状结构的攀援方式表现出明显的功能局限性。系统的原位样方分析显示，海旺涅梅茨羊齿与宿主辉木的生态互作主要发生在辉木茎干的中、下部区域，推测其攀援高度不超过4米，不能到达树冠层，进一步证实了其刺状结构较弱的攀援能力。基于综合研究证据，研究团队对海旺涅梅茨羊齿生态适应性提出一些新的认知：该植物在独立生长时表现为具匍匐茎的直立叶轴地被植物，但当遇到合适宿主时则表现出叶轴弯曲倚靠的攀援习性。这一发现与传统观点认为的晚古生代植物攀援习性主要受局部树冠层的郁闭控制不同。本研究认为，实际上海旺涅梅茨羊齿的攀援高度有限，其生态行为不受森林郁闭度的影响，而独特的兼性攀援策略更可能是对沼泽森林底部周期性水涝环境的适应。当水位上升时，通过攀援至较高位置，植物能够维持叶部器官的气体交换功能。这一创新性认识为解释石炭-二叠纪湿地生态系统中攀援植物多样性现象提供了一种全新的视角。本研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和中国科学院青年创新促进会的支持。论文相关信息：Li F.Y., Li D.D., Votočková Frojdova J., Pšenička J., Boyce C.K., Wang J., Zhou W.M.*, 2025. Climbing habit confirmed in the early Permian zygopterid fern Nemejcopteris haiwangii and its palaeoecological significance. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecolog. 675:113101https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2025.113101图1 海旺涅梅茨羊齿和辉木的相互作用。（A–C）同一茎干的不同部位，示海旺涅梅茨羊齿弯曲倚靠于树蕨茎干之上；（D–E）海旺涅梅茨羊齿攀援羽轴及其表面的刺；（F–G）海旺涅梅茨羊齿的末次/末二次羽片。图2 海旺涅梅茨羊齿（nh）攀援于树蕨植物辉木（ps）之上。（A）无人机野外照片；（B）宿主辉木的树冠；（C–D）涅梅茨羊齿的保存主要集中于树蕨植物中、下部，2023年野外照片。图3 海旺涅梅茨羊齿野外样方数据显示其主要共生于树蕨植物中、下部，2015野外样方电子化数据。<!--!doctype-->272025-06 -
远古冰室气候的警示：高氧环境下全球变暖仍可导致海洋缺氧距今3.6–2.6亿年的晚古生代大冰期，是地球自陆生高等植物及陆地生态系统建立以来持续时间最长的冰室气候时期。该时期的大气二氧化碳水平跨越了从工业革命前的水平到未来高碳排放情景预期的范围（180–700 ppmv），而大气中的氧气水平则达到整个地球历史的峰值，约为当前大气氧气含量的1.2–1.7倍。这种异常高氧环境可能与海洋、陆地动物的巨型化现象息息相关，也可能是触发从石炭纪中期至二叠纪早期海洋生物大辐射事件的一个原因。尽管地质记录、生物化石证据以及生物地球化学模型重建均支持当时大气含氧量升高，但关于高氧大气与冰室气候下海洋氧化还原环境是如何演化，仍然缺乏直接证据。近日，由中国科学院南京地质古生物研究所研究员陈吉涛领衔的国际研究团队，联合南京大学、美国、新西兰、丹麦等国内外同行，对华南板块贵州罗甸盆地3.1–2.9亿年前的碳酸盐岩沉积序列开展了高时间分辨率的铀同位素（238U/235U）研究；同时，结合该研究时段的碳同位素和大气二氧化碳浓度数据以及火山活动、植被演化等地质事件，利用生物地球化学循环模型等，综合探讨了该时段的全球碳循环与海洋氧化还原状态。这一成果于北京时间6月24日，发表于国际著名的综合期刊《美国科学院院报》（PNAS）上。研究发现，尽管研究时段为晚古生代大冰期的高峰期，也是显生宙的大气氧含量峰值期，但铀同位素比值多次显著下降，表明海底缺氧面积反复扩大。值得注意的是，每次铀同位素比值下降均与大气二氧化碳浓度的快速上升及碳同位素的负漂同时发生。研究人员利用耦合贝叶斯反演的碳-磷-铀生物地球化学循环模型，定量模拟了在晚古生代冰室气候下的海洋缺氧、碳循环和气候的演变过程。结果显示，在整个研究时段，海洋中有机碳埋藏的增加可能导致大气二氧化碳浓度下降和氧气浓度上升。然而，尽管此时大气–海洋整体氧化水平很高，但间歇性的巨量碳排放也可以引起重复发生的气候变暖和海底缺氧，导致全球海洋缺氧面积扩张至4–12%，甚至可能导致海洋生物多样性停滞或下降。这项研究的意义在于，正如晚古生代大冰期一样，我们在当前的冰室气候和高氧化状态下，全球变暖依然可能会导致广泛的海洋缺氧。这一发现有助于我们更好地理解地球气候系统内部的关联与反馈机制，为预测当前全球变暖背景下海洋环境的变化趋势具有重要参考价值。本研究得到国家自然科学基金重大项目和美国自然科学基金等联合资助，并被选为当期的亮点文章（In This Issue）。论文相关信息：Jitao Chen (陈吉涛), Shihan Li, Shuang Zhang, Terry Isson, Tais W. Dahl, Noah J. Planavsky, Feifei Zhang (张飞飞), Xiang-dong Wang (王向东), Shu-zhong Shen (沈树忠), Isabel P. Montañez, 2025. Repeated occurrences of marine anoxia under high atmospheric O2 and icehouse conditions. PNAS, 122, e2420505122. https://doi.org/10.1073/pnas.2420505122.古生代海洋生物多样性、大气成分与海洋氧化状态石炭–二叠纪之交古地理与华南罗甸盆地纳庆剖面柱状图晚石炭世–早二叠世地质事件、海洋生物多样性及地球化学记录基于贝叶斯马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC）方法的碳-磷-铀模型结果及其与相关地化指标的对比242025-06 -
化石揭示“活化石”蛩蠊的生态转变和起源现生的蛩蠊（蛩蠊目：蛩蠊科）是一类形态独特、完全无翅的地栖昆虫，其起源古老，被誉为昆虫界的“活化石”，它的分布局限，均栖息于北半球中高纬度地区的高寒环境，在中国属重点保护昆虫。作为典型的复新翅类昆虫，它们与蟋蟀、螳螂、蟑螂和竹节虫等类群具有较近的亲缘关系。化石记录显示，自石炭纪中晚期（约3.2亿年前）起，大量具有特殊翅脉结构的有翅昆虫化石被归为“蛩蠊”类群，由于关键过渡化石的缺失，其起源与演化历程仍存在诸多未解之谜。近日，中国科学院南京地质古生物研究所与法国国家自然历史博物馆联合培养的博士研究生彭安骋，在王博研究员和André Nel教授的指导下，与美国和缅甸等学者合作，通过对一枚缅甸克钦琥珀中保存的蛩蠊化石标本开展深入研究，取得重要突破。研究团队综合运用显微CT扫描、形态系统发育分析和形态功能重建等先进技术手段，首次系统揭示了蛩蠊的早期生态适应转变过程及其演化历史，为阐明现生蛩蠊的起源问题提供了关键性实证依据。该成果于2025年6月18日在线发表于英国《皇家学会会刊B辑》（Proceedings of the Royal Society B）。现生蛩蠊作为典型的孑遗物种，其展现出独特的生态适应特征：热适应阈值范围极窄，觅食行为高度特化，反映长期适应极端环境的生存策略。在演化历程中，蛩蠊经历显著的形态结构适应性演化过程，包括翅膀的完全退化、体型缩小以及腿部结构的特化，同时发展出应对严寒的生理机制。与之形成鲜明对比的是，地质历史时期被归入蛩蠊目的“干群蛩蠊”化石记录丰富，这类有翅类群不仅形态多样性显著高于现生，其地理分布也更为广泛。然而，由于缺乏确凿的过渡型化石证据，这类化石类群与现生蛩蠊的系统发育关系长期存在争议，导致蛩蠊目的分类体系至今不清。传统的蛩蠊研究主要依赖于二维形态保存的残留翅膀化石，但这类标本在岩石保存的信息十分有限。相比之下，琥珀中立体保存的蛩蠊极为珍贵。本研究新发现的“长须联蠊”琥珀标本保存状态极佳，为理解蛩蠊演化提供了良好素材。研究团队采用显微CT等高分辨率形态分析方法，对标本的头部结构、生殖器等关键形态特征进行了精细的形态学解剖分析。研究结果显示，长须联蠊具有一系列现生蛩蠊特有的身体和雄性生殖器特征，同时具有有翅蛩蠊化石类群的翅脉特征，为连接现生蛩蠊与古代谱系提供了重要证据。基于最新构建的形态系统发育矩阵，研究团队运用简约分析和贝叶斯方法分析了化石归属及同源性状的演化路径。分析结果证实长须联蠊是连接干群化石和现生物种的过渡物种，填补了干群类群与现生蛩蠊之间的演化空白。为深入解析长须联蠊的古生态学特征，研究团队创新采用定量形态学分析方法，选择20种具有栖息环境代表性的现生昆虫作为参照样本，对其腿部结构进行系统性的形态特征编码。通过主坐标分析和多元方差分析等统计方法，研究团队实现了对昆虫栖息习性相关形态特征的量化评估。分析结果表明，长须联蠊的腿部形态特征（包括特化的跗垫、爪垫结构）与现代树栖昆虫展现出显著的趋同进化特征，这一发现为其栖息地分化提供了直接的形态学证据。科研人员综合其体型中体长显著大于现生种类，发达的翅膀和异常延长的上颚须等特征，证实长须联蠊在白垩纪中期已发展出高度特化的树栖生活方式。这一发现不仅揭示了现生蛩蠊与其化石近亲之间存在显著的生态位分化，更重要的是首次证实了蛩蠊类群在演化历史上经历了从树栖到地栖的重要生态转型。该研究为理解这一珍稀类群的生态演化历程提供了关键性的实证依据。本研究得到国家自然科学基金委、深时数字地球国际大科学计划、江苏卓越深时数字地球研究中心以及云南省高层次人才支持计划的支持。南京古生物所地层古生物大数据中心GBDB提供了数据支持。南京古生物所画师杨定华绘制了新化石的生态复原图。论文相关信息：Ancheng Peng, Michael S. Engel, Mathieu Boderau, Frédéric Legendre, Yu Liu, Thet Tin Nyunt, Bo Wang* & André Nel*. 2025 Descending from trees: a Cretaceous winged ice-crawler illuminates the ecological shift and origin of Grylloblattidae. Proceedings of the Royal Society B-Biological Sciences. 292: 20250557. https://doi.org/10.1098/rspb.2025.0557图1：长须联蠊的光学照片（a–g）和翅膀（h）及腿部（i）的线描图。图2：长须联蠊的显微CT渲染和光学照片，头部（a–c）、腹部（d）及腹部末端（e–h）。图3：长须联蠊的系统发育位置(a)，和生态位评估（b），以橙红色突出显示。图4：长须联蠊的古生态复原图，杨定华绘制。<!--!doctype-->202025-06 -
植物大化石为东北微陆块古地理重建提供关键证据中国东北地区微大陆的古地理演化研究对揭示中亚造山带（CAOB）的构造动力学演化具有重要意义。尽管从新元古代晚期到早中生代时期，针对CAOB已采用多种科学手段开展了系统研究，但古植物学证据仍然匮乏，特别是关于中国东北地区泥盆纪古地理特征的研究，亟待深入。近期，中国科学院南京地质古生物研究所早期陆生植物演化研究团队研究员徐洪河、特别研究助理王凯和博士研究生刘炳材，联合中国地质调查局沈阳地质调查中心教授级高级工程师张渝金和高级工程师张德军，对黑龙江省哈尔滨地区中泥盆世植物大化石开展系统研究。相关成果发表于地球科学领域的综合期刊《冈瓦纳研究》（Gondwana Research）。20世纪80年代，中国地质调查局沈阳地质调查中心黄本宏教授团队在东北地区开展了系统的泥盆纪植物化石地质调查和研究工作。近期，徐洪河研究团队对这些珍贵的植物化石标本进行重新鉴定，首次在研究区识别出具有重要地层意义的草本石松类植物—莱氏蕨（Leclercqia complexa），并系统整理了区域同期地层中的植物大化石记录。研究发现，这些具有广域分布特征的植物化石为重建古陆块相对位置提供了关键证据。具体而言，在中—晚泥盆纪时期，松辽—锡林浩特和佳木斯微大陆与兴安、西准噶尔和哈萨克斯坦地块相邻，而于华北克拉通（NCC）相距较远。值得注意的是，华北克拉通是该区域唯一缺失草本石松类莱氏蕨分布的地块，这一现象可能暗示两种地质背景：其一，该区域为遭受强烈侵蚀的高地环境，导致沉积化石记录缺失；其二，华北克拉通在泥盆纪可能是被泛大洋包围的孤立陆块，阻碍了植物的扩散迁移。本研究得到了国家重点研发计划专项和国家自然科学基金的支持。论文相关信息：Zhang Y-J, Liu B-C, Zhang D-J, Wang K, Xu H-H *, 2025. Paleogeography of microcontinents in northeastern China in view of macroplant Leclercqia (Lycopsida) records during Middle to Late Devonian. Gondwana Research. 146: 66-73. https://doi.org/10.1016/j.gr.2025.06.002.图1：黑龙江延寿县古生代地层剖面野外工作（2023年）图2：保存在中国地质调查局沈阳地质调查中心的化石标本，Leclercqia complexa, 和Taeniocrada decheniana, 产自黑龙江省延寿县，泥盆纪，黄本宏于1981年采集图：泥盆纪石松类Leclercqia complexa在东北的12处产地图：中—晚泥盆世植物大化石时空分布以及相关的古地理演化172025-06 -
白垩纪树皮下生态系统中的多重生物互作生物互作是理解生态系统结构与功能的关键环节。然而，化石记录往往难以呈现这些复杂的生物关系，因为多数化石仅保存了独立的生物个体，难以反映远古生态系统中物种间的相互作用。近年来，研究人员在化石中发现了一些捕食与反捕食的形态适应证据特征，展现了中生代捕食者与猎物之间持续而复杂的演化博弈。尽管如此，在一个生态系统中，大多数捕食者同时也是其他生物的猎物，而能够在化石中同时展现这种“猎手”与“猎物”双重身份的案例，依然极为罕见。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研究团队研究员蔡晨阳以及布里斯托大学联合培养博士生李言达等联合国内外同行，在白垩纪缅甸琥珀中发现了一个谷盗科甲虫新属：锹腹谷盗属（Rutrizoma）。该属同时具备主动捕食的能力与特化的防御结构。在包含锹腹谷盗的琥珀标本中，还发现了其可能的长蠹类猎物及多种相关的携播螨。这些多层级的生态关系共同揭示了约一亿年前树皮下微型生态系统的高度复杂性。该项研究成果已于2025年6月11日在线发表于英国《皇家学会会刊B辑》（Proceedings of the Royal Society B）上。科研人员发现，锹腹谷盗属显示出高度特化的捕食适应，其身体细长、鞘翅缩短，适合穿行于木材中的狭窄坑道，强壮的单齿上颚便于攻击猎物。在同一琥珀产地中，波氏长蠹属（Poinarinius）种类繁多，且与锹腹谷盗频繁共现于同一块琥珀中，提示二者共享同一生境。基于此，波氏长蠹属很可能是锹腹谷盗的潜在猎物。然而，在白垩纪树皮下的生态系统中，锹腹谷盗既是捕食者，也可能是更高级捕食者的猎物。锹腹谷盗缩短的鞘翅虽增强了在狭窄坑道中活动的灵活性，却暴露了脆弱的腹部。为应对此风险，其腹部末端演化出一种特化的斜盘结构。类似的斜盘广泛存在于现代小蠹、长蠹等蛀木甲虫的鞘翅末端，被认为有助于防御捕食者或同类竞争者。白垩纪的波氏长蠹作为锹腹谷盗潜在的猎物，同样具备类似的鞘翅斜盘。这种结构上的趋同，反映出在相似生态压力下的共同适应过程，进一步揭示了锹腹谷盗在生态网络中的多重角色。此外，锹腹谷盗与携播螨之间的相互关联也在琥珀中得以保存。在现代生态系统中，携播螨与甲虫宿主之间的互动极为复杂，它们既可能取食甲虫的卵或幼虫，也可能以与甲虫共生的真菌为食，还可能会帮助宿主清除有害真菌，从而影响整个树皮下微生态系统的动态。尽管目前尚无法确切判断琥珀中这些化石螨类的生态功能，但它们的存在本身已揭示出白垩纪树皮下生态系统中多层次、多维度的生物互动与生态复杂性。本研究得到了国家自然科学基金委的资助。画师杨定华绘制了复原图。论文相关信息：Li, Y.-D., Leschen, R.A.B., Kolibáč, J., Engel, M.S., Zhang, Z.-Q., Yu, Y., Huang, D. & Cai, C.* (2025) Specialized bark-gnawing beetles reveal phragmotic defence and subcortical ecology in the Cretaceous. Proceedings of the Royal Society B, 292, 20251004. https://doi.org/10.1098/rspb.2025.1004图1．皮氏锹腹谷盗（Rutrizoma pisanii）图2．与锹腹谷盗相关的蛀木甲虫与携播螨图3．生态复原图，展示白垩纪锹腹谷盗在树皮下追捕波氏长蠹172025-06