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研究人员发现奥陶纪大附肢节肢动物新属种

这一研究也从一定程度上反映了寒武纪顶端食肉动物的演化过程，为研究早期节肢动物演化提供了新的证据和理论支撑。记者从云南大学古生物研究院获悉，该院刘煜团队与英国牛津大学、美国耶鲁大学和美国加利福尼亚大学伯克利分校的科研人员合作，从产自美国纽约州奥陶纪比彻三叶虫层生物群的新物种化石中，发现了奥陶纪首个林乔利科新属种及其完整的三维精细软体结构，相关研究成果于10月29日发表在国际知名学术期刊《当代生物学》上。刘煜介绍，该研究使用云南大学古生物研究院的显微CT设备对产自美国纽约州奥陶纪比彻三叶虫层生物群的新物种化石进行高精度扫描，并使用计算机三维重建及虚拟解剖技术，发现了奥陶纪首个林乔利科新属种及其完整的三维精细软体结构。研究发现，该生物群的动物生活在相对低氧的环境中，这种环境使得动物死后埋藏在沉积物中可以很好地进行矿化作用，由于黄铁矿取代了它们身体的生物组分，从而形成了金色化石。这是奥陶纪大附肢节肢动物新属种Lomankus edgecombei的光学照片。（云南大学古生物研究院供图）基于详细的三维形态学数据，研究团队用贝叶斯法进行系统发育分析，结果表明本次发现的新属种与林乔利属物种为姐妹群，且位于分支末端，这与该新种与其他大附肢类动物相比在演化中有更多性状变化的假设一致。新属种的发现表明，寒武纪时期的优势物种——林乔利节肢动物在奥陶纪幸存下来，其大附肢从捕食功能转变为感官功能以及眼睛证据的缺失等形态特征变化，很可能该新种曾占据了底栖的生态位。这一研究也从一定程度上反映了寒武纪顶端食肉动物的演化过程，为研究早期节肢动物演化提供了新的证据和理论支撑。编辑：诸鹏飞审核：盛捷

2024-10-31
云南腾冲地区发现上新世金缕梅科叶生真菌化石

小煤炱科化石的出现表明腾冲晚上新世气候较为温暖湿润。真菌是最大的异养生物类群之一，在陆地生态系统中扮演着至关重要的角色。叶表附生真菌通常共生或寄生在活体植物叶片表面，与环境和其他生物之间存在着复杂的动态交互作用，也因此成为指示过去生态系统和气候环境的潜力指标。它们以菌丝、子实体和孢子等多种形式保存在化石中，为了解地质时期的环境、气候和生态提供了独特的窗口。小煤炱目（Meliolales）是最大的植物附生真菌类群之一，其成员通常被认为是栖息在寄主植物叶、枝或果实等器官的表面的专性寄生菌，主要分布于热带-温带-副温带地区。近日，兰州大学地质科学与矿产资源学院博士生王卓尔为第一作者，地质科学与矿产资源学院吴靖宇教授和资源环境学院丁素婷副教授为共同通讯作者，以“A new fossil species of Meliolinites Selkirk associated with Rhodoleia leaves from the Upper Pliocene of southwestern China”为题，在国际真菌学著名期刊《Mycologia》上发表封面文章，报道了发现自云南腾冲上新世的叶生真菌化石。《Mycologia》封面该研究报道了我国云南腾冲晚上新世一例附生于金缕梅科（Hamamelidaceae R.Br.）红花荷属（Rhodoleia Champ. ex Hook.）叶片化石上的小煤炱目小煤炱科（Meliolaceae W. Martin ex Hansf.）似小煤炱属（Meliolinites Selkirk，化石形态属）新化石物种，并定名为腾冲似小煤炱（Meliolinites tengchongensis Z.E. Wang & J. Wu）。该化石物种是首例小煤炱目真菌寄生金缕梅科植物的化石证据，指示化石代表的真菌类群可能至少从晚上新世以来就与红花荷属植物共同演化，并保持其寄主偏好。小煤炱科化石的出现表明腾冲晚上新世气候较为温暖湿润。腾冲似小煤炱（Meliolinites tengchongensis Z.E. Wang & J. Wu）光学显微镜下特征腾冲似小煤炱（Meliolinites tengchongensis Z.E. Wang & J. Wu）电子显微镜下特征该研究得到了科技部第二次青藏高原综合科学考察项目（2019QZKK0704），国家自然科学基金（31870200，32170222，42272002）、甘肃省自然科学基金（22JR5RA438）的联合资助。原文链接: https://doi.org/10.1080/00275514.2024.2348980原标题：《兰州大学古植物团队发现云南腾冲上新世金缕梅科叶生真菌化石》编辑：诸鹏飞审核：盛捷

2024-10-31
仿古生物机器人助解生命演化史谜团验证先祖从游泳到行走转变的多种假说

在人类努力下，岁月的痕迹成为可以释读的研究对象。从水生环境过渡至陆地生活是地球生命演化史中的一个关键转折点。现在，一支由机器人专家和古生物学家共同组建的研究队伍，创新地利用机器人技术，探究现代陆地生物的先祖们在大约3.9亿年前如何实现从游泳到行走的历史性转变。这种仿古生物机器人的应用，为生物进化学提供了全新实验手段。由英国剑桥大学主导的这项研究发表于最新一期《科学·机器人》杂志。↑ 生命研究（古生物学和生物学）和人工生命研究（仿生机器人和受古生物学启发机器人）的结合，为动物进化提供了互补的知识。图片来源：剑桥大学古生物学者主要依赖于化石记录来探寻远古时期生物髋部及骨盆结构的演变轨迹，然而由于化石资料的局限性，对于这段历史的认知仍存在不少空白。在此背景下，机器人的介入为填补这些认知缺口提供了可能性，尤其是在探讨脊椎动物从水栖向陆栖运动模式转换的过程中。此次开发的仿古生物机器人，设计灵感既来源于现今仍存在的鱼类，也参考了已知灭绝种类的化石资料。在实际操作中，人们既不能让现代鱼类按照过去的方式行动，也不能使古老的化石复原其生命时的姿态，但借助机器人则可以模拟这些生物的解剖特征与行为表现。团队复制了远古鱼类的骨骼结构，在其基础上添加了模拟肌肉与韧带功能的机械装置。组装完成后，通过对这些机器模型的测试，他们得以评估这些原始生物可能采取的运动方式。团队表示，该领域面临的最大挑战之一便是化石记录的不完备。许多生活在该时期内的物种仅留下零星的骨骼碎片，重构其完整的运动机能成为一大难题。此时，机器人模拟便发挥了重要作用，它们不仅帮助验证各种假设，还提供了支持或反驳这些理论的新证据。机器人技术在“复原”已灭绝生物方面的应用尚属少见。该团队期望，新成果能激发更多科研人员投身于利用机器人技术研究远古生物力学特性的探索之中。总编辑圈点技术的进步，不仅能带我们去往未来，还能带我们溯源过去。过去的生物只剩下零星的骨骼碎片，陆地生物的祖先如何从海洋上岸，已经成为难解的谜。没关系，机器人可以帮忙补齐生物演化的拼图。此次，科研人员造出仿古生物机器人，让这些具有远古鱼类骨骼结构的机器人模拟曾经的运动方式，测试从“游泳”到“行走”各种转变可能性，来检验此前学界提出的种种假设。在人类努力下，岁月的痕迹成为可以释读的研究对象。编辑：诸鹏飞审核：盛捷

2024-10-30
华北新芦木化石森林揭示三叠纪泛大陆绿化与湿化进程

通过对古生态和埋藏环境的系统研究，揭示了陆地植物生态系统在中三叠世的全球复苏，并促进了全球陆地“湿化”的渐进历程。二叠纪末生物大灭绝事件（~252 Ma）后，海相生态系统在百万年内快速复苏，而陆地生态环境却在迟滞千万年后（238 Ma）才完成复苏。研究显示，二叠纪末至早三叠世，地球古气候环境处于极端干热状态，但晚三叠世卡尼期却发生了持续2 Ma的极端雨期（卡尼期湿润幕事件，~234-232 Ma），并由此促成了恐龙等大型脊椎动物的起源。但是，目前对早-晚三叠世古环境和古生态演变过程的认识还存在争议。尚待解决的关键问题如：二叠纪末大灭绝后陆地生态系统究竟何时、如何完成复苏？二叠纪末-早三叠世极热气候环境是一蹴而就，还是渐进演化到晚三叠世卡尼期湿润幕事件？针对以上关键科学问题，中国地质科学院地质研究所旷红伟教授团队对华北鄂尔多斯盆地中三叠统延长组8段（~242 Ma）新发现的原位埋藏的植物化石群进行了古生态学和埋藏环境的系统研究，取得了以下主要成果：1、分析了新发现的木贼目新芦木属的生活习性、生长和埋藏环境，重建新芦木森林系统。新发现的植物化石是具有区域/全球规模的木贼目新芦木属（Neocalamites，图1）。新芦木属于高度喜湿的植物，多生长于三角洲平原分流河道间沼泽等多水环境，植株密度约为2.34株/m2，株高集中在15-35 m。据此重建了由单一新芦木树种构成的湿地森林（图2）。图1. 华北鄂尔多斯盆地晚三叠世延长组新芦木化石2、揭示了以新芦木森林为代表的陆地植物生态系统在二叠纪末生物大灭绝后的全球复苏。华北新芦木是三叠纪“成煤间断期”之后最早的湿地森林植被之一，凭借其生长快速、繁殖力强、群体协同与喜水偏湿的生态习性等优势而大规模出现和成林，构成了陆地生态系统的重要能量流链。进一步的洲际对比证实，新芦木在中三叠世拉丁期-晚三叠世卡尼期大规模成林并扩张至全球，标志着二叠纪末大灭绝后泛大陆（Pangea）的绿化和陆地生态系统的恢复。图2. 三叠纪新芦木的生长环境和埋藏模式3、进一步证实了三叠纪全球陆地“湿化”的渐进历程，为其后的陆地生态系统完善做好了铺垫。团队已报道的研究显示，地球从早三叠世开始步入了逐渐脱离干旱并转向湿润古气候的演替进程：以早三叠世干热气候下的辫状河系统为起点，逐步过渡到中三叠世曲流河与湖泊-三角洲环境，最后到晚三叠世卡尼期演变为陆相湖泊系统。以新芦木森林为代表的湿地（生态系统）在中三叠世拉丁期（~242 Ma）就已遍布全球，早于卡尼期湿润幕事件约~8 Ma，进一步表明从早-中三叠世的干热型气候到晚三叠世卡尼期湿润幕的转变演化是一个逐步累积和渐进的过程。本研究以华北地区三叠纪新发现的植物化石为媒介，通过对古生态和埋藏环境的系统研究，揭示了陆地植物生态系统在中三叠世的全球复苏，并促进了全球陆地“湿化”的渐进历程，为认识早-中三叠世极端干旱和晚三叠世卡尼期极其潮湿的古气候、古环境、古生态连续演化过程，以及解读和重建大灭绝之后陆地生态系统复苏提供了科学依据。本研究由国家自然科学基金（42288201，41688103和41672111）、国家重点研发计划项目（2023YFC2906701和2018YFC0604201）和中国地质调查项目（DD20190005）共同资助，研究成果发表于国际地学期刊《Geological Society of America Bulletin》：Yuchong Wang, Hongwei Kuang*, Yongqing Liu*, Fenghua Zhao*, Nan Peng, Xiaoshuai Chen, Kening Qi, Jiyuan Li, Guilin Dong, Suping Li, Ya Li. 2024. Enhanced global terrestrial moisture from the Early Triassic to the Late Triassic: Evidence from extensive Neocalamites forests in North China. Geological Society of America Bulletin. DOI: 10.1130/B37522.1。原文链接：https://doi.org/10.1130/B37522.1原标题：《王玉冲、柳永清、旷红伟等—GSA Bulletin：华北新芦木化石森林揭示三叠纪泛大陆绿化与湿化进程》编辑：诸鹏飞审核：盛捷

2024-10-29
蕈树科枫香型(落叶)与蕈树型(常绿)花粉鉴别的新评估与挑战

二者花粉型相近，鉴别需谨慎。蕈树科由枫香树属（Liquidambar）的15个种组成。传统分类将热带常绿的种类归为蕈树属，温带落叶树的种类归为枫香树属，它们在形态、地理分布范围和生态习性上存在一定的差异。作为木本植物群落，其化石花粉被广泛应用于古植被与古气候重建。但是，蕈树属与枫香树属花粉的传统区分方法存在不确定，需要通过增加标本种类、数量以及取自不同地理居群的更多代表性种类的补充研究来评估。图1. 蕈树科全球地理分布与研究标本原产地（数据来自中国国家标本资源平台与Plants of the World Online）近日，中国科学院南京地质古生物研究所研究员毛礼米课题组与中国科学院植物研究所赖阳均博士报道了蕈树科花粉形态再研究结果（Zhang et al.,2024），该研究分析与讨论了蕈树科花粉归类标准的可行性及存在的问题。研究成果在线发表于《古植物与孢粉学论评》（Review of Palaeobotany and Palynology）。图2. 蕈树科花粉的几何形态变量的提取与测量方法 (Zhang et al.,2024)该研究利用高分辨率的光镜与电镜图像集，提取了蕈树科花粉粒几何形态的多种变量，根据多元统计方法，发现蕈树科类型的各种花粉形态特征变量高度重合而无法有效地区分为枫香型（落叶）与蕈树型（常绿），因此，以人类视觉与简单测量来区分并不可靠。另外，通过机器学习方法，发现光镜图像的形态数据模型表现出一定的准确度，其中花粉壁厚度的贡献较大，但经挖掘模型并没有提供可区分的“诀窍”。图3. 蕈树科花粉的主要几何形态变量的数量对比及主成分分析结果 (Zhang et al.,2024)本次研究认为，化石花粉分析人员在形态鉴别特征尚未明确时应保持谨慎，而非把鉴定的权柄交由“机器人”。其次，在鉴定与归类蕈树科化石花粉时，建议严谨地使用“蕈树科花粉”来统称，并非人为区分为“枫香型”与“蕈树型”两个花粉类型。图4. 基于光镜与电镜图像形态数据的随机森林模型混淆矩阵 (Zhang et al.,2024)本项研究得到了古生物学与油气地层应用重点实验室（现代古生物学和地层学国家重点实验室）自主研究课题与国家自然科学基金的资助。论文相关信息：Zhang SJ,Mao LM,Lai YJ. 2024. Reevaluation of pollen differentiation in Altingiaceae: Challenges in distinguishing deciduous (Liquidambar) and evergreen (Altingia) types using multivariate statistics and machine learning. https://doi.org/10.1016/j.revpalbo.2024.105209.编辑：诸鹏飞审核：盛捷

2024-10-29
中国第一个命名的翼龙化石——魏氏准噶尔翼龙的头后骨骼研究

准噶尔翼龙以其宽短的中部颈椎、肱骨近端后背侧无气孔等特征区别于湖翼龙。1963年，新疆石油部门的魏景明先生在准噶尔盆地西北缘的克拉玛依乌尔禾地区进行工作时，在下白垩统吐谷鲁群发现了一批脊椎动物化石，并交由中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究。1964年，杨钟健院士研究并将其命名为魏氏准噶尔翼龙(Dsungaripterus weii)——这也是中国第一个被命名的翼龙化石，并建立了准噶尔翼龙科(Dsungaripteridae)。同年，杨钟健先生组织古脊椎所新疆古生物考察队继续在乌尔禾地区工作，在吐谷鲁群中又发现了一批包括准噶尔翼龙在内的保存精美的脊椎动物化石。1973年，杨钟健先生等人对这些材料进行了研究报道，并命名了第二种翼龙，即复齿湖翼龙(Noripterus complicidens)。由于乌尔禾地区的吐谷鲁群除丰富的翼龙化石外，还发现了龟鳖类、鳄形类、蜥臀类及鸟臀类恐龙等脊椎动物化石，杨老将其命名为“乌尔禾翼龙动物群”。最近十多年来，古脊椎所的汪筱林团队在乌尔禾地区进行了持续考察，又发现了一些准噶尔翼龙、湖翼龙和第三种鸟掌翼龙型类翼龙化石，以及翼龙、非鸟恐龙、鸟类、龟鳖类等脊椎动物足迹化石等材料。图1. 准噶尔翼龙的部分中部颈椎2024年10月16日，我国第一个翼龙——魏氏准噶尔翼龙命名的60周年之际，国际学术期刊《古脊椎动物学杂志》(Journal of Vertebrate Paleontology)以60多页的篇幅(共64幅图版)在线发表了中国科学院古脊椎所汪筱林团队关于准噶尔翼龙头后骨骼解剖学系统研究的长篇论文，为深入了解以准噶尔翼龙为代表的鸟掌翼龙次亚目(Ornithocheiroidea)的头后骨骼演化提供了详实的资料。同时，对翼龙头后骨骼的功能形态，如陆地行走时掌指关节的运动模式进行了讨论，也为准噶尔翼龙和乌尔禾翼龙动物群其他两种翼龙，尤其是同属准噶尔翼龙科的复齿湖翼龙的生态位分化提供了证据。图2. 准噶尔翼龙正模标本关联背椎、荐椎、腰带及股骨准噶尔翼龙科属于鸟掌翼龙次亚目，是一类主要生存于早白垩世东亚地区的翼龙类群，其最显著的特征是吻端部分无齿。准噶尔翼龙科的分类位置较不确定，但多数系统发育研究认为它与没有牙齿的神龙翼龙超科关系较近。限制于研究时代以及材料，以往对准噶尔翼龙科头后骨骼的研究程度相对较浅。由于前人发现的准噶尔翼龙的头后骨骼材料和近年来发现的新材料比较丰富，包括一些翼龙中研究程度较低的部位，如掌指关节、脚踝关节等，因此本项研究对准噶尔翼龙的头后骨骼进行了详尽的形态学记述。重新厘定了准噶尔翼龙的鉴定特征，其头后部分的自有衍征包括枢椎神经棘背腹侧扁、具两个向后分叉的脊，第一荐肋与腰带愈合相对其他荐肋显著推迟，肱骨近端后背侧骨壁极薄等。准噶尔翼龙以其宽短的中部颈椎、肱骨近端后背侧无气孔等特征区别于湖翼龙。一些头后特征，如肢骨骨壁较厚、颈椎及肢骨部分位置气孔缺失、除翼掌骨外至少一根掌骨与远端腕骨关联等，则代表了鸟掌翼龙次亚目的祖征。准噶尔翼龙也存在一些与其他系统发育关系较远的类群趋同的特征，例如髂骨后突贴合荐椎神经嵴(也存在于无齿翼龙)，以及中部颈椎宽短(也存在于非单孔翼龙类和掠海翼龙类)等。图3. 准噶尔翼龙的掌指关节由于翼龙化石中保存完好的脚踝关节极其罕见，前人对远端跗骨的识别存在争议。此次研究通过将准噶尔翼龙一套完整的远端跗骨标本，以及湖翼龙一件尚处半关联状态的远端后肢标本与其他翼龙的已知远端跗骨进行比较，识别出一系列同源结构并解决了这一争议。本研究还基于一件准噶尔翼龙部分关联的掌指关节，对其在陆地行走中的运动模式进行了探讨。认为翼龙的前三根掌骨在此状态下以前后叠覆而非上下叠覆的方式位于翼掌骨前侧，同时第三掌骨的远端关节绕翼掌骨远端滑车朝向后侧。这样的姿态比前人假说更容易解释翼龙前足足迹朝向行走方向外侧，并提供了相对于骨骼而言，前足足迹中前两指要更短于第三指的可能原因，即由于前两根掌骨远端通常达不到翼掌骨远端滑车处，在行走中前两指可能未能全部接触地面，导致留下的痕迹要短于整个指节的长度。该研究第一作者为中国科学院古脊椎所博士研究生宋俊逸，通讯作者为蒋顺兴副研究员，其他作者还有汪筱林研究员。本研究得到了国家自然科学基金面上项目、基础科学中心项目和中国科学院战略先导专项(B)、中国科学院青年创新促进会等的资助。论文链接:https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/02724634.2024.2402042编辑：诸鹏飞审核：盛捷

2024-10-29
云南发现莲座蕨类植物新种

该化石植物具有独特的末次羽片、繁殖小羽片和原位孢子特征。云南大学古生物研究院28日消息，该院植物古生态研究团队近日在云南上二叠统宣威组发现莲座蕨类植物新种，定名为Cyathocarpus benefoliati Yu.Guo, Zhou et Z.Feng2024，相关研究成果已发表于古植物学国际期刊《古植物与古孢粉学论评》。图为Cyathocarpus benefoliatii Yu.Guo, Zhou et Z.Feng 2024 繁殖羽片。云南大学供图蕨类植物自晚古生代出现，一直演化发展延续至今，是陆地生态系统的重要组成部分。云南上二叠统盛产丰富的莲座蕨类植物化石。科研人员介绍，该化石植物具有独特的末次羽片、繁殖小羽片和原位孢子特征。其羽片为至少三次羽状复叶；末次羽轴上垂直或近垂直着生约18对互生小羽片；繁殖小羽片呈舌形，长4至6毫米，基部宽2至3毫米，其背面中脉两侧各着生一行聚合囊，每行4至7个；聚合囊呈卵形，由4至5个孢子囊组成，紧密排列于小羽片基部至顶端；孢子囊为卵形，呈辐射对称排列，直径400至600微米，无环带；原位孢子直径43至61微米，单缝，光面，属Laevigatosporites/Latosporites型，孢子外壁具三层超微结构。云南大学古生物研究院副研究员郭芸为论文第一作者，云南大学古生物研究院研究员冯卓为论文通讯作者。该项研究得到了中国国家自然科学基金委员会、云南省科技厅、中国科学院等单位项目的支持。编辑：诸鹏飞审核：盛捷

2024-10-29
古蝉形态空间和空气动力学分析揭示中生代的“飞行竞赛”

中生代的“飞行竞赛”极大影响了翼龙和昆虫的演化，从而重塑了中生代晚期的空中生态系统。飞行是动物界极具创新性的运动方式，为飞行动物提供了诸多生存优势，极大地扩展了它们的生存空间和生态位。迄今，仅有昆虫、翼龙、鸟类和蝙蝠这四类动物演化出主动飞行能力。其中，昆虫是最早掌握飞行能力的动物，并且演化出了多样性极高的飞行策略和相应的生态适应。然而，重建灭绝昆虫的飞行能力非常困难，因此，我们对昆虫飞行能力的演化历史了解非常有限。古蝉总科（半翅目）是中生代的代表性树栖昆虫，翅展最长可达15厘米，生存时限从二叠纪晚期到白垩纪晚期（距今约2.6至1亿年）。古蝉和现生蝉类的亲缘关系较近，具有相似的形态特征和飞行机制。它们在中生代非常繁盛，保存了大量的化石记录，因此是探究昆虫飞行能力演化的理想类群。2010年，中国科学院南京地质古生物研究所博士王博和研究员张海春在检视德国晚侏罗世索伦霍芬古蝉后，发现在侏罗纪最晚期，古蝉类群存在一个明显的演替事件。晚期古蝉类群可能进化出更强的飞行能力，其潜在演化驱动因素为新兴空中捕食者的捕食压力，并据此提出了“飞行竞赛”假说。该假说虽被广泛引用，但一直缺少严格的定量验证。图1：早期古蝉（A–D）和晚期古蝉（E–H）。近日，中国科学院南京地质古生物研究所博士许春鹏、研究员王博和研究员张海春，与临沂大学地质与古生物研究所教授陈军、荷兰瓦赫宁根大学实验动物系教授Muijres Florian、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所博士余逸伦等合作，以古蝉为研究对象开展了综合的研究工作，相关研究成果于2024年10月26日在线发表于《科学进展》（Science Advances）上。研究团队建立了古蝉的综合形态特征数据库，在此基础上构建了古蝉类的首个系统发育关系，并综合贝叶斯支端定年分析、谱系形态空间分析、形态歧义度分析和几何形态度量分析等方法，重建了其宏演化历史。此外，本研究构建了古蝉的空气动力学模型，据此定量评估了其飞行性能，阐明了该昆虫类群的飞行能力演化史。研究结果揭示了鸟类早期辐射事件对昆虫演化的影响，为中生代的“飞行竞赛”假说提供有力证据，并为探究捕食者与被捕食者间的协同演化提供了一个经典例子。此外，该成果为定量计算灭绝昆虫的飞行能力提供了新思路和新方法。图2：古蝉总科的系统发育关系（A）和形态空间演化（B）。本研究取得的主要成果如下：1. 系统发育分析揭示古蝉的类群演替事件。研究团队检视了全球范围内所有代表性的古蝉化石，综合利用最大简约法和贝叶斯法重建了古蝉总科的系统发育关系，并识别出了并系的早期古蝉和单系的晚期古蝉两个类群。早期古蝉具有近似椭圆形的前翅、相对较大的后翅以及较小的中胸；晚期古蝉则具有近似三角形的前翅、相对较小的后翅以及较大的中胸。研究结果进一步揭示了侏罗纪—白垩纪之交的古蝉类群演替事件：原本占据主导地位的早期古蝉开始衰落，同时晚期古蝉开始崛起。图3：古蝉总科前翅翅脉结构的形态空间分析（A–B）、物种多样性统计（C）和形态歧义度计算（D）。2. 综合形态空间分析揭示古蝉的表型宏演化史。在重新校验全球古蝉化石的基础上，提取了综合的形态学数据（包括前翅翅脉结构的离散型数据和前翅翅形的连续型数据），建立了古蝉化石的形态特征数据库，基于翅脉结构开展了主坐标轴分析和非度量多维尺度分析。结果表明，古蝉从早期到晚期的演替过程中发生了明显的形态空间迁移，并伴随形态歧义度的显著下降。翅形主成分分析表明，演替过程中也伴随着明显的翅形演化：由早期古蝉的近似椭圆形向晚期古蝉的近似三角形演变。总之，综合各类形态空间分析结果表明，古蝉在这次类群演替事件中发生了明显的表型演化。3. 构建空气动力学模型并重建古蝉的飞行能力演化史。本研究构建了古蝉的空气动力学模型以计算其飞行能力的演化。对古蝉开展了全面的形态度量工作，测量了包括前翅翅长、前翅弦长、前翅面积、胸部长度和宽度等在内的各项形态学数据。基于上述测量数据，分别计算了翅载荷、翅展弦比和飞行肌肉占比三项参数，并定量评估了该类群的飞行能力。结果表明，相比早期古蝉，晚期古蝉的翅载荷提高了92%，其飞行速度有39%的提升；飞行肌肉占比提高了19%，显示其飞行灵活度和飞行速度的提高；前翅展弦比提高了15%，进一步证明晚期古蝉具有更快的飞行速度和更高的飞行效率。空气动力学研究显示在该演替事件中，古蝉发生了显著的形态学演化，促使其飞行能力得到显著提升，包括更快的飞行速度、更高的灵活度以及更高的飞行效率。图4：古蝉总科前翅翅形的形态空间分析（A–B）和飞行能力计算（C–D）。4. 为中生代的“飞行竞赛”假说提供证据。在晚侏罗世到早白垩世之间，早期鸟类经历了显著的辐射事件，并迅速占据了森林中的生态位。早期的鸟类多为食虫性，而体型硕大的古蝉是其理想的食物来源。本研究发现侏罗纪—白垩纪之交的古蝉类群演替事件，在时间上与早期鸟类的大辐射相吻合。因此，早期鸟类的繁盛很可能对古蝉的演化产生了定向选择压力，促进了古蝉的类群演替，导致了早期古蝉的衰落以及飞行能力更强的晚期古蝉的崛起。这一结果也为鸟类引起的中生代“飞行竞赛”假说提供了有力证据。鸟类这一新兴飞行动物的起源和辐射，很可能对已有的飞行生物（昆虫和翼龙）产生严重的影响，引发了一场中生代的“飞行竞赛”。在早期鸟类的辐射过程中，翼龙也发生了明显的演化事件：由体型较小、食虫为主的基干类群，逐渐演替为体型较大、食性多样化的翼手龙类。作为潜在的竞争者，鸟类的繁盛可能促进了翼龙的类群演替。此外，作为捕食者，早期鸟类的辐射事件也给昆虫带来了新的捕食压力，例如蜻蜓目的演替事件：间翅亚目主导转变为差翅亚目和均翅亚目主导，并且演化出复杂的翅斑以及更高效的产卵结构。总之，中生代的“飞行竞赛”极大影响了翼龙和昆虫的演化，从而重塑了中生代晚期的空中生态系统。图5：中生代鸟类与古蝉之间“飞行竞赛”的生态复原图。该研究由中国科学院南京地质古生物研究所、临沂大学、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所、德国耶拿大学、荷兰瓦赫宁根大学、美国自然历史博物馆以及英国自然历史博物馆的研究团队共同完成。研究得到国家自然科学基金委、山东省自然科学基金委和德国洪堡学者基金会的资助。南京古生物所画师杨定华为该成果绘制复原图。论文相关信息：Xu Chunpeng, Chen Jun, Muijres F. T., Yu Yilun, Jarzembowski E. A., Zhang Haichun, Wang Bo (2024) . Enhanced flight performance and adaptive evolution of Mesozoic giant cicadas. Science Advances. https://doi.org/10.1126/sciadv.adr2201.Wang Bo, Zhang Haichun, Wappler, T., & Rust, J. (2010) . Palaeontinidae (Insecta: Hemiptera: Cicadomorpha) from the Upper Jurassic Solnhofen Limestone of Germany and their phylogenetic significance. Geological Magazine, 147(4), 570–580. https://doi.org/10.1017/S001675680999089.编辑：诸鹏飞审核：盛捷

2024-10-28
家犬古DNA分析发现：5500年前东西文化交流影响我国东北地区

洪河遗址古代家犬受到来自欧洲家犬的影响，并且这种影响主要是通过欧亚草原向东传播并南下进入我国嫩江流域。10月22日，记者从正在河南郑州举行的2024中国动植物考古学大会上获悉，我国研究人员通过对黑龙江省洪河遗址犬科动物遗存的古DNA分析发现，至晚在距今6000年至5500年，欧亚大陆东西部的文化交流在我国东北地区就已存在。家犬作为人类的朋友，其驯化与扩散的过程都与人类息息相关。吉林大学考古学院博士研究生王兴成介绍，其团队试图通过洪河遗址犬科动物遗存的古DNA分析，结合其出土情境，复原洪河遗址古人类在新石器时代至青铜时代这一历史进程中生业模式的转变，以及与可能存在的文化交流。↑ 图为黑龙江省齐齐哈尔市洪河遗址考古现场。(资料图)受访者供图洪河遗址位于黑龙江省齐齐哈尔市。该遗址出土有大量动物骨骼，可鉴定种属的有原始牛、马、马鹿、狍子、野猪、狼、狗、狐、貉、獾和兔以及大量的鱼类和鸟类，家犬是新石器时代唯一被驯化的动物。研究人员在该遗址共采集29例家犬样本，年代跨度在新石器时代晚期至青铜时期，绝大多数样本出自房址。研究结果表明，单倍型A是洪河遗址家犬的主要母系单倍型，其中大多数A型家犬显示出与东北亚地区以及太平洋诸岛的家犬相似的遗传关系，并与其他地区中国古代样本距离较远，而个别样本与美洲及俄罗斯远东地区古代家犬距离较近，可能暗示着两者之间存在一定联系。此外，洪河遗址还发现了B型、C型两个欧洲家犬的主要单倍型。考古资料显示，欧亚大陆东西部人类群体有着频繁的迁徙交流历史。目前中国最早的C型家犬出现在黑龙江东明嘎遗址，年代约距今6000年至5500年，最早的B型家犬出现在洪河遗址新石器时代晚期遗存当中。“东北地区B型、C型家犬的发现，意味着至晚在距今6000年至5500年，欧亚大陆东西部的文化交流在我国东北地区就已经存在。”王兴成表示，新石器时代晚期的洪河遗址除C型家犬外，还发现与欧洲家犬密切相关的B型家犬，这表明来自欧洲家犬的影响并非是一时的，而是长期持续的。他补充道，由于家犬和人类的密切联系，通常来说家犬的传播路线是与人类交流与迁徙活动密切相关的。此项研究结果进一步证实，在新石器时代晚期到青铜时代这一阶段，洪河遗址古代家犬受到来自欧洲家犬的影响，并且这种影响主要是通过欧亚草原向东传播并南下进入我国嫩江流域。该项研究成果已于今年发表于国际考古期刊《考古科学杂志：报告》。编辑：诸鹏飞审核：盛捷

2024-10-25
华南奥陶系高精度综合地层研究新进展

这些因素的耦合性进一步提示大坪期\达瑞威尔期可能是探究奥陶纪环境变化的关键时期，为未来奥陶纪生物环境协同演化研究提供了新的角度。近年来，在奥陶纪综合地层学研究中，碳同位素地层学已作为生物地层学的重要补充和验证方法，并在高精度划分对比地层、识别地层间断等方面发挥了极为重要的作用。然而，华南奥陶纪碳同位素地层研究主要集中于中—晚奥陶世若干个显著碳同位素事件，缺乏贯穿整个奥陶纪的连续的碳同位素变化分析，未能建立华南地区可依据的碳同位素地层框架标准；另一方面，其在详细地层框架下可对华南扬子台地碳同位素变化特点进行分析研究，也可为探究奥陶纪生物大辐射环境背景变化提供信息。近期，中国科学院南京地质古生物研究所研究员吴荣昌、龚方怡博士，与瑞典隆德大学Mikael Calner、德国埃尔朗根大学Oliver Lehnert等学者合作，对华南扬子台地边缘的奥陶纪科研钻探岩心的综合地层学开展了深入研究。通过整理分析前人资料，本次研究建立了在标准地层框架下的华南奥陶纪碳同位素变化曲线，识别多个可全球对比的碳同位素事件；并针对碳同位素变化特点，初步探讨了海洋环境变化的关键节点。相关研究成果发表于地学期刊《全球和行星变化》（Global and Planetary Change）。此次研究选取位于湖南永顺地区的科研浅探石堤-1井为研究材料，对岩心材料中南津关组至五峰组底部地层进行高分辨率碳同位素地层与牙形类生物地层研究，得到完整连续的特马豆克期至凯迪晚期的碳同位素变化曲线。分析结果显示，石堤1-井可识别五次明显的碳同位素变化事件，分别为分乡组上部碳同位素正漂、紫台组下部碳同位素持续增长、紫台组顶部碳同位素负漂、牯牛潭组顶部碳同位素正漂以及宝塔组碳同位素正漂。↑ 华南奥陶纪稳定碳同位素综合曲线进一步综合华南其他地区已报道碳同位素数据，在标准地层框架下，研究人员建立了华南扬子地区奥陶纪碳同位素变化综合曲线，并与中国以及全球其他板块综合曲线进行对比分析，识别并命名了五个可区域及全球对比的碳同位素变化事件，分别为特马豆克早期碳同位素正漂事件（TSICE）、特马豆克晚期碳同位素正漂事件（LTICE）、弗洛晚期碳同位素持续增长趋势（Late Floian Rise）、达瑞威尔中期碳同位素正漂事件（MDICE）以及宝塔组碳同位素正漂事件（PICE）。此外，通过对扬子区不同时期碳同位素数据分异度分析以及全球不同地区碳同位素变化趋势对比，研究发现，大坪期\达瑞威尔期可能是海洋环境变化的一个重要转折时期。大坪期及之前，不同古地理区碳同位素数值差异大，不同板块碳同位素变化趋势具有一定的地区性；自达瑞威尔初期，扬子台地不同古地理区碳同位素数值大致相当，全球碳同位素变化基本趋于一致。相对应的，奥陶纪生物多样性在达瑞威尔初期达到第一次峰值、达瑞威尔期气候达到相对适宜状态、大气氧含量的增长开始于达瑞威尔期等，这些因素的耦合性进一步提示大坪期\达瑞威尔期可能是探究奥陶纪环境变化的关键时期，为未来奥陶纪生物环境协同演化研究提供了新的角度。研究得到国家自然科学基金委、中国科学院战略先导专项以及中国科学院青促会的经费支持。论文相关信息：Fangyi Gong, Xiaocong Luan, Mikael Calner, Oliver Lehnert, Yuchen Zhang,Guanzhou Yan, Xin Wei, Rongchang Wu*, 2024. High resolution Ordovician carbon isotope chemostratigraphy in South China and its significance for global correlation. Global and Planetary Change 240, 104523. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2024.104523.编辑：诸鹏飞审核：盛捷

2024-10-25

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