首页轮播----化石网

首页轮播

当前位置：

首页 > 首页轮播

世界级名片+1 “植物庞贝城”何以入选？

未来，南京古生物所科研团队将会继续深入研究“植物庞贝城”，探索这些物种的系统分类位置，进一步完善“生命之树”.近日，在韩国釜山举办的第37届国际地质学大会上，国际地质科学联合会（以下简称“国际地科联”）公布了“第二批100个国际地科联地质遗产地”，其中，来自中国的“植物庞贝城——乌达二叠纪植被化石产地”成功入选，为中国新建了一张世界级名片。“植物庞贝城”的前世今生“植物庞贝城”是指内蒙古自治区乌海市乌达煤田内特异埋藏保存的二叠纪化石森林。现在的乌达煤田地处北半球中纬度区域，野外植被稀疏，土地荒芜。但在2.98亿年前，它位于北回归线附近的低纬度热带区域，地处华北板块西北缘。温暖潮湿的气候条件使得该地植被异常茂盛，为煤炭沉积提供了有利环境。该时期火山频发，也为植被的生长提供了多种营养元素。然而，一场大规模的火山活动，却成为封印这一地质历史时期瞬间缩影的快门键。大气中巨量的火山灰沉降到地面，将整片森林就地掩埋。这一景象，与公元79年维苏威火山爆发造就的末日庞贝如出一辙，故而科学家们将这片特异埋藏化石森林命名为“植物庞贝城”。▲2.98亿年前乌达煤田沼泽森林遭遇火山灰沉降末日瞬间。制图：Stanislav Opluštil“植物庞贝城”是怎么被发现的1997年，29岁的王军来到中国科学院南京地质古生物研究所（以下简称南京古生物所），师从李星学院士开展博士后研究工作。不久后，南京古生物所研究员吴秀元赠送给王军一小块产自贺兰山脉的瓢叶类植物矿化标本，这枚直径仅有2厘米的球果化石，让王军充满兴趣，先后开展了多项深入的研究工作，并多次前往贺兰山脉开展野外工作，希望能找到该化石的原产地。2003年，王军与美国宾夕法尼亚大学Hermann W. Pfefferkorn教授一同前往贺兰山脉，寻找更多瓢叶类植物化石的踪迹。这一次，他们虽没有找到瓢叶类植物化石，却意外发现一层约60厘米厚的植物化石层，延绵三十余米间保存了十数棵直立树桩。那一刻，两位科学家意识到这里可能隐藏了一片原位埋藏的化石森林。随后，王军采集岩样制作岩石薄片仔细观察，发现这并非以往文献中认为的湖相粘土岩，而是火山凝灰岩，表明其为火山灰特异埋藏。一座被火山封存的“植物庞贝城”就此被叩开了“城门”。▲王军研究员观察火山凝灰岩中的直立茎干少有的原位埋藏化石森林细腻火山灰的瞬时埋藏使得“植物庞贝城”可以生动再现3亿年前陆地生态系统的壮丽景观，充分展示二叠纪成煤沼泽森林的完整面貌和丰富内涵。大量保存完整的植物化石使得科学家们可以完成远古植物的整体重建，完善“生命之树”。同时，通过野外样方调查获得的实际复原数据表明，“植物庞贝城”是世界上可供实际复原面积最大的远古森林遗址。“植物庞贝城”最能向科学界和公众回答清楚“煤是什么植物形成的”“形成煤的森林群落又是何种面貌”等相关问题。▲2017年野外样方照片▲“植物庞贝城”森林复原图“植物庞贝城”所处地球环境的演变阶段十分特殊，属于盘古大陆逐步聚合的中间时期。该时期经历了显生宙以来规模最大的冰期，发育了最持久茂盛的成煤植被，并首次形成显著的全球古植物地理分区。在超长的生物稳定发展期之后，紧接发生了地质历史时期规模最大的生物灭绝事件。“植物庞贝城”正是反映当时植物生长繁育情况，以及当时大气、地质（如火山活动）和地貌（河流湖泊、成煤沼泽等）环境变更的珍稀窗口。它经历的冰室-温室气候转换，为探索现代冰室-温室气候转换背景下植物与气候环境的协同演化提供了参考，有助于探索和预测地球的宜居性演变规律。“植物庞贝城”是世界少有的原位埋藏化石森林，并能最高保真度地还原远古成煤沼泽森林的群落生态面貌。正是这些重要的学术意义和科普潜力，使得“植物庞贝城”成功入选了第二批100个世界地质遗产地。▲植物庞贝城化石森林景观未来，南京古生物所科研团队将会继续深入研究“植物庞贝城”，探索这些物种的系统分类位置，进一步完善“生命之树”；“植物庞贝城”的未来“植物庞贝城”成功入选世界地质遗产地名录，既是对中国珍贵古生物化石资源的一种肯定，也对该遗产地未来前沿科学研究、遗址保护以及科普教育宣传工作提出了更高的要求和挑战。未来，南京古生物所科研团队将会继续深入研究“植物庞贝城”，探索这些物种的系统分类位置，进一步完善“生命之树”；开展相关化石物种的三维立体重建工作，使其成为全球实现化石植物整体复原重建的标杆；运用现代生态学方法，进一步揭示早二叠世成煤沼泽森林的真实面貌，实现世界面积最大的远古森林实际复原。来源：中科院之声作者：王军、周卫明、李丹丹编辑：诸鹏飞审核：盛捷

2024-09-05
第二批世界地质遗产地名录发布，中国3地入选！

近日，在韩国釜山召开的第37届国际地质大会上，国际地质科学联合会（以下简称“国际地科联”）公布了全球第二批100个地质遗产地名录，中国3地入选第二批国际地科联地质遗产地，分别是《植物庞贝城——乌达二叠纪植被化石产地》（内蒙古）、《自贡大山铺恐龙化石群遗址》（四川）和《桂林喀斯特》（广西），涉及古生物学、地貌和地质活动过程等领域。9月3日上午，由中国科学院南京地质古生物研究所主办的“中国3家地质遗产地入选第二批国际地质科学联合会100个地质遗产地名录”新闻发布会在南京召开。受国际地科联委托，国际地科联国际地质遗迹委员会副主席、中国地质大学（北京）教授张建平宣布中国入选遗产地名单并介绍遴选的背景情况。2022年国际地科联公布了首批100个地质遗产地名录。地质遗产是忠实记录地球46亿年演化历史的不可再生的珍贵资料，是地质学家进行科学研究的基地。地质遗产地的定义为：拥有国际意义的地质遗迹/地质过程的关键区域，可作为全球对比标准，或在地球科学发展历史中意义非凡的地点，代表该地质遗产地具有国际最高地学价值和研究水平，并得到有效保护。这次中国入选的3个地质遗产地，是我国地质遗迹的杰出代表，其科学价值和研究水准得到了国际学术界的一致认可，其目前的保护状况受到国际社会的高度肯定。中国拥有得天独厚的地质遗迹资源，改革开放后，党和各级政府及学术机构积极推动地质科学研究和国际合作，使得我国地质科学事业快速发展，学术水平迅速提高，多位中国的地质科学家担任了几十个国际学术组织的领导职务，国际学术地位和竞争力大大提高。另一方面，地质科学研究与矿产资源勘察、全民科学普及密不可分，在宣传宜居地球和矿产资源形成、生命演化、人类起源等科学知识中发挥了重要作用。这次3个遗产地的入选也体现了我国地球科学研究的国际水平和精神文明建设水平，是党的二十大报告提出的实现我国人与自然和谐共生的现代化的重要体现。发布会上，中国科学院南京地质古生物研究所所长王军、自贡恐龙博物馆馆长曾小芸、中国地质调查局岩溶地质研究所副总工程师陈伟海等三家地质遗产地提案人分别介绍了各自地质遗产地的情况。来自国际地科联地质遗迹委员会的专家、地质科学领域的院士及学者、各遗产地代表等参加了新闻发布会，并对地质遗产地的保护和利用开展了深入的研讨。本次新闻发布会由中国科学院办公厅、中国科学院可持续发展研究局、国际地质科学联合会国际地质遗迹委员会、中国古生物化石保护基金会指导，中国地质大学（北京）、中国地质调查局岩溶地质研究所、自贡恐龙博物馆、乌海市自然资源局、桂林漓江风景名胜区管理委员会和古生物学与油气地层应用重点实验室等协办。发布会由中国科学院南京地质古生物研究所所长党委副书记（主持工作）、副所长赵方臣主持，国际地科联地质遗迹委员会主席、西班牙巴斯克海岸世界地质公园Asier Hilario博士致贺词。“植物庞贝城——乌达二叠纪植被化石产地”——火山灰保存下的精美热带成煤沼泽森林位于内蒙古自治区乌海市的乌达二叠纪植被化石产地是地史时期成煤森林的特异埋藏记录，也被称作“植物庞贝城”。该成煤森林在生长时被倾泻而下的火山灰保存在现今的内蒙古乌达煤田两个煤层之间。火山灰内的高精度锆石定年结果表明，这个成煤森林的年龄为距今298.34±0.09百万年，与石炭-二叠纪之间的界线年龄十分接近，是最早的二叠纪成煤森林。植物残骸以异常完整的形态被保存下来，部分结构矿化保留了植物内部特征。植物群由七大类植物构成，即石松类、有节类、蕨类、前裸子植物、种子蕨类、早期裸子植物和苏铁类植物，具备了现代植被类群中除被子植物以外的各大类群。许多化石还记录了昆虫与植物之间的相互作用（例如取食）以及植物之间的相互作用（例如攀爬），保存了地史时期热带雨林群落及其中不同生物之间相互作用的复杂细节。这一独特的“二叠纪成煤森林提供了窥探晚古生代的地球生态窗口”，被《Science》杂志以《火山灰中浮现远古陆地：被埋在煤层中的“植物庞贝”为二叠纪时期的生态系统结构和气候提供了新的解析》为标题进行了专题报道。乌达二叠纪植被化石产地有着大量重建的化石植物，是全球最精确（通过样方采样法）重建的成煤森林景观，为了解地史时期群落生态提供了一个独特的窗口。通过研究已发现植物化石50余种，表明了该时期成煤森林的高度多样性和演化程度。部分物种已实现完整植物重建，在植物系统学研究方面取得了科学突破，为生命树的恢复做出了重要贡献。乌达化石产地真实地展示了植物是如何形成煤的，以及形成煤的森林是什么样子的。乌达二叠纪植被化石产地首次发现于1998年，但直到2003年才被识别出是火山成因。随后，由来自英国、美国、捷克、德国和中国的约30名专家组成的国际研究小组发表了60多篇关于其分类学、生态学和地质学的论文，对其深度研究仍在继续。截至目前的调查研究，乌海“植物庞贝城”现已囊括了5项世界之最：最大面积的远古森林实践复原、最丰富的同期成煤植物群化石标本收藏、最古老的苏铁植物、最丰富的瓢叶目植物群落，最多的化石植物整体重建因而为古生物演化生命树增添了最多的新物种。 “自贡大山铺恐龙化石群遗址”——最密集的中侏罗世恐龙化石遗址，高度多样化的脊椎类动物群四川自贡大山铺恐龙化石群遗址位于四川盆地的自流井背斜的东北端。四川盆地是中国南部上扬子地台著名的红色盆地，表面出露有一套晚三叠世至早白垩世的陆相地层。含有恐龙化石的地层厚约180米，为中侏罗世下沙溪庙组，由湖泊和河流碎屑沉积组成，主要为紫红色泥岩，夹黄灰色或灰绿色中至细粒长石石英砂岩或长石岩屑砂岩。恐龙化石集中在3-5米厚的灰绿色细粒长石岩屑砂岩中，分布于下沙溪庙组的下部。到目前为止，已经发掘出200多具恐龙和其他脊椎类动物化石。其中，已鉴定出26属29种，包括蜥脚类、基干新鸟臀类、剑龙类、鱼类、两栖类、龟类、鳄类、蛇颈龙类、翼龙类和兽孔目类，由此组成了中侏罗世高度多样化的脊椎类动物群落。这里有最为密集的中侏罗世恐龙化石，这里也是高度多样化的脊椎类动物群。除了身为蜀龙动物群的类型产地，许多基干类群，如真蜥脚类恐龙——李氏蜀龙，大鼻龙类——董氏大山铺龙，剑龙类——太白华阳龙，新鸟臀龙类——劳氏灵龙等，都是各自类别的典型代表。遗址内还发现了一些独特的恐龙骨骼结构，如蜥脚类恐龙的尾锤，剑龙的肩棘等，对于推断恐龙的行为至关重要。大山铺恐龙化石遗址填补了恐龙进化史上的某些空白，并为从各个方面研究恐龙及与其他脊椎类动物的关系提供了非常好的样本。大山铺恐龙化石群遗址占地约7万平方米，于1972年首次发现。此后建立了遗址博物馆——自贡恐龙博物馆，是亚洲和国内首个专题恐龙博物馆。国内外的科学家对遗址进行了广泛和深入的研究，已出版专著10余部，特刊5期，科普专著5部以上，学术论文100余篇。大山铺恐龙化石群遗址已于2008年入选自贡世界地质公园。 “桂林喀斯特”——大陆型塔状岩溶（峰林）的典范广西桂林喀斯特位于南岭构造带中部，上泥盆系至下石炭系灰岩地区，灰岩地层厚达3000米，以秀美漓江及其支流周边的塔状及锥状岩溶地貌为主要特征，同时发育有许多洞穴。受古生代构造运动的影响，桂林喀斯特由背斜和向斜组成，形成了独特的岩溶发育盆地。厚层碳酸盐岩、温暖湿润的气候及充沛的降雨，共同促进了强烈的岩溶发育。第四纪以来，该地区的差异性构造抬升塑造了地形地貌的多样性，主要形成两种岩溶地貌：塔状岩溶和锥状岩溶。塔状岩溶或“地表流岩溶”在低地占主导地位，外源水汇入产生侧向侵蚀。而锥状岩溶或“垂直渗透岩溶”发生在地势较高处，地下水位较深，降水入渗产生垂向侵蚀。“桂林模式”是这种岩溶动态发育过程的典型代表，展示了岩溶特征的不断发展和演化。不同于抬升较快的云贵高原，桂林地区地层稳定，构造抬升相对缓慢，增强了其科学意义，使其成为全球岩溶研究的重要参考。桂林喀斯特是大陆型塔状岩溶（峰林）的典型代表，是华南地区岩溶演化末期的地貌展现。它位于外源水盆地中，其地质背景塑造了独特的岩溶发育，使其成为开展岩溶过程及其环境影响研究的代表区域。“桂林模式”展现了峰林和峰丛岩溶形态的共存和相互作用，具有国际科学意义。对桂林岩溶的研究可以追溯到17世纪，徐霞客探索了88个洞穴，创造了“峰林”和“峰丛”两个术语。当代研究侧重于进一步了解岩溶动力学，建立“峰丛”和“峰林”同时演化模型，以及其影响中国绘画和诗歌的美学价值。桂林岩溶已于2007年入选中国南方喀斯特世界自然遗产。第二批世界地质遗产地背景材料：成立于1961年国际地质科学联合会，是世界上最大、最权威的地球科学团体，是联合国教科文组织官方合作伙伴，在国际社会拥有巨大的影响力，目前入会的国家和地区121个，代表着全球约100多万名地质科学家。长期以来，国际地质科学联合会与联合国教科文组织通过广泛深入的国际合作，致力于推动地球科学研究，并将科学成果服务于国际社会和自然资源的可持续发展。2016年，国际地科联决定设立国际地球遗产委员会，开展与地质遗产的相关工作。在2020年委员会重组之后，开展了一系列卓有成效的工作，制定并颁布了地质遗产地的定义和标准；2021年初，在国际地球遗产委员会的组织和协调下，开始首批地质遗产地的遴选，并在2022年10月，国际地科联在西班牙公布全球第一批100个地质遗产地名录，浙江长兴“金钉子”地质剖面等7个中国地质遗迹成功入选。同时，国际地科联决定，今后每2年公布一批地质遗产地名录。第二批世界地质遗产地的遴选从2023年初开始，参与遴选评估专家从第一批的34个增加到87个，候选地国家从第一批56个增加到80个。全球17个国际组织的700多名专家参加了全球提名，在全球地学领域顶级专家的严格、公正评选的基础上，国际地科联最终认定来自53个国家（13个新国家）的100个地质遗产地成功入选，在国际社会产生了巨大的影响。根据评选规则，能够入选的地质遗产地，必须是该领域全球最佳代表，具有全球对比意义。入选的地质遗产地，必须是进行了重要科学研究的全球参考，其科学价值必须通过发表在国际学术刊物上的研究成果得到体现。地质遗产地必须具有明确的边界，面积大小不限，但最能展示科学价值的地质现象必须在边界之内。来源：化石网作者：盛捷编辑：诸鹏飞审核：盛捷

2024-09-04
澄江生物群化石揭示古杯动物的生态位扩张

古杯动物在布尔吉斯页岩型特异埋藏化石库中的发现，也表明这一特异埋藏窗口有潜力为解读古杯动物的生物学特征提供更多新的信息和视角。近日，以南京大学生物演化与环境科教融合中心副教授杨爱华和中国科学院南京地质古生物研究所副研究员罗翠为主的中-俄-德国际研究团队，首次在澄江生物群中报道了三类与礁丘无关、单独保存的古杯化石。相关研究成果近期发表在《古地理学、古气候学、古生态学》（Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology）期刊上。古杯动物是一类高钙化海绵动物，是寒武纪早期海洋的标志性生物之一，也是显生宙最早的造礁动物。它们从寒武纪第二期（5.29-5.21亿年前）出现，在寒武纪第三期（5.21-5.14亿年前）繁盛，直至寒武纪第四期中期开始急剧衰落，并在5.1亿年前基本灭绝。↑ 澄江生物群中Propriolynthus sp.的形态、保存方式及该属模式种Propriolynthus vologdini的骨骼解剖结构（E）。在这两千万年的演化历史中，古杯动物发展出300多个属，全球广布，但其栖息地则主要局限于热带正常海相碳酸盐沉积环境。自1845年被首次描述以来，古杯动物一直被认为是狭适性生物。过去在硅质碎屑为主的沉积环境中发现的古杯动物化石，主要保存于硅质碎屑基底上的动物-微生物碳酸盐礁丘中，或是磷酸盐化的古杯动物骨骼碎片。↑ 澄江生物群中Ethmocoscinoidea超科化石（A-C）与Sigmocoscinidae科化石（E-I）的形态和保存方式，及其与相应的钙化古杯化石的对比（D, J）。澄江生物群及其周边地区属于无生物礁丘生长的硅质碎屑陆架环境。此次所报道的三类古杯化石保存于风暴事件层，且轮廓完整、结构精细，可排除其原本栖息于远方的碳酸盐岩生物礁环境、后搬运至澄江特异埋藏化石点的可能性。通过扫描电镜、X射线能谱及micro-CT研究，结果显示，化石表面的生物结构以粘土矿物成分精细保存，而化石内部的结构则多被富铁沉积物充填。↑ 澄江生物群中Propriolynthus sp.复原图（A）及用于对比的粗枝藻形态结构（B-H）。研究人员依据形态将这三类化石分别归于Ethmocoscinoidea超科、Sigmocoscinidae科以及Globosocyathidae科Propriolynthus属。其中鉴定为Propriolynthus属未定种的化石与2023年一篇《自然》（Nature）论文中报道的早寒武粗枝藻化石Protomelission? sp.极其相似。基于详细的标本观察及对比，研究依据水沟系统形态和骨骼发育特征，认为将澄江标本鉴定为古杯动物证据充分。而古生代页岩中的粗枝藻化石与Protomelission? sp.和Propriolynthus sp.在形态和保存方式上均显著不同。澄江生物群的古杯化石在年代上接近华南最早的古杯动物层位，而Propriolynthus属化石则是在中国华南地区首次发现的单壁古杯代表，填补了单壁古杯动物全球迁徙扩散路线的空白。↑ 单壁古杯迁徙路线及澄江Propriolynthus sp.在该路线中的位置（②）。图中数字表示古杯动物在当地最早出现的时间：1-寒武纪第二期；2-寒武纪第三期早期至中期；3-寒武纪第三期的晚期至第四期的早期。本研究还打破了古杯动物生活环境局限于碳酸盐环境的固有认知，提出部分古杯动物可能在全球迁徙过程中发生生态位扩张，从而适应了脱离生物礁直接固着于硅质碎屑基底的生活方式。而这一生态过程又促进了其生物学特征的演化，例如部分古杯动物可能退去高度钙化的骨骼而演变为无骨针的沃克西海绵类。古杯动物在布尔吉斯页岩型特异埋藏化石库中的发现，也表明这一特异埋藏窗口有潜力为解读古杯动物的生物学特征提供更多新的信息和视角。该研究得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金的资助。杨爱华与罗翠为论文的共同第一作者及共同通讯作者。论文相关信息：Yang, A.*, Luo, C.*, Han, J., Zhuravlev, A.Yu., Reitner, J., Sun, H., Zeng, H., Zhao, F., Hu, S., 2024. Niche expansion of archaeocyaths during their paleogeographic migration: Evidence from the Chengjiang Biota. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 112419. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2024.112419.来源：中国科学院南京地质古生物研究所编辑：诸鹏飞审核：盛捷

2024-08-30
辽西发现连接松柏类与被子植物的化石证据

虽然现代植物学家对植物DNA序列相似度的研究不看好松柏类和被子植物的亲缘关系，但化石发现为被子植物起源提供了新的证据。被子植物的花朵绚丽多彩，被子植物的种类丰富繁多。被子植物是人类赖以生存的重要生活资源。但是，由于缺乏关键性化石证据，被子植物来源问题却一直困扰着生物学家。近日，中国科学院南京地质古生物研究所研究员王鑫和深圳市兰科植物保护研究中心高级工程师陈利君共同为被子植物的起源和演化提供了新的证据和看法。相关研究成果发表在国际期刊《植物》（Plants）上。新发现的化石具有介于松柏类和某些被子植物之间的形态特征，故被命名为中介少林枝（Shaolinia intermedia）。这枚化石长68 mm，宽17 mm，产自辽宁省建昌县二道沟的义县组地层，包含了直接相连的茎、叶、四颗果实。虽然该化石的总体形态与现代松柏类极为相似，但其生殖器官中却展现出了对其种子包裹的趋势，而这个趋势很可能发展为对种子的最终完全包裹，从而达到被子植物状态。↑ 正反面保存的模式标本，可见其和松柏类一样的叶和“球果”一般情况下，植物都会对其种子采取一定的保护措施。但只有被子植物才把这种保护时间向前提到受粉之前。现代植物学眼中的原始被子植物之一的八角，其胚珠（种子的前身）是被一个叶性器官从下面和两侧包裹起来的，且这个包裹是有一个过程的：其叶性器官在近轴面最后才愈合封闭。因此，在化石中找到类似的结构将对人们研究被子植物起源具有重要意义。↑ 侧生器官中的种子(s)及近轴面上未完全封闭的苞片的边缘（箭头）近年来在西班牙2.37亿年前三叠纪地层中发现的一块古植物化石“三叠纪跨界者”球果中已看到这种包裹种子的趋势，但其未保存营养器官，因此缺乏关于植株的其他信息。而当前该枚中介少林枝化石再次表现出了类似的包裹种子的趋势，其“球果”和枝叶直接相连。虽然现代植物学家对植物DNA序列相似度的研究不看好松柏类和被子植物的亲缘关系，但化石发现为被子植物起源提供了新的证据。↑ 侧生器官各个侧面的示意图论文相关信息：Wang X., Chen L.-J. 2024. Shaolinia: A fossil link between conifers and angiosperms, Plants 2024, 13(15), 2162; https://doi.org/10.3390/plants13152162.来源：中国科学院南京地质古生物研究所编辑：诸鹏飞审核：盛捷

2024-08-27
辽宁侏罗纪被子植物发现胎座的同源器官

大堡异果最重要的意义在于其胚珠和胎座形态。被子植物起源中的一个关键问题是被子植物雌蕊的基本单位——心皮的同源器官。这个问题与相关的化石证据密切相关。近日，中国科学院南京地质古生物研究所研究员王鑫、傅强，西北大学地质系教授孙洁，中国地质调查局沈阳地质调查中心研究员郑少林重新研究了一块早年采集的侏罗纪植物化石，并在国际期刊《植物》（Plants）上发表了题为《独特的侏罗纪子房揭示心皮的本质》的论文，为人们解答心皮的起源提供了最新资料。新发现的化石被命名为大堡异果（Xenofructus dabuensis），用以纪念化石的产地及其奇异的特征。这块化石1978年由郑少林和张武采集于辽东田师傅煤矿附近的中侏罗统大堡组地层；包括两个形态相似的炭化压型果实，果实长19-21 mm，宽6.9-8.4 mm。在被子植物起源研究方面，西方主流的古植物学家认为心皮等同于一个边缘长胚珠的叶。近来，有中国学者提出“心皮是由胎座和叶性器官共同组成的复合器官，而胎座是长胚珠的枝”的理论，然而迄今为止发现的化石证据还不是太多，此次发现的该枚大堡异果化石是一个重要补充。↑ 同一块标本上的两枚大堡异果在原始被子植物中，果实经常是由离生的心皮发育而来，因此这些植物中的果实就是其成熟的子房，二者在结构上有很大的相似性。此次报道的两枚大堡异果保存各有不同，对二者的观察表明，其中的胚珠（种子的前身）是着生在一个枝上的，而这个枝是被叶性器官包裹起来的。这个观察结果表明，大堡异果为被子植物，因为只有被子植物才有包裹起来的胚珠。因此，大堡异果的发现为今后研究被子植物的起源和演化提供了一种新观点。↑ 大堡异果的线条图。注意包裹其中的胚珠（红色）大堡异果最重要的意义在于其胚珠和胎座形态。尽管现代植物功能基因研究早已表明胎座是一个长胚珠的枝，但是植物形态学家赞同“胚珠是长在叶子边缘上的”看法。而本次发现的大堡异果中的胚珠很明显是长在一个远离果实边缘的、独立的枝上。这种形貌特征明确地支持了前一观点。论文相关信息：Fu Q., Sun J., Zheng S., Wang X. 2024. Unique Jurassic ovaries shed a new light on the nature of carpels, Plants 2024, 13(16), 2239; https://doi.org/10.3390/plants13162239.来源：中国科学院南京地质古生物研究所编辑：诸鹏飞审核：盛捷

2024-08-27
基因重复在复杂器官形成演化中扮演重要角色

该研究挑战了以往关于器官进化主要由基因调控元件变化驱动的观点，强调了基因重复在复杂器官形成和功能演化中的重要性。西安交通大学第二附属医院教授刘昌、曲凯团队与西北工业大学教授王文、邱强、王堃团队合作，揭示了基因组重复事件在肝脏再生等复杂功能中的关键作用。相关研究成果近日在线发表于《自然-生态与进化》。肝脏是人体功能最为复杂的脏器之一。肝脏功能的起源与进化一直是生物学领域的谜题之一，它不仅关系到生物体内部复杂的代谢过程，也是生物体适应环境变化的关键环节。在脊椎动物的进化历程中，肝脏的形态和功能经历了显著的演变，但其详细的遗传机制尚未完全阐明。该研究通过多组学分析技术，深入探讨了文昌鱼原始肝脏与脊椎动物肝脏之间的同源性和差异性，绘制了肝脏功能进化图谱，揭示了基因组重复事件在塑造肝脏再生、胆汁形成及凝血因子合成等复杂功能中的关键作用。通过进一步的功能研究，研究人员证实了kdr和flt4基因所介导的肝血窦形成是脊椎动物肝脏功能进化的关键事件。刘昌表示，该研究挑战了以往关于器官进化主要由基因调控元件变化驱动的观点，强调了基因重复在复杂器官形成和功能演化中的重要性。该成果有望应用于肝脏再生领域，并对肝病治疗药物的研发、术式创新等产生积极影响。相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41559-024-02510-9来源：中国科学报作者：严涛、屈姝利编辑：诸鹏飞审核：盛捷

2024-08-27
探索地球历史上的生物多样性变化

将今论古，古为今用，过去是了解未来的窗口。地球，这个蓝色星球上的生命故事已经上演了38亿年，形成了如今丰富多彩的生态系统。然而，99%以上的生物早已灭绝，留给我们的只有化石记录。从单细胞微生物到复杂生态系统的繁荣，生命如何在时间的长河中演化、灭绝，又如何复苏和再次繁荣？如何利用有限的地球科学资料，重建地球生物多样性演变的时空模式（图1），一直是科学家探索的难题。自工业革命以来，由于人类活动加剧全球变化等因素导致地球生物多样性急剧下降, 有科学家认为人类正在面临一轮新的生物大灭绝事件。但是，由于人类有记录的历史太短,现代全球变化使用的时间尺度与深时完全不同，展现在我们眼前的是一个远远未被充分认识的地球。对深时地球生物多样性及其驱动机制的进一步探索，不仅能够揭示生命演化的奥秘，也能够帮助我们更好地应对当今地球面临的生态危机，为建设宜居地球贡献力量。↑ 图1 5.4亿年以来生物多样性和化石记录时空分布情况《科学通报》近期发表“重建深时地球生物多样性时空分布模式的思考”一文，南京大学地球科学与工程学院沈树忠院士为通讯作者，博士生张书涵为第一作者。文章通过梳理过去在该领域的重要研究和近年来的创新性进展，探讨了如何利用化石记录和大数据分析技术来重建地球生物多样性的时空分布模式，梳理了定量化研究发展过程中遇到的瓶颈，分析了目前主要研究方向及待解决的问题，并提出了未来研究方向，包括建立全球性大型综合数据库，利用大数据分析技术和多学科交叉方法来提高研究的时空分辨率和矫正样本覆盖度不足等问题，利用人工智能、超级计算机等先进技术手段来建立深时生态系统演变模型，以实现古今对比研究等（图2），旨在全面认识地球生物多样性的历史，为解决当今全球生态系统面临的挑战提供科学依据和深时视角。↑ 图2 重建深时生物多样性模式的思路将今论古，古为今用，过去是了解未来的窗口。通过深入分析地球生物多样性的演变历史，揭示生命在地球历史中的发展规律，为理解地球生命演化提供宝贵的历史视角和数据支持，为当前全球生态环境问题提供深时参照，将有助于人类更好地评估环境变化的影响，预测未来生态趋势，并制定相应的保护策略，以应对生物多样性丧失和气候变化等全球性挑战。该研究得到了国家自然科学基金(42293280, 423B2201, 42250104)和江苏省重大科技开放合作平台建设项目(BZ2023068)资助原标题：《沈树忠院士 | 探索地球历史上的生物多样性变化》来源：中国科学杂志社编辑：诸鹏飞审核：盛捷

2024-08-26
新出土的远古掠食者改变了人们对三叠纪海岸生物的认知

关于它们多样性的全貌，我们仍有待深入探索，而未来的化石发掘有望为我们揭示更多关于这些迷人生物的秘密。在美国内华达州发现了一种新的灭绝鳄鱼近亲——Benggwigwishingasuchus eremicarminis，为早期恐龙时代古海岸线的生命提供了新的见解。这篇发表在Biology Letters上的论文详细描述了该物种，其生存年代可追溯至2.472亿至2.37亿年前，当时巨型鱼龙是海洋中的掠食之王。当这些庞大的海洋生物统治海洋时，B. eremicarminis和其他古鳄鱼近亲，即伪鳄类，则统治着全球海岸线。↑ Benggwigwishingasuchus eremicarminis插图，作者：Jorge GonzalezB. eremicarminis的发现令人意外，因为它是在一个主要与海洋化石相关的地区被发现的，其中包括鱼龙和菊石化石。这是首次在盘古大洋（Panthalassan Ocean）和西半球海岸地区发现伪鳄类。这一发现表明，伪鳄类的分布比之前认为的更广泛，且其适应能力相当强，能够适应全球各地的海岸环境。这些古代爬行动物的不同群体能够在海岸线上独立生活，这也进一步印证了它们的适应能力。↑ 正模标本骨架B. eremicarminis的身体特征为其生活方式提供了更多线索。该物种拥有发育良好的四肢，无水生适应特征，如鳍或改变的骨骼密度，这表明其可能主要栖息在海岸附近，而不是深入水域。Benggwigwishingasuchus eremicarminis这个名字意为“渔夫鳄的沙漠之歌”，是为了向发现该标本的奥古斯塔山脉的原住民致敬，也纪念NHMLAC 的两位支持者。↑ Benggwigwishingasuchus eremicarminis的系统发生学关系↑ 标有来自海洋环境的已知兽脚类化石地点的中三叠纪古地理图这一发现展示了伪鳄类在二叠纪末大灭绝后的显著多样性和快速进化。虽然公众对三叠纪的关注多聚焦于恐龙的起源，但不容忽视的是，在同一时期，这些古代鳄鱼近亲也经历了丰富多彩的进化历程。它们展现了极高的适应性和探索性，不断尝试新的生存方式。然而，这些进化实验并未催生出广泛的半水生种类。正因如此，B. eremicarminis及其近亲成为了它们所处时代的独特代表。关于它们多样性的全貌，我们仍有待深入探索，而未来的化石发掘有望为我们揭示更多关于这些迷人生物的秘密。来源： RSPublishing编辑：诸鹏飞审核：盛捷

2024-08-22
人类祖先何时开始用双足行走？

两足行走特征(或人族动物)的进化受到最大规模地质过程的推动。据英国《新科学家》周刊网站报道，在人类进化史上，700万年前到400万年前的那段时间是一个稍微有些模糊的阶段。基本上存在4个数据点：生存于700万年前的乍得沙赫人、生存于600万年前的图根原人，以及分别生存于560万年前和440万年前的两个地猿物种。人类对每个物种的了解都来自少量并不完整的化石。对一段长达300万年的时期来说，这些化石算不上很多。相比之下，源自过去50万年的尼安德特人遗址就有数十座。这意味着，我们拥有的来自这个人类进化模糊阶段的少量化石具有格外重要的意义。关于它们的每一条详细描述都会被仔细审视，并被无休止地讨论。化石意义重大尽管是已知最古老的人族动物，但乍得沙赫人被发现的时间相对较晚。一个以法国普瓦捷大学研究人员为主的团队最早于2002年对其进行了描述。遗骸化石发现地位于非洲中北部的乍得沙漠。那里距离曾出土过许多著名化石的东部非洲国家(比如埃塞俄比亚和坦桑尼亚)十分遥远。研究人员主要发现了一块被命名为“图迈”的头骨。在《新科学家》周刊当时的报道中，撰稿人杰夫·赫克特说，它与任何现代类人猿没有相似之处，“不过其身体和大脑的大小与现代黑猩猩相当，面部则截然不同，长有巨大的眉骨和小得多的犬齿”。研究人员还发现了一些牙齿和颌骨碎片。他们当时没有找到腿骨。这一点令人遗憾，因为腿骨应该能告诉我们乍得沙赫人是如何行走的：它像我们人类一样用双足行走吗？还是像黑猩猩那样用四肢爬行？抑或采用某种完全不同的行走方式？发表论文介绍乍得沙赫人的法国研究人员认为，这是一种两足行走动物。其依据主要是头骨的底部以及其与脊椎的接合方式：看上去头骨直接位于脊柱顶部。与之相反，在类人猿等的骨架中，头骨与脊柱形成一定角度。这是一种有趣的论点——但远非令人信服。在过去20年的大部分时间里，这种论点很大程度上成为相关研究陷入停滞的原因。这有点不可思议，因为实际上人类已经发现了肢骨化石：最初的团队曾发现一根股骨和两根尺骨(前臂骨)。普瓦捷大学学生奥德·贝热雷-梅迪纳2004年确认该股骨属于乍得沙赫人。她的导师罗伯托·马基亚雷利支持她的看法。不过，他们被禁止进一步研究这块骨头。2018年，这两人曾试图在普瓦捷大学召开的一次会议上公布他们自己对这根股骨的分析结果，但遭到会议主办者的阻挠。次年，马基亚雷利和贝热雷-梅迪纳向英国《人类进化杂志》提交了一篇有关这根股骨的论文，并最终在2020年11月发表。论文的关键论点是，这块乍得沙赫人股骨是弯曲的。这种特征常见于黑猩猩等类人猿，却不是人们预想中的直立行走人族动物的特征。我们人类的腿骨是笔直的，因为它们需要像柱子一样支撑身体的全部重量。我曾向两位独立古人类学家——包括图根原人的发现者——请教，他们一致认为，乍得沙赫人看起来不像两足行走动物。不过，在沉默多年后，最初的普瓦捷大学研究团队决定发声。2020年9月，即马基亚雷利和贝热雷-梅迪纳的新论文发表前两个月，以弗兰克·盖伊(他是发表于2002年的有关乍得沙赫人的原始论文的共同作者)和纪尧姆·达韦尔为首的普瓦捷大学研究人员发布了一篇预印本论文，该论文最终于2022年发表在英国《自然》周刊上。盖伊与同事特别提到了那根股骨的若干特征，他们认为这些特征暗示其所有者是两足行走动物。例如，股骨骨干较厚的区域与现代人类的特征相似，却与类人猿不同。此外，在“股骨顶部与臀部肌肉相连的地方存在粗糙的表面”。那么，这一公案可以就此了结吗？未必。难以得出结论今年6月，包括马基亚雷利和贝热雷-梅迪纳在内的一个研究团队在《人类进化杂志》上发表论文以作出回应。该论文逐个反驳了盖伊和达韦尔论文的论点。新论文的作者之一、法国波尔多大学的克莱芒·扎诺利说：“在我们看来，他们论文中的分析大多数没有显示任何两足行走的迹象。”达韦尔和盖伊声称的只存在于晚期两足行走人族动物身上的特征，实际上存在于一些并非两足行走动物的更古老类人猿物种身上。例如，股骨顶端有一个与骨盆相合的球状突出结构。在乍得沙赫人股骨上，该球状结构缺失了。但我们的确找到了位于其下方的结构，包括名为“股骨距”的帮助支撑身体重量的部位。扎诺利说：“这曾被认为是两足行走动物的标志。”达韦尔和盖伊把股骨距的存在和形状解读为乍得沙赫人习惯用双足行走的证据。但扎诺利说，“这一特征实际上也存在于非洲类人猿和许多灵长目动物身上”，因此它对于确定某个物种是否为两足行走动物并没有帮助。扎诺利团队还重新分析了那两根臂骨，以便估计乍得沙赫人手臂和腿的相对长度。与用四肢爬行的类人猿相比，两足行走人族动物拥有相对较长的腿部和较短的手臂。因此，这是能表明乍得沙赫人如何行走的另一条线索。以这一标准来衡量，该研究团队发现，乍得沙赫人与现代大猩猩和红毛猩猩最为相似，而与南方古猿或直立猿人等两足行走人族动物大相径庭。这篇论文还分析了其他问题，但读者很可能已经领会了要点。总体信息是：我们拥有的少量乍得沙赫人四肢化石无法就其习惯于用双足行走提供确凿证据。扎诺利说：“通常无法将它与非洲类人猿区分开。”此时此刻，你会纳闷2022年论文的作者们对于这一切有什么要说的。恐怕你得继续纳闷下去，因为盖伊拒绝发表评论。他告诉我，他和同事正在撰写一篇将发表在同一期刊上的回应文章，预计将在“8月前”完稿。在完稿之前，他不愿讨论研究结果。与此同时，扎诺利的一些同事正在加紧分析这些骨头的计算机断层扫描(CT)结果。但不是全部同事，因为某些团队成员——包括扎诺利本人——被乍得政府禁止研究这些化石。扎诺利称这种情况极不寻常：“在我到过的大多数国家，研究化石相当容易，或者至少是可能的。”骨架的其他部分也可以提供更多线索。扎诺利说：“我认为，应该进一步研究牙齿。”探索模糊时期最后，让我们暂时告别乍得沙赫人化石的细枝末节，把它们放入完整背景中。第一步，假设扎诺利及其同事是对的。这就意味着，乍得沙赫人不是两足行走动物，甚至可能不是人族动物。这并不意味着，它突然变成了令人乏味的化石。它反而会变得更加重要。这是因为乍得沙赫人将成为代表非洲类人猿进化的关键化石。我们对这一过程几乎一无所知。扎诺利说：“打个比方，如果它是大猩猩的祖先，那么也很了不起，因为我们还没有大猩猩祖先的任何化石。”往广了说，它将有助于找到属于700万年前到400万年前这段模糊时期的更多人族动物和类人猿化石。扎诺利说，部分问题在于，当时的非洲中部大部分是热带雨林，且其中一些地方至今仍是热带雨林：而在这样的地方，化石往往保存不下来。尽管如此，有一些很有发掘前景但没有得到足够调查的地方，例如乍得。当下，化石档案中的这一空白成为引人入胜但未经证实的猜测对象。两足行走动物究竟是何时何地进化出来的？它们是仅由类人猿的某个世系进化而来吗？还是存在多个相互独立的进化路径？是何种进化压力导致两足行走人族动物出现？目前我们甚至不能肯定两足行走这一特征是在非洲进化出来的。人们很容易有这种想法，因为即便不考虑乍得沙赫人，我们所知最古老的两足行走人族动物也来自非洲。今年5月发表的一项研究对已知人族动物和古猿化石的发现地及它们之间的疑似关系进行了整合。结论是，同时包含黑猩猩和人族动物的种群很可能发源于非洲中北部。但动物会四处迁徙，尤其是在数百万年的时间里。尽管类人猿起源于2600万年前的非洲，但气候变化意味着，它们在漫长的时间里更为广泛和散乱地分布于欧亚大陆，后来多半又重返非洲。少数研究人员声称，早在1160万年前欧洲类人猿就有了用双足行走的迹象。希腊特拉奇洛斯岛上也留有类似人族动物的脚印，它们有605万年的历史——比乍得沙赫人晚100万年。至于两足行走这一特征进化出来的方式和原因，我们不得而知。但这并没有阻止人们提出各种假设。今年3月发表的一篇论文暗示，人族动物和其他非洲类人猿的最后共同祖先曾在欧亚大陆生活，但某个大事件把该种群一分为二，随后两个群体独自完成了进化。是什么样的大事件？当然是“赞克尔期大洪水”。在大约600万年前到530万年前，地中海几乎完全干涸。连接地中海与大西洋的直布罗陀海峡见底。地中海渐渐蒸发殆尽，留下一个个高浓度盐湖。之后，在大约530万年前，直布罗陀海峡重新形成——大西洋的海水大量涌入。某个重构模型估计，重新注满地中海流域用了“数月到两年时间”。这即便算不上末世大海啸，速度也相当快了。学界认为这场“赞克尔期大洪水”把某个类人猿或人族动物种群阻断在阿拉伯半岛上，其他种群则得以到达非洲，这造成了进化上的分裂。今年5月，另一支研究团队把地中海的干涸和再现与太平洋构造板块的行为变化联系起来。按照这一观点，两足行走特征(或人族动物)的进化受到最大规模地质过程的推动。↑ 乍得沙赫人头部复原图(美国史密森学会网站)来源：参考消息网编辑：诸鹏飞审核：盛捷

2024-08-19
化石扫描揭示古生物重要生长信息

早期哺乳动物的生长可能更像现代哺乳动物，而此次研究结果挑战了之前的假设。《科学进展》杂志最新发表了一项研究，揭示了早期哺乳动物在漫长“生命史”的关键时期是如何生长和发育的。包括英国伦敦玛丽女王大学在内的研究团队此次利用同步加速器X射线断层扫描技术，对化石牙根中的生长环进行成像，从而推测出这些古代生物的寿命、生长速度，甚至性成熟的时间。这是第一次如此详细地重建这些早期哺乳动物的生长模式。通过研究这些生长环的间距和质地，人们不仅可知道这些动物在不同生命阶段的生长速度，还可推断出它们的新陈代谢和整体生命史。新研究回答了关于早期哺乳动物生命史的一个重要问题：现代哺乳动物的生长模式是何时进化的？以往研究认为，早期哺乳动物的生长可能更像现代哺乳动物，而此次研究结果挑战了之前的假设。团队发现，现代哺乳动物生长模式的最初迹象（幼年动物在青春期停止生长的高增长率）起源于大约1.3亿年前最早的真正哺乳动物。相比之下，早期进化的哺乳类在一生中变化相对较小。然而，这些动物的生长速度仍然比大鼠和小鼠等现存的小型哺乳动物慢得多，寿命也长得多，最长寿命在8—14岁之间。这种生长率变化的时间，以及生长环结构的变化，表明这些动物何时进入青春期，以及何时性成熟。数据表明，虽然现存的小型哺乳动物在出生后数月内就会性成熟，但最早的哺乳动物需要数年才能达到性成熟。进一步研究发现，这种漫长的生命史在整个侏罗纪时期的早期哺乳动物中都很常见。哺乳动物独特的生命史特征，如高代谢率和延长亲代抚育时间，是经过数百万年逐渐进化而来的。侏罗纪时期似乎是这一进化的关键时期。团队使用同步加速器X射线断层扫描的技术，对化石牙骨质（将牙齿连接到颌骨的骨组织）中的微小生长环进行成像。这些环与树木中的环相似，但尺寸较小。通过计算环数并分析其厚度和质地，研究团队得以重建这些灭绝动物的生长模式和寿命。来源：千龙网编辑：诸鹏飞审核：盛捷

2024-08-16

3