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2021年度中国古生物学十大进展在南京发布
发布日期:2022-08-01 12:38    点击次数:175

文章转载自“化石网”

聚焦·2021年度中国古生物学十大进展

2022年3月10日,中国古生物学会在南京发布“2021年度中国古生物学十大进展”评选结果。

本次入选成果由中国科学院古脊椎动物与古人类研究所、中国科学院南京地质古生物研究所、北京大学、西北大学、中国地质大学(武汉)、河北地质大学等科研院所和高校领衔完成。

当天,学会秘书长张元动主持发布仪式,学会副理事长王永栋、学会常务副秘书长吴荣昌以及在宁的进展完成者等出席本次会议。

中国古生物学十大进展的评选活动旨在激发古生物学者的科研热情,宣传我国科技工作者在古生物学各个分支方向上所取得的具有国际影响力的高水平创新研究成果,同时,促进我国古生物学的科学普及,推动古生物学研究、科学传播和化石保护工作。

本次十大进展的具体内容分别是:

1)解锁东亚长时间尺度下古人群动态演变和适应性基因演化;

2)化石证据揭示苔藓动物门起源于寒武纪早期;

3)热河哺乳形动物的挖掘趋同演化与脊柱的演化发育意义;

4)内蒙古早白垩世新化石揭示被子植物起源之谜;

5)古生物脂类对不同古气候因子的重建和示踪;

6)晚古生代化石宝库“植物庞贝城”系统研究;

7)雪球地球冰期结束后全球古海洋环境的精细刻画;

8)古-中生代之交大气二氧化碳浓度升高与陆地生态系统扰动;

9)中国发现晚更新世一个新人种:龙人及其独立第三演化支序;

10)青藏高原柴达木盆地典型埃迪卡拉化石的发现及其古地理意义。

进展涉及年代

中国古生物学会成立于1929年,至今已有90余年的历史,是国内成立最早的自然科学学术团体之一。自2017年始,“中国古生物学年度十大进展”的评选和发布工作已举办六届,每次评选受均到学界、社会广泛关注,极大促进了我国古生物学的发展。

新华社、光明日报、科技日报、中国新闻社、中国科学报、江苏电视台、江苏有线、中国江苏网、扬子晚报、江苏科技报、南京电视台、南京日报、江苏凤凰科技出版社等十余家中央和省市新闻媒体对此次活动予以关注。

2021年度中国古生物学十大进展如下

进展一 解锁东亚长时间尺度下古人群动态演变和适应性基因演化

长时间尺度下,尤其是末次盛冰期前后,东亚人群的系统性基因组研究尚属空白。针对该缺环,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所付巧妹研究员联合云南大学、云南省文物考古研究所、山东大学、广西文物保护与考古研究所、平潭国际南岛语族研究院等合作研究团队,通过解析我国北方黑龙江、南方广西和福建等地距今约40,000~300年人类古基因组,揭示了东亚四万年来人群的动态遗传历史及特有适应性基因的选择机制,且在广西新发现一支迥然不同的古东亚人群,为探究东亚古人群复杂的演化模式提供了新的洞见,首次从遗传学角度探索人类与环境关系提供了重要证据。相关成果发表在《细胞》(Cell)杂志上。

该进展科研团队成员在多地考察(团队供图)

东亚北方末次盛冰期前后人群动态示意图(付巧妹供图)

东亚南方1.1万年以来人群动态示意图

进展二化石证据揭示苔藓动物门起源于寒武纪早期

寒武纪大爆发是地球上已知的最为宏伟的两侧动物生命爆发事件,在5.3亿年前后的地层中突然爆发性地出现了包括脊椎动物在内的几乎所有的现生动物的早期祖先代表。其中包括了大型的捕食者和奇异的各种动物类型。但地质历史中非常重要的动物门类—苔藓动物门,在寒武纪却一直缺乏确凿的化石记录。该门类个体微小,群体生活、模块化生长,生态复杂,因此被认为是奥陶纪大辐射的产物。

西北大学早期生命研究团队张志飞教授带领的国际科研小组,通过酸蚀处理技术在陕南镇巴县小洋镇小洋坝剖面灯影组西蒿坪段,发现了地球已知最早的苔藓动物(苔藓虫)化石,研究发现两侧动物模块化生长和群落分布比想象的要早得多,表明现代苔藓虫可能起源于群居的祖先类型而不是单体生活祖先。该化石的发现进一步支持了舒德干院士团队提出的“地球动物树成型和三幕式寒武纪大爆发”假说,完善了寒武纪地球动物树历时四千万年的构建过程,有效地衔接了地球动物三大亚界(基础动物、原口动物和后口动物)爆发性、分阶段出现的化石证据链。这一发现将苔藓动物门的地质历史从奥陶纪前推到寒武纪大爆发早期,前推至少5000万年。相关成果发表在《自然》(Nature)杂志上。

寒武纪早期的苔藓动物化石门房原始蜂巢虫。扫描电子显微成像 (a),与显微CT成像, 荞麦的功效示弦切面 (b) 与纵切面 (c)。红色:底壁;蓝色:前壁;绿色:中板;黄色:中板内填充的基质。(张志亮供图)

陕南镇巴发现的最早苔藓虫化石(张志飞供图)

门房原始蜂巢虫Protomelission gatehousei生态复原图 (张志飞供图)

2016年研究团队野外工作照,张志飞教授(左1)、陈飞扬(左2)、Glenn A. Brock (右3)、Christian Skovsted (右2)、张志亮 (右1) (张志飞供图)

进展三热河哺乳形动物的挖掘趋同演化与脊柱的演化发育意义

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所毛方园团队在《自然》(Nature)杂志上报道了早白垩热河生物群两个掘地穴居的哺乳形新属种。研究表明,穴居和挖掘适应在哺乳形动物中独立演化了多次;除了肢骨的特化,还伴有椎体的形变和量变;从中生代开始,哺乳动物躯干的多样性表型变化,已形成了具有一定可塑性的发育机制,并保持到现生种类中;在此机制下,物种为适应自然选择产生的生态习性和生物力学需求,形成了哺乳形类身体躯干的多样性。

中国掘兽和陈氏掘尖齿兽正型标本(毛方园供图)

哺乳形系统发育框架及主要类群的分异时间(张驰分析)

团队工作照(左毛方园,右张驰)

进展四内蒙古早白垩世新化石揭示被子植物起源之谜

中国科学院南京地质古生物研究所史恭乐研究员领衔的国际研究团队,2021年5月在《自然》杂志发表了有关被子植物起源的最新研究。被子植物起源是演化生物学最重要的科学问题之一。化石记录显示被子植物在早白垩世突然大量出现,达尔文对此困惑不解,称之为“讨厌之谜”。研究团体在我国内蒙发现了一个早白垩世硅化植物群。植物群中一种新的绝灭种子植物,其包裹种子的弯曲托斗类似被子植物原始类群倒生胚珠的外珠被。谱系发育分析显示内蒙具托斗植物和具有相似弯曲托斗的绝灭种子植物是被子植物的近亲。这一大类被子植物近亲类群可追溯至晚二叠世,表明被子植物的祖先类群在距今约2.6亿年就已经出现。

利用分割显微断层扫描数据三维重建的内蒙古早白垩世具托斗种子植物。

内蒙古早白垩世具托斗种子植物。

史恭乐研究员野外工作照

进展五古生物脂类对不同古气候因子的重建和示踪

古生物对古气候变化相当敏感,但很难实现古温度和古湿度这两类不同因子的精准分离,也难以识别大气粉尘的远程输送源区。由中国地质大学(武汉)谢树成带领的研究团队在这方面取得创新性成果。他们利用细菌、古菌等地质微生物以及植物脂类分子分别建立了示踪这些不同古气候因子的原创性代用指标,为地球生物学服务全球变化领域开拓了新方向,显示了地质微生物在地球科学领域具有广阔的应用前景和很强的科学传播价值。

全球范围土壤样品中细菌3-羟基脂肪酸温度代用指标RAN15和RAN17与年均温度(MAAT)的线性关系

地质记录(左)与古气候模型模拟(右)显示了晚中新世到上新世中国东部干湿古气候的“三极”模态空间变化规律(左边与右边的地点对应关系:a-1, b-2, c-3, d-4, e-5,6, f-7)

南海深水沉积物脂类氢同位素值与亚洲内陆干旱半干旱区的一致,说明它们之间存在关联

南海深水沉积物脂类氢同位素值与亚洲内陆干旱半干旱区的一致,说明它们之间存在关联

研究团队部分成员合影,前排左起:罗根明,党心悦,朱宗敏,谢树成,黄俊华,阮小燕,张宏斌;后排左起:秦养民,陈林,杨欢,黄咸雨,周文凤,吕晓霞,王灿发

进展六晚古生代化石宝库“植物庞贝城”系统研究

煤作为一种植物化石能源,被誉为黑色的金子、工业的粮食,是18世纪以来人类使用的主要能源之一。那么,形成煤的远古森林包括哪些植物?森林的面貌是怎样的呢?

中国科学院南京地质古生物研究所王军研究员带领研究团队开展“植物庞贝城”的研究工作,“植物庞贝城”是位于中国内蒙古乌达煤田一座珍贵的早二叠世沼泽森林化石宝库,对它的研究,揭示了石炭-二叠纪成煤沼泽森林的物种构成和森林实际面貌。特别是,其中对于华夏植物群特色分子瓢叶目植物的相关研究,明确了其属于前裸子植物的系统分类位置,解决了一个困扰古植物学界200年的难题。

“植物庞贝城”北部沼泽森林面貌复原

成煤植物瓢叶类乌海拟齿叶Paratingia wuhaia复原图

“植物庞贝城”野外样方统计与发掘现场

“植物庞贝城”研究团队野外考察现场:清理完火山凝灰岩上覆岩层后站在凝灰岩层上的留影

进展七雪球地球冰期结束后全球古海洋环境的精细刻画

真核生物在成冰纪雪球地球消融后的辐射演化揭示了极端气候对生命演化的促进作用。

北京大学沈冰教授带领的联合研究团队,对我国华南的冰期地层开展了系统研究,高精度重建了全球冰期消融时海洋环境的变化。研究揭示了雪球地球结束后海洋中活跃的甲烷生成与释放、大气氧气浓度升高和海水缺氧硫化状态的消失,精细刻画了冰期结束过程海洋生物地球化学循环的演化,对于揭示早期真核生物辐射演化的古环境背景具有重要科学意义。

北京大学沈冰教授和研究团队成员郎咸国教授野外工作照

Marinoan冰期盖帽碳酸盐岩之下的纹层状粉砂岩(贵州铜仁)

全球Marinoan冰期盖帽碳酸盐岩的碳同位素数据统计分布图

进展八古-中生代之交大气CO2浓度升高与陆地生态系统扰动

研究重大地质转折期生物与环境的相互作用和协同演变能够为预测当代全球变化趋势提供科学参考。中国地质大学(武汉)主导的合作研究团队通过解析我国陆相地质记录中的生物与环境信息,揭示了古-中生代之交大气二氧化碳浓度(pCO2)升高背景下的陆地生态系统扰动过程。该团队重建了二叠纪-三叠纪之交pCO2的连续变化趋势,发现pCO2由灭绝前的420 ppmv升高到2500 ppmv,温室气体的剧增引起升温和季节性干旱,伴随着植物的灭绝发生了频繁而高强度的野火事件。此外,在重金属元素富集层位发现了石松类孢子四分体含量急剧升高的现象。该成果有助于全面认识古-中生代之交气候演变和陆相生物灭绝以及生理学响应之间的联系,同时对定量研究地质历史时期的地球气候敏感性有着重要意义。

二叠纪-三叠纪之交陆相地层中的石松类孢子四分体,来自岩心ZK4703(楚道亮 供图)

二叠纪-三叠纪之交大气二氧化碳浓度连续变化趋势和植物碎屑材料(楚道亮、吴玉样供图)

研究团队部分成员野外合影,由左至右依次为楚道亮、田力、Jacopo Dal Corso、宋海军、宋虎跃(楚道亮供图)

进展九中国发现晚更新世一个新人种:龙人及其独立第三演化支序

龙人(Homo longisp. nov.)因在中国东北哈尔滨市发现的更新世古人类头骨化石而命名,距今15~31万年,为研究智人起源和人类演化提供了至关重要的证据。该成果由河北地质大学季强教授等领衔的国际合作研究团队完成,三篇成果发表在《The Innovation》杂志。龙人以及陕西大荔人、辽宁金牛山人、安徽华龙洞人、青藏高原夏河人等古人类构成了东亚地区特有的一个独立的演化支系(第三演化支系),与智人支系为姊妹群关系,即二者有一个共同的祖先。

季强教授、倪喜军教授和Chris Stringer教授

龙人头骨照片(正侧面)

龙人生态复原图(赵闯绘)

进展十青藏高原柴达木盆地典型埃迪卡拉化石的发现及其古地理意义

埃迪卡拉化石是寒武纪大爆发前夕非常重要的一类宏体软躯体生物化石。由中国科学院南京地质古生物研究所早期生命研究团队领衔,和北京大学、成都理工大学组成的合作研究团队于2021年10月1日在《地质学》(Geology)上报道了第二次青藏科考的过程中在柴达木盆地发现的典型埃迪卡拉化石。这是在中国西北地区首次发现的埃迪卡拉生物群产地,也是迄今为止在青藏高原发现的最古老的化石生物群。全吉山地区元古宙地层序列的综合分析对比为探讨柴达木板块和华北板块在前寒武纪末期的古地理关系及当时全球古地理格局提供了重要的证据。

野外发现第一块埃迪卡拉化石

全吉山生物群的代表性埃迪卡拉化石恰尼虫(A-C)、盾盘虫(D)和陕西迹(E-G)

2020年联合考察队伍在全吉山

文案:张玲芝(中国古生物学会秘书处)

视频/编审:盛捷(中科院南京古生物所)



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