科研进展----中国科学院南京地质古生物研究所

低标注成本下的花粉图像深度学习新进展
——形态特征与训练预测策略的联合优化
最近，由中国科学院南京地质古生物研究所研究员毛礼米指导的“卓越科研训练II”课题小组在《古植物学与孢粉学评论》（Review of Palaeobotany and Palynology）期刊发表了《低标注成本下的花粉图像深度学习: 形态特征与训练预测策略的联合优化》论文，提出一种结合深度学习与形态学特征的花粉图像自动识别方法，有效提升了花粉分类的准确性与数据利用效率。孢粉鉴定在孢粉学、古生态学、法医学等领域具有重要的价值。传统显微镜观察方法效率低、主观性强、对专业人员依赖度高，而现有的深度学习模型在花粉分类中受限于标注数据稀缺与形态特征利用不足。最近，由中国科学院南京地质古生物研究所研究员毛礼米指导的“卓越科研训练II”课题小组在《古植物学与孢粉学评论》（Review of Palaeobotany and Palynology）期刊发表了《低标注成本下的花粉图像深度学习: 形态特征与训练预测策略的联合优化》论文，提出一种结合深度学习与形态学特征的花粉图像自动识别方法，有效提升了花粉分类的准确性与数据利用效率。该研究收集了5521张花粉图像，涵盖141个物种。构建了包含20个标准化形态特征的结构化属性表（如花粉形状、极性、纹饰等）。模型架构基于改进的ResNet50，引入掩码机制，将图像特征与形态属性融合。设计了一种联合训练策略，同时利用全标注数据（图像+类别标签）和弱标注数据（图像+部分形态特征）。预测机制包括：用户可输入图像及若干形态特征，系统通过掩码表生成约束向量，对模型输出进行逻辑过滤，提升预测准确性。模型训练策略使用交叉熵损失处理全标注数据、KL散度损失处理弱标注数据，使其输出逼近掩码约束下的分布，最终损失为二者加权和，通过Adam优化器进行训练。实验结果表明，预测性能提升：仅使用图像时，模型准确率为 83.00%；引入形态特征后，准确率逐步提升至97.99%。F1分数与MCC指标也同步显著提高，表明模型在召回率与类别平衡方面表现优异。在训练数据利用效率方面，联合使用全标注与弱标注数据进行训练，显著缓解了数据稀缺问题；模型在验证集上表现稳定，过拟合现象得到缓解。该研究提出了一种融合多源信息的深度学习框架，将图像与形态属性有机结合；设计了弱标注数据利用机制，降低了标注成本，提升了数据利用率；在花粉数据集上验证了有效性，为自动化花粉鉴定提供了可扩展的解决方案；为多模态、低标注成本的生物图像分类研究提供了新思路。该研究通过结合深度学习与形态学先验知识，显著提升了花粉图像的分类性能，同时通过弱标注数据的使用，有效降低了模型对大量精细标注数据的依赖，为孢粉学及相关领域的自动化分析提供了可靠的技术路径。本研究由古生物学与油气地层应用全国重点实验室与南京学院-南邮贝尔大创项目“基于人工智能的孢粉高精度自动识别”的联合资助。论文相关信息：Zhang T.（张腾） & Mao L.（毛礼米）, 2026. Deep learning of pollen images under low annotation costs: joint optimization of morphological features and training and prediction strategies. Review of Palaeobotany and Palynology 344: 105458. https://doi.org/10.1016/j.revpalbo.2025.105458.部分花粉图像集示例花粉形态属性示例表及预测网络的具体结构训练和验证准确率

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2026-02
皱纹珊瑚英文专著出版
近日，中国科学院南京地质古生物研究所研究员王光旭的英文专著《Systematics and evolution of cyathophylloidid and stauriid rugose corals (Late Ordovician–mid-Silurian)》在国际古生物学与地层学专著系列《化石与地层》（Fossils and Strata）上发表。全书195页、102幅插图，系统总结了晚奥陶世至温洛克世似杯类和十字类皱纹珊瑚的分类与演化。这一成果不仅解决了这两个珊瑚类群长期存在的分类难题，也为理解早古生代海洋生态系统的演化提供了重要依据。近日，中国科学院南京地质古生物研究所研究员王光旭的英文专著《Systematics and evolution of cyathophylloidid and stauriid rugose corals (Late Ordovician–mid-Silurian)》在国际古生物学与地层学专著系列《化石与地层》（Fossils and Strata）上发表。全书195页、102幅插图，系统总结了晚奥陶世至温洛克世似杯类和十字类皱纹珊瑚的分类与演化。这一成果不仅解决了这两个珊瑚类群长期存在的分类难题，也为理解早古生代海洋生态系统的演化提供了重要依据。长期以来，似杯珊瑚科与十字珊瑚科常被笼统归入广义的十字珊瑚科。自林奈于1758年首次报道以来，已有逾两百年的研究历史。然而，由于历史条件等多重因素，尤其是20世纪中期以来建立的大量分类单元缺乏充分的描述与图示，它们的有效性长期存疑，严重制约了对其起源、演化与生物地理的可靠分析。为从根本上解决这一问题，本研究以中国和爱沙尼亚古生物学机构保存的大量已发表标本（尤其是模式标本）的再研究为基础，并辅以部分新化石材料，对这两类珊瑚进行了系统的分类学修订。研究提出了皱纹珊瑚弑亲繁殖的新划分方案，依据隔壁是否参与增殖过程，将其分为隔壁型弑亲繁殖与无隔壁型弑亲繁殖两类，并进一步依据隔壁型弑亲繁殖的不同类型（KLAC、KAC和KA），在十字珊瑚科内识别出三个亚科，其中包括两个新设亚科（Paraceriasterinae和Heininae）。同时，研究建立了两个新属：Heina与Yuina。此外，研究还在高精度地层框架下系统梳理了两类皱纹珊瑚的时空分布，深入探讨了它们的起源与演化历程。该研究得到国家重点研发计划项目、国家自然科学基金，以及古生物学与油气地层应用全国重点实验室的支持。专著相关信息：Wang, G.X. 2026. Systematics and evolution of cyathophylloidid and stauriid rugose corals (Late Ordovician–mid-Silurian). Fossils and Strata, 73, 1–195. https://www.scup.com/doi/book/10.18261/9788294167210-2026.专著封面

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2026-02
被子植物早期演化研究取得新进展
近日，中国科学院南京地质古生物研究所研究员王鑫、傅强和广州蔚蓝奇迹博物馆黄蔚佳共同在Springer Nature旗下的国际学术期刊《BMC生态与演化》发表的最新研究成果，报道了发现于河南登封早二叠世地层的一种全新的果实化石 —— 大登封果。该枚保存完好的大登封果化石保存于距今2.92-2.95 亿年的二叠纪地层中，表明被子植物（开花植物）演化可能始于古生代（早二叠世，2.92 亿年前）。被子植物是地球生态系统中多样性最高，且与人类的生存发展息息相关的植物类群，但其起源时间长期以来是植物学的争议之一。受困于化石材料的缺乏，在过去长达 60 余年里，西方主流植物学理论认为，被子植物不早于白垩纪（约 0.65-1.45 亿年前）。近日，中国科学院南京地质古生物研究所研究员王鑫、傅强和广州蔚蓝奇迹博物馆黄蔚佳共同在Springer Nature旗下的国际学术期刊《BMC生态与演化》发表的最新研究成果，报道了发现于河南登封早二叠世地层的一种全新的果实化石 —— 大登封果。该枚保存完好的大登封果化石保存于距今2.92-2.95 亿年的二叠纪地层中，表明被子植物（开花植物）演化可能始于古生代（早二叠世，2.92 亿年前）。大登封果呈椭圆形，长约 17.6 毫米、宽 14 毫米，是一种类似核果的果实。其核心特征是具有厚实的果皮和包裹其中的单枚种子。种子有三层分明的种皮，内部细胞结构清晰可辨，这种 "果皮包被种子" 的特征是定义被子植物的核心特征。与化石同层产出的匙形瓣轮叶佐证了其二叠纪的地质年代。大登封果的化石保存状态极佳，不仅清晰地展现了整体形态，更保留了精细的细胞结构。其2-3.3 毫米厚的果皮外层为深色表皮，中间为均质的中果皮。基部可见维管束痕迹。种子直径约 10 毫米，三层种皮分别为 0.47毫米、0.39毫米和 0.24毫米厚，细胞呈明显的多角形轮廓，而种子内部则为薄壁细胞组织。这种独特的形态解剖特征与被子植物果实具有高度可比性，并区别于已知的裸子植物种子。研究团队指出，大登封果缺少心皮而其基生种子的这一特征组合，与以往的围绕木兰类对折心皮为核心构建的传统被子植物演化理论框架不同，为植物学家重新评估现有的被子植物演化理论提供了新的视角和证据。大登封果标本表明，被子植物的演化历史可能远比此前认识的更为悠久，在古生代二叠纪已开始呈现一定的多样性。未来，通过更多认真仔细的野外调查、化石发掘，以及更深入的交叉学科研究，也许将揭开被子植物起源与早期演化的更多奥秘，进一步完善全球被子植物演化理论体系。论文相关信息：Xin Wang, Weijia Huang, Qiang Fu, Yinggang Lei, 2026, A new early Permian fruit, Dengfengfructus maxima gen. et sp. nov., supports the pre-Cretaceous origin of angiosperms, BMC Ecology and Evolution, https://doi.org/10.1186/s12862-026-02498-9.大登封果（Dengfengfructus maxima）（白箭头）及其伴生的有节类植物化石匙形瓣轮叶

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2026-02
花垣生物群的发现揭开显生宙第一次生物大灭绝的面纱
近日，该团队与湖南省博物馆、中国地质调查局成都地质调查中心、南京大学、贵州大学、临沂大学等单位科研人员合作，在最具影响力的科学期刊《自然》（Nature）上发表了距今约5.12亿年前、时代紧接辛斯克事件之后的寒武纪软躯体化石群“花垣生物群”的发现和研究成果。这项发现和研究不仅填补了辛斯克灭绝事件之后寒武纪第四期顶级软躯体化石群缺失的空白，而且为科学认识显生宙第一次大灭绝事件的规模和影响提供了宝贵证据。地球上的生命在距今40‒38亿年前起源，经历了30多亿年漫长的隐生宙阶段，最终在约5.39亿年前后的隐生宙-显生宙之交，动物这一复杂生命形式在海洋中爆发式地出现，开启了显生宙的第一个纪元“寒武纪”（约5.39‒4.87亿年前）。这次地球-生命系统演化史上的伟大创新事件就是“寒武纪生命大爆发”，导致了全球海洋生态系统由微生物主导的隐生宙系统向动物主导的显生宙系统转变。以中国云南澄江动物群为代表的寒武纪软躯体动物化石群表明，几乎所有的现生动物门类在显生宙开始的寒武纪早期已经出现，标志着寒武纪大爆发的生物大辐射在约5.18亿年前就已经达到顶峰。然而好景不长，在大约5.13亿年前，寒武纪生命大爆发被显生宙第一次生物大灭绝事件打断。此后，全球海洋生物多样性在寒武纪时期只有有限的规模，直到经历了数千万年之后的奥陶纪生物大辐射（约4.7‒4.5亿年前）才达到新的高峰。这次打断了生命大爆发过程的显生宙第一次生物大灭绝事件，被称为辛斯克事件（Sinsk event），其生物灭绝规模与“五次大灭绝”的规模相当，属一级的生物灭绝率达到41–49%，在一些经典的研究中规模仅次于二叠纪末生物大灭绝事件。然而，自上世纪80年代提出以来，辛斯克大灭绝事件的证据主要局限于浅海生态系统中的生物礁和具骨骼和外壳的常规壳相化石，例如显生宙最早的生物礁造礁动物——古杯、最早的带壳动物——小壳化石、寒武纪地层中最常见的动物化石——三叶虫等。但是，由于带壳生物在海洋中的物种多样性占比有限，在海洋动物群落中占比通常不超过30–40%，因而常规壳相化石记录并不能反映海洋动物群落的完整面貌。同时，由于辛斯克大灭绝事件之后的寒武纪第四期地层中缺少澄江动物群、布尔吉斯页岩生物群这样能够相对完整地记录海洋动物群落面貌的顶级软躯体特异埋藏化石群，有关显生宙第一次大灭绝事件对全球海洋生态系统的真实影响如何，学界并不清楚。基于上述原因，辛斯克灭绝事件作为显生宙第一次生物大灭绝，并没有像之后发生的“五次大灭绝”事件那样，在以往的研究中受到普遍的关注和研究。考虑到全球环境变化和人类活动的影响，当今地球可能正在发生“第六次生物大灭绝”事件。因而，揭示显生宙第一次生物大灭绝的过程和机制对科学认识生物多样性演化具有重要科学意义。中国科学院南京地质古生物研究所朱茂炎院士团队长期开展中国寒武纪软躯体特异埋藏化石群的发掘和研究，包括华南滇东地区澄江动物群、下庄化石组合、关山生物群，华北山东地区的潍坊生物群、临沂生物群等。近日，该团队与湖南省博物馆、中国地质调查局成都地质调查中心、南京大学、贵州大学、临沂大学等单位科研人员合作，在最具影响力的科学期刊《自然》（Nature）上发表了距今约5.12亿年前、时代紧接辛斯克事件之后的寒武纪软躯体化石群“花垣生物群”的发现和研究成果。这项发现和研究不仅填补了辛斯克灭绝事件之后寒武纪第四期顶级软躯体化石群缺失的空白，而且为科学认识显生宙第一次大灭绝事件的规模和影响提供了宝贵证据。花垣生物群发现于湖南省湘西土家族苗族自治州花垣县境内，化石主采坑位于花垣县石栏镇磨子村仁枯坡。2020年，磨子村村委会组织修建机耕道，露出了由泥页岩为特征的寒武系杷榔组的新鲜地层剖面，为花垣生物群的化石发现埋下了伏笔。同年，湖南省博物馆刘琦馆员在该地点采集到首批用于科学研究的化石标本，并交给了中国科学院南京地质古生物研究所朱茂炎团队。团队意识到这些化石标本保存好、发掘潜力大，尤其是其时代属于辛斯克灭绝事件之后的寒武纪第四期，科学价值重大，随即组织队伍开展了持续五年的野外发掘和系统的化石采集工作。经过室内研究和系统的数据统计分析，主要揭示出花垣生物群如下几个方面的科学意义：（1）花垣生物群的化石数量丰富、多样性高、保存精美：花垣生物群的化石主要产出于深约12米、长约30米、宽8米的仁枯坡采坑，目前累计采集到的化石标本超过5万多块。研究团队从早期阶段采集的8681件动物化石个体中识别出了153个动物物种，其中59%代表了新物种。花垣生物群仁枯坡采坑的物种多样性超过了澄江动物群、布尔吉斯页岩生物群等单一采坑产出的物种数。同时，花垣生物群展现出很高的门类多样性，涵盖了非两侧对称动物中的多孔动物、开腔骨动物、栉水母动物、刺胞动物，原口动物中的曳鳃动物、叶足动物、节肢动物、毛颚动物、环节动物、腕足动物、软体动物、软舌螺动物，后口动物中的古虫动物、棘皮动物、半索动物、脊索动物，共16个门一级动物类群。花垣生物群属于典型的布尔吉斯页岩型化石群，化石主要以碳质膜和黏土矿物膜形式保存。既保存了包括奇虾类在内的完整动物个体，又保存了柱头虫等多种全身软体的动物，同时展现出高保真度的软躯体生物学结构，比如肠道、消化腺等组成的消化系统，视神经、腹神经索在内的神经组织，以鳃为代表的呼吸器官等等。（2）花垣生物群展现了一个具有复杂生态系统的深水动物群落：依据寒武纪时期华南板块的古地理重建以及化石点地层剖面上广泛分布的滑塌构造，花垣生物群是寒武纪时期生活在外大陆架深水环境的生物群。花垣生物群中的生物生活方式多样，主要生态功能群包括海底表面游移的捕食动物、海底表面固着的滤食动物、底栖游泳的食泥和捕食动物、浮游的捕食和滤食动物等。作为地球上最早的巨型动物和顶级捕食者，多样的奇虾类动物在花垣生物群中的发现，表明存在一个具有复杂捕食关系的食物网。樽海鞘在现代海洋浮游动物群落和碳循环中扮演重要角色，花垣生物群中多种樽海鞘状浮游被囊动物的存在，表明寒武纪早期的海洋碳循环已经存在类似现代海洋的生物碳泵。（3）花垣生物群反映了显生宙第一次大灭绝事件在浅水和深水环境的差异性影响：作为寒武纪软躯体生物群中少见的深水生物群，花垣生物群对揭示辛斯克灭绝事件提供了新的视角。在华南内大陆架的浅水相软躯体生物群里，同在滇东地区的澄江动物群和关山生物群分别是辛斯克灭绝事件前后的代表性生物群，但二者之间共有的动物分子相对较少，特别是关山生物群中缺少纳罗虫（Naraoia）和原始管虫（Archotuba）等澄江动物群常见的代表性分子。相比之下，在华南外大陆架的深水相软躯体生物群中，纳罗虫和原始管虫既存在于辛斯克灭绝事件前、与澄江动物群同时期的牛蹄塘生物群，同时也是辛斯克灭绝事件之后花垣生物群的优势动物分子。这一现象表明，辛斯克灭绝事件对浅水软躯体生物群造成了重大影响，而对深水生物群的影响有限。这与辛斯克灭绝事件中浅海大范围缺氧的环境背景相呼应。（4）花垣生物群表明了显生宙第一次大灭绝事件之后海洋动物发生了长距离的跨洋扩散：花垣生物群中发现的昆明关山虾（Guanshancaris kunmingensis），是同时代滇东地区关山生物群中占主导的奇虾类，表明奇虾类单一物种的地理分布可以跨越长达750公里。从全球范围来看，花垣生物群中意想不到地产出了马尔虫（Marrella）、头盔虫（Helmetia）、西德尼虫（Sidneyia）、莫里森虫（Mollisonia）、苏鲁斯虾（Surusicaris）、爬胃虫（Herpetogaster）等，这些生物分子是寒武纪中期远在北美的布尔吉斯页岩生物群中的代表性分子。在寒武纪时期，华南板块与北美劳伦大陆被泛大洋分开，距离超过半个地球，这些运动能力、生态类型、生活史等不同的动物在花垣生物群中的存在，表明该时期寒武纪海洋动物存在长距离跨洋扩散的机制。（5）花垣生物群与寒武纪时期软躯体化石群的大数据比较分析揭示了显生宙第一次大灭绝事件前后全球海洋动物群落面貌发生了重大转折：为进一步解析花垣生物群的科学意义及辛斯克事件前后全球寒武纪软躯体生物群的演变规律，研究团队对包括花垣生物群在内的45个寒武纪布尔吉斯页岩型软躯体化石群开展了大数据分析。在整理出3149条物种产出信息、965个属的生物多样性数据集的基础上，团队采用非度量多维尺度分析，揭示出辛斯克灭绝事件前后全球生物群的组成存在明显差异，表明寒武纪演化生物群在辛斯克事件中发生了重大转变。通过网络和距离分析，表明花垣生物群与布尔吉斯页岩生物群之间存在较紧密的联系，由于二者均属于外大陆架深水生物群，暗示了外大陆架深水环境在灭绝事件前后扮演了生物避难所、演化创新起源地的重要角色。国际特异埋藏化石群研究专家Robert R. Gaines教授将花垣生物群评价为媲美澄江动物群、布尔吉斯页岩生物群的全球顶级寒武纪特异埋藏化石群。总的来说，花垣生物群展现了高化石丰富度、高物种多样性、高软躯体保真度，填补了寒武纪第四期顶级软躯体化石群的空白。生物群大量珍贵的软躯体动物新化石，不仅可为解析动物门类的起源和早期演化增加新的化石材料，还将为探索显生宙第一次大灭绝事件前后寒武纪演化生物群的灾难与复苏、演化创新和全球扩散等问题以及这次大灭绝的幕后原因提供关键的科学依据。中国科学院南京地质古生物研究所研究员朱茂炎、赵方臣为论文的共同通讯作者，中国科学院南京地质古生物研究所副研究员曾晗和湖南省博物馆馆员刘琦为论文的共同第一作者。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金重点项目和面上项目、江苏省自然科学基金优秀青年基金、中国科学院青年创新促进会、贵州省科技计划项目的资助。湘西土家族苗族自治州、花垣县、石栏镇等各级人民政府和磨子村村委会及村民对本研究工作的开展给予了大力的支持和协助。论文信息：Zeng, H.#, Liu, Q.#, Zhao, F.C.*, Luo, C., Wang, D.Z., Zhu, Y.Y., Liu, Y., Chen, K., Sun, Z.X., Hong, Y.J., Miao, L.Y., Hu, C.L., Sun, H.J., Pan, B., Zhao, J.L., Yin, Z.J., Li, G.X., Yang, X.L., Yang, A.H., Hu, S.X., Zhu, M.Y.* 2026. A Cambrian soft-bodied biota after the first Phanerozoic mass extinction. Nature. https://doi.org/10.1038/s41586-025-10030-0.花垣生物群代表性化石花垣生物群生态复原（杨定华、科学网可视化团队绘）寒武纪时期全球生物多样性变化曲线，示全球顶级软躯体化石群的时代分布花垣生物群的时代紧接显生宙第一次生物大灭绝“辛斯克事件”之后全球寒武纪软躯体化石群的多元统计分析揭示全球海洋动物生态系统组成在显生宙第一次大灭绝前后(寒武纪第三期-第四期)发生了重大转变全球寒武纪软躯体化石群的网络分析揭示花垣生物群(HY)与其他生物群的联系

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2026-01
早期陆生植物工蕨属的多样性与形态特征演化
近期，中国科学院南京地质古生物研究所早期陆生植物研究团队研究员徐洪河、王怿，特别研究助理王凯和刘炳材博士，联合曲阜师范大学汪瑶博士和中国地质大学（武汉）副教授纵瑞文，对新疆塔城地区普里道利统（Pridoli）的植物化石展开了系统研究，并定量分析了早期陆生植物中的世界广布属Zosterophyllum的物种多样性和形态差异的演化模式。研究成果发表于国际植物学专业期刊《植物学年鉴》（Annals of Botany）。志留纪见证了植物最初的多样化与植物地理分区的形成，是早期陆生维管植物起源与演化的关键时期。工蕨纲是早期陆生植物的关键类群之一，其与真叶植物在华南、澳大利亚、哈萨克斯坦和加拿大的志留系地层中首次出现。工蕨纲以其模式属——工蕨属（Zosterophyllum）为代表，从志留纪晚期（Pridoli）开始有明确的化石记录，到早泥盆世经历了繁衍、壮大直至消失，在全球留下了广泛的化石记录。近期，中国科学院南京地质古生物研究所早期陆生植物研究团队研究员徐洪河、王怿，特别研究助理王凯和刘炳材博士，联合曲阜师范大学汪瑶博士和中国地质大学（武汉）副教授纵瑞文，对新疆塔城地区普里道利统（Pridoli）的植物化石展开了系统研究，并定量分析了早期陆生植物中的世界广布属Zosterophyllum的物种多样性和形态差异的演化模式。研究成果发表于国际植物学专业期刊《植物学年鉴》（Annals of Botany）。研究团队在西准噶尔盆地乌图布拉克组发现了一种新的工蕨属植物，将其命名为芒克鲁工蕨Zosterophyllum mangkeluense。该植物呈簇状丛生，基部具H型或K型分枝，直立的茎轴顶端着生有孢子囊穗，囊穗由不等瓣的孢子囊相对紧密地螺旋排列而成。该新种的发现丰富了该地区志留纪晚期的植物群组成，也是目前全球最早的工蕨属植物产出记录之一。研究团队进一步收集了全球工蕨属的化石记录与18个工蕨属植物的形态学数据，通过形态空间与形态差异分析、多样性分析等方法，揭示了该属从普里道利期（Pridoli）到埃姆斯期（Emsian）的演化轨迹。研究发现，工蕨属的物种多样性在早泥盆世布拉格期（Pragian）达到峰值，但其形态空间的扩张早于物种多样性的增加，发生在普里道利期（Pridoli）到洛赫考夫期（Lochkovian），呈现出物种多样性与整体形态差异解耦的演化模式，表明形态创新可能是推动早期陆生植物多样化的重要驱动力。本研究以工蕨新类群为切入点，结合定性描述与定量统计的方法，揭示了工蕨属植物在早期陆生植物演化中物种多样性与整体形态差异存在解耦的现象，对该类群的演化轨迹进行了更加清晰的描绘，为理解志留纪—泥盆纪植物演化提供了新证据。本研究得到了国家重点研发计划专项、国家自然科学基金、山东省自然科学基金和国家重点实验室开放课题的联合资助。论文相关信息：Wang Y.†, Liu B.C.†, Zong R.W., Wang K., Wang Y., Xu H.H.*. 2026. Uncoupling of morphological disparity and species diversity in Zosterophyllum, with its new species from the Pridoli (Silurian) of West Junggar, Xinjiang, China. Annals of Botany. https://doi.org/10.1093/aob/mcaf337.芒克鲁工蕨（Zosterophyllum mangkeluense）复原图（比例尺：10mm）工蕨属植物物种多样性与形态差异分析工蕨属植物整体（A, C）与孢子囊（B, D）形态空间及稀疏化（E-H）分析

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2026-01
多学科证据破译熊蜂的觅食分工机制
近期，中国科学院南京地质古生物所研究员王博与中山大学教授吴嘉宁、北京理工大学教授赵杰亮组成的跨学科联合团队，从流体力学、形态学、生态学的角度为熊蜂觅食分工机制提供了新解释，并揭示了功能器官微结构的细微偏差足以在群体尺度上影响劳动分工。研究成果2026年1月12日发表于《美国科学院院刊》(PNAS)。社会性昆虫具有明显的级型分化和劳动分工。理解社会性昆虫如何产生不同的形态、行为和生活史特性，一直是古生物学、演化生物学和发育生物学的重要目标。熊蜂作为一种半社会性昆虫，处于独居到真社会性之间的过渡阶段，是研究这一问题的理想生物。除了体型大小的差异外，熊蜂的蜂王和工蜂之间几乎没有外观上的形态差异。蜂王通常只在筑巢前期高强度外出觅食，而当第一批工蜂羽化后，蜂王便会迅速停止外出觅食，转以产卵和巢内活动为主。以往的研究，通常从环境因素、生理调控或分子机制等方面解释这种觅食分工体系的出现原因。近期，中国科学院南京地质古生物所研究员王博与中山大学教授吴嘉宁、北京理工大学教授赵杰亮组成的跨学科联合团队，从流体力学、形态学、生态学的角度为熊蜂觅食分工机制提供了新解释，并揭示了功能器官微结构的细微偏差足以在群体尺度上影响劳动分工。研究成果2026年1月12日发表于《美国科学院院刊》(PNAS)。熊蜂演化出一种特别的嚼吸式口器，在采蜜的过程中，中唇舌进行快速的往复运动，持续将花蜜捕获并送入口中。中唇舌上密布的数千根细小的刚毛，这些刚毛在中唇舌伸出的同时将展开，是采集花蜜的重要微结构。研究团队通过扫描电子显微镜对中唇舌的形态学进行了详细的表征，并提取出两个至关重要的形态学参数：中唇舌的整体长度和刚毛间距。根据99只熊蜂（67只工蜂和32只蜂王）的解剖结果，熊蜂中唇舌的长度大概在4~10毫米，体型更大的熊蜂具备更长的中唇舌和更宽的刚毛间距。同时，由于蜂王是群体中社会等级最高的个体，同时也是最大的个体，代表了形态数据的极端状态，因此蜂王中唇舌的刚毛间距，几乎保持在40~50微米左右，和体型大小无关，而工蜂的刚毛间距则根据其体型大小在15~45微米变化之间。研究团队通过配置不同含糖量的蔗糖溶液以模拟花蜜，并将其注入直径为1 mm的玻璃毛细管中，模拟自然的花冠场景，供熊蜂进行采集。通过显微高速摄影技术，定量得到中唇舌每一次往复运动的摄入的花蜜体积。研究发现，随着个体体型增大，单次往复摄入体积总体上升，但这一增长显著慢于中唇舌内部可用空间随体型增大的速度，体型更大的熊蜂并不能按比例获得更高的有效摄入量。尤其对于蜂王，就算具有和工蜂大小相同的体型，由于刚毛间距更大，其中唇舌的花蜜填充率也小于工蜂。总之，体型越大、刚毛间距越宽的熊蜂越难有效利用中唇舌内部的空间来储存花蜜。研究团队基于显微高速成像技术发现，中唇舌回撤时，相邻刚毛形成弯曲的气液界面，这些界面提供了一个额外的毛细压力梯度，增强了粘性花蜜的夹带。这个额外的毛细压力用来平衡液体静压，当刚毛间距变宽或中唇舌长度变长，都会导致中唇舌的液体承载能力下降。除了液体的表面张力，液体的粘度也对花蜜的捕获起到了作用。研究通过引入两个无量纲数：邦德数和毛细数，可以衡量这一液体输运过程中重力、毛细力、粘性力的相互作用。为了使花蜜尽可能多的填充满中唇舌的可用空间，系统应该工作在低邦德数，高毛细数的区域。为了维持较高的花蜜填充率，邦德数和毛细数应该满足特殊的标度关系。然而由于中唇舌结构的生长限制，自然环境下当熊蜂体型增大时，熊蜂口器无法满足最优的标度关系，重力将起主导作用，从而降低花蜜的填充率。本研究通过多学科证据，揭示了熊蜂中唇舌结构的异速生长规律，这种标度关系将导致花蜜填充率的降低，在物理层面限制了较大体型熊蜂的采蜜效率，为“蜂王为何停止觅食？”这一科学问题提供了解释。本工作也把蜂-花关系问题从单纯的几何尺度匹配（口器长度和花冠深度的匹配）推进到物理尺度的匹配（口器孔隙率、渗透率等特征和花蜜粘度、密度、表面张力等性质之间的匹配），并提出一个可以将个体结构与功能相匹配，用以预测觅食行为表现的理论框架。在工程学层面，本研究可为仿生界面与液体输运系统提供启发，用于设计微量液体样本采集与检测的工具。本研究得到了国家自然科学基金的资助。论文相关信息：Huang Zexiang, Wu Shumeng, Wu Qinglin, Mai Tianyu, Zhao Jieliang, Wang Bo, Wu Jianing (2026) Tongue microstructure physically constrains division of labor in bumblebee foraging. PNAS, 123: e2527391123. https://doi.org/10.1073/pnas.2527391123.图1.在实验室中取食人工花蜜的熊蜂工蜂（左）和蜂王（右）图2.熊蜂采集人工花蜜的显微高速摄影视图3.中唇舌的扫描电镜图像和示意图图4.工蜂和蜂王花蜜采集效率的对比图5.粘性-毛细夹带原理示意图图6.花蜜采集的理论框架和标度

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藏南白垩纪中期大洋缺氧事件碳同位素记录及其成岩作用影响
近日，中国科学院南京地质古生物研究所博士后韩美玲、研究员李罡与德国波鸿鲁尔大学、德国莱布尼兹汉诺威大学以及德国亚琛工业大学地质研究所的科研人员组成的国际科研团队，围绕藏南白垩纪中期稳定同位素记录及其成岩作用影响开展了系统研究。研究团队基于藏南岗巴地区强东剖面，综合运用碳、氧同位素、矿物学、Rock-Eval 热解及孢粉相分析等多种手段，探讨了成岩作用对碳同位素记录可靠性的影响及其对大洋缺氧事件（OAE）识别的制约作用。相关研究成果发表在国际期刊《古地理、古气候、古生态》（Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology）上。白垩纪中期（Albian–Turonian）是地球历史上典型的极端温室气候时期，大规模火成岩省发育和洋中脊活动增强导致大量CO₂释放，引发全球气温升高和水循环加速。在此背景下，陆源风化与营养盐输入增强，海洋缺氧现象显著加剧，形成了一系列具有全球意义的大洋缺氧事件（Oceanic Anoxic Events, OAEs）。其中，Albian晚期的OAE 1d及跨越Cenomanian/Turonian boundary（CTB）的OAE 2，均以广泛分布的富有机质沉积物和显著的碳同位素正偏移为特征，是研究白垩纪碳循环扰动和古海洋环境演化的关键时间窗口。近日，中国科学院南京地质古生物研究所博士后韩美玲、研究员李罡与德国波鸿鲁尔大学、德国莱布尼兹汉诺威大学以及德国亚琛工业大学地质研究所的科研人员组成的国际科研团队，围绕藏南白垩纪中期稳定同位素记录及其成岩作用影响开展了系统研究。研究团队基于藏南岗巴地区强东剖面，综合运用碳、氧同位素、矿物学、Rock-Eval 热解及孢粉相分析等多种手段，探讨了成岩作用对碳同位素记录可靠性的影响及其对大洋缺氧事件（OAE）识别的制约作用。相关研究成果发表在国际期刊《古地理、古气候、古生态》（Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology）上。此研究在藏南岗巴地区强东剖面建立了Albian晚期至Turonian早期的连续碳、氧稳定同位素记录，并系统评估了成岩作用对碳同位素信号的影响。高分辨率δ13Ccarb 记录在钙质超微化石UC0带内识别出~1.5‰的碳同位素正异常，首次在该区识别出OAE 1d，并实现了与全球多个古海洋区域的精细对比。极低的δ18Ocarb值、碳氧同位素的协变关系、富含伊利石的黏土矿物组合、Tmax（432–560°C）与TAI指标以及钙质超微化石的选择性溶解特征共同表明，强东剖面整体经历了显著的埋藏成岩和热改造过程，且在碎屑输入增强、碳酸盐含量较低的层段中，碳同位素更易受到成岩作用的影响。该研究为东特提斯地区Albian晚期至Turonian早期碳同位素地层对比提供了重要数据和新的地球化学约束。研究表明，在强烈成岩作用和碳酸盐含量降低的背景下，强东剖面CTB附近OAE 2的典型碳同位素正异常可能被显著削弱甚至掩盖。本研究同时强调了在利用δ13Ccarb记录进行全球地质事件对比与古环境重建时，系统开展成岩筛选与多指标交叉验证的必要性。本研究得到了科技基础资源调查项目、国家自然科学基金和IGCP679项目的资助。论文相关信息：Han, M., Li, G.*, Wheeler, A., Heimhofer, U., Mutterlose, J., 2026. A mid-Cretaceous (Late Albian–Early Turonian) stable isotope record from southern Tibet–Pristine or diagenetically altered?. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 113552. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2026.113552. (A) Albian晚期（~100 Ma）古地理图; (B)藏南强东剖面地质简图Albian/Cenomanian界线附近不同剖面δ13Ccarb记录的对比Cenomanian/Turonian界线附近不同剖面δ13Ccarb记录的对比

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2026-01
冷水珊瑚保护与修复的关键问题
冷水珊瑚生态系统作为深海生物多样性的热点区域，正面临气候变化与人类活动的双重威胁。然而，基础科学认知的缺失长期制约着该生态系统保护与修复工作的有效开展。近日，中国科学院南京地质古生物研究所博士后刘倩联合英、美、加、西等13个国家的34位深海生态领域权威专家，在国际修复生态学权威期刊《修复生态学》（Restoration Ecology）发表文章，系统梳理了冷水珊瑚保护面临的关键科学瓶颈，并提出了未来十年的全球优先行动指南。冷水珊瑚生态系统作为深海生物多样性的热点区域，正面临气候变化与人类活动的双重威胁。然而，基础科学认知的缺失长期制约着该生态系统保护与修复工作的有效开展。近日，中国科学院南京地质古生物研究所博士后刘倩联合英、美、加、西等13个国家的34位深海生态领域权威专家，在国际修复生态学权威期刊《修复生态学》（Restoration Ecology）发表文章，系统梳理了冷水珊瑚保护面临的关键科学瓶颈，并提出了未来十年的全球优先行动指南。长期以来，公众对珊瑚的认知多局限于依赖光合作用的热带浅海造礁珊瑚（暖水珊瑚）。冷水珊瑚则与暖水珊瑚不同，其生存与钙化过程完全脱离了对光照资源的依赖。这一生理特性使其突破了透光层的限制，广泛分布于从极地浅水到数千米深渊的广阔海域。它们通过捕食水体中的浮游生物和有机颗粒异养生活。因为兼具深海特性，冷水珊瑚亦被称作“深海珊瑚”。但是，在挪威、智利峡湾或极地海域，这些珊瑚可以生活在极浅的水域。鉴于“冷水珊瑚”一词在涵盖生态多样性方面具有更广的普适性，文章建议采用这一术语，并对其给出了统一定义：冷水珊瑚是指一类不依赖共生虫黄藻进行光合作用（Azooxanthellate）、或仅兼性共生的珊瑚类群。该成果基于在挪威举办的冷水珊瑚专家研讨会，汇聚了34位国际学者的共识。文章指出，冷水珊瑚与海绵构建的复杂三维结构为甲壳类、棘皮动物及深海鱼类提供了关键的栖息、繁育及避难场所。此外，冷水珊瑚礁及珊瑚林在碳循环调控和维持深海生物多样性方面具有不可替代的生态服务功能。尽管已被联合国列为典型的“脆弱海洋生态系统”（VMEs），但以下五大领域的基础数据匮乏正阻碍着有效保护措施的实施：1.生物地理分布：冷水珊瑚分布数据具有严重的区域偏差，南半球及西太平洋、印度洋数据缺失严重，影响冷水珊瑚分布及适应性模型准确性。2.群落构建与分类学：复杂的形态可塑性导致分类学混乱，阻碍了对物种多样性及群落演替规律的准确评估。3.早期生活史：对其配子发生、幼虫行为及定居机制的认知极其有限，直接制约了人工修复技术的研发。4.种群连通性：缺乏不同海域种群间基因交流的量化数据，难以科学规划海洋保护区网络。5.生长与营养动力学：在海洋酸化与升温背景下，对冷水珊瑚生物矿化机理及能量收支的理解尚不足以支撑气候韧性评估。针对上述挑战，研究团队提出了未来十年冷水珊瑚保护与修复战略路线图。文章强调：1.亟需填补地理空白：针对西太平洋、南太平洋、印度洋等深海未探索区域，开展系统性的本底调查，修正全球冷水珊瑚分布模型。2.强化基础生物学研究：重点攻克分类学、早期生活史、种群连通性和生长与营养动力学，夯实科学保护与修复冷水珊瑚的理论基石。3.革新资助与监测模式：鉴于冷水珊瑚生长极其缓慢，文章呼吁资助机构打破传统的短期项目限制，建立跨越数十年的长期生态监测体系，以客观评估保护和修复成效。4.推动数据全球共享：建立标准化的深海数据共享机制，将散落在各实验室的基础数据转化为可供全球科学家和决策者使用的公共资产。5.强化科学与政策的衔接：将冷水珊瑚保护纳入《生物多样性公约》及联合国气候变化框架公约的议程，推动深海保护区网络的科学选址与管理。本研究得到了国家重点研发计划青年科学家项目、中国博士后科学基金及珊瑚研究发展加速平台（CORDAP）等项目的联合资助。论文相关信息：Liu, Q., Rogers, A.D., Roch, C., Gordon, J.D., Duarte, C.M., Robinson, L.F., Waller, R.G., Ferrier-Pagès, C., Brooke, S., Carreiro-Silva, M., Benson, K., Du Preez, C., Banks, S., Barry, J.P., Cordeiro, R.T.S., Cordes, E., Hennige, S., Hourigan, T.F., Kitahara, M.V., Kutti, T., Larsson, A.I., Lauretta, D.M., Matsumoto, A.K., Ross, R.E., Ramirez-Llodra, E., Yánez-Suárez, A.-B., Metaxas, A., Edinger, E., Filander, Z.N.P., Hendy, E., Montseny, M., Buglass, S., de Carvalho Ferreira, M.L., Taylor, M.L., 2025. Critical knowledge gaps in the conservation and restoration of cold-water corals. Restoration Ecology. e70286. https://doi.org/10.1111/rec.70286.冷水珊瑚分布图

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2026-01
新化石证据揭示柴达木盆地侏罗纪银杏类植物的多样性演化
近期，中国科学院南京地质古生物研究所研究员王永栋带领的研究团队，联合德国、法国和爱尔兰等国际研究学者，在中生代银杏类植物系统学和多样性演化方面取得新进展。团队对中国西北地区柴达木盆地侏罗纪地层发现的银杏植物化石开展了系统学分析研究，揭示其多样性特征及其对古环境变化的响应，为探讨青藏高原侏罗纪植被演化历史与气候变化提供了重要的类比档案。研究成果发表在国际古生物学期刊《古生物学论文》（Papers in Palaeontology）。银杏植物是中生代全球陆地植物群的重要成员，曾在世界范围内广泛分布，自三叠纪以来展现出独特的演化迟滞与环境适应性，其宏观形态与微观结构保持相对稳定。因此，开展银杏植物化石系统学与多样性变化研究，对揭示古气候与古大气CO₂浓度变化等古环境特征具有重要意义。近期，中国科学院南京地质古生物研究所研究员王永栋带领的研究团队，联合德国、法国和爱尔兰等国际研究学者，在中生代银杏类植物系统学和多样性演化方面取得新进展。团队对中国西北地区柴达木盆地侏罗纪地层发现的银杏植物化石开展了系统学分析研究，揭示其多样性特征及其对古环境变化的响应，为探讨青藏高原侏罗纪植被演化历史与气候变化提供了重要的类比档案。研究成果发表在国际古生物学期刊《古生物学论文》（Papers in Palaeontology）。该研究聚焦青海柴达木盆地早—中侏罗世银杏目植物这一重要古植物类群，系统采集并分析了8个连续含化石层位的128件标本，同时结合叶形、脉序等宏观形态特征与气孔分布、副卫细胞结构等微观角质层特征开展综合研究。通过严谨的分类鉴定，识别出似银杏属（Ginkgoites）、拜拉属（Baiera）、楔拜拉属（Sphenobaiera）共3属10个物种，其中似银杏属（Ginkgoites）为优势属，含6个物种。这些化石反映了该时期银杏目植物的丰富多样性。对柴达木似银杏（G. qaidamensis）、银杏状楔拜拉（S. ginkgooides）2个物种的鉴别特征进行了修订，补充了微观角质层特征，使其分类界定更精准。此外，还在柴达木盆地发现了归属于拜拉属与楔拜拉属的2个种的新记录，丰富了研究区银杏目植物区系组成，为跨区域植物区系对比提供了新材料。研究团队创新性采用混合数据因子分析（FAMD）方法，有效整合宏观与微观形态数据，充分证实了宏、微观特征在银杏目化石分类中的互补价值与协同作用。此外，发现柴达木似银杏（G. qaidamensis）、长叶似银杏（G. longifolius）等部分物种跨越早—中侏罗世地层仍保持稳定的形态特征，这一发现为深入理解银杏目植物的演化韧性、在中生代环境波动下的适应性策略，以及精准重建柴达木盆地乃至青藏高原东北部早—中侏罗世古气候、古生态格局提供了重要的化石证据与理论支撑。研究显示，尽管在早–中侏罗世约2000 万年时间跨度内，柴达木盆地经历了显著的气候变化，其中代表性银杏植物仍表现出叶形态和叶解剖结构的相对稳定性，表明银杏类植物在长期演化过程中兼具形态变异性与生态适应性的特征。这些发现深化了银杏目植物演化历程和适应能力的认知，为理解该时期植物对环境的适应性提供了新视角。这项研究得到了国家自然科学基金委，江苏省基础研究计划，中国博士后科学基金，国家留学基金委等项目的资助。论文相关信息：ZHANG Li, WANG Yongdong*, CHEN Hongyu, ZHU Yanbin, XIE Aowei, AN Pengcheng, GUIGNARD Gaëtan, RUHL Micha, 2025. Early to Middle Jurassic Ginkgoales from the Qaidam Basin, northwest China. Papers in Palaeontology, 11: e70054. https://doi.org/10.1002/spp2.70054.图1. 柴达木似银杏（Ginkgoites qaidamensis）代表性叶片标本及角质层结构图2. 长叶似银杏（Ginkgoites longifolius）代表性叶片标本及具角质层结构图3. 优雅拜拉（Baiera concinna）代表性叶片标本及角质层结构、分散花粉图4. 柴达木盆地早–中侏罗世银杏类植物叶片化石标本混合数据因子分析（FAMD）图5. 柴达木盆地早–中侏罗世时期银杏类植物叶片宏观变化特征

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2026-01
《白垩纪陆相地层学与陆地生态系统演化》专辑出版
近期，由中国科学院南京地质古生物研究所研究员李罡、副研究员王亚琼联合中国地质大学（北京）教授席党鹏，在国际地质学期刊《白垩纪研究》（Cretaceous Research）共同组织的专辑“Cretaceous Non-marine stratigraphy and terrestrial ecosystem evolution”完成出版。近期，由中国科学院南京地质古生物研究所研究员李罡、副研究员王亚琼联合中国地质大学（北京）教授席党鹏，在国际地质学期刊《白垩纪研究》（Cretaceous Research）共同组织的专辑“Cretaceous Non-marine stratigraphy and terrestrial ecosystem evolution”完成出版。该专辑共收录了来自中、日、韩、欧、美等多个国家和地区地学同行的研究论文及综述共21篇。专辑聚焦白垩纪陆地生态与构造演化，通过多学科交叉研究，揭示东亚及邻区在白垩纪关键时期的古环境、古生态与盆地动力学过程。研究以东亚为核心，结合国际对比案例，运用同位素年代学、碎屑锆石物源分析、古生物学与沉积学等手段，深入探讨了裂谷-坳陷转换期的地层格架、古气候变迁、生物群交互与构造-沉积响应，为理解白垩纪陆地生态系统演变及区域地质背景提供了重要实证。本专辑是国际地球科学计划IGCP 679项目的集成成果。专辑相关信息：Cretaceous Non-marine stratigraphy and terrestrial ecosystem evolution,Cretaceous Research. https://www.sciencedirect.com/special-issue/10HHZ83RC8K.专辑网页截图

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2025-12