科研进展
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华南奥陶纪铁质沉积标识古气候重大转折近期，中国科学院南京地质古生物研究所助理研究员栾晓聪、研究员吴荣昌、詹仁斌，联合加拿大多所大学的科研人员，对发育在华南中–上奥陶统的一套鲕铁岩开展研究。目前，该成果已在线发表于国际著名地质学期刊《地质学》（Geology）。显生宙鲕铁岩是全球沉积型铁矿的重要组成部分，因其特殊的经济价值和古环境及构造指示意义而受到广泛关注。从气候指示意义上，一直被认为与温暖热带–亚热带气候相关。然而，奥陶纪时的鲕铁岩，广泛分布于中欧、地中海、北非等古高纬冈瓦纳地区，且常发育在凉水型沉积中或与凉水动物群伴生，与其他地史时期鲕铁岩所指示的温暖热带–亚热带气候存在的这一矛盾现象，长期以来得不到合理解释。近期，中国科学院南京地质古生物研究所助理研究员栾晓聪、研究员吴荣昌、詹仁斌，联合加拿大多所大学的科研人员，对发育在华南中–上奥陶统的一套鲕铁岩开展研究。目前，该成果已在线发表于国际著名地质学期刊《地质学》（Geology）。前期研究基础表明这套鲕铁岩发育在潟湖环境中，是奥陶纪鲕铁岩中较少见的暖水类型，此外同期铁质鲕粒沉积和铁质微生物岩发育在较凉水环境中，这套具备不同水温和沉积环境梯度的铁质沉积，为多学科探究和综合阐明奥陶纪铁质沉积环境背景提供了独特窗口。研究表明，全球鲕铁岩与上升流分布的区域存在明显重叠，其丰度变化与全球氧同位素正偏记录存在良好对应关系（图1），在中奥陶世达瑞威尔期的增加可能恰好标志着奥陶纪气候从温室向冰室的转变。为了解释这一现象，作者提出鲕铁岩的形成并非直接由水温控制，而是与微生物活动及冈瓦纳大陆频繁冷水入侵引发的上升流密切相关。活跃的上升流将深海缺氧富铁海水带入表层，丰富的微生物促进铁氧化物沉淀，即“微生物铁质工厂”，这一解释得到了超微结构观察（图2）以及铁同位素证据（图3）的支持。该研究将这一气候转型机制类比于新生代蒙特雷事件，强调上升流强化对全球气候变化的响应。该成果解释了全球同期鲕铁岩在冈瓦纳周缘冷水区域广泛分布的机制，其所指示的上升流强度变化可能代表达瑞威尔期冰盖的初步形成，从沉积学角度支持了该时期为奥陶纪气候关键转折期。此外，作为生物、矿物和气候共演化的案例研究，该成果也为理解奥陶纪生物大辐射的环境背景提供了新视角。研究得到国家重点研发计划、中国科学院先导专项和国家自然科学基金委项目等的资助。论文相关信息：Luan,X., Sproat,C. D., Jin,J., Pufahl, P. K., Wu,R., and Zhan,R., 2025, Upwelling-related ferruginous ooids, microbialites, and the Darriwilian tipping point of Ordovician climate: Geology. https://doi.org/10.1130/G53374.1.图1 奥陶纪鲕铁岩丰度变化及与海洋古温度趋势对比图2 华南中–晚奥陶世铁质沉积的古地理分布与沉积模式示意图图3 华南奥陶纪铁质沉积的铁同位素与Ti/Fe交汇图202025-08 -
华南中泥盆世陆相-过渡相生态系统研究取得新进展近日，中国科学院南京地质古生物研究所副研究员宋俊俊与张小乐、徐洪河、李莎、郄文昆和王怿等研究人员，对云南武定地区中泥盆统海口组开展了沉积学、古生物学和地球化学等多学科交叉研究。在此基础上，重建了中泥盆世陆相-过渡相的古生态和古环境，并对该时期生物与环境协同演化模式进行了探讨，为早期生物登陆过程提供了新的证据。该项研究成果近期发表于国际学术期刊《地球科学评论》（Earth-Science Reviews）。三角洲平原连接着陆地淡水与海洋咸水，是地质历史时期生物登陆的重要“跳板”。古生代早期许多生物，如鱼类、四足动物类、甲壳类、腹足类动物等都开始了陆地生活。然而，晚古生代时期的三角洲平原的地质记录很少，其古生态学研究匮乏，限制了人们对早期陆地生态系统的认识。近日，中国科学院南京地质古生物研究所副研究员宋俊俊与张小乐、徐洪河、李莎、郄文昆和王怿等研究人员，对云南武定地区中泥盆统海口组开展了沉积学、古生物学和地球化学等多学科交叉研究。在此基础上，重建了中泥盆世陆相-过渡相的古生态和古环境，并对该时期生物与环境协同演化模式进行了探讨，为早期生物登陆过程提供了新的证据。该项研究成果近期发表于国际学术期刊《地球科学评论》（Earth-Science Reviews）。云南武定地区泥盆纪地层发育，尤其是中泥盆世晚期的海口组地层沉积构造多样、生物化石丰富，为开展多学科综合研究奠定了基础。研究团队通过大量的野外和室内研究工作，利用沉积学、地球化学(δ18O, δ13C, Sr/Ba)和古生态学等证据，综合识别出海口组河流-三角洲平原沉积体系，包括下部的曲流河沉积和中上部的咸-淡水交汇三角洲平原-沼泽沉积。武定剖面海口组中上部的三角洲平原-沼泽相中产出丰富的动、植物生物群，经鉴定有介形类7超科29种、轮藻1属1种、腹足类1属1种、软骨鱼类和胴甲鱼类、双壳类以及孢子19属20种动植物化石。其中，介形类存在3种组合：组合1（Leperditicope-Palaeocope 组合）和组合3（Paraparchitoidean 组合）具有较高的多样性和丰度，分别分布于咸水的下三角洲平原和三角洲平原-沼泽环境。组合2（Leperditioidean 组合）以豆石介目为主，属种多样性较低，生活于淡水的上三角洲平原环境。丰富的介形类化石为探讨陆相介形类的起源和演化提供了重要证据。此前，学界普遍认为最早的淡水介形类出现于石炭纪密西西比亚纪早期(ca. 350 Ma)。而本研究发现了石炭纪之前从未报道过的淡水介形类金星介超科（Cypridoidea）的一种 Carbonita sp.，推测现代淡水介形虫的起源可能不晚于中泥盆世，将这类生物的出现时间提前了约 3000万年。同时，通过系统梳理石炭纪之前的非海相介形类的记录，结合本次研究数据，研究团队提出豆石介类（Leperdiditioideans）可能是最早主动向陆地迁移，并适应了淡水环境的介形类之一，为介形类从海洋向淡水环境的过渡提供了重要证据。此外，本研究还重建了华南中泥盆世非海相生态系统，并构建了泥盆纪咸-淡水生态系统的生态金字塔：包括生产者（轮藻、绿藻、维管植物等）、初级消费者（介形类、腹足类、双壳类等）和次级消费者（鱼类），体现了古生代从海洋到陆地复杂稳定的生态系统。维管植物根状茎的广泛出现以及垂直分布的根迹化石，表明当时已发育地下土壤生态系统，体现了生物与环境之间的协同演化关系。该研究系统重建了中泥盆世河流-三角洲平原体系的古环境与古生态，为理解泥盆纪非海相生态系统中环境与生物的协同演化提供了重要证据。武定地区海口组独特的动、植物生物群，代表了中泥盆世东特提斯洋一个新的咸-淡水的生态系统，为进一步研究早期生命登陆过程和古环境变化提供了重要的研究载体。本研究得到国家重点研发项目、中国科学院青促会项目和国家自然科学基金的支持。论文相关信息：Song, J.J., Zhang, X.L., Li, S., Qie, W.K., Wang, Y., & Xu, H.H. (2025). A Middle Devonian fluvial-delta plain complex from eastern Yunnan, South China: Insights into co-evolution between environments and organisms in an early non-marine system. Earth-Science Reviews, 270 (2025) 105223. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2025.105223.研究剖面-云南武定地区中泥盆统海口组野外景观图武定剖面中泥盆统海口组产出的各类化石。A.大个体的介形类-豆石介类；B.介形类和轮藻共生；C.垂直发育的根迹和丰富的介形类；D. 胴甲鱼类化石；E.鱼类牙齿和疑似鱼骨化石；F.腹足类武定剖面中泥盆统海口组的介形类组合分布武定剖面中泥盆统海口组古环境重建和生态金字塔模型192025-08 -
4.36亿年前的海洋生物如何用刚毛实现“社交距离”的精准调控？近日，中国科学院院士戎嘉余与中国科学院南京地质古生物研究所研究员黄冰针对在中国贵州桐梓、仁怀地区发现的约4.36亿年前的志留纪早期腕足动物化石居群展开了深入研究，首次揭示了这些远古海洋底栖生物如何巧妙利用身体上的微小结构——刚毛，来维持彼此间的"社交距离"，形成井然有序的生存格局；研究也为“远古生物如何通过自身结构调控个体间距”这一古生态学问题提供了直接证据。成果于2025年7月21日发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）。在人类社会中，保持适当的社交距离不仅能有效控制疫情传播，也是优化公共空间、减少摩擦的准则。但你是否想过，在数亿年前的古老海洋中，一群看似无法移动的生物，竟然也懂得利用自身的“装备”来主动维持个体间的距离？近日，中国科学院南京地质古生物研究所研究员黄冰与中国科学院院士、南京古生物所研究员戎嘉余针对在中国贵州桐梓、仁怀地区发现的约4.36亿年前的志留纪早期腕足动物化石居群展开了深入研究，首次揭示了这些远古海洋底栖生物如何巧妙利用身体上的微小结构——刚毛，来维持彼此间的"社交距离"，形成井然有序的生存格局；研究也为“远古生物如何通过自身结构调控个体间距”这一古生态学问题提供了直接证据。成果于2025年7月21日发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）。腕足动物是古生代海洋中的优势类群，本次研究聚焦的是一种名为Nucleospira calypta（遮隐核螺贝）的无窗贝类腕足动物。该研究中原位埋藏的化石标本完整保留了它们生命最后时刻的真实状态，为科学家打开了一扇观察远古生物群落的珍贵窗口。刚毛是其外套膜边缘生长的细长、柔韧的毛状结构，在化石中极难保存，尤其是在寒武纪之后的漫长地质历史中更是凤毛麟角。此次研究标本还罕见地保存了腕足动物外套膜边缘的刚毛结构。研究人员综合运用了扫描电镜（SEM）、X射线荧光光谱（XRF）和显微CT（Micro-CT）等多种现代分析技术，不仅清晰重构了这些直径约20微米的刚毛的精细形态（图1-图3），还证实了其中一种独特的保存机制：即刚毛先是在缺氧环境下迅速黄铁矿化，继而在弱酸性条件中被钙质外壳包覆（图2F），阻止压实与氧化，因而即便黄铁矿后期转为氧化铁仍能完整保留其微观形态。在确证了这些精微结构后，研究人员将目光投向了整个居群的布局。通过运用最近邻分析(Nearest Neighbor Analysis, NNA）和泰森多边形（Thiessen polygons）等空间点格局分析方法，他们发现这些腕足动物的分布并非随机杂乱，而是呈现出一种统计学上显著的、类似棋盘的非随机、均匀分布模式（图3E）。这种“棋盘状”布局暗示着个体之间存在一种间距调节机制。这种精准的“排兵布阵”是如何实现的？研究人员通过分析发现，化石居群中个体之间的平均距离与它们保存完好的刚毛长度之间存在着明确的定量关系，这个间距大约是刚毛长度的1.5—2倍。这种在看似固着不动的生物中发生的位置微调并非没有先例，例如现代藤壶在固着后仍能进行极其缓慢的迁移以优化生存空间。因而研究推测，Nucleospira calypta光滑的盘状外壳和无肉茎的特征，使其具备了在外力（如微弱水流）或自身极其微弱的活动下发生毫米级缓慢滑动的可能。当个体间距过近，其伸展的刚毛便会与邻居接触，这种持续的物理接触，经过长时间的累积，最终促使整个居群达到一个互不干扰、空间利用最优化的稳定构型（图4）。这对于滤食性生物至关重要，能最大限度地避免彼此的摄食水流相互干扰。此项研究首次将一种精微的解剖学结构（刚毛）与一个统计学上显著的居群空间格局直接联系起来，为“生物间的相互作用如何塑造居群结构”这一古生态学核心问题提供了直接的化石证据。它表明，远古居群的形成并不仅仅受制于被动的环境因素或幼虫的随机固着，生物个体间由其形态结构引起的相互作用同样扮演了至关重要的角色。这一发现不仅加深了我们对古生代海洋生态系统复杂性的理解，也凸显了那些看似微不足道的特征在生命演化长河中可能产生的重要生态影响。此项研究得到了国家自然科学基金委面上项目的支持。论文相关信息：HUANG Bing*. and RONG Jiayu. 2025. Ancient seabed checkerboard: How setae shaped spatial distributions of Silurian brachiopods. PNAS. https://doi.org/10.1073/pnas.2509354122.图1. 腕足动物Nucleospira calypta及其由氧化铁保存的刚毛。腹壳内模及局部放大示刚毛（A-D），及其扫描电镜（SEM）与能谱（EDS）分析（E-H）。图2. Nucleospira calypta保存于矿化层下的刚毛形态（A-F），及其显微结构（F-H）与Mircro-CT三维重建（I-K）。图3. Nucleospira calypta的原位埋藏化石居群及其XRF分析元素分布（A-D），其空间分布的泰森多边形分析（E），以及另一小型集群实例（F）。图4. Nucleospira calypta的基于化石标本复原的单个个体及其边缘的刚毛(A)，及居群生活状态的生态复原图(B)。222025-07 -
西藏羌塘中侏罗世珊瑚化石研究揭示青藏高原古生物地理新证据近期，中国科学院南京地质古生物研究所青藏科考团队成员朱修萍、梁昆、张以春，联合国内青藏高原研究专家，对西藏羌塘地区中侏罗世珊瑚化石群开展了系统的研究，并根据修订后的分类标准将已西藏地区已报道的“Montlivaltia xizangensis”（西藏高壁珊瑚）、“Montlivaltia caryophyllata”（丁香形高壁珊瑚）、“Montlivaltia cornutiformis elliptica”（角状高壁珊瑚椭圆亚种）和“Montlivaltia xainzaensis”（申扎高壁珊瑚）四个种统一归并为藏北高壁珊瑚（Montlivaltia zangbeiensis）。相关研究成果发表在地学期刊《远古世界》（Paleoworld）。近期，中国科学院南京地质古生物研究所青藏科考团队成员朱修萍、梁昆、张以春，联合国内青藏高原研究专家，对西藏羌塘地区中侏罗世珊瑚化石群开展了系统的研究，并根据修订后的分类标准将已西藏地区已报道的“Montlivaltia xizangensis”（西藏高壁珊瑚）、“Montlivaltia caryophyllata”（丁香形高壁珊瑚）、“Montlivaltia cornutiformis elliptica”（角状高壁珊瑚椭圆亚种）和“Montlivaltia xainzaensis”（申扎高壁珊瑚）四个种统一归并为藏北高壁珊瑚（Montlivaltia zangbeiensis）。相关研究成果发表在地学期刊《远古世界》（Paleoworld）。研究发现该地区中侏罗世（巴通期）的珊瑚群落组成以单体型的藏北高壁珊瑚（Montlivaltia zangbeiensis）为优势物种，而丛状复体的斯洛文尼亚假通珊瑚（Pseudocoenia slovenica）和块状复体的科邦科比星珊瑚（Kobyastraea coquandi）则较为稀少。基于精确的属种鉴定结果，研究发现羌塘布曲组珊瑚群与同时代位于伊朗东部的珊瑚群展现出极高的相似性。这一发现标志着羌塘地块与中特提斯域核心的伊朗地块在中侏罗世存在紧密的生物交流通道。古地磁数据表明两者当时纬度相近，且均位于开阔的浅海碳酸盐台地环境，这为珊瑚幼虫通过洋流进行跨区域扩散提供了有利条件。虽然布曲组的三属珊瑚在欧洲中侏罗世地层中也有记录，但其种级组成与羌塘存在明显差异。这表明当时羌塘地块的古生物地理区系更接近特提斯域东部的伊朗，而非西部的欧洲。该研究成果填补了羌塘地块乃至青藏高原中侏罗世珊瑚生物地层学和系统古生物学研究的空白，并通过关键分类标准修订和群落分析，为地质学界关于“羌塘地块在中侏罗世是特提斯洋东段重要组成部分，并与伊朗地块等保持密切联系”的构造古地理推论提供了古生物学新实证，对深入理解青藏高原多块体拼合历史及特提斯洋演化具有重要意义。本研究得到了国家自然科学基金和科技部第二次青藏科考联合资助。论文相关信息：Zhu, X.-P., Liang, K.*, Liao, W.-H., Yin, J.-R., Rao, X., Zhang, Y.-C. 2025. Scleractinian corals from the Middle Jurassic Buqu Formation, Qiangtang block and their palaeogeographic implications. Palaeoworld. https://doi.org/10.1016/j.palwor.2025.200978.连续切片展示羌塘比洛错地区高壁珊瑚(Montlivaltia)珊瑚体不同生长阶段形态变异情况。D：个体直径；SN：隔片数量侏罗纪期间珊瑚属Montlivaltia、Pseudocoenia 和 Kobyastraea 的全球古生物地理分布，以及推断的海洋环流模式。地点：1，阿根廷；2，智利；3，墨西哥；4，摩洛哥；5，葡萄牙；6，法国；7，英国；8，德国；9，意大利；10，沙特阿拉伯；11，印度；12，乌兹别克斯坦；13，中东部伊朗；14，羌塘地块；15，泰国；16，印度尼西亚182025-07 -
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 -
多学科证据揭示三叠纪卡尼期湿润幕的气候-碳循环变化中生代是典型的温室气候时期，期间发生了多次极热事件（短时间内全球温度迅速上升）。这些事件往往和生物群演替、油气形成有密切关系，为我们了解地球生态系统演化、油气富集规律等提供了重要线索。三叠纪的卡尼期湿润幕（约2.3亿年前）是中生代极热事件中最具代表性的一个。该事件主要特征为全球升温、水循环加强、内陆风化和剥蚀作用增强。卡尼期湿润幕被形象地称为“持续百万年的全球雨季”（Marshall 2019, Nature），并被视为恐龙等现代陆地生态系统分子崛起的重要推动力，从而广受公众关注。然而，该事件的触发机制与全球气候变化模式仍存在较大争议。中国科学院南京地质古生物研究所研究员王博带领的科研团队联合中国科学院古脊椎动物与古人类研究所、南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）、中国科学院地球化学研究所、中国科学院广州地球化学研究所、比利时、英国、德国等国内外同行，针对新疆准噶尔盆地上三叠统湖相沉积开展了千年尺度的高分辨率综合地层学研究，融合了沉积学、地球化学、年代地层学、旋回地层学、地球系统模拟等多学科方法，系统探讨了卡尼期湿润幕的触发机制、气候-碳循环耦合规律和气候变化模式。该成果于北京时间6月30日在线发表于国际学术期刊《自然通讯》（Nature Communications）。1 火山引发的气候-碳循环正反馈机制研究团队通过高分辨率碳同位素、汞浓度与汞同位素分析，发现卡尼期湿润幕发生前约3.8万年，兰格利亚大火成岩省开始大量释放轻碳，导致湖相地层中出现同步的汞异常与小幅度碳同位素负漂移，并伴随着温度的缓慢上升。当温度上升至一定阈值后，蕴含在沉积物、冻土或海底甲烷水合物中的热敏感碳库被激发，在约1.6万年内快速释放了巨量轻碳，造成碳同位素的急剧负漂移。这一过程表明，火山活动本身可能并非直接触发卡尼期湿润幕的主因，而是作为打破气候平衡的“导火索”，进而引发地球表层碳循环系统的强正反馈作用，并最终驱动全球气候剧变。这一机制为现代气候变化提供了深刻警示：当前人类活动引起的碳排放，正在将地球系统推向临界点。一旦打破平衡，隐藏于海底沉积物、冻土、森林等中的巨大碳储库可能被激发，形成类似地质历史时期极端温室气候事件中所见的正反馈链条，从而引发全球变暖和环境剧变。2 气候-碳循环相互作用的天文力驱动研究团队通过高分辨率的湖相碳同位素记录和磁化率等气候替代指标发现，卡尼期湿润幕期间陆相碳同位素记录在千分之一幅度内与405千年长偏心率周期呈同相变化关系，这表明405千年长偏心率信号可能被极热条件下碳循环的内部气候反馈放大了。具体而言，地球表层水循环和碳循环变化在轨道力的驱动下形成了气候-碳循环相互作用的特定模式：在温室气候背景下，偏心率极小值时期较冷和稳定的气候条件促进了大陆碳储库的扩张，进而导致陆地上轻碳储库增加，海洋溶解无机碳则相应变重，偏心率极大值期间则发生相反的情况。总之，轨道力通过调节全球季节性差异和水文循环强度，从而影响植被生长、土壤呼吸与有机碳埋藏等过程，进而导致海洋和陆地碳储库之间形成“跷跷板”式的碳循环变化。这种温室背景下的气候-碳循环耦合行为与渐新世—中新世期间气候模式一致，揭示了自维管植物出现以来轨道周期调控气候—碳循环反馈系统的“常态”运行模式。这一发现为理解中生代温室气候下的碳循环动力学提供了全新视角。3 一场持续百万年的雨？研究团队综合古气候与地球系统模拟证据揭示了卡尼期湿润幕期间全球水循环的复杂格局。尽管这一事件被通俗地认为是“下了一场持续百万年的雨”，但本研究发现，这场“雨”并非普遍降临全球，而是呈现出强烈的空间异质性：低纬度大陆东侧和高纬度地区净降水量增加，而亚热带地区和大陆内部则日益干旱。特别是在中国西北的准噶尔盆地，孢粉数据显示卡尼期湿润事件期间湖区周边旱生植物增多，而湿生植物减少，表明当地气候趋于干热。地球系统模型显示，盘古大陆广阔的陆地面积和山脉阻挡了水汽输送，高温可能导致大陆内部水分蒸发加剧。这一结果挑战了以往关于卡尼期湿润幕期间全球普遍变湿的传统观点，揭示该时期气候变化更可能表现为：全球干湿分布更加不均匀，多个降水中心被放大、内陆更加干旱、全球极端降水增多以及季节性降水差异放大的格局。研究还指出，这种空间不均的降水变化在多个古气候事件中也曾出现，或许是极端温室气候下的一种典型水文响应模式。这种全球降水“异质化”格局不仅是过去的现象，也正随着全球变暖在现代重现，导致部分地区洪涝频发，而另一些地区则持续干旱，这种水文变化将威胁粮食安全和生态稳定。4 对全球变暖事件的启示研究表明，卡尼期湿润幕与三叠纪末高温事件、白垩纪大洋缺氧事件以及古新世-始新世之交极热事件在关键特征和驱动机制上具有高度相似性。尽管这些高温事件通常持续数百万年，其起始阶段却异常迅速，往往仅持续数千至数万年，这很可能反映了气候—碳循环系统对火山释放二氧化碳的正反馈响应。此外，在这些极端温室气候事件期间，不同地区可能经历极端干旱或严重洪涝，体现了气候极端性的双重面貌。由此可见，尽管名称各异，这些事件本质上都是地球历史上的气候变暖事件。认识它们的共性，将有助于揭示气候与碳循环对气候变暖的贡献和响应，进而深化我们对未来气候变化的理解。王博为本文通讯作者，南京古生物所已毕业研究生赵向东（现中国科学院古脊椎动物与古人类研究所博士后）、南京古生物所已毕业研究生薛乃华（现比利时布鲁塞尔自由大学博士研究生）与南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）高级研究员杨虎为论文共同第一作者，中国科学院南京地质古生物研究所研究员郑大燃、副研究员彭俊刚、副研究员房亚男、副研究员李莎、副研究员王蒙、研究员张海春和研究员沙金庚参与了本项工作。相关研究工作由国家自然科学基金委和中国科学院共同资助。论文相关信息：Zhao Xiangdong, Xue Naihua, Yang Hu, Zheng Daran, Peng Jungang, Frieling J., De Vleeschouwer D., Fu Xuewu, Jia Wanglu, Fang Yanan, Li Sha, Wang Meng, Zhao Xianye, Wang Qiang, Zhang Haichun, Sha Jingeng, Jenkyns H.C., Claeys P., Wang Bo (2025) Climate–carbon-cycle interactions and spatial heterogeneity of the Late Triassic Carnian Pluvial Episode. Nature Communications, https://doi.org/10.1038/s41467-025-61262-7.图1：新疆大龙口剖面工作照片图2：综合地层框架图3：卡尼期湿润幕触发过程图4：卡尼期湿润幕气候状态模拟302025-06