科研进展
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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 -
“植物庞贝城”新进展揭示晚古生代植物独特攀援机制攀援是一种植物依赖其他植物或介质获得机械支撑，实现向上生长的策略。作为现代生态系统的重要组成部分，攀援植物不仅在自然群落中占据重要生态位，还在园艺景观中具有广泛应用价值。该类植物的起源可追溯至晚古生代，其多样性演化与森林生态系统结构复杂性的增加紧密相关。然而，由于化石保存条件苛刻，古植物研究中有关攀援植物的实际攀升高度及其与宿主植物间生态互作关系的化石证据相当稀少。入选世界地质遗产地名录的内蒙古乌达煤田早二叠世“植物庞贝城”，因其独特的埋藏条件，不仅完整保存了植物化石的外部形态特征和内部解剖结构，还罕见封存了古植物间相互作用的生态瞬间，这为研究早期植物攀援行为提供了珍贵的化石证据。近期，中国科学院南京地质古生物研究所研究员王军的研究团队，联合捷克科学院地质研究所、西波希米亚博物馆及美国斯坦福大学等国际研究机构的科研人员，通过对“植物庞贝城”中保存的海旺涅梅茨羊齿（Nemejcopteris haiwangii）化石标本开展系统研究，明确了其具有攀援的生长习性。相关结果发表在国际地学领域专业期刊《古地理，古气候，古生态》(Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology)上。海旺涅梅茨羊齿是“植物庞贝城”中发现的一类重要的早期真蕨植物。研究团队前期的工作（Pšenička et al., 2021）对该物种进行了详细的形态学描述，将其重建为根状茎横走、叶柄直立生长的地被植物。同时，科研人员推断其可能通过刺状结构实现攀援，但是一直缺乏直接化石证据。本研究通过系统分析多年积累的野外样方数据和多块保存精美的化石标本，清晰揭示了海旺涅梅茨羊齿与宿主辉木（树蕨植物）之间的确切生态互作关系，为这一古老真蕨植物的攀援习性提供了确凿证据。研究发现，海旺涅梅茨羊齿的各级羽轴表面均密布大小不一的刺状结构，表明其采用钩刺攀援机制获得额外支撑。不过，与缠绕或吸附等主动攀援策略相比，这种基于刺状结构的攀援方式表现出明显的功能局限性。系统的原位样方分析显示，海旺涅梅茨羊齿与宿主辉木的生态互作主要发生在辉木茎干的中、下部区域，推测其攀援高度不超过4米，不能到达树冠层，进一步证实了其刺状结构较弱的攀援能力。基于综合研究证据，研究团队对海旺涅梅茨羊齿生态适应性提出一些新的认知：该植物在独立生长时表现为具匍匐茎的直立叶轴地被植物，但当遇到合适宿主时则表现出叶轴弯曲倚靠的攀援习性。这一发现与传统观点认为的晚古生代植物攀援习性主要受局部树冠层的郁闭控制不同。本研究认为，实际上海旺涅梅茨羊齿的攀援高度有限，其生态行为不受森林郁闭度的影响，而独特的兼性攀援策略更可能是对沼泽森林底部周期性水涝环境的适应。当水位上升时，通过攀援至较高位置，植物能够维持叶部器官的气体交换功能。这一创新性认识为解释石炭-二叠纪湿地生态系统中攀援植物多样性现象提供了一种全新的视角。本研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和中国科学院青年创新促进会的支持。论文相关信息：Li F.Y., Li D.D., Votočková Frojdova J., Pšenička J., Boyce C.K., Wang J., Zhou W.M.*, 2025. Climbing habit confirmed in the early Permian zygopterid fern Nemejcopteris haiwangii and its palaeoecological significance. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecolog. 675:113101https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2025.113101图1 海旺涅梅茨羊齿和辉木的相互作用。（A–C）同一茎干的不同部位，示海旺涅梅茨羊齿弯曲倚靠于树蕨茎干之上；（D–E）海旺涅梅茨羊齿攀援羽轴及其表面的刺；（F–G）海旺涅梅茨羊齿的末次/末二次羽片。图2 海旺涅梅茨羊齿（nh）攀援于树蕨植物辉木（ps）之上。（A）无人机野外照片；（B）宿主辉木的树冠；（C–D）涅梅茨羊齿的保存主要集中于树蕨植物中、下部，2023年野外照片。图3 海旺涅梅茨羊齿野外样方数据显示其主要共生于树蕨植物中、下部，2015野外样方电子化数据。<!--!doctype-->272025-06 -
远古冰室气候的警示：高氧环境下全球变暖仍可导致海洋缺氧距今3.6–2.6亿年的晚古生代大冰期，是地球自陆生高等植物及陆地生态系统建立以来持续时间最长的冰室气候时期。该时期的大气二氧化碳水平跨越了从工业革命前的水平到未来高碳排放情景预期的范围（180–700 ppmv），而大气中的氧气水平则达到整个地球历史的峰值，约为当前大气氧气含量的1.2–1.7倍。这种异常高氧环境可能与海洋、陆地动物的巨型化现象息息相关，也可能是触发从石炭纪中期至二叠纪早期海洋生物大辐射事件的一个原因。尽管地质记录、生物化石证据以及生物地球化学模型重建均支持当时大气含氧量升高，但关于高氧大气与冰室气候下海洋氧化还原环境是如何演化，仍然缺乏直接证据。近日，由中国科学院南京地质古生物研究所研究员陈吉涛领衔的国际研究团队，联合南京大学、美国、新西兰、丹麦等国内外同行，对华南板块贵州罗甸盆地3.1–2.9亿年前的碳酸盐岩沉积序列开展了高时间分辨率的铀同位素（238U/235U）研究；同时，结合该研究时段的碳同位素和大气二氧化碳浓度数据以及火山活动、植被演化等地质事件，利用生物地球化学循环模型等，综合探讨了该时段的全球碳循环与海洋氧化还原状态。这一成果于北京时间6月24日，发表于国际著名的综合期刊《美国科学院院报》（PNAS）上。研究发现，尽管研究时段为晚古生代大冰期的高峰期，也是显生宙的大气氧含量峰值期，但铀同位素比值多次显著下降，表明海底缺氧面积反复扩大。值得注意的是，每次铀同位素比值下降均与大气二氧化碳浓度的快速上升及碳同位素的负漂同时发生。研究人员利用耦合贝叶斯反演的碳-磷-铀生物地球化学循环模型，定量模拟了在晚古生代冰室气候下的海洋缺氧、碳循环和气候的演变过程。结果显示，在整个研究时段，海洋中有机碳埋藏的增加可能导致大气二氧化碳浓度下降和氧气浓度上升。然而，尽管此时大气–海洋整体氧化水平很高，但间歇性的巨量碳排放也可以引起重复发生的气候变暖和海底缺氧，导致全球海洋缺氧面积扩张至4–12%，甚至可能导致海洋生物多样性停滞或下降。这项研究的意义在于，正如晚古生代大冰期一样，我们在当前的冰室气候和高氧化状态下，全球变暖依然可能会导致广泛的海洋缺氧。这一发现有助于我们更好地理解地球气候系统内部的关联与反馈机制，为预测当前全球变暖背景下海洋环境的变化趋势具有重要参考价值。本研究得到国家自然科学基金重大项目和美国自然科学基金等联合资助，并被选为当期的亮点文章（In This Issue）。论文相关信息：Jitao Chen (陈吉涛), Shihan Li, Shuang Zhang, Terry Isson, Tais W. Dahl, Noah J. Planavsky, Feifei Zhang (张飞飞), Xiang-dong Wang (王向东), Shu-zhong Shen (沈树忠), Isabel P. Montañez, 2025. Repeated occurrences of marine anoxia under high atmospheric O2 and icehouse conditions. PNAS, 122, e2420505122. https://doi.org/10.1073/pnas.2420505122.古生代海洋生物多样性、大气成分与海洋氧化状态石炭–二叠纪之交古地理与华南罗甸盆地纳庆剖面柱状图晚石炭世–早二叠世地质事件、海洋生物多样性及地球化学记录基于贝叶斯马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC）方法的碳-磷-铀模型结果及其与相关地化指标的对比242025-06 -
化石揭示“活化石”蛩蠊的生态转变和起源现生的蛩蠊（蛩蠊目：蛩蠊科）是一类形态独特、完全无翅的地栖昆虫，其起源古老，被誉为昆虫界的“活化石”，它的分布局限，均栖息于北半球中高纬度地区的高寒环境，在中国属重点保护昆虫。作为典型的复新翅类昆虫，它们与蟋蟀、螳螂、蟑螂和竹节虫等类群具有较近的亲缘关系。化石记录显示，自石炭纪中晚期（约3.2亿年前）起，大量具有特殊翅脉结构的有翅昆虫化石被归为“蛩蠊”类群，由于关键过渡化石的缺失，其起源与演化历程仍存在诸多未解之谜。近日，中国科学院南京地质古生物研究所与法国国家自然历史博物馆联合培养的博士研究生彭安骋，在王博研究员和André Nel教授的指导下，与美国和缅甸等学者合作，通过对一枚缅甸克钦琥珀中保存的蛩蠊化石标本开展深入研究，取得重要突破。研究团队综合运用显微CT扫描、形态系统发育分析和形态功能重建等先进技术手段，首次系统揭示了蛩蠊的早期生态适应转变过程及其演化历史，为阐明现生蛩蠊的起源问题提供了关键性实证依据。该成果于2025年6月18日在线发表于英国《皇家学会会刊B辑》（Proceedings of the Royal Society B）。现生蛩蠊作为典型的孑遗物种，其展现出独特的生态适应特征：热适应阈值范围极窄，觅食行为高度特化，反映长期适应极端环境的生存策略。在演化历程中，蛩蠊经历显著的形态结构适应性演化过程，包括翅膀的完全退化、体型缩小以及腿部结构的特化，同时发展出应对严寒的生理机制。与之形成鲜明对比的是，地质历史时期被归入蛩蠊目的“干群蛩蠊”化石记录丰富，这类有翅类群不仅形态多样性显著高于现生，其地理分布也更为广泛。然而，由于缺乏确凿的过渡型化石证据，这类化石类群与现生蛩蠊的系统发育关系长期存在争议，导致蛩蠊目的分类体系至今不清。传统的蛩蠊研究主要依赖于二维形态保存的残留翅膀化石，但这类标本在岩石保存的信息十分有限。相比之下，琥珀中立体保存的蛩蠊极为珍贵。本研究新发现的“长须联蠊”琥珀标本保存状态极佳，为理解蛩蠊演化提供了良好素材。研究团队采用显微CT等高分辨率形态分析方法，对标本的头部结构、生殖器等关键形态特征进行了精细的形态学解剖分析。研究结果显示，长须联蠊具有一系列现生蛩蠊特有的身体和雄性生殖器特征，同时具有有翅蛩蠊化石类群的翅脉特征，为连接现生蛩蠊与古代谱系提供了重要证据。基于最新构建的形态系统发育矩阵，研究团队运用简约分析和贝叶斯方法分析了化石归属及同源性状的演化路径。分析结果证实长须联蠊是连接干群化石和现生物种的过渡物种，填补了干群类群与现生蛩蠊之间的演化空白。为深入解析长须联蠊的古生态学特征，研究团队创新采用定量形态学分析方法，选择20种具有栖息环境代表性的现生昆虫作为参照样本，对其腿部结构进行系统性的形态特征编码。通过主坐标分析和多元方差分析等统计方法，研究团队实现了对昆虫栖息习性相关形态特征的量化评估。分析结果表明，长须联蠊的腿部形态特征（包括特化的跗垫、爪垫结构）与现代树栖昆虫展现出显著的趋同进化特征，这一发现为其栖息地分化提供了直接的形态学证据。科研人员综合其体型中体长显著大于现生种类，发达的翅膀和异常延长的上颚须等特征，证实长须联蠊在白垩纪中期已发展出高度特化的树栖生活方式。这一发现不仅揭示了现生蛩蠊与其化石近亲之间存在显著的生态位分化，更重要的是首次证实了蛩蠊类群在演化历史上经历了从树栖到地栖的重要生态转型。该研究为理解这一珍稀类群的生态演化历程提供了关键性的实证依据。本研究得到国家自然科学基金委、深时数字地球国际大科学计划、江苏卓越深时数字地球研究中心以及云南省高层次人才支持计划的支持。南京古生物所地层古生物大数据中心GBDB提供了数据支持。南京古生物所画师杨定华绘制了新化石的生态复原图。论文相关信息：Ancheng Peng, Michael S. Engel, Mathieu Boderau, Frédéric Legendre, Yu Liu, Thet Tin Nyunt, Bo Wang* & André Nel*. 2025 Descending from trees: a Cretaceous winged ice-crawler illuminates the ecological shift and origin of Grylloblattidae. Proceedings of the Royal Society B-Biological Sciences. 292: 20250557. https://doi.org/10.1098/rspb.2025.0557图1：长须联蠊的光学照片（a–g）和翅膀（h）及腿部（i）的线描图。图2：长须联蠊的显微CT渲染和光学照片，头部（a–c）、腹部（d）及腹部末端（e–h）。图3：长须联蠊的系统发育位置(a)，和生态位评估（b），以橙红色突出显示。图4：长须联蠊的古生态复原图，杨定华绘制。<!--!doctype-->202025-06 -
植物大化石为东北微陆块古地理重建提供关键证据中国东北地区微大陆的古地理演化研究对揭示中亚造山带（CAOB）的构造动力学演化具有重要意义。尽管从新元古代晚期到早中生代时期，针对CAOB已采用多种科学手段开展了系统研究，但古植物学证据仍然匮乏，特别是关于中国东北地区泥盆纪古地理特征的研究，亟待深入。近期，中国科学院南京地质古生物研究所早期陆生植物演化研究团队研究员徐洪河、特别研究助理王凯和博士研究生刘炳材，联合中国地质调查局沈阳地质调查中心教授级高级工程师张渝金和高级工程师张德军，对黑龙江省哈尔滨地区中泥盆世植物大化石开展系统研究。相关成果发表于地球科学领域的综合期刊《冈瓦纳研究》（Gondwana Research）。20世纪80年代，中国地质调查局沈阳地质调查中心黄本宏教授团队在东北地区开展了系统的泥盆纪植物化石地质调查和研究工作。近期，徐洪河研究团队对这些珍贵的植物化石标本进行重新鉴定，首次在研究区识别出具有重要地层意义的草本石松类植物—莱氏蕨（Leclercqia complexa），并系统整理了区域同期地层中的植物大化石记录。研究发现，这些具有广域分布特征的植物化石为重建古陆块相对位置提供了关键证据。具体而言，在中—晚泥盆纪时期，松辽—锡林浩特和佳木斯微大陆与兴安、西准噶尔和哈萨克斯坦地块相邻，而于华北克拉通（NCC）相距较远。值得注意的是，华北克拉通是该区域唯一缺失草本石松类莱氏蕨分布的地块，这一现象可能暗示两种地质背景：其一，该区域为遭受强烈侵蚀的高地环境，导致沉积化石记录缺失；其二，华北克拉通在泥盆纪可能是被泛大洋包围的孤立陆块，阻碍了植物的扩散迁移。本研究得到了国家重点研发计划专项和国家自然科学基金的支持。论文相关信息：Zhang Y-J, Liu B-C, Zhang D-J, Wang K, Xu H-H *, 2025. Paleogeography of microcontinents in northeastern China in view of macroplant Leclercqia (Lycopsida) records during Middle to Late Devonian. Gondwana Research. 146: 66-73. https://doi.org/10.1016/j.gr.2025.06.002.图1：黑龙江延寿县古生代地层剖面野外工作（2023年）图2：保存在中国地质调查局沈阳地质调查中心的化石标本，Leclercqia complexa, 和Taeniocrada decheniana, 产自黑龙江省延寿县，泥盆纪，黄本宏于1981年采集图：泥盆纪石松类Leclercqia complexa在东北的12处产地图：中—晚泥盆世植物大化石时空分布以及相关的古地理演化172025-06 -
白垩纪树皮下生态系统中的多重生物互作生物互作是理解生态系统结构与功能的关键环节。然而，化石记录往往难以呈现这些复杂的生物关系，因为多数化石仅保存了独立的生物个体，难以反映远古生态系统中物种间的相互作用。近年来，研究人员在化石中发现了一些捕食与反捕食的形态适应证据特征，展现了中生代捕食者与猎物之间持续而复杂的演化博弈。尽管如此，在一个生态系统中，大多数捕食者同时也是其他生物的猎物，而能够在化石中同时展现这种“猎手”与“猎物”双重身份的案例，依然极为罕见。近期，中国科学院南京地质古生物研究所现代陆地生态系统起源研究团队研究员蔡晨阳以及布里斯托大学联合培养博士生李言达等联合国内外同行，在白垩纪缅甸琥珀中发现了一个谷盗科甲虫新属：锹腹谷盗属（Rutrizoma）。该属同时具备主动捕食的能力与特化的防御结构。在包含锹腹谷盗的琥珀标本中，还发现了其可能的长蠹类猎物及多种相关的携播螨。这些多层级的生态关系共同揭示了约一亿年前树皮下微型生态系统的高度复杂性。该项研究成果已于2025年6月11日在线发表于英国《皇家学会会刊B辑》（Proceedings of the Royal Society B）上。科研人员发现，锹腹谷盗属显示出高度特化的捕食适应，其身体细长、鞘翅缩短，适合穿行于木材中的狭窄坑道，强壮的单齿上颚便于攻击猎物。在同一琥珀产地中，波氏长蠹属（Poinarinius）种类繁多，且与锹腹谷盗频繁共现于同一块琥珀中，提示二者共享同一生境。基于此，波氏长蠹属很可能是锹腹谷盗的潜在猎物。然而，在白垩纪树皮下的生态系统中，锹腹谷盗既是捕食者，也可能是更高级捕食者的猎物。锹腹谷盗缩短的鞘翅虽增强了在狭窄坑道中活动的灵活性，却暴露了脆弱的腹部。为应对此风险，其腹部末端演化出一种特化的斜盘结构。类似的斜盘广泛存在于现代小蠹、长蠹等蛀木甲虫的鞘翅末端，被认为有助于防御捕食者或同类竞争者。白垩纪的波氏长蠹作为锹腹谷盗潜在的猎物，同样具备类似的鞘翅斜盘。这种结构上的趋同，反映出在相似生态压力下的共同适应过程，进一步揭示了锹腹谷盗在生态网络中的多重角色。此外，锹腹谷盗与携播螨之间的相互关联也在琥珀中得以保存。在现代生态系统中，携播螨与甲虫宿主之间的互动极为复杂，它们既可能取食甲虫的卵或幼虫，也可能以与甲虫共生的真菌为食，还可能会帮助宿主清除有害真菌，从而影响整个树皮下微生态系统的动态。尽管目前尚无法确切判断琥珀中这些化石螨类的生态功能，但它们的存在本身已揭示出白垩纪树皮下生态系统中多层次、多维度的生物互动与生态复杂性。本研究得到了国家自然科学基金委的资助。画师杨定华绘制了复原图。论文相关信息：Li, Y.-D., Leschen, R.A.B., Kolibáč, J., Engel, M.S., Zhang, Z.-Q., Yu, Y., Huang, D. & Cai, C.* (2025) Specialized bark-gnawing beetles reveal phragmotic defence and subcortical ecology in the Cretaceous. Proceedings of the Royal Society B, 292, 20251004. https://doi.org/10.1098/rspb.2025.1004图1．皮氏锹腹谷盗（Rutrizoma pisanii）图2．与锹腹谷盗相关的蛀木甲虫与携播螨图3．生态复原图，展示白垩纪锹腹谷盗在树皮下追捕波氏长蠹172025-06 -
摩洛哥埃迪卡拉系–寒武系界线研究取得新进展埃迪卡拉纪-寒武纪转折期是生物演化史上最关键的时期之一，见证了多细胞生物的出现和快速多样化。要准确理解这一重大生物事件的过程及其与古环境变化之间的关系，建立精确的全球年代地层对比框架至关重要。摩洛哥小阿特拉斯山地区是全球晚埃迪卡拉世–早寒武世碳酸盐岩地层序列最为发育的地区之一（图1），是开展相关研究的理想区域。然而，由于缺乏生物地层控制和对盆地构造演化的认识不足，目前对该地区埃迪卡拉系–寒武系界线（寒武系底界）的精确定位及其与盆地构造沉积演化的关系仍存在争议，这严重制约利用该套连续地层序列进行综合年代地层学、全球地层对比以及古环境重建等工作的展开。针对上述科学问题，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”博士熊轶伟在研究员陈波、朱茂炎的指导下，与摩洛哥Cadi Ayyad大学El Hafid Bouougri教授等国内外学者合作，采用沉积学、地层学、古生物学和地球化学等多学科综合研究方法，对摩洛哥小阿特拉斯山地区Tabia剖面进行了系统研究，首次揭示了埃迪卡拉纪–寒武纪转折期该盆地存在四个构造–沉积演化阶段（图2），并重新厘定了该地区埃迪卡拉系–寒武系界线。相关成果于2025年6月6日在线发表于《冈瓦纳研究》（Gondwana research）。本研究发现Tabia段地层经历了三期同裂谷构造–沉积演化阶段，并在随后的 Tifnout 段转为后裂谷阶段（图2），这一认识获得了系统的地球化学证据支持。地球化学数据显示，Tabia段（同裂谷期）白云岩具有显著高的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值、Eu/Eu*值及Mn、Pb、Fe、Zn等金属元素富集的特征（图3），表明其白云岩化过程受热液与海水混合流体影响（图4）；而Tifnout段（后裂谷期）白云岩的热液信号明显减弱（图3），反映海水主导的白云岩化过程（图4），这一差异记录了盆地构造转型过程。此外，本研究在Tabia段沉积序列三的页岩层段中发现埃迪卡拉纪晚期标志性文德带藻（Vendotaenia macroalgae），结合区域碳同位素地层对比将寒武纪的底界（BACE事件，basal Cambrian carbon isotope excursion ）定在Tamjout白云岩之上约50米处（图5），该界面与盆地构造转型面基本吻合。研究认为BACE 负异常事件具有全球等时性，可为小阿特拉斯山地区及全球其它同期沉积盆地的埃迪卡拉–寒武系界线厘定提供可靠标志。研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等的资助。论文相关信息：Yiwei Xiong, Bo Chen*, Xiaojuan Sun, Kai Chen, Ibtissam Chraiki, Aihua Yang, Chunlin Hu, Zhixin Sun, Bing Pan, Chuan Yang, Tianchen He, Miao Lu, Tao Li, Fangchen Zhao, Maoyan Zhu, El Hafid Bouougri. 2025. Integrated analyses of the Ediacaran-Cambrian boundary sequence in northern Gondwana (Anti-Atlas platform, Morocco). Gondwana Research 145 79–106. https://doi.org/10.1016/j.gr.2025.05.003图1 摩洛哥古小阿特拉斯山地区古地理图和埃迪卡拉纪–寒武纪转折期地层框架图2 小阿特拉斯山地区埃迪卡拉纪–寒武纪转折期古地理与构造–沉积演化DS1：盆地裂解开始 DS2：断层活化和裂谷扩展 DS3：持续盆地扩张、构造沉降与海水入侵 TD：稳定碳酸盐台地和热沉降图 3地球化学数据箱式对比图展示白云岩类型1 (Tabia白云岩)与白云岩类型2（Tifnout白云岩）主要参数对比图 4 白云岩形成原因的解释性示意图展示Tabia白云岩类型（a）与（b）Tifnout白云岩形成机制的概念模型（非实际比例尺）图 5 小阿特拉斯山地区Tabia、Oued Sdass、Oued N’Oulili和Zaouia剖面之间的碳同位素化学地层和生物地层对比172025-06 -
化石和分子系统发育分析揭示虫草的早期演化历史冬虫夏草作为我国特有的名贵中药材被广为人知。它其实是一种寄生蝙蝠蛾幼虫的真菌，学名叫做“中华线虫草”。冬天，真菌在幼虫体内生长，幼虫爬到地表死亡变成“冬虫”；夏天，真菌从虫体钻出，长出棒状子实体，露出地面像根枯草，故称“夏草”。“中华线虫草”所属的线虫草属真菌不仅可以寄生蝙蝠蛾幼虫，还可以寄生各类昆虫、蜘蛛等节肢动物，产生各种各样的“虫草”。在线虫草属的300多个物种中，近三分之一专门寄生蚂蚁。其中，部分线虫草能够入侵蚂蚁的肌肉系统，操控蚂蚁的行为，驱使蚂蚁爬上高处传播真菌孢子。此时的蚂蚁已完全变成这类线虫草的傀儡，因此，又被称为“僵尸蚂蚁”。虽然在现代陆地生态系统中，线虫草的种类多样且生态复杂，广布全球。但由于线虫草化石证据的匮乏，人们对其起源，尤其是线虫草与昆虫的协同演化关系知之甚少。近期，中国科学院南京地质古生物所联培博士生庄宇辉和博士生罗慈航在研究员王博的指导下，与云南大学研究员刘煜、云南大学云百草实验室团队，中国科学院微生物所以及丹麦、比利时、英国、缅甸等地的国内外同行合作，对缅甸克钦琥珀（约1亿年前）中被线虫草感染的蚂蚁和蝇类化石开展深入研究，揭示了线虫草的早期演化历史，为探索真菌与昆虫的协同演化提供了重要的证据。相关研究成果于2025年6月11日在线发表在英国《皇家学会会刊B辑》（Proceedings of the Royal Society B-Biological Sciences）。真菌因缺乏硬质结构，极易腐烂，因此保存为化石的难度极大。尤其寄生动物的真菌化石更是极为罕见。此前，由于缺乏足够的化石校准点，分子系统学研究普遍认为线虫草属起源于1亿年前，而寄生蚂蚁的线虫草被认为起源于更晚的白垩纪晚期（距今约7200万年）。本次研究报道的两枚感染昆虫的线虫草化石——“古蚁古线虫草”和“塔蝇古线虫草”，完整保存了真菌形态结构，可直接与现生种类对比。借助显微CT等高分辨率分析方法细致观察，科研人员发现古蚁古线虫草寄生于古蚁（一类原始蚂蚁）的蚁蛹，从蚂蚁的后胸侧板腺开口发育而出，其外部形态接近现生单侧生虫草复合群，内部结构（尤其是子囊壳）则非常接近现生蜂头虫草分支；另一个标本是塔蝇古线虫草，寄生于白垩纪塔蝇科昆虫，子实体呈棍棒状，从蝇类头颈连接处长出，形态与生长位置同样接近现生蜂头虫草分支（以上分支均属于线虫草属）。由此，这两枚线虫草化石被归入线虫草属的白垩纪基干类群，也是线虫草寄生膜翅目（蚂蚁）和双翅目（蝇类）昆虫的最早化石记录。本次研究报道的古蚁古线虫草化石，是迄今为止全球首个关于线虫草寄生蚂蚁幼虫的记录。这枚被感染的蚁蛹化石表明当时的工蚁已具备存在育幼行为：工蚁通过交哺作用将潜在的真菌孢子传染给幼虫；当工蚁发现幼虫患病后，会将其遗弃出巢，避免群体感染。因此，该化石的发现表明，当时的原始蚂蚁已具备真社会性特征。在此基础之上，科研人员收集并整理了120个现生线虫草的基因数据，基于贝叶斯推断和最大似然两种方法，并利用新的化石校准点，重建了线虫草内部各类群的系统发育关系，同时修正了其起源时间。结果显示，线虫草的起源时间应为1.3亿年左右的白垩纪早期，较之前的推测提前了约3000万年。此外，研究团队还利用线虫草的宿主特异性（即专性寄生），建立了线虫草的寄主数据库，并基于统计学模型重建了线虫草的祖先状态特征。研究发现，线虫草最早寄生于鞘翅目，随后在白垩纪逐渐转向寄生膜翅目和鳞翅目。值得注意的是，鞘翅目与膜翅目、鳞翅目的幼虫常栖息于腐木或土壤等相似环境中，这可能为宿主转换提供了条件。研究还发现，线虫草主要分支的分化时间与其对应宿主的辐射演化密切相关——白垩纪时期，鳞翅目双孔次目（即蛾子、蝴蝶）与膜翅目中的蚂蚁走向繁盛，为线虫草提供了更多宿主选择和扩散的可能性。此外，线虫草在白垩纪就已经寄生蚂蚁的基干类群，而这类寄生蚂蚁的线虫草正是当今该属多样性最丰富的一支。本研究不仅展示了寄生性真菌在中生代陆地生态系统中的重要作用，更让我们得以窥见地质历史时期昆虫与其寄生性真菌协同演化历史。本研究得到了国家自然科学基金委、云南省基础研究重大项目和重点项目、深时数字地球国际大科学计划、江苏卓越深时数字地球研究中心的支持。南京古生物所地层古生物大数据中心GBDB提供了数据支持。南京古生物所画师杨定华为该成果绘制复原图。论文信息：Zhuang Yuhui, Luo Cihang, Tang Dexiang, Araújo P.M.J., Yu Hong, Zhao Jing, Haelewaters D., Nyunt T.T., Zhang Qingqing, Jarzembowski E.A., Meng Guoliang, Ran Hao, Liu Yu, Wang Bo*, 2025. Cretaceous entomopathogenic fungi illuminate the early evolution of insect–fungal associations. Proceedings of the Royal Society B-Biological Sciences, 292: 20250407. https://doi.org/10.1098/rspb.2025.0407图1:古蚁古线虫草Paleoophiocordyceps gerontoformicae的光学显微镜图像（a）与Micro-CT三维重建图像（d–e, i, j），以及与现生线虫草的形态对比（f–h, k）。图中比例尺为0.5 毫米（a–c），0.1毫米（d, e），2毫米（f），1毫米（g），0.2毫米（h）和50微米（i–k）。图2：塔蝇古线虫草Paleoophiocordyceps ironomyiae的光学显微镜图像（a–e），以及与现生线虫草的形态对比（f–h）。图中比例尺为0.5毫米（a, b），0.1毫米（c）和50微米（d, e）。图3：线虫草属主要类群的分化时间估计及其祖先宿主特征。不同颜色代表不同宿主类型。图4：白垩纪时期蚂蚁、蝇类与古线虫草的古生态重建图。（杨定华绘制）<!--!doctype-->112025-06 -
中国首次发现志留纪腹足类翼鞘螺翼鞘螺（Pterotheca Salter, 1853）是一类形态十分奇特的腹足类动物，广泛分布于北美和欧洲的上奥陶统和志留系兰多维列统。其独特的形态特征，包括左右对称的壳形、扁平的壳体以及内部独特三角形隔板构造，曾导致早期研究者对分类产生混淆，被误认为是腕足动物、软舌螺、翼足类或头足类（口盖）等类群。因高度特化的壳体结构和鲜明的形态特征易于识别，翼鞘螺的系统演化特征和古生态类型长期以来都是古生物学界的研究热点。然而，目前仅在欧美地区发现其化石记录，其他地区尚无相关报道，导致学界对翼鞘螺的古地理分布模式仍存在争议。最近，中国科学院南京地质古生物研究所助理研究员李文杰与多位团队成员合作，在我国湖南永顺地区秀山组（特列奇中期，兰多维列世）首次发现翼鞘螺化石，成为该属在低纬度冈瓦那周缘地区的首个记录。该研究成果发表于国际古生物学研究期刊《古生物学杂志》 （Journal of Paleontology）上。科研人员基于这些来自华南板块的新标本，根据翼鞘螺化石形态特征识别出两个新种，分别为永顺翼鞘螺（Pterotheca yongshunensis n. sp.）和秀山翼鞘螺（P. xiushanensis n. sp.）。多指标的定量形态分析表明，这些新种的近亲可能来自于苏格兰的特列奇阶，而其壳顶相对于壳体后边缘的位置显示出连续的变异，指示翼鞘螺可能是泥盆纪腹足类Aspidotheca的祖先类群。沉积学和古生态学分析表明，来自华南志留系的翼鞘螺可能生活在软的粉砂-泥质基底上，缓慢爬行，以藻类和/或沉积物中的有机碎屑为食，适应有大量陆源输入的浅海环境（Benthic Assemblage 2–3）。由于许多志留纪翼鞘螺化石的产地并没有奥陶纪翼鞘螺化石的产出记录（包括华南、西班牙等地），考虑到已知的所有志留纪翼鞘螺化石都产自细碎屑岩中，且大多数沉积特征代表海平面下降和低水位时期，因此推测志留纪早期全球海平面下降期间产生的地理隔离和增强的海水循环促进了翼鞘螺在全球不同地区的物种形成，而在奥陶纪末冰期结束后的鲁丹期海侵期间的海路连通可能导致了志留纪翼鞘螺的首次扩散。相关研究得到国家重点研发计划和国家自然科学基金资助。本研究是IGCP 735（Rocks and the rise of Ordovician life）项目的成果之一。论文相关信息：Li, W.J.*, Fang, X., Song, J., Zhang, Y.D., 2024. Pterotheca (Gastropoda) from the Telychian (Silurian) Xiushan Formation of South China: taxonomy, paleoecology, and paleogeography. Journal of Paleontology 98, 981–995. https://doi.org/10.1017/jpa.2024.49图1. 永顺翼鞘螺（Pterotheca yongshunensis n. sp.）化石模式标本图2. 秀山翼鞘螺（Pterotheca xiushanensis n. sp.）化石模式标本092025-06