科研进展
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华南奥陶系高精度综合地层研究新进展近年来，在奥陶纪综合地层学研究中，碳同位素地层学已作为生物地层学的重要补充和验证方法，并在高精度划分对比地层、识别地层间断等方面发挥了极为重要的作用。然而，华南奥陶纪碳同位素地层研究主要集中于中—晚奥陶世若干个显著碳同位素事件，缺乏贯穿整个奥陶纪的连续的碳同位素变化分析，未能建立华南地区可依据的碳同位素地层框架标准；另一方面，其在详细地层框架下可对华南扬子台地碳同位素变化特点进行分析研究，也可为探究奥陶纪生物大辐射环境背景变化提供信息。近期，中国科学院南京地质古生物研究所研究员吴荣昌、龚方怡博士，与瑞典隆德大学Mikael Calner、德国埃尔朗根大学Oliver Lehnert等学者合作，对华南扬子台地边缘的奥陶纪科研钻探岩心的综合地层学开展了深入研究。通过整理分析前人资料，本次研究建立了在标准地层框架下的华南奥陶纪碳同位素变化曲线，识别多个可全球对比的碳同位素事件；并针对碳同位素变化特点，初步探讨了海洋环境变化的关键节点。相关研究成果发表于地学期刊《全球和行星变化》（Global and Planetary Change）。此次研究选取位于湖南永顺地区的科研浅探石堤-1井为研究材料，对岩心材料中南津关组至五峰组底部地层进行高分辨率碳同位素地层与牙形类生物地层研究，得到完整连续的特马豆克期至凯迪晚期的碳同位素变化曲线。分析结果显示，石堤1-井可识别五次明显的碳同位素变化事件，分别为分乡组上部碳同位素正漂、紫台组下部碳同位素持续增长、紫台组顶部碳同位素负漂、牯牛潭组顶部碳同位素正漂以及宝塔组碳同位素正漂。进一步综合华南其他地区已报道碳同位素数据，在标准地层框架下，研究人员建立了华南扬子地区奥陶纪碳同位素变化综合曲线，并与中国以及全球其他板块综合曲线进行对比分析，识别并命名了五个可区域及全球对比的碳同位素变化事件，分别为特马豆克早期碳同位素正漂事件（TSICE）、特马豆克晚期碳同位素正漂事件（LTICE）、弗洛晚期碳同位素持续增长趋势（Late Floian Rise）、达瑞威尔中期碳同位素正漂事件（MDICE）以及宝塔组碳同位素正漂事件（PICE）。此外，通过对扬子区不同时期碳同位素数据分异度分析以及全球不同地区碳同位素变化趋势对比，研究发现，大坪期\达瑞威尔期可能是海洋环境变化的一个重要转折时期。大坪期及之前，不同古地理区碳同位素数值差异大，不同板块碳同位素变化趋势具有一定的地区性；自达瑞威尔初期，扬子台地不同古地理区碳同位素数值大致相当，全球碳同位素变化基本趋于一致。相对应的，奥陶纪生物多样性在达瑞威尔初期达到第一次峰值、达瑞威尔期气候达到相对适宜状态、大气氧含量的增长开始于达瑞威尔期等，这些因素的耦合性进一步提示大坪期\达瑞威尔期可能是探究奥陶纪环境变化的关键时期，为未来奥陶纪生物环境协同演化研究提供了新的角度。研究得到国家自然科学基金委、中国科学院战略先导专项以及中国科学院青促会的经费支持。论文相关信息：Fangyi Gong, Xiaocong Luan, Mikael Calner, Oliver Lehnert, Yuchen Zhang,Guanzhou Yan, Xin Wei, Rongchang Wu*, 2024. High resolution Ordovician carbon isotope chemostratigraphy in South China and its significance for global correlation. Global and Planetary Change 240, 104523. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2024.104523.华南奥陶纪稳定碳同位素综合曲线242024-10 -
深海探秘：洋壳非生物成因有机质为生命起源提供新启示生命起源是最具挑战性的科学问题之一。深海热液系统被认为是生命起源的潜在场所，也是探索地外生命的重要关注点，为早期地球前生命化学反应提供了理想的物质和能量，驱动了非酶催化条件下有机小分子的形成。在此基础上，矿物催化的有机聚合反应，为后续复杂生物分子的产生奠定了基础，推动了生命从简单有机分子到复杂功能结构的演变，最终导致早期生命形式的出现。近日，中国科学院南京地质古生物研究所副研究员南景博（文章第一作者）、中国科学院深海科学与工程研究所研究员彭晓彤（文章通讯作者），与荷兰乌得勒支大学、北京高压科学研究中心等国内外多家单位科研人员合作，报道了西南印度洋脊岩石圈地壳中的非生物成因有机质，并阐述了有机质在分子层面的形成机制，揭示了自然界非生物有机合成的关键路径。最新研究成果以封面论文形式发表在《美国科学院院报》（PNAS）杂志。解析大洋岩石圈中非生物成因有机质的形成过程是理解地球深部碳循环、极端环境生物圈能量来源以及前生命过程和生命起源等前沿科学问题的关键。这些科学问题与国家“十四五”规划中深空、深地和深海探测的科学任务紧密相关，并得到国际科研组织的广泛关注，如涉及55个国家的超过1200名科学家参与的深部碳观测计划（Deep Carbon Observatory）以及国际大洋发现计划（IODP）399航次等。前人针对岩石圈地幔中不同类型的非生物成因有机质进行研究，发现它们常赋存在俯冲带及洋中脊等水-岩相互作用剧烈的区域，其中，特殊的含铁催化性矿物对这些有机质的形成至关重要。然而，对于这些矿物表面有机合成途径的机理研究仍相对较少。如果想准确识别岩石中的非生物有机质，并为寻找地外生命痕迹提供依据，深入的分子层面的非生物有机合成机理研究尤为重要。为此，南景博等人通过研究“深海勇士”号载人潜水器获取的玄武岩样品（TS-10航次），首次报道了在西南印度洋脊浅部洋壳中微米尺度赋存的非生物成因有机质，并发现这些有机质与针铁矿等水岩反应的产物具有密切的空间相关性。科研人员利用多模态微区原位分析技术，包括电子显微镜、飞行时间二次离子质谱仪以及光诱导力-纳米红外光谱仪等，综合确认了有机质中特征生物分子官能团的缺失，从而揭示了其非生物成因。在此基础上，科研人员结合密度泛函理论计算，提出了针铁矿在分子尺度对于非生物有机质催化合成的重要性。其中，热液流体中的氢气在针铁矿表面的催化循环，对二氧化碳的初始活化和有机质聚合过程中的碳链（C-C）生长起到了关键作用。这一研究开创性地将基于高精度微区分析的密度泛函理论计算应用到天然非生物有机合成过程，深入理解了洋中脊这一关键自然实验室中非生物有机质的形成机理。该项研究工作不仅为矿物参与自然有机催化反应奠定了基础，也为在其他天体热液系统中识别生命痕迹提供了重要参考。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、欧洲研究理事会启动基金和荷兰研究理事会（NWO）Vidi基金的支持。论文相关信息：Nan, J., Peng, X., Plümper, O., Ten Have, I.C., Lu, J.G., Liu, Q.B., Li, S.L., Hu, Y., Liu, Y., Shen, Z., Yao, W., Tao, R., Preiner, M., and Luo, Y. 2024. Unraveling abiotic organic synthesis pathways in the mafic crust of mid-ocean ridges. Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), https://doi.org/10.1073/pnas.2308684121.图1. “深海勇士” 号载人潜水器图2. 西南印度洋脊洋壳中微米级的非生物成因有机质及周围针铁矿的扫描电子显微镜照片图3. 多模态微区原位分析技术显示了有机质（CCM）中特征生物分子官能团的缺失图4. 密度泛函理论计算揭示针铁矿 （001）表面上的CO2加氢反应和C-C增长的反应路径232024-10 -
3.5亿年前海洋初级生产力爆发引起全球巨量碳埋藏与气候变冷距今2.6亿年前的晚古生代大冰期（~360–260 Ma），是地球上自动植物繁盛以来，持续时间最长的冰室气候，当时，大气二氧化碳（CO2)和氧气(O2)浓度也与现今人类生存的冰室气候环境相当。因此，对晚古生代大冰期启动与结束等关键气候转折期的系统研究，将对我们认识地球不同尺度的气候系统变化及其控制因素具有重要的借鉴和启示意义。晚古生代大冰期启动的一个重要序幕发生在3.5亿年前石炭纪初期（~355–350 Ma），并伴随着显生宙变化幅度最大、持续时间最长的全球碳循环扰动——即中杜内期碳同位素正漂移TICE事件（此前在北美被称之为KOBE事件）。该事件普遍被归因于一次有机碳埋藏的增加，在晚古生代气候变冷进程中起到了重要作用。但TICE事件期间的有机碳埋藏原因存在争议，前人研究认为，海洋初级生产力的提高产生了大量有机质，引发大洋缺氧抑制了有机质的降解。然而，示踪海洋初级生产力变化的证据始终缺失。另外，对有机碳埋藏的模式也存在争议，未有定论。近日，由中国科学院南京地质古生物研究所研究员陈吉涛及博士生仲钰天领衔的国际合作团队，通过对华南地区两条石炭系杜内阶剖面开展沉积学、地层学与碳-锌同位素地球化学以及数值模拟等综合分析研究，揭示了这一时期全球碳循环扰动的模式和复杂的碳循环-气候反馈机制，证实了海洋初级生产力在碳循环和气候变化中的关键作用。相关成果近期发表在国际自然指数期刊《地质学》（Geology）上。该研究首次精细刻画了该时期的全球碳循环扰动具有两幕式的特点，而碳同位素的两次正漂对应着明显的锌同位素的升高，由此提出其受控于两次初级生产力的显著提高。初级生产力的爆发分别由大陆硅酸盐风化和大陆架有机质的再氧化所输入的营养盐触发，并进一步导致了两幕式的有机碳埋藏事件，封存了大量的二氧化碳（CO2），从而引起阶梯式的气候变冷。繁盛的初级生产力不仅导致了全球广泛的黑色页岩沉积，成为潜在的油气资源，也引发了包括大洋缺氧的扩张和气候变冷的增强等显著的环境和气候效应，严重抑制了海洋生态系统自泥盆纪末大灭绝之后的恢复，使海洋生物多样性在该时期始终处于低迷状态。该研究为系统揭示深时关键气候转折期全球碳循环模式、及其触发机制与生物-环境-资源效应提供一定借鉴。此项研究得到国家自然科学基金委重大项目和面上项目的联合资助。论文相关信息：Zhong, Y.T., Chen, J.T.*, Liu, S.-A., Yuan, C.S., Gao, B., Isson, T.T., Algeo, T.J., Sheng, Q.Y., Chen, B., Luo, G.M., Wang, X.D., Qie, W.K., Zinc isotope perspective on global carbon cycling during the onset of the late Paleozoic icehouse, Geology, 2024, https://doi.org/10.1130/G52447.1图1. 全球TICE事件记录的剖面分布与华南研究剖面古地理图图2. 华南地区马兰边和下司剖面TICE事件综合地层与碳、锌同位素记录图3. TICE事件期间地球化学记录对比与锌的质量平衡模拟图4. TICE事件期间碳-锌循环模式图222024-10 -
白垩纪琥珀揭示甲虫特化捕食的稳定性白垩纪末大灭绝引发了地质历史时期最深刻的生物多样性重组，塑造了当今生物多样性的整合面貌。尽管包括非鸟类恐龙在内的许多标志性类群都灭绝了，但有新的证据表明，某些以前被忽视的类群不但成功度过了大灭绝，形态和习性也没有发生明显改变。最近，中国科学院南京地质古生物研究所中生代陆地生态系统研究中心研究员蔡晨阳和布里斯托大学联合培养博士生李言达等报道了白垩纪缅甸琥珀中保存的铠步甲属的成虫与幼虫。研究发现它们与现存种类具有惊人的相似之处，进而表明它们特化的跳虫捕食行为至少持续了一亿年。相关成果发表于《创新》（The Innovation）和《古昆虫学》（Palaeoentomology）。步甲科昆虫种类繁多（全球超4万种），且具有多样的食性。其中有一个类有趣的步甲—铠步甲亚科的铠步甲属（Loricera），其成虫与幼虫都分别演化出了特化的捕食结构，专门以枯枝落叶层中的跳虫（弹尾纲）为食。现生铠步甲成虫的触角基部数节具有长而强壮的刚毛，触角的快速闭合可将跳虫困在刚毛形成的笼子中，有效地阻止了被捕捉的跳虫跳跃逃脱；同时头部腹侧表面的长刚毛可防止其向后逃跑。该研究在距今约1亿年前琥珀中新发现的成虫触角上的刚毛排列模式与现代类型几乎完全一致，表明该化石中成虫类型使用与现代铠步甲成虫完全相同的捕食机制，是特化的跳虫捕食者。现生铠步甲幼虫下颚茎节也具有长刚毛，这些刚毛与成虫触角上的刚毛具有相似的捕猎功能。铠步甲幼虫还具有一项额外机制来提高捕获效率。在大多数甲虫中，下颚的外颚叶都很短，而在现生铠步甲幼虫中，下颚的外颚叶末端细长且具有黏性，可以粘住猎物并将其送入口中。新发现的幼虫化石同样具有下颚茎节上的长刚毛以及细长的外颚叶。因此，化石幼虫也应可能使用与现生幼虫类似的方式捕获猎物。此前，蔡晨阳等人在约四千万年前始新世的波罗的海琥珀中发现过典型的铠步甲成虫。此次发现进一步将铠步甲专性跳虫捕食机制的起源时间前推至一亿年前，并且表明这一复杂的捕食机制自出现至今变化不大。本研究结果表明，跳虫与其捕食者无论从个体物种的形态还是群落结构的角度来看，都表现出显著的演化停滞。这一发现与低营养级物种不易灭绝的推测相吻合，但与特化的捕食策略在环境变化下面临更大风险的预测不一致。本项研究得到了国家自然科学基金委、第二次青藏科考专项资助。南京古生物所孙捷绘制了复原图。论文相关信息：Li, Yanda, Tihelka, E., Engel, M. S., Huang, D., Cai, Chenyang (2024). Specialized springtail predation by Loricera beetles: An example of evolutionary stasis across the K-Pg extinction. The Innovation 5(3), 100601. https://doi.org/10.1016/j.xinn.2024.100601.Li, Yanda, Tihelka, E., Engel, M.S., Xia, F., Huang, D., Zippel, A., Tun, K.L., Haug, G.T., Müller, P., Cai, Chenyang (2024). Description of adult and larval Loricera from mid-Cretaceous Kachin amber (Coleoptera: Carabidae). Palaeoentomology 7(2), 265–276. https://doi.org/ 10.11646/palaeoentomology.7.2.10.白垩纪具有特化跳虫捕食机制的铠步甲白垩纪铠步甲成虫，Loricera carsteni Li, Tihelka & Cai, 2024白垩纪铠步甲幼虫，Loricera sp.252024-09 -
系统发育基因组学研究揭示蚂蚁演化关系蚂蚁（蚁科）因其高度特化的社会性成为地球上最普遍且生态上具有统治力的节肢动物。构建可靠的蚂蚁进化树对于揭示其特征演化、物种多样化及生物地理学具有至关重要的作用。过去二十年来，分子系统发育学研究和保存精美的白垩纪蚂蚁化石，极大地推动了蚂蚁演化历史的研究。然而，利用组学数据构建蚂蚁系统发育关系时，经常会出现不同分子数据集之间表现出演化关系不一致的情况，使得蚂蚁的骨架系统发育关系一直悬而未决。近期，中国科学院南京地质古生物研究所研究员蔡晨阳通过重新分析公开的蚂蚁基因组数据，揭示了蚁科系统发育学中长期存在的争议性问题。通过最新的模型比较方法，探索了不同数据集间产生冲突的原因，提出蚁类演化关系的新见解。该项研究成果在线发表于英国《自然》（Nature）旗下生物类专业期刊《通讯-生物学》（Communications Biology）上。现生蚂蚁分为三大类群：细蚁类（leptanilloids）、蚁类（formicoids）和猛蚁类（poneroids）。其中，蚁类各亚科包含了绝大多数现生蚂蚁种类，其亚科内部关系已经通过分子系统发育研究得以明确。然而，猛蚁类内部的亚科关系仍存在较大争议。最具争议性的问题集中在细蚁类（包括2个现生亚科：Leptanillinae和Martialinae）的系统发育位置，特别是对火星蚁（Martialis heureka）的演化位置的讨论。火星蚁首次发现于亚马逊雨林中。这个物种因其独特的形态特征—同时具有原始性和独特性，而被划入独立的亚科—火星蚁亚科。自其发现以来，关于该物种的确切系统发育位置就一直存在争议。前人研究表明，火星蚁可能是所有现存蚂蚁亚科的姐妹群。然而，后续基于基因组数据的研究得出了不同结论，认为它与细蚁亚科关系最近。蔡晨阳通过重新分析多个现有数据集，基于交叉验证等前人所忽视的模型比较方法，应用了最新的位点异质性模型（CAT-GTR），重点考虑了氨基酸位点突变过程中受蛋白质功能所限制的因素，得到了与当前主流观点（火星蚁是细蚁的姊妹群）完全不同的结果。新研究表明，火星蚁实际上是除细蚁亚科之外所有蚂蚁的姐妹群，彻底解决了这一长期存在的争议。该研究构建的蚁科骨架系统发育树，为蚂蚁特征演化、生物地理学以及早期蚁类的生态学研究提供了坚实的基础。研究还提出，现生火星蚁和细蚁在形态上的诸多相似性可能是它们适应地下生活环境的趋同进化的结果。今后通过基因组数据与现生种类的形态特征、化石证据和生态学数据的整合，将能够更加全面地刻画出蚁科演化历史的全貌。本项研究得到了国家自然科学基金委、第二次青藏科考项目的资助。论文相关信息：Cai Chenyang (2024) Ant backbone phylogeny resolved by modellingcompositional heterogeneity among sites ingenomic data. Communications Biology 7: 106. https://doi.org/10.1038/s42003-024-05793-7.现生蚂蚁各个亚科之间的演化关系，其中火星蚁的系统位置悬而未决系统发育基因组学分析解决了火星蚁的演化关系和蚂蚁骨架系统发育关系252024-09 -
白垩纪萤火虫揭示昆虫早期生物发光多样性生物发光是自然界中一种有趣的现象，广泛分布在各类生物中，如深海鱼、发光蘑菇和萤火虫。人们所熟知的萤火虫（萤科）的美丽舞姿自古以来受大众所喜爱，并引发了长久的科学探索。近期，中国科学院南京地质古生物研究所研究员蔡晨阳等与英国剑桥大学、布里斯托大学、澳大利亚查尔斯特大学、美国自然历史博物馆和捷克帕拉茨基大学的同行合作，描述了缅甸琥珀中发现的中生代第二例萤科化石。这一发现对于研究萤科的生物发光、重要性状的起源和演化具有重要意义。研究成果于2024年9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。在当今陆地生态系统中，能发光的生物大多属于鞘翅目昆虫（甲虫），而其中又以叩甲总科（叩头虫、萤火虫及其近亲）的物种最多。能够生物发光的叩甲总科的物种大部分归属于“萤类”（lampyroid），包括萤科（Lampyridae）、光萤科（Phengodidae）、雌光萤科（Rhagophthalmidae）和华光叩甲科（Sinopyrophoridae）。在萤类分支中，除华光叩甲科之外，其它科的物种身体均较为柔软，部分类群的雌性还具有幼态持续现象，但也正因此使得这一类群的物种很难被保存成为化石。中生代萤科化石极为罕见，目前报道一例。2021年，蔡晨阳团队在白垩纪缅甸琥珀中发现了叩甲总科的一新科，即白垩光萤科（Cretophengodidae），代表了萤类早期演化的一个过渡环节。本次研究人员在白垩纪中期缅甸琥珀（约1亿年前）中发现的该枚保存完整的萤火虫雌性个体，代表了一新属种（Flammarionella hehaikuni Cai, Ballantyne & Kundrata, 2024），并将其命名为何海坤弗拉马里翁熠萤。基于现有的鉴定特征以及与现生物种的比较形态学研究，将该化石归入现生萤科熠萤亚科（Luciolinae）的基干类群。该物种的触角第3到第11小节末端有非常明显的椭圆形感受器，可能是特化的嗅觉感官。该化石萤火虫腹部末端附近的发光器与现生熠萤亚科萤火虫十分相似，证明了其特征演化的稳定性。结合此前在白垩纪缅甸琥珀中发现的萤火虫和白垩光萤等发光甲虫，该研究显示了中生代发光器官的形态多样性，极大丰富了人们对叩甲总科生物发光演化历史的理解。随着未来化石发现的深入，期待更多发现，进而揭示发光昆虫在中生代演化历史及其形成机制。本项研究得到了国家自然科学基金委的资助。论文相关信息：Cai Chenyang, Tihelka E, Ballantyne L, LiYan-Da, Huang Diying, Engel MS, Kundrata R. (2024) A lightin the dark: a mid-Cretaceous bioluminescentfirefly with specialized antennal sensory organs.Proceedings of the Royal Society B291: 20241671. https://doi.org/10.1098/rspb.2024.1671.中生代第二例萤火虫，弗拉马里翁熠萤弗拉马里翁熠萤特化的触角感受器和近腹部末端的发光器242024-09 -
藏东南然乌湖流域部分植物花粉形态研究、古生态学解释及其应用潜力分析化石花粉是了解过去植物多样性、植被景观与气候变化的“显微钥匙”，因此，化石花粉的分类精度直接决定了古植物多样性与古环境重建的质量。近年来，中国的花粉数据库虽取得了长足进展，但这些已发表的数据集或图集中的花粉分类水平以及鉴定特征的梳理还有提升空间，特别是现代植物花粉研究不足的地区。这限制了第四纪化石花粉的准确鉴定与分类。因此，迫切需要填补有限的已发表花粉形态与丰富的现代植物种类之间的鸿沟，尤其是在那些植物多样性高但花粉形态研究相对薄弱地区，比如藏东南地区，大部分植物的花粉形态尚未得到研究。近日，中国科学院南京地质古生物研究所毛礼米课题组报道了西藏东南部然乌湖流域的植物花粉形态研究。该研究根据花粉据萌发口的类型和花粉表面纹饰特征进行归类，并制作了索引表及其对应的 “读者友好型”图集。这将有助于读者快速检索花粉类型，为藏东南及邻区化石花粉分析提供了新的参考资料。相关研究成果发表于国际知名专业学术刊物《古植物与孢粉学论评》（Review of Palaeobotany and Palynology）。此外，本研究还重点分析了部分花粉类型的形态鉴别特征和定量比较，主要是鲜卑花属，狼毒，冰岛蓼属，早熟禾与青稞。论文详细讨论了以上花粉类型在古生态学研究中的应用潜力。其中，鲜卑花属花粉有潜力通过母体植物的分布情况估算古海拔；蓼科花粉的分类水平有潜力提升（如冰岛蓼属与拳参属），从而探究花粉演化和地理分布的情况；狼毒花粉则在一定程度能够指示高原高寒草甸的退化或畜牧放牧强度；青稞和早熟禾花粉的区分为解释人类农业活动的花粉信号解读提供参考。本研究的花粉图集为研究区及邻近地区第四纪花粉分析奠定现代对比基础，其中所选种类的花粉形态特征为提高化石花粉鉴定的分类精度提供重要参考，这以上研究结果将显著提高基于花粉数据的第四纪古生态解释的质量。然而，未来研究仍然需要进一步开展，主要是扩大花粉种类的收集数量，收录更多目前尚未涉及的种类。本项研究得到了国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金与古生物学与油气地层应用重点实验室（现代古生物学和地层学国家重点实验室）自主研究课题项目的资助。论文相关信息：Gu QR, Mao LM, Chen W. (2024) Pollen atlas and morphological analysis of the selected types from southeastern Tibet, China. Review of Palaeobotany and Palynology. https://doi.org/10.1016/j.revpalbo.2024.105188.图1.中国西藏维管植物多样性分布图，同时显示了位于西藏东南部的研究地点（然乌湖流域），维管植物物种多样性较高（数据基于陈又生等，2023）图2.上图2-1：蔷薇科花粉形态特征：委陵菜属(1, 2)，金露梅属(3, 4)，鲜卑花属(5-12); 下图2-2: 狼毒花粉形态特征(1-2.光镜观察；3.鉴别特征线条图；4.电镜观察)（Gu et al., 2024）图3.蓼科拳参属(1-3, 三孔沟类型)与冰岛蓼属(4-7, 三沟类型)花粉形态特征比较（Gu et al., 2024）图4.早熟禾(1, 3)与青稞(2, 4)花粉形态特征、萌发孔变异(3-1, 3-2; 4)以及粒径与萌发孔大小比较（Gu et al., 2024）202024-09 -
《古生代珊瑚和礁系统的古生态与演化》专辑出版近日，由中国科学院南京地质古生物研究所副研究员梁昆、要乐，联合波兰华沙大学教授Mikołaj Zapalski和美国南加州大学教授David J. Bottjer在地学SCI学术期刊《古地理学、古气候学、古生态学》（Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology）共同组织的专辑《Paleoecology and evolution of Paleozoic corals and reef ecosystems》完成出版。该专辑共收录了来自中、欧、美等多个国家和地区地学同行的研究论文及综述共16篇。内容涉及寒武纪-二叠纪多个关键时期的珊瑚及后生动物礁的组成和演化，以及古地理、古生态等相关研究，提供了诸多新材料和新观点，是目前古生代珊瑚及后生动物礁最新研究进展的集中展示。本专辑旨在将珊瑚和礁生态系统的概述与代表性案例研究相结合，从而促进后生动物礁的相关研究进展，并从深时珊瑚礁的兴衰史为当今海洋珊瑚礁的保护提供借鉴意义。专辑涉及的研究主题包括：华北台地寒武系迷宫状生物礁的时空演化研究，华南和华北台地寒武纪-奥陶纪生物礁的转换，加拿大纽芬兰上奥陶统珊瑚礁的化石丰度研究，阿根廷普雷迪勒拉的奥陶纪Zondarella生物礁及其生物归属，瑞典哥特兰岛志留系层孔虫及其共生关系研究，比利时南部中泥盆世艾菲尔阶的巨型生物礁，摩洛哥Anti-Atlas地区珊瑚-层孔虫生物礁中的硬底生物，摩洛哥MadèneelMrakib现代型珊瑚礁的群落及古生态特征，摩洛哥Mader盆地中泥盆世珊瑚的早期生长特性和幼体死亡率，四川龙门山地区中泥盆世金宝石组的礁群落组合，华南中泥盆吉维特阶的礁后和泻湖群落研究，澳大利亚泥盆系珊瑚礁群落的周期性和时间框架，古生代最后的珊瑚-层孔虫后生动物礁组合，华南晚古生代大冰期开始的珊瑚生物层，石炭纪灭绝事件期间皱纹珊瑚的分布、迁徙路线、避难所和起源中心，以及华南二叠系海绵礁时空分布及其古生物、古地理和沉积相控制。另外，由责任客座编辑梁昆等撰写的同名综述文章《Editorial preface to special issue: Paleoecology and evolution of Paleozoic corals and reef ecosystems》同时出版。该文章通过综述古生代珊瑚和礁系统的演化过程，探讨了后生动物礁对气候环境变化的演变机制，并且通过案例研究指出当前珊瑚及后生动物礁的重大科学问题并展望未来研究的发展趋势。专辑相关信息：Paleoecology and evolution of Paleozoic corals and reef ecosystems,Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, ScienceDirect.com by Elsevier. https://www.sciencedirect.com/journal/palaeogeography-palaeoclimatology-palaeoecology/vol/655/suppl/C.专辑封面132024-09
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龙门山地区发现古生代最后的珊瑚-层孔虫生物礁泥盆纪-石炭纪之交的生物大灭绝是显生宙以来所发生的重大生物灭绝事件之一。因全球范围内灭绝层位附近广泛发育了一套黑色页岩沉积（Hangenberg Black Shale），该灭绝事件也被称为“Hangenberg事件”。Hangenberg事件对浅海和深海生物以及陆地生态系统均产生了深远影响；其造成的最显著的变化之一是珊瑚-层孔虫后生动物礁的消亡。尽管全球范围内对泥盆纪-石炭纪之交的地层及化石已开展了广泛的研究，但高分辨率的生物地层研究工作仍然较少。四川北部龙门山地区以泥盆纪海相沉积序列的良好出露而闻名，是华南泥盆纪研究的经典地区之一。其中，长滩子剖面泥盆纪-石炭纪界线层保存了完整的浅水碳酸盐岩地层序列，并提供了保存精美的多门类生物化石材料来破译此时期的环境和生物变化。近期，中国科学院南京地质古生物研究所副研究员梁昆和乔丽开展了龙门山地区长滩子剖面泥盆纪-石炭纪界线附近的动物群和沉积微相变化研究。相关研究成果在地学SCI学术期刊《古地理学、古气候学、古生态学》（Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology）正式发表。研究表明珊瑚-层孔虫生物礁发育于长滩子组三段，时代为法门阶最上部，以丰富多样的层孔虫和床板珊瑚为主要造礁生物，这代表了古生代最后的以珊瑚-层孔虫组合为主的生物礁；随后发生的碳同位素漂移所指示的环境波动（EDICE层位）造成了生物礁的消失。虽然仍有少数珊瑚和层孔虫类群残存于此环境中，表现出对环境波动的韧性，但紧接而至的Lower Hangenberg事件（LHC层位）最终摧毁了珊瑚-层孔虫组合；这可能归因于大陆风化作用的显著增强以及海底广泛缺氧的强烈影响。以腕足动物和皱纹珊瑚为代表的生物复苏被发现在Upper Hangenberg事件中即已出现，例如单体无鳞板的皱纹珊瑚Hebukophyllum和Neozaphrentis等类群，代表了灾后低物种多样性水平的生物群落。研究还发现泥盆纪-石炭纪之交的动物群和岩相变化与环境变化之间存在密切的联系，环境的急剧变化对海洋生态系统造成了显著的影响，导致珊瑚-层孔虫后生动物礁的消失。本项研究得到了科技部第二次青藏科考、国家自然科学基金的资助。论文相关信息：Liang, K., Qiao, L., 2024. The last episode of coral-stromatoporoid reef and faunal changes across a Devonian-Carboniferous Boundary section of South China. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2024.112457.四川龙门山长滩子剖面泥盆纪-石炭纪之交的地层和动物群变化长滩子剖面Hangenberg事件前后动物群的重建：A.Hangenberg灭绝事件前; B. Upper Hangenberg事件后层位132024-09 -
澄江生物群化石揭示古杯动物的生态位扩张近日，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。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。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。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.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）。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）。澄江生物群中Propriolynthus sp.复原图（A）及用于对比的粗枝藻形态结构（B-H）。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。292024-08