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【人民日报】中国科研团队发现三叠纪昆虫演化新证据
2018年9月17日 来源:人民日报
据新华社华盛顿电 (记者周舟)一个中国科研团队日前在美国《科学进展》杂志上发表报告说,他们发现大约2.37亿年前全变态昆虫和水生昆虫曾经历生物多样性大发展。这一发现有助于三叠纪昆虫复苏事件研究及油气资源勘探。
中国科学院南京地质古生物研究所团队对在陕西铜川和新疆克拉玛依化石产地采集的两块凝灰质砂岩样品,进行了同位素年代学和生物地层学年代测定,并结合昆虫群面貌研究,提出“三叠纪中晚期昆虫大辐射”这一演化事件。
三叠纪、侏罗纪和白垩纪是中生代的先后3个阶段,处于2.52亿年前至6600万年前之间。研究人员说,铜川和克拉玛依两个昆虫群中都拥有多样性最高的全变态昆虫,而此前认为,全变态昆虫到中生代中期才在全球占据主导地位。昆虫在个体发育中,经过卵、幼虫、蛹和成虫等4个时期的叫全变态昆虫。
研究还表明一些重要的水生全变态昆虫可以追溯到三叠纪的中三叠世,克拉玛依昆虫群中发现的大量划蝽是最早的水生蝽类,这些多样的水生昆虫此前也被认为发生在中生代中期,新研究表明水生昆虫的多样化在中三叠世晚期已经出现,为淡水生态系统的早期演化提供了新的视角。
《 人民日报 》( 2018年09月17日 22 版)
2018-09-17
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【中新社】第八届“尹赞勋地层古生物学奖”颁奖
2018年9月17日 来源:中新社
中国古生物学会第十二次全国会员代表大会暨第29届学术年会在郑州开幕。 韩章云 摄
中新网郑州9月17日电(记者 韩章云)作为中国古生物学会设立的最高奖,第八届“尹赞勋地层古生物学奖”9月17日在郑州颁奖,中国科学院南京地质古生物研究所研究员王向东等四人荣获该奖。该奖项四年颁发一次。
17日,有着89年历史的中国古生物学会,在河南郑州隆重举行第十二次全国会员代表大会暨第29届学术年会,大会以“新时代古生物学—学科交叉与技术创新”为主题开展系列学术交流。
来自全国各科研院所,高等院校,博物馆、化石保护、科普基地、地质公园、出版等行业,地质、石油、煤炭等系统的190个单位的750余位专家学者,以及来自日本、英国、波兰、俄罗斯、奥地利等国的外宾专家10余人参加了本次会议。
图为“守护远古生命-追缴海外化石”特展郑州揭幕,珍稀恐龙蛋化石“中华贝贝龙”亮相。 韩章云 摄
会上,中国古生物学会评选和颁发了第八届“尹赞勋地层古生物学奖”。
中国科学院南京地质古生物研究所研究员王向东、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员邓涛、中国科学院地质研究所研究员姬书安、中国石油勘探开发研究院教授级高工邓胜徽等四人获得本届“尹赞勋地层古生物学奖”。
“尹赞勋地层古生物学奖”是为纪念和表彰尹赞勋教授在地层学和古生物学方面的卓越成就,并鼓励和支持地层古生物学工作者,由中国古生物学会设立的最高奖,每4年颁奖一次,迄今已有数十人获奖。
中国地层古生物资源十分丰富,在世界古生物学领域科研成绩斐然,而成立89周年的中国古生物学会在学界亦享有盛誉。
本次会议期间还将评选和颁发第四届青年古生物学奖、2017年度中国古生物学十大进展以及研究生优秀学术报告奖,举行全国科普教育基地授牌和“守护远古生命-追缴海外化石”特展揭幕仪式。
中国古生物学会秘书长王永栋表示,本次会议,将进一步促进我国地质古生物学的科学研究、学术交流、科普教育、人才培养和古生物化石保护工作,推进古生物学各项事业健康发展,更好地为提升科技创新能力和全民科学素养,促进国民经济发展提供支撑。(完)
2018-09-17
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【科技日报】白垩纪丽蛉自带“天线”远程“交友”
2018年9月17日 来源:科技日报
科技日报南京9月17日电 (记者张晔)用超长口器采粉、自带生物“天线”、可远程“交友”……17日,《自然·通讯》在线发表了中科院南京地质古生物所的研究成果,向世人描述了1亿年前的丽蛉所具备的“超能力”,从而为重建中生代传粉昆虫与植物的生态关系提供了新观点。
昆虫传粉促进了植物的繁衍和分化,在现代陆地生态系统中至关重要。丽蛉被誉为“中生代的蝴蝶”,是1亿多年前的植物霸主裸子植物的传粉红娘之一。但是,现在虫媒传粉的裸子植物和丽蛉都已灭绝,再加之缺少化石,科学家对其知之甚少。本次发现的丽蛉来自于白垩纪中期的缅甸琥珀和中国早白垩世热河生物群及侏罗纪的燕辽生物群。
丽蛉是仅生活在中生代的传粉昆虫,具有长口器。其口器与其取食植物的花管在长期的演化中形成了形态适应,即昆虫口器长度与其传粉的植物花管长度类似,因此丽蛉口器长度为重建传粉生态位提供了关键证据。此次发现的不同物种丽蛉的口器长度在0.6毫米到18毫米之间。说明传粉昆虫的生态位分化在裸子植物繁盛的时期已出现。传粉生态位分化提高了传粉效率,进一步促进了白垩纪传粉昆虫和虫媒植物的演化。
此次研究中,还首次证实了中生代昆虫已经具备长距离的化学通讯能力。缅甸雄性丽蛉的触角为中生代昆虫中罕见的栉状结构,而雌性为念珠状或丝状结构。栉状触角增大了触角表面积和传感器的灵敏度,增强了雄性感知雌性释放的性激素的能力,表明白垩纪时期丽蛉可能已具备长距离的化学通讯能力。
由于这些丽蛉精心改变了自己的取食结构,以至于只能以某些特定的裸子植物花粉为食。到了新生代,裸子植物的霸主地位被被子植物取代,这些丽蛉也随之而去,从此灭绝。
2018-09-17
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【中新社】“中生代蝴蝶”化石揭秘古老传粉昆虫分工模式
2018年9月17日 来源:中新社
图为丽蛉化石。南古所 供图
中新网南京9月17日电 (杨颜慈)中国科学院南京地质古生物研究所17日发布消息称,科研人员通过对“中生代蝴蝶”--丽蛉的传粉行为、化学通讯行为及伪装行为进行详细研究,揭示了中生代传粉昆虫的生态位分化,为重建传粉昆虫与植物的生态关系提供了新观点。
丽蛉的生态重建图。杨定华 绘图
该研究于当天在线发表于英国《自然》(Nature)杂志子刊《自然通讯》(NatureCommunications)上。
昆虫传粉促进了植物的繁衍和分化,在现代陆地生态系统中至关重要。在自然界,不同昆虫给不同的植物传粉,具有“搭配”关系,这种传粉的”分工模式“也被称为生态位。由于化石材料的缺乏,科学界对被子植物时代之前的传粉昆虫及其生态位知之甚少。
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与早期演化研究团队”刘青和张青青在王博研究员指导下,与中国农业大学刘星月团队、临沂大学郑晓廷团队合作,报道了27个丽蛉标本,并对丽蛉的传粉行为、化学通讯行为及伪装行为进行了详细研究。
王博称,本次研究的丽蛉是仅记录于中生代的一类脉翅目传粉昆虫,因形态“美丽优雅”,也被誉为“中生代的蝴蝶”。丽蛉具有长口器,其口器与其取食植物的花管在长期的演化中形成了形态适应,即昆虫口器长度与其传粉的植物花管长度类似。
“昆虫的口器,就是昆虫的取食器官。根据所食植物的形态特征,昆虫口器往往与植物花管具有长度匹配关系和协同演化的特性。本次研究显示,丽蛉口器长度为重建传粉生态位提供了关键证据。”王博称。
本次发现的丽蛉来自于白垩纪中期的缅甸琥珀和中国早白垩世热河生物群及侏罗纪的燕辽生物群,不同物种丽蛉的口器长度在0.6毫米到18毫米之间。
图为缅甸琥珀中的丽蛉。南古所 供图
研究结果表明,缅甸琥珀中不同种类的昆虫口器长度具有较高分异度,口器长度高度多样化反映了其取食植物和花管长度的多样性,表明传粉昆虫的”分工模式“在被子植物快速演化之前已经出现。
图为缅甸琥珀中的丽蛉。南古所 供图
研究认为,传粉生态位分化提高了传粉效率,进一步促进了白垩纪传粉昆虫和虫媒植物的演化。然而,或许就是丽蛉与其取食植物之间紧密的共生关系,随着取食植物在晚白垩世的衰落,丽蛉也随之灭绝。
本项研究得到中国科学院和国家自然科学基金委的资助。(完)
2018-09-17
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【中国科学报】绵里藏“针”揭奥秘
2018年9月14日 来源:中国科学报
黄铁矿化的骨针
晚奥陶世的六射海绵产地:安徽泾县
袁一雪
提到海绵,人们自然而然想到的是一种常见的生活用品,柔软而有弹性,这是人工合成制造而成的海绵。
但鲜有人知的是,很多年前,有一种来自大海的动物也叫海绵。
就外形而言,海绵距离人们常见的动物的样子相差甚远,它没有头,也没有尾、躯干和四肢,更没有神经和器官。它一直保持如此原始的样子,甚至6亿年的进化历程都没有改变太多,但其顽强的生命力让海绵从几次生物大灭绝中幸存下来。
在众多被研究的古生物化石中,海绵并不显眼,甚至一些观点认为海绵化石缺乏地层意义,没有太多应用价值,但一些古生物专家却未曾放弃过对海绵的研究,中国科学院南京地质古生物研究所博士李丽霞就是其中之一,她认为,海绵的研究价值远超过人们的想象。
意外发现
2011年,李丽霞攻读博士学位期间,在查阅相关文献资料时发现了一个叫泾县的小地方。这个小县城位于安徽省南部,曾经是新四军军部所在地,同时也是古生物研究工作开展得比较早的地区。早在上世纪80年代,就有南京地质古生物研究所的老前辈陆续前往这一地区及周边区域进行古生物学与地层学相关研究。在那里先后发掘出4.45亿年前的腕足类,以及三叶虫、笔石等化石,但一直没有与海绵相关的报道。
抱着试试看的心态,李丽霞与导师到达了泾县的剖面所在地。“当时,我被眼前的景象震撼了,一个群山环抱的小山村,仅有一条进村的小路,周围到处都是外形差不多的山包,很难确定哪个是产出化石的区域。”李丽霞回忆道。
没有气馁,他们更详细地研究前人的资料,徒步踏勘了周边大大小小的山包,终于在一个不显眼的无名小山包上找到了线索。
最先被找到的是腕足类和三叶虫,根据形态特征,研究人员推断这里的化石属于晚奥陶世较为特征的赫南特动物群。紧接着,在对上下地层仔细观察和标本采集过程中,他们不断发现新的门类,如笔石、棘皮类等。最终,岩石上一些细长如针状的化石吸引了他们的注意力,李丽霞与导师很快判断出这些化石就是构成海绵体骨骼的重要组成部分——骨针。
骨针是海绵的骨骼,有些海绵的骨骼也由骨片组成。一般情况下,海绵的软体很难被完整地保留下来,而且经过时间的荡涤,海绵留在化石中的痕迹便只剩下骨针或者骨片了。因此,骨针的出现令研究人员兴奋不已。
为了寻找更多的化石,他们从剖面最下面开始,一层一层逐层向上采集,终于在发现赫南特动物群之上的一个层位,发现了保存完整的海绵化石,“当时我们激动得都要跳起来了”。李丽霞在接受《中国科学报》采访时忆起当时的心情。最终,他们采集了两大箱保存精美的海绵化石,满载而归。
由海绵引发的故事
通过分析,李丽霞等人发现,带回来的海绵化石主要由保存完整的硅质海绵组成,既包括布尔吉斯页岩型海绵类群,也包括与现生海绵特征极为相似的类群。
判断海绵属于不同类群的标准,取决于骨针的类型及其排列方式。因为海绵的分类主要受幼虫形态、繁殖方式、骨针类型及骨针排列方式等多方面因素影响,海绵动物死后,其软体部分往往难以保存,只有硬体部分才有可能保存为化石。因此,海绵的幼虫形态和繁殖方式几乎无从考证,并不适合作为分类依据。但是大部分海绵所具有的类型各异的骨骼,就成为海绵化石最基本的特征,也是海绵动物最基本的分类依据。例如普通海绵纲的大骨针主要是四轴骨针和单轴骨针,骨针往往呈放射状或者轴向排列,而六射海绵纲的大骨针则均为三轴骨针,骨针多呈规则的网格状排列,或者不规则排列构成松散的骨架。
再通过对海绵化石的保存状况仔细分析,李丽霞与导师推断这些海绵当时很可能是被泥质浊流快速掩埋。不仅如此,研究人员更发现这些海绵类群均产自深水、低能且生态位充足、竞争者较少的生态空间中。它们的辐射演化与奥陶纪末大灭绝期间全球性广布的缺氧事件以及大规模海侵有密切联系。更重要的是,这是全球首次发现于晚奥陶世的有骨针海绵,填补了这一时期有骨针海绵化石记录的空白。
未完成的研究
然而,这并不是研究的终点,关于晚奥陶世的海绵研究将一直继续。
晚奥陶世是一个非常特殊的时期,处于地质历史上第一次大的灭绝事件期间,大约85%的海洋物种在这一时间后灭绝。
在对海绵的研究中,研究人员通过海绵分类学及系统发育研究,尝试揭示大灭绝前后海绵多样性演变细节。而且,通过对奥陶纪末大灭绝期间海绵动物群的埋藏学特征进行探索,进而探讨其埋藏环境及保存机制。此外,研究人员还依托剖面的优势,对奥陶纪末海绵动物群的多样性演变、海洋环境背景进行实例分析,力求揭示灭绝事件后海绵动物的复苏和再辐射模式。
其实,海绵是一种非常重要的造礁生物。最早从奥陶纪开始,普通海绵中的一个分支——石海绵类便开始参与造礁。到了晚古生代,钙质海绵数量激增,串管海绵等钙质海绵类大量繁盛,造就了一个大规模的成礁期。此后的三叠纪,海绵依旧是重要的造礁主力军。
“海绵造礁往往形成不同类型的礁灰岩,由于具备较高的孔隙性和渗透率,这类岩石颇有利于油气的富集和储存。因此,研究海绵化石,尤其是造礁海绵对礁体形成和发育的影响对于寻找具有工业意义的油气田,规划找油远景区有着非常重要的意义。”李丽霞表示。
而且,海绵的适应性较强,可以生活在不同深度、不同盐度的水域中,所以海绵化石对科学家分析了解、恢复当时的古环境提供了非常重要的指示意义。此外,海绵骨针也具有很重要的地质意义,因为有些会大量、局部富集形成燧石层或者海绵骨针岩,这种岩石可以作为一种标志层,指示当时的沉积环境、气候变化及构造运动等,对于地层对比也有一定的作用。
“现在,进行海绵化石相关研究工作的人员不多,但其实我国具有得天独厚的优势,化石资料十分丰富。未来,依托材料的优势,结合自身丰富的研究经验,势必为海绵化石研究提供巨大的推动作用。”李丽霞表示。而且,新技术、新方法的推广和应用也为海绵化石的研究注入新的活力。
《中国科学报》 (2018-09-14 第4版 自然)
2018-09-14
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【新华社】让“金钉子”绽放光芒
2018年9月12日 来源:新华社
2018年6月21日,国际地质科学联合会批准把寒武系第三统和第五阶共同底界的“金钉子”“钉”在中国贵州剑河,这是中国确立的第11颗“金钉子”。而在这11颗“金钉子”中,中国科学院南京地质古生物研究所(简称中科院南京古生物所)“金钉子”研究集体主持确立了7颗,参与确立了2颗,在国内外同类科研机构中,遥遥领先。
图为中国确立的“金钉子”在国际年地层表中的位置(红色箭头所指由南京古生物所确立)
我们这里所说的“金钉子”,并非用金子做的钉子,却比所谓金钉子更珍贵。地质学中的“金钉子”,是对全球年代地层单位界线层型剖面和点位(GSSP)的俗称,是全球地层划分和对比的国际标准。
正因如此,“金钉子”的确立和审批是个相当严格的过程,严谨且漫长。中国加入到全球“金钉子”的研究和竞争比国际上晚十余年,数十年的努力,明显后来居上。
中国的第一个“金钉子”是中奥陶统达瑞威尔阶的底界,于1997年确立在浙江省西部的常山县黄泥塘剖面,由南京古生物所金钉子研究集体的陈旭院士主持完成。其建立过程相当艰苦,充满了我国老一辈科学家的智慧和勇气,以及对科学的执着追求。
这一“金钉子”的前期工作(即基础地层古生物研究)从上世纪40年代就已经开始,但有针对性的创建工作是从1990年开始的。那年9月,第四届国际笔石大会的野外考察在浙江和江西交界的“三山地区”(江山-常山-玉山)进行。这一地区奥陶系发育完整,出露好,主要海洋生物类群的化石标本保存精美,给与会的各国专家留下了深刻的印象。随后不久,国际奥陶系地层分会成立了一个以陈旭为首的国际界线工作组,研究论证在“三山地区”确立奥陶系内第一个“金钉子”的可能性。
然而,“三山地区”当时还是浙西赣东北最落后的地区,交通闭塞,生活和工作条件都很艰苦。在黄泥塘“金钉子”剖面工作时,南京古生物所的研究人员为节省经费,同时提高工作效率,有时就住在剖面附近的农户家,搭伙吃饭。每天日出而作,日落而息,可以工作10小时以上。1991年9月的一天,因为去考察相距较远的一条剖面,陈旭与其研究生张元动租了一辆机动三轮车前往,在途中爬一个陡坡时因为颠簸而翻进了路旁的一条水沟,陈旭身上多处受伤,鲜血直淌,所幸并无大碍,从车子里爬出来帮助司机把车子抬到路上继续前行,自己则去村卫生所进行了简单包扎,当天还完成了全天的工作计划。
图为陈旭院士等在国内第一个金钉子剖面
自然条件的恶劣、生活条件的艰苦都算不上什么,真正难的是科学上的突破。奥陶系形成于距今4.88-4.44亿年,是地球历史上海洋生物开始急剧多样化的关键时期。全球奥陶系的“金钉子”研究工作虽然从七十年代即已开始,但因面临诸多棘手难题而进展缓慢,毫无建树。直到中国学者介入,才在九十年代中后期实现了国际奥陶系年代地层研究的重大突破。
当时世界各国的奥陶系基本都是参照已经沿用了100多年的英国传统划分,尽管这个划分存在着许多难以克服的严重缺陷。为解决这个难题,陈旭等选择了当时研究程度还很低、但是很有可能成为国际标准的一种名叫“澳洲齿状波曲笔石”的化石作为研究重点,对这一生物类群的结构特征、系统位置、演化关系和地层地理分布等进行了详细研究,确定了该类群的演化路线,揭示了它在区域内和全球范围内的对比意义,很好地解决了上述疑难问题。
当时英国奥陶系研究的首席科学家理查·福蒂教授曾极力维护英国的传统划分,想通过厘定界线定义、深入研究新剖面等多种方式把该“金钉子”建在英国。但是,当最后把黄泥塘剖面的研究成果展现在他和国际奥陶系相关权威专家面前时,他知道英国已经离这枚“金钉子”渐渐远去。2000年,张元动应邀到他所在的英国自然历史博物馆进行合作访问时,他由衷地表示出对黄泥塘剖面的赞赏,并认为这枚“金钉子”的确立是全球奥陶系数十年来最突出的进展。
中国每一颗“金钉子”的建立过程都有精彩“故事”,上面这些只是这一历史进程中的一点花絮和枝节,但却能从侧面体现出我国科学家穷且益坚的坚强意志、追求卓越的优秀品质和真挚殷切的爱国情怀。
万事开头难,黄泥塘“金钉子”的确立,叩开了在中国建立更多“金钉子”的大门。之后,南京古生物所“金钉子”研究集体再接再厉,主持或参与在中国确立了系列“金钉子”:
2001年,国际地科联批准由南京古生物所参与研究的浙江长兴县煤山D剖面为全球二叠系—三叠系界线的“金钉子”,这也是划分古生代和中生代的最重要的“金钉子”。
2003年,国际地科联批准将南京古生物所彭善池研究员主持研究的寒武系排碧阶底界“金钉子”建立在湖南花垣县排碧乡,并正式将全球寒武系第4统命名为“芙蓉统”,其最下部的阶命名为“排碧阶”,使得中国的地名正式进入了国际年代地层表。
2005年,由南京古生物所金玉院士主持研究的两个“金钉子”同时获批。即确立在广西来宾蓬莱滩剖面的二叠系吴家坪阶底界(亦即乐平统底界)“金钉子”,确立在浙江长兴县煤山D剖面的二叠系长兴阶底界“金钉子”。后者的确立,也使得长兴煤山成为目前为止全球唯一拥有两颗“金钉子”的单一地层剖面。
2006年,由南京古生物所陈旭和戎嘉余院士主持研究的湖北宜昌王家湾北剖面被确立为奥陶系赫南特阶底界“金钉子”。
2008年,由彭善池研究员主持研究的寒武系古丈阶底界“金钉子”被确立在湖南古丈县罗依溪。
2011年,由彭善池主持研究的寒武系江山阶底界“金钉子”被确立在浙江江山县碓边村,使得中国后来居上,第一次成为拥有“金钉子”最多的国家。
2018年,由南京古生物所参与研究的寒武系苗岭统乌溜阶底界“金钉子”,也就是最前面提到的寒武系第三统和第五阶的“金钉子”,被确立在贵州剑河县巴朗村,确立了中国作为拥有“金钉子”最多的国家的地位。
图为南京古生物所主持确立的七颗“金钉子”剖面的标志
这些“金钉子”的确立,都凝聚了南京古生物所“金钉子”研究集体科研人员数十年的心血,每一颗“金钉子”的后面,都有许多感人的故事,其中不乏失败和挫折、光荣与梦想。然而,每当看到中国的研究成果成为国际标准的时候,那种自豪感也是无与伦比的。
2018-09-12
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【中国科学报】昆虫化石与“湖泊生态革命”
2018年9月10日 来源:中国科学报
本报记者 沈春蕾 通讯员 陈孝政 盛捷
在距今约2.5亿年前的二叠纪末,地球曾经出现过一次生物灭绝事件,90%的物种灭绝。进入三叠纪,在陆地生态系统中,脊椎动物类群异常繁盛,植物和昆虫同样经历了重要的发展。“由于早、中三叠世昆虫化石极度稀缺,我们对于三叠纪昆虫复苏这一重要事件的认识严重不足。”中国科学院南京地质古生物研究所(以下简称南京古生物所)研究员王博告诉《中国科学报》记者。
近日,南京古生物所的科研团队对位于陕西和新疆的两个三叠纪昆虫化石群开展了深入研究,发现国外学者提出的“中生代湖泊革命”应提前至少5000年;证实全变态昆虫大辐射出现于中三叠世,比之前的推算时间提前了2000万年;还确定了精确陆相地层年龄,为生物群演化提供了标尺。相关研究成果于9月5日在线发表于美国《科学》杂志子刊《科学进展》。
全变态昆虫何时出现
昆虫经过受精卵、幼虫、蛹、成虫四个形态完全不同的发育阶段的生活史,叫作全变态,比如蚊子、苍蝇、蝴蝶、蜜蜂、甲虫等。王博告诉记者:“现生全变态昆虫在昆虫中占据最大比例和多样性,所以全变态昆虫什么时候繁盛也暗示了现代生态系统的诞生。”那么这些全变态昆虫是从何时开始出现在地球上的呢?
大约4亿年前,地球上出现了第一只昆虫;大约3亿年前,地球上开始出现全变态昆虫,但种类很少。进入三叠纪,海洋和陆地生态系统迅速发展,是现代生态系统起源的第一步,因而被称作“现代生态系统的黎明”。“此时期,在陆地生态系统中,脊椎动物类群异常繁盛,而植物和昆虫同样经历了重要的发展。”王博说。
南京古生物所科研团队通过研究陕西和新疆的两个三叠纪昆虫化石群后,不仅发现了一些现生昆虫的最早化石记录,也为同时期昆虫群对比提供了时代参考。
其中,科研团队发现陕西铜川和新疆克拉玛依昆虫群中全变态昆虫的数量众多、种类丰富。团队用近十年的时间,采集了大量的昆虫化石标本,找到了距今约2.37亿年的昆虫化石,并证实了全变态昆虫和水生昆虫在约2.37亿年前的三叠纪中、晚期经历了快速辐射和多样化。这里的快速辐射是指多种类生物在短时间内出现并急速增加。
王博告诉《中国科学报》记者:“我们通过对昆虫化石层的放射性同位素年代学和生物地层学年代限定,以及昆虫群面貌研究,提出了三叠纪中、晚期昆虫大辐射这一演化事件。这比之前科学家们推算的时间往前推了2000万年。”
十年科考路
十年来,南京古生物所研究员张海春带领“现代陆地生态系统起源与早期演化”团队,对西北地区三叠系地层开展了详细的考察工作。在陕西和新疆两个化石产地,迄今团队已采集了近千枚昆虫化石。
近期,该团队成员郑大燃、王博等与香港大学、长庆油田等科研人员合作,对陕西中三叠世晚期铜川昆虫群和新疆晚三叠世早期克拉玛依昆虫群进行了研究。
“我上周日刚从新疆回来。”王博告诉记者,“我们的采集点距离克拉玛依20多公里,需要穿过戈壁滩,沿途几乎荒无人烟,还没有手机信号,科考途中偶尔会发生‘丢人’事件。”王博自己就曾经在穿越山沟的时候,因为临时要回车上取补给,结果发现车不在了,原来司机已经开去终点等待,幸亏同行人员担心他走丢而选择在原地等待。
虽然采集的过程比较艰苦,但看着满满的化石还是颇有收获。王博说:“分析采集到的化石,我们发现铜川昆虫群包含至少11目28科,是世界范围内三叠纪最丰富的昆虫群之一。”该昆虫群拥有超过14个科的全变态昆虫,占所有昆虫化石的约65%。
科研团队还发现,三叠纪的鞘翅目化石大多仅保存了鞘翅,而铜川昆虫群中保存了大量身体完好的甲虫。另外,在两个昆虫群中都发现了毛翅目幼虫构筑的巢穴——石蚕巢。团队采集的克拉玛依昆虫群包含6目10科,其中以石蚕巢和划蝽为代表。王博向记者展示了石蚕巢化石:“石蚕巢”大小只有几毫米,需要用放大镜才能观察清楚。
毛翅目是鳞翅目的姊妹类群,鳞翅目最早记录是来自三叠纪—侏罗纪界线地层,而毛翅目最早记录来自西伯利亚早侏罗世的石蚕巢化石。铜川和克拉玛依昆虫群中发现的石蚕巢化石则将毛翅目的起源和筑巢行为追溯到了三叠纪拉丁期。
此外,两个昆虫群都拥有多样性最高的全变态昆虫,以长翅目和鞘翅目为代表。前人的研究显示,全变态昆虫在石炭纪早期已经出现,并在早、中三叠世多样化,但它们直到中生代中期才在全球占据主导地位。
王博还告诉记者,含化石层位也是长庆油田和克拉玛依油田的重要产油层,团队采用的同位素年代学和生物地层学的研究结果,也为油气资源勘探提供了新的定年和化石证据。
现代湖泊如何起源
作为现今地球上生物多样性最高的生态环境之一,湖泊可以说是众多水生动植物的“快乐家园”。然而,在3亿多年前的湖泊中,这样生机勃勃的场景却并不存在。尤其是在2.5亿年前的二叠纪大灭绝之后,整个陆地生态系统中,75%的生物受到了毁灭性打击。由于气候干旱,当时的湖泊更是稀少,仅有的湖泊中,也只有少数几种生物生存。
直到一场“中生代湖泊革命”的到来,湖泊才开始逐渐拥有了“生机”。2003年,亚利桑那大学教授Andrew Cohen在他的专著《古湖泊学》中首次提出,可能是在侏罗纪到白垩纪,存在着一次“中生代湖泊革命”,从而形成了现代湖泊生态系统的雏形。
王博指出,学界一直存在这样的疑问,如何考证湖泊生态革命真的是从侏罗纪才开始的?南京古生物所科研团队通过采集研究两个三叠纪地层中的昆虫化石群,发现一些重要的水生全变态昆虫可以追溯到中三叠世。
比如,克拉玛依昆虫群中发现的大量划蝽也是最早的水生蝽类。这些多样的水生昆虫属于“中生代湖泊革命”的一部分,南京古生物所团队的研究表明水生昆虫的多样化在中三叠世晚期已经出现,为淡水生态系统的早期演化提供了新的视角:“中生代湖泊革命”在三叠纪就已经开始。
相关论文信息:DOI:10.1126/sciadv.aat1380
《中国科学报》 (2018-09-10 第6版 院所)
2018-09-10
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【珠江晚报】中国科研团队发现三叠纪昆虫演化新证据
2018年9月8日 来源:珠江晚报
据新华社华盛顿9月5日电 一个中国科研团队5日在美国《科学进展》杂志上发表报告说,他们发现大约2.37亿年前全变态昆虫和水生昆虫曾经历生物多样性大发展。这一发现有助于三叠纪昆虫复苏事件研究及油气资源勘探。
中国科学院南京地质古生物研究所团队对在陕西铜川和新疆克拉玛依化石产地采集的两块凝灰质砂岩样品,进行了同位素年代学和生物地层学年代测定,并结合昆虫群面貌研究,提出“三叠纪中晚期昆虫大辐射”这一演化事件。
二叠纪末生物灭绝事件后,昆虫数量和多样性急剧下降,其后的三叠纪被称为“现代生态系统的黎明”,但这一时期昆虫化石稀缺,此前人们对三叠纪昆虫复苏认识不足。
新研究发现,铜川和克拉玛依两个昆虫群中都有毛翅目幼虫构筑的巢穴“石蚕巢”。此前毛翅目的最早记录来自西伯利亚白垩纪下侏罗统的石蚕巢化石,而其姊妹类群鳞翅目的最早记录是三叠纪-侏罗纪界限地层。新化石将毛翅目的起源和筑巢行为追溯到更早的三叠纪中三叠世拉丁期。
三叠纪、侏罗纪和白垩纪是中生代的先后3个阶段,处于2.52亿年前至6600万年前之间。
研究人员说,铜川和克拉玛依两个昆虫群中都拥有多样性最高的全变态昆虫,而此前认为,全变态昆虫到中生代中期才在全球占据主导地位。昆虫在个体发育中,经过卵、幼虫、蛹和成虫等4个时期的叫全变态昆虫。
2018-09-08
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