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广西云南早泥盆世地层中发现同种工蕨类植物化石
工蕨类植物广泛分布于全球志留—泥盆纪地层中，也是我国华南早泥盆世植物的主要类群。紧贴扁囊蕨（Demersatheca contigua）是中国南方泥盆纪早期植物区系的一种特有的陆生维管植物，对紧贴扁囊蕨的研究对探讨中国南方早期泥盆纪植物的地理意义具有重要作用。
之前的研究认为紧贴扁囊蕨孢子囊穗整体呈圆柱形是由孢子囊近轴瓣陷入孢子囊穗，远轴瓣与孢子囊穗表面平齐所造成，但新的研究发现改变了这一认识。此外，紧贴扁囊蕨最初在命名时缺少模式标本，在后期修订时，其命名问题仍被忽略。所以对紧贴扁囊蕨的研究和认识还存在较多问题尚未解决和澄清。
近期，中国科学院南京地质古生物研究所泥盆系研究团队的徐洪河研究员、王怿研究员和博士研究生汪瑶对产自云南和广西早泥盆世地层中的工蕨类植物紧贴扁囊蕨进行了研究。研究团队对云南文山早泥盆世坡松冲组的六块馆藏标本进行了重新观察并对采自广西苍梧早泥盆世苍梧组的十一块新标本进行研究，总结曾经相关文献报道，最终对紧贴扁囊蕨的种征进行了修订，重建其繁殖部分孢子囊穗的模型，讨论了该种的系统命名问题，并对该种的古植物地理学意义进行了探讨。研究成果已经在国际古植物学和孢粉学专业期刊Review of Palaeobotany and Palynology上在线发表。
新的研究发现紧贴扁囊蕨的孢子囊两瓣外凸，孢子囊整体近轴向弯曲，相邻孢子囊彼此之间紧密贴合在一起，才会形成圆柱形的孢子叶球。新研究对这种孢子囊穗的三维形态重建了模型，展示了四列孢子囊纵向交错对生而形成的孢子囊穗结构，不同颜色的孢子囊代表不同列。单个孢子囊呈椭圆形或扇形，开裂线沿孢子囊前缘延伸。并根据《国际藻类、真菌和植物命名法规》在其原始材料中推选了后选模式标本（在此情况下等同于模式标本），完善了紧贴扁囊蕨命名的合格发表。
长期以来，华南植物群被认为是中国早泥盆世植物群重要的组成部分。近些年的研究结果又将华南早泥盆世植物群分为三个植物地理亚区系：云南，广西和四川，每个植物亚区系都有各自独特的地方性分子，而且共有的属种类型较少。从属一级别来看，Adoketophyton和Guangnania出现在云南和四川地区，扁囊蕨出现在云南和广西地区，只有Zosterophyllum在三个地区均有分布。从种一级别，仅紧贴扁囊蕨同时在云南和广西地区出现。不过，就目前的情况来看，相关植物化石记录有限，需要更加详细的植物群研究，以支持不同植物亚区系之间的对比。
论文信息：Wang Yao, Xu Hong-He*, Wang Yi, 2020. Morphology, nomenclature and potential paleophytogeographic implication of Demersatheca contigua (Zosterophyllopsida) from the Lower Devonian of Yunnan and Guangxi, southwestern China. Review of Palaeobotany and Palynology. 104209. https://doi.org/10.1016/j.revpalbo.2020.104209032020-04 -
二叠纪末大灭绝后湖泊生态系统的复苏需要一千万年
二叠纪末期（2.52亿年前）发生了显生宙最大的生物灭绝事件，引发了严重的海洋和陆地生态系统危机，约75％的陆地生物物种消失。大灭绝之后陆地生态系统需要多长时间才能恢复？近日，中国科学院南京地质古生物研究所科研团队最新的研究发现，二叠纪末大灭绝之后湖泊和森林生态系统可能都需要长达1000万年的时间才能明显恢复，相关成果于2020年3月30日在线发表于国际知名期刊《地质学》（Geology）。
三叠纪早期极端的气候环境，导致海洋生态系统在二叠纪末大灭绝事件之后的约800-1000万年才得到明显恢复。由于三叠纪早、中期深湖相沉积地层和化石记录较为缺乏，我们对于湖泊生态系统的复苏模式和时间了解较少。
近日，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”的研究生赵向东和郑大燃博士在王博研究员和张海春研究员的指导下，与长庆油田解古巍工程师等合作，对鄂尔多斯盆地的中三叠统湖相沉积地层进行了系统研究，提出湖泊生态系统在中三叠世中期就显示了明显的恢复。同时，研究层位也是长庆油田的重要产油层，同位素年代学和地层学的研究结果也为精时地层对比和油气资源勘探提供了新的定年和化石证据。
研究团队在鄂尔多斯盆地南缘三条富含油页岩和凝灰岩的剖面（霸王庄、马庄和衣食村）进行了高精度的地层学、沉积学和古生物学研究，并对剖面中的火山灰、凝灰岩和凝灰质砂岩进行了锆石铀-铅（U-Pb）定年，最终将湖相油页岩底部年龄卡定在242Ma左右，归于中三叠统铜川组。这套油页岩是二叠纪末大灭绝之后已知最早的深湖相沉积，比之前的记录向前推进了500万年。
研究团队在铜川组油页岩中发现了较丰富的植物、介形虫、叶肢介、鲎虫、昆虫、鱼和鱼粪等化石。其中最大的螺旋状鱼粪化石长达77毫米，表明当时湖泊中已存在体型较大的捕食性鱼类。通过对部分鱼粪化石进行切片，研究团队在其中发现了双翅目昆虫的大颚。化石研究表明，当时的湖泊中已经出现了复杂的多层营养级的关系：其中的初级生产者为各种藻类；初级消费者主要是以藻类为食的介形虫和昆虫等动物；二级消费者包括各类水生肉食性昆虫以及鱼类等；顶级消费者为大型的捕食性鱼类。这种生态类型与古生代湖泊中双翅目幼虫普遍缺失和水生甲虫稀少的情况明显不同，代表了一个典型的中生代湖泊生态系统。
在三叠纪最初的1000万年内，世界各地的陆相地层中普遍缺失煤层，因此这段时期也被称为“煤层缺失期”（Coal Gap）。通常认为中三叠世煤层的再次出现代表了大灭绝后森林生态系统的明显恢复。在鄂尔多斯盆地，已知最古老的三叠系煤层产出自二马营组的最上部，其年龄略老于铜川组油页岩的年龄。研究结果表明复杂湖泊生态系统的复苏与“煤层缺失期”的结束时间相吻合，表明湖泊和森林生态系统可能通过生物、物理和化学等作用紧密联系在一起。总之，湖泊和森林生态系统可能都需要长达1000万年的时间才能明显恢复，比孢粉学数据推断出的植物群落的恢复时间要长得多。
早三叠世炎热的气候会限制湖泊中的溶解氧含量，从而阻碍了生态系统的复苏。然而，在安尼期海洋中碳埋藏的大量增加可能会导致大气CO2含量下降和全球降温，从而改善了湖泊的生态条件。此外，火山灰给湖泊带入丰富的营养物质，可能显著提高了鄂尔多斯盆地古湖泊的初级生产力。因此，全球温度降低和火山灰养分输入可能共同促进了鄂尔多斯盆地古湖泊生态系统的繁盛。
相关研究工作由中国科学院和国家自然科学基金委共同资助。
论文信息：Zhao Xiangdong, Zheng Daran, Xie Guwei, Jenkyns H.C., Guan Chengguo, Fang Yanan, He Jing, Yuan Xiaoqi, Xue Naihua, Wang He, Li Sha, Jarzembowski E.A., Zhang Haichun, Wang Bo* (2020) Recovery of lacustrine ecosystems after the end-Permian mass extinction. Geology, doi:10.1130/G47502.1.
012020-04 -
缅甸掸邦高原蜓类古生物地理研究取得进展
特提斯的构造演化一直是学术界研究的热点。二叠纪时，冈瓦纳大陆北缘发生裂解，基墨里陆块从冈瓦纳北缘裂解出来，然而其裂解的过程及不同地块之间的古地理对比关系则是学术界争议的焦点。其中困扰学术界许久的问题是蛇绿岩广泛分布的藏北班公湖-怒江缝合带怎么穿越滇西连接缅甸。即西藏的拉萨地块和南羌塘地块如何穿越滇西同缅甸的相关地块对比。
针对这些问题，中国科学院南京地质古生物研究所晚古生代研究团队张以春研究员等同南京大学、中国科学院青藏高原研究所、缅甸地质学会等单位的同行在缅甸掸邦高原进行了多次联合科学考察，针对掸邦高原中二叠统Thitsipin组中的蜓（上竹下蜓）类动物群展开了系统研究。
通过研究发现Thitsipin组中的蜓类分异度低，属于基墨里生物区，与华南等低纬度区的动物群明显不同。更重要的是，在掸邦高原的诸多剖面中，Eopolydiexodina afghanensis和Jinzhangia shengi这两个种具有很高的丰度，这种情况和滇西的保山地块和西藏的南羌塘地块非常相似，但这两个属（种）在拉萨地块和腾冲地块上从未见报道。同样，在拉萨和腾冲地块上普遍存在的Nankinella-Chusenella组合在南羌塘、保山和掸邦高原上也不存在。这些基墨里陆块中二叠世？类的聚类分析证实了上述规律。
研究更加证实掸邦高原不含有早二叠世晚期裂解型的玄武岩，这一现象和保山地块和南羌塘地块明显不一致。因此，这否定了Sibumasu地块中包括滇西两个地块的可能性。
该研究证实：（1）缅甸掸邦高原在中二叠世古生物地理上和滇西保山地块和西藏南羌塘地块亲缘；（2）Sibumasu地块不包括滇西的腾冲地块和保山地块；（3）班公湖-怒江缝合带从滇西保山地块和腾冲地块之间的高丽贡山通过，而非腾冲地块西部的缅甸密支那蛇绿岩带。（4）班公湖-怒江洋在中二叠世已经有一定的宽度，从而形成南羌塘-保山-Sibumasu和拉萨-腾冲地块之间古生物地理的差异性。
该研究近期在线发表于Papers in Palaeontology杂志上。该研究受科技部第二次青藏高原综合科学考察研究、国家自然科学基金委重大研究计划重点项目、中国科学院先导战略专项B类项目等共同支持。
文章信息：Zhang, Y.C., Aung, K.P., Shen, S.Z., Zhang, H., Zaw, T., Ding, L., Cai, F.l., Sein, K., 2020. Middle Permian fusulines from the Thitsipin Formation of Shan State, Myanmar and their palaeobiogeographical and palaeogeographical implications. Papers in Palaeontology, in press.
172020-03 -
植物化石揭示青藏高原北缘早渐新世古海拔古气候
位于青藏高原北缘的柴达木盆地发育有连续的新生代地层，是研究亚洲内陆干旱化进程及其机制的理想地区。大量的沉积学证据显示亚洲内陆自晚始新世逐渐变干，并持续至今。驱动亚洲内陆干旱化的因素包括新生代全球气候变冷，印度与亚洲板块碰撞后青藏高原的隆升，以及副特提斯洋的退缩等。对这一地区古近纪古海拔和古气候的定量重建无疑是认识亚洲内陆干旱化历史和驱动机制的关键。
近日，中国科学院南京地质古生物研究所史恭乐副研究员与中国地质大学（武汉）宋博文博士、张克信教授课题组，中科院西双版纳热带植物园和英国开放大学Robert Spicer教授等多个团队合作，在对大红沟剖面早渐新世植物叶化石精确分类的基础上，运用气候叶相多变量分析程序(CLAMP)和热焓值(moist enthalpy method)的方法，结合大气海洋综合环流模型(GCM)，定量重建了柴达木盆地北部早渐新世的古气候和古海拔。2020年3月1日，相关研究成果在线发表于国际知名地学期刊《地球与行星科学通讯》（Earth and Planetary Science Letters）。
化石产地现今气候寒冷，极端干旱，年均温1.9°C，年降水量仅为82.7 mm。结合生物地层学年龄的磁性地层学研究表明，植物化石层的精确年龄为30.8 百万年，属早渐新世。
重建结果显示，柴达木盆地北部渐新世早期气候凉爽，年均温11.6 ± 2.4°C，湿度中等，海拔为~3.3 ± 1.4 km，与盆地现今的海拔类似，但高于同一时期隆升前的藏南喜马拉雅地区。同时，盆地冬季均温近冰点(1.4 ± 3.5 °C)，夏季凉爽(均温~23 ± 2.9 °C)，温度季节性差异较大但远比现今温度季节性差异低。年降水量很可能超过1000 mm(生长季降水量1229 ± 643 mm)，夏季干燥，冬季湿润，降水季节性差异较低。降水模式显示柴达木盆地北部早渐新世降水主要受西风带控制，水汽来源于退缩前副特提斯洋。亚洲季风在当时尚未影响到柴达木盆地。
化石植物类群组成显示柴达木盆地北部渐新世早期的植被是以杨属Populus和豆科绝灭类群柄豆荚Podocarpium占优势的温带落叶阔叶植被。结合早渐新世较为温暖的全球气候背景和化石产地相对较低(38.55° N)的古纬度，重建的古海拔和古气候与植被类群组成和性质是一致的。
植物化石显示柴达木盆地北部渐新世早期已隆升至现今海拔，这似乎更支持青藏高原南部和北部在印度与亚洲板块碰撞后同时开始隆升的构造模型。
研究获得了国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项（B类）、中科院青促会和中国地质调查局项目等的经费资助。
论文信息：Song Bowen*, Spicer R.A., Zhang Kexin*, Ji J., Farnsworth A., Hughes A.C., Yang Y., Han F., Xu Y., Spicer T., Shen T., Lunt D.J., Shi Gongle*, 2020. Qaidam Basin leaf fossils show northeastern Tibet was high, wet and cool in the early Oligocene. Earth and Planetary Science Letters 537, 116175.132020-03 -
琥珀标本揭示传粉蝎蛉特化的口器形态和习性
中生代存在着一类特殊的长翅目昆虫——中生蝎蛉，它们具有特化的、明显伸长的口器，被认为是被子植物大辐射之前的裸子植物的重要传粉者。近日，科研人员通过对约1亿年前白垩纪缅甸琥珀中昆虫化石的研究，揭示了这类生物的长口器的起源。相关研究成果于2020年3月4日在线发表于《科学》（Science）杂志子刊《科学进展》(Science Advances)。
中生蝎蛉广泛分布于我国侏罗纪燕辽生物群、白垩纪热河生物群和缅甸琥珀生物群。在中生蝎蛉总科中，阿纽蝎蛉科(Aneuretopsychidae)是已知第一个具长口器的长翅目昆虫，其口器结构被认为是与跳蚤同源。因此，阿纽蝎蛉科的口器对于我们了解长口器的起源和蚤目的起源具有重要意义。但已知标本都是基于二维的岩石印痕化石，其口器细节结构仍不清楚，并存有很大争议。
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”的硕士研究生赵向东在王博研究员和张海春研究员的指导下，通过对白垩纪缅甸琥珀（约1亿年前）中的阿纽蝎蛉科昆虫的研究，为我们了解传粉和吸血昆虫的早期演化提供了新证据。
研究团队发现阿纽蝎蛉科口器主要包括三个部分：一个细长的舌，其两侧发育有一对散开的外颚叶。其舌的腹侧有横向的凹槽，上面有一个向上开口的食道，作为食物进入咽部的通道；外颚叶的外表面同样有横向的凹槽和硬环，硬环可以控制口器的弯曲程度。在进食时，外颚叶会暂时闭合并包裹住舌，形成功能性的虹吸口器。该形态学特征表明阿纽蝎蛉科口器为下颚起源，从而否定了下唇起源的假说。
研究团队对38个化石类群的54个特征进行系统发育分析，结果表明中生蝎蛉总科为一单系群，其长口器可能起源于二叠纪晚期。
此外，细致的解剖学分析表明，阿纽蝎蛉科和中生蝎蛉总科的口器与跳蚤不同，因此这些蝎蛉都不是蚤目的姊妹群。目前，在缅甸琥珀中已经发现了包括长翅目、脉翅目和双翅目在内的至少5个科的长口器昆虫，进一步表明了白垩纪中期传粉昆虫的多样性和复杂性。
本研究为解释蝎蛉长口器起源、蚤目起源以及白垩纪传粉昆虫演化提供了新见解。
相关研究工作由中国科学院、科技部和国家自然科学基金委资助。南京古生物所方艳高级工程师提供了激光扫描共聚焦显微镜技术支持，画师杨定华绘制了二维和三维复原图。
论文信息：Zhao Xiangdong, Wang Bo*, Bashkuev A.S., Aria C., Zhang Qingqing, Zhang Haichun, Tang Wentao, Engel M.S. (2020) Mouthpart homologies and life habits of Mesozoic long-proboscid scorpionflies. Science Advances, 6: eaay1259.052020-03 -
东秦岭志留纪牙形刺研究取得新进展
东秦岭陕西岚皋地区的志留系主要是一套碎屑岩沉积，里面含有丰富的笔石化石。而其中有一套灰岩夹层，被命名为白崖垭组。尽管上下地层中笔石非常发育，但是对于白崖垭组的时代界定，却一直存在着争议。
2019年，中国科学院南京地质古生物研究所陈中阳博士、博士研究生李超、爱沙尼亚塔林理工大学Peep Mannik博士以及中国地质调查局西安地调中心王欣、王健博士等对陕西岚皋田湾村剖面白崖垭组中的牙形刺进行了研究。
研究报道了志留纪兰多维列世特列奇期的牙形刺属Astropentagnathus在中国的首次发现。这个在全球其他地区广泛分布的属，在过去并没有从中国的材料中识别出。本研究中，Astropentagnathus属的两个种（Astropentagnathus irregularis与Astropentagnathus araneum）均在白崖垭组的材料中被识别出来，进一步扩展了对于Astropentagnathus属分布范围的认识，同时也为白崖垭组时代的界定提供了证据。白崖垭组中所获得的牙形动物群表明，其最低层位为兰多维列统特列奇阶中下部Pterospathodus eopennatus超带，而最高层位为温洛克统下部（大致为Kockelella ranuliformis超带）。
陕西岚皋田湾村剖面和桥西剖面的牙形刺研究对比显示，白崖垭组可能存在一定的穿时性，具体的穿时程度还有待后续深入研究。
该成果已在《远古世界》（Palaeoworld）在线发表，研究得到中国科学院先导专项B类、国家重大科技专项、国家自然科学基金委员会、现代古生物学和地层学国家重点实验室和中国地质调查局等共同资助，是国际地学计划IGCP 652的阶段性成果。
相关论文信息：Chen, Z.Y.*, Mannik, P., Wang, X., Li, C., Wang, J. 2019. First documentation of Llandovery (Silurian) conodont genus Astropentagnathus in China (Langao, Shaanxi Province) and the age of Baiyaya Formation. Palaeoworld. https://doi.org/10.1016/j.palwor.2019.11.002022020-03 -
柏科化石揭示植物类群如何响应白垩纪-古近纪之交气候变化
在白垩纪-古近纪之交（约66.0 Ma）发生了以非鸟类恐龙绝灭为标志的第五次全球生物大绝灭，这次绝灭事件改变了陆地生态系统和一些生物的演化方向，同期还伴随有全球性降温。在整个生物界中，动物类群跨越白垩纪-古近纪界线前后的形态变化前人已有报道；而对于植物类群如何跨越白垩纪-古近纪之交这一科学问题，迄今所知甚少。
针对这一科学问题，中国科学院南京地质古生物研究所博士后崔一鸣、中国科学院植物研究所王宇飞研究员团队和维也纳大学David Ferguson教授开展合作研究，在发现黑龙江嘉荫早古新世柏科化石新物种中华美索赛帕里斯（Mesocyparis sinica）基础上，从形态学和生态学等方面探究了植物类群如何响应白垩纪-古近纪转折期气候变化。该研究成果“Fossil evidence reveals how plants responded to cooling during the Cretaceous-Paleogene transition”于2019年发表于国际学术期刊BMC Plant Biology。
此研究将Mesocyparis全部5个物种的形态变化置于广义柏科系统发育框架下，发现该属最显著形态变化为该属的球果增大了约1.3倍。同时，类比研究揭示现今柏科近缘类群的球果大小与温度呈负相关，暗示着在白垩纪-古近纪之交，降温很可能驱动了该属球果体积的增大。此外，研究人员推测，球果增大的生物学功能可能是一种帮助种子扩大传播和生存的机制，与取食球果和种子的动物对视觉醒目的大球果的选择偏好有关，这种选择偏好可能发挥了自然选择的作用，拣选并强化美索赛帕里斯属球果增大的性状。而发生在这一时期的鸟类与哺乳动物的快速辐射演化带来了大量潜在的搬运球果和种子的新生类群，为该属的扩散传播增加机会。
更有趣的是，该研究首次定量刻画了在大约70-60 Ma的时段内，该属连同水杉属（广义柏科）和Nordenskioeldia（昆栏树科）的分布北界都往南迁移了大约4-5°，即450-550公里。这些发现表明，植物类群的分布北界受到白垩纪-古近纪之交降温的影响而南迁是一个普遍规律。这项研究首次提供了植物类群如何从形态学和地理分布变化两方面来响应白垩纪-古近纪之交气候变化的案例，并拓展了科学界对于植物适应气候变化的认知。
此项研究工作得到了国家自然科学基金委重大项目和面上项目、现代古生物学和地层学国家重点实验室基础基金项目、中国科学院战略性先导科技专项（B类）以及国家重大科学研究计划“全球变化研究”项目的共同资助。
论文信息：Yiming CUI, Wei WANG, David FERGUSON, Jian YANG, Yufei WANG. Fossil evidence reveals how plants responded to cooling during the Cretaceous-Paleogene transition. BMC Plant Biology, 19:402, (2019). https://doi.org/10.1186/s12870-019-1980-y282020-02 -
安徽发现距今最早的花骨海绵类化石
花骨海绵类（Rossellids）是现生海绵中较为常见的一类六射海绵，外观形态多样，广布于全球深水生态系统中，其生活的水深范围比较广，最深可达6700多米。这类海绵目前被归入松海绵目（Lyssacinosa）、花骨海绵科（Rossellidae）中。尽管松海绵类被认为是一个超级保守的类群，其最早的化石记录发现于奥陶纪地层中，然而并没有任何证据显示花骨海绵类可见于早古生代地层中。
有关花骨海绵的化石记录通常见于新生代地层中，骨针多以散落状态保存，其中大部分属种的模式标本均为现生花骨海绵。 截止目前，花骨海绵最早的化石记录可追溯至白垩纪，这一记录也得到了最新的分子古生物学研究结果的支持。然而，白垩纪仅有的一枚完整的花骨海绵标本因其特征骨针的退化，分类位置仍待商榷；而其他花骨海绵标本则均为零星、松散的骨针，据此无法建立相关属种。
2019年，中国科学院南京地质古生物研究所李丽霞博士等人在安徽省南部泾县北贡特异埋藏海绵动物群中发现并报道了奥陶—志留纪过渡期的花骨海绵化石。该标本呈球状或卵状，壁较厚，表面具进水孔。海绵体主要由六射骨针（hexactin）和十字骨针（stauractin）组成松骨网状骨骼。海绵体表皮边缘由以五射骨针（pentactin）代表的下向皮层骨针（hypodermalia）相互叠覆组成。突出骨针（prostalia）主要是五射骨针及少量六射骨针。海绵体具较坚硬底部，未见根须骨针（basalia）。鉴于其特征有别于花骨海绵类中的其他属种，故以中国古花骨海绵（Palaeorossella sinensis gen. et sp. nov）为模式种，建立古花骨海绵属（Palaeorossella gen. nov.）。
此次所发现的花骨海绵标本具有典型的、特征性的骨针及排列方式，其保存完整的骨骼结构不仅为精确地确定其分类位置提供了可能，也为探明该类海绵的系统演化提供了非常重要的材料。这是目前已知最早的花骨海绵类化石，可将其化石记录提前了3亿多年。
一般地，就海绵动物而言，尤其是六射海绵，其很多类群的演化是非常保守的，一些特征在早古生代甚至更早的类群中就已经出现，因此寻找早期特征保存完整的海绵化石进行研究对于探索海绵动物的起源和系统演化有着非常重要的作用，同时也为分子古生物学研究提供诸多关键信息，较为精确地限定其祖先类群起源和演化的关键时间节点，大大提升了研究的精度。
相关成果近期作为封面文章发表于国际刊物Palaontologische Zeitschrift，该研究得到中国科学院战略先导专项（B）、国家自然科学基金及现代古生物学和地层学国家重点实验室的联合资助。
相关论文信息：Lixia Li, Dorte Janussen, Renbin Zhan, Joachim Reitner, 2019. Oldest known fossil of Rossellids (Hexactinellida, Porifera) from the Ordovician–Silurian transition of Anhui, South China. Palaontologische Zeitschrift, 93(4): 559-566.242020-02 -
白垩纪轮藻化石研究揭示现代轮藻植物群起源
在全球相对海平面较低的背景下，陆地湖盆系统于侏罗纪晚期至白垩纪早期在全球扩展，由此轮藻植物群得到了发展，棒轮藻科逐步扩大，并占据主导地位。晚白垩世早期（塞诺曼期至土伦期），连续的轮藻化石记录十分匮乏，但是该时期却是轮藻演化史上的一个重要时期，因为晚白垩世晚期（坎潘期至马斯特里赫特期）棒轮藻科几乎被轮藻科取代，并与现代轮藻植物群面貌相似。
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”的李莎博士、王启飞研究员和张海春研究员与中国地质大学（北京）万晓樵教授、张翼翼教授以及西班牙巴塞罗那大学Martín-Closas教授合作，研究了松辽盆地“松科1井”（南孔）的轮藻植物群，为揭示现代轮藻植物群的起源提供了重要参考。“松科 1井”科学钻探工程是国际大陆科学钻探计划框架下第一口陆相白垩系科学钻探井，为研究提供了土伦期到圣通期的轮藻化石材料。
晚白垩世土伦期至圣通期的轮藻植物群化石记录在全球范围内十分匮乏，主要是由于当时全球海平面较高，非海相地层分布有限。松辽盆地土伦期至圣通期的轮藻植物群包括大量轮藻科分子：Nodosochara (Turbochara) heilongjiangensis comb. nov., Lamprothamnium ellipticum, Lychnothamnus barbosai and Lychnothamnus quantouensis comb. nov.，以及少量棒轮藻科分子：Atopochara trivolvis var. restricta。其中，Lychnothamnus属在土伦期的出现是该属在欧亚大陆的最早记录。A. trivolvis var. restricta在欧洲见于阿尔布阶?–赛诺曼阶，它在松辽盆地属于孑遗种。这些发现表明，棒轮藻科在土伦期至圣通期已失去其在早白垩世的主导地位，轮藻科开始占据优势，这比以前的认识向前推进了800万年。该时期松辽盆地含轮藻的沉积相主要为大型浅水、永久性淡水湖泊和沼泽环境，与全球大多数地方的咸水沉积不同，这也解释了该时期轮藻植物群在松辽盆地繁盛的原因。
研究成果在国际古生物学期刊Review of Palaeobotany and Palynology在线发表。相关研究得到国家自然科学基金（41972018、41602003、41688103） 、中国科学院先导专项B类（XDB26000000）、西班牙经济与竞争部（Spanish Ministry of Economy and Competitiveness：CGL2015-69805-P）和欧洲区域发展基金（European Regional Development Fund：CGL2015-69805-P）的共同资助。
相关论文信息：Li, S.*, Wang, Q.F., Zhang, H.C., Zhang, Y.Y., Wan, X.Q., Martín-Closas, C.*, 2019. Filling a gap in the evolution of charophytes during the Turonian to Santonian: Implications for modern physiognomy. Review of Palaeobotany and Palynology, https://doi.org/10.1016/j.revpalbo.2019.104154202020-02 -
中国科学家牵头揭秘古生代海洋生物多样性演化
在中国科学院战略性先导科技专项（B类）“关键地史时期生物与环境演变过程及其机制”等的支持下，由南京大学、中国科学院南京地质古生物研究所等共同完成的有关寒武纪至三叠纪早期海洋无脊椎动物生物多样性演化的论文于1月17日在美国《科学》（Science）杂志在线刊发。该研究利用古生物大数据、超级计算、模拟退火算法和遗传算法等全新的方法和手段，基于化石记录重现了生命演化历史，改变了当前对古生代海洋生物多样性演化的认知。
生命起源与演化是世界十大科学之谜，也是《科学》杂志列出的125个重大科学问题之一。了解地球上生命的演化历程，是人类了解自身由来、以及未来演化的重要手段。地球上曾经生活过的生物中99%以上已经灭绝，但只有很少一部分能保存为化石，如何通过不完整的化石记录重建地球历史生物多样性的变化规律是一个重大科学难题。此外，在地球历史中，曾经发生过重大的生态系统和环境的突变，导致了多次生物大灭绝事件。利用古生物数据库重建地质历史全球生物多样性模式，揭示地球生命的演化历史，以及与环境变化之间的关系，可以为了解当前的地球生物多样性危机提供重要启示。
为了建立古生代（约5.4亿年-2.4亿年，相当于寒武纪至三叠纪早期）海洋生物多样性曲线，项目团队自2000年开始收集了大量已发表的地层剖面和化石记录，并于2006年统一纳入由南京古生物所自主建设的古生物学和地层学数据库（GBDB数据库），本次研究从中遴选了3112个地层剖面、11268个海洋化石物种的26万化石数据作为研究的对象。
国际同类研究通常基于编目式数据库的方式进行多样性统计分析，分辨率低，难以准确重现生命演化的精细过程。为了根本地解决这一问题，团队结合了模拟退火算法和遗传算法，自主开发了基于并行计算的约束最优化方法 - CONOP.SAGA。利用“天河二号”超级计算机，经过反复计算和验证，获得了全新的寒武纪-三叠纪海洋无脊椎动物的复合多样性曲线，其统计时间分辨率约为2.6万年，较国际同类研究的精度提高了400倍左右。
该项研究表明，前人使用的低分辨率且不均一的时间标尺，会直接影响对古生物多样性的估算，导致无法准确评估生物多样性的变化速率和模式，并可能掩盖突发性的重大事件以及短时间的剧烈波动。
新建立的多样性变化曲线更加准确地重现了地质历史中最大的三次生物灭绝事件和两次重大生物辐射事件的精细过程。其中，2.52亿年前发生了人类迄今为止识别出的最大规模的生物灭绝事件，导致约80%的海洋生物在数万年内迅速灭亡，这一事件的发生，与当时全球气候的快速升温密切相关。两次重要的生物辐射事件，分别发生在4.9-4.7亿年前和3.4-3亿年前，并均与当时全球气候的逐渐变冷同步。深刻理解这些重大生物事件的驱动机制，对于我们认识当今地球生物多样性以及人类面临的第六次大灭绝及其与全球气候变化之间的关系具有重要启示意义。
地质历史中生物多样性的重大变化，通常也伴随着环境的剧烈波动。论文选取了六种与气候变化密切相关的环境指标，包括碳、氧、锶同位素、沉积物质总量、大气二氧化碳含量等。虽然这些环境指标还缺少高分辨率的时间约束，但初步的分析表明，大气二氧化碳含量是一个表现出与生物多样性存在相似的长期模式的环境因素。未来需要建立高时间分辨率的环境因素曲线，可以与生物多样性曲线进行更加准确、可靠的对比分析，从而识别各种环境指标与多样性变化之间是否存在因果关系。
此项研究采用了全新的技术手段，部分解决了深时（Deep-time，通常指人类出现之前的历史）高分辨率时间标尺建立的难题，从而可以在接近现代长尺度生态研究的水平上验证或评估生物或古生物学的假说。
此项研究是地球科学与数据科学相结合的一项突破。在GBDB数据库建设经验等的基础上，2019年由中国科学家倡议、13个国际组织与机构共同发起的国际大科学计划 - “深时数字地球”（DDE），致力于搭建全球地球科学家与数据科学家合作交流的国际平台，推动地球科学在大数据时代的创新发展。在DDE计划的框架下，基于全球地质大数据与更加高效的超算方法，重建完整的生命演化历史将得以实现。
此项研究得到中国科学院、国家自然科学基金委和国家重点研发计划等项目的支持。
论文相关信息：Jun-xuan Fan, Shu-zhong Shen*, Douglas H. Erwin, Peter M. Sadler, Norman MacLeod, Qiu-ming Cheng, Xu-dong Hou, Jiao Yang, Xiang-dong Wang, Yue Wang, Hua Zhang, Xu Chen, Guo-xiang Li, Yi-chun Zhang, Yu-kun Shi, Dong-xun Yuan, Qing Chen, Lin-na Zhang, Chao Li, Ying-ying Zhao, 2020, A high-resolution summary of Cambrian to Early Triassic marine invertebrate biodiversity, Science, 367-6475, pp. 272-277. DOI: 10.1126/science.aax4953172020-01