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古生物学家预测未来动物模样：哺乳动物要么变小，要么灭绝
（化石网报道）据新浪科技（叶倾城）：国外媒体报道，与那些研究历史和预测未来的事件相比，预测未来动物的模样似乎有些无关紧要。但是一些古生物学家对此充满兴趣，并认为这是一项具有重要意义的研究：能运用自己所知晓的生命状况，分析随时间变迁未来百万年后物种的变化……古生物学家预测未来动物模样不会百分之百准确，但通过此项研究分析，可深入洞悉什么进程塑造了地球生命，以及这些相同因素如何改变未来物种。
我们采访的一位科学家明确提及地球上所有物种之间相互联系，如果我们展开深入分析，就知道现今没有什么事物是偶然存在的。我们所知道的一切都是发展的结果，这是一项令人震惊的脑力测试，试着分析地球未来的变迁和物种进化。
未来的物种会发生什么变化？
美国田纳西大学地球和行星科学古生物学家斯蒂芬妮
短吻鳄和鳄鱼被称为“活化石”，它们自恐龙时代以来基本没有改变过。这种特殊说法会让鳄鱼古生物学家愤怒，因为不需要大量化石标本就能发现鳄鱼进化谱系中存在许多有趣的变化：远古鳄鱼生长着适应海洋环境的鳍状肢体，也有完全适应陆地奔跑的长腿，此外还有杂食性和食草性鳄鱼之分，一些鳄鱼长着奇特的牙齿和脆弱的颚部，还有全副武装的鳄鱼物种，头部宽而平、长着像钉子一样小牙齿的鳄鱼，小型鳄鱼、大型鳄鱼，以及体型各异的鳄鱼物种。如果科学家追溯至远古时期，甚至会发现鳄鱼的远亲是两条腿走路，外型颇似恐龙。
之所以大多数人认为鳄鱼进化历程中很少变化，是因为我们所观测的鳄鱼正处于多样性进化的一个低点，现今存活的鳄鱼物种都是半水栖、伏击型捕食者，它们会伪装成水中一根木头，然后突然跃出水面突袭猎物。从恐龙时代开始，鳄鱼远古祖先也曾是半水栖、伏击型捕食者，但这并不是它们唯一的生物形态。
我们观察鳄鱼的多样性是如何随着地质时间变化的，依据气候绘制地图，从而了解为什么我们会在同一时期发现多样性鳄鱼物种，而在其他时期则发现变化较少的鳄鱼物种。从最广泛的意义上讲，当气候变暖时，鳄鱼似乎会分散生活，具有差异性，我们在远古气候变暖时期的高纬度地区发现鳄鱼化石；当气候变冷时，鳄鱼物种将灭绝消失，幸存者主要集中在较温暖的地区，从地质学角度来讲，现代地球物种刚经历了冰河时期，因此我们看到的地球物种刚经历了一段艰难时期，呈现出生物多样性。
预测未来生物具体的模样是非常困难的，但这个推测过程是非常有趣的。关于鳄鱼的一个有趣事情是，以上提到奇怪的生物多样性并非局限于物种族谱，海洋鳄鱼的族谱也不仅只有一个分支，杂食性鳄鱼和头部类似冲浪板结构的鳄鱼也有多个分支，所以鳄鱼的适应能力很强，它们有时会扮演你意想不到的生态角色，如果你只根据现代幸存物种进行比较。
在遥远的未来，鳄鱼再次扮演它们更可怕的古生物角色，例如：海栖、陆栖、滤食类型、食草性物种等。鳄鱼非常擅长填补意想不到的生态地位，而且他们在过去证明了自己是幸存者。
我认为在不久的将来，就会看到鳄鱼物种的变化，例如：美洲短吻鳄就是一个真实成功的保护案例，人们有时忘记该物种曾被列为濒危物种，现今短吻鳄不断扩大其栖息领地，甚至可以在俄克拉何马州也能发现野生短吻鳄。
资源管理公司总监阿什利·雷格尔（Ashley Leger）
古生物进化存在着自然循环，就我看来，它可以与一个恒定的因素联系在一起：气候变化！
当前地球的气候变化速度是前所未有的，这主要是人类活动所导致。由于人类活动的影响，我不确定未来1万年、10万年还是数百万年后，地球植物群和动物群会发生一些明显的变化，如果让我猜的话，我认为这一时间会提早发生。
伴随着地球温度越来越高，植物开始生长缓慢，针叶树陷入生命挣扎状态。棕榈树和仙人掌将会繁茂生长，草原将逐渐萎缩，并且越来越干旱。同时，在水源附近会出现大量生命，这里将有大量丰富种类的绿色植物出现。
哺乳动物：我认为大型哺乳动物（从鹿至大象的所有哺乳动物）未来将面临着两种选择：要么灭绝，要么体型变小。未来没有足够的植物来维持它们庞大的体型发育，它们将变得越来越小。
在渐新世时期，鹿的身高仅30厘米高，我认为如果较大体型的哺乳动物群体要生存下去，它们会随着时间的推移变得越来越小，然而体型缩小和物种灭绝之间的决定性因素将直接与我们改变气候的速度有关。如果地球气候仍然不断升温，大量哺乳动物灭绝是大概率事件。如果我们能减缓气候变化的速度，巨型哺乳动物可能会逐渐适应环境变化，体型逐渐缩小，同时，我也认为已经适应温暖气候的哺乳动物在这个不断进化的世界里会适应能力更强，它们会出现体型缩小，皮毛更薄、更短，眼睛会变小（减少水分损失，因为在较热环境中水分可通过眼睛流失），耳朵变更大（用于身体降温和监听周围的猎物和掠食者），尾巴会变长，因为随着气温升高，每年的炎热季节将增多，蚊虫出现的时间会延长，长尾巴可用于驱赶蚊虫。
举个具体的例子，非洲象用它们巨大的耳朵保持身体凉爽，它们的耳朵里布满了细小血管，会在天气较热的时候拍打耳朵对血液降温。目前，非洲象已经很好地适应了非洲高温环境，并且体型比亚洲象小，因此未来它们比亚洲象更有可能生存和适应环境。北极熊灭亡命运似乎是注定的，但是马来熊却能适应高温环境，短毛动物（例如羚羊）比长毛动物（例如落基山山羊）的适应能力更强，我认为未来所有寒季哺乳动物都会走向灭绝，生活在温带气候的动物有机会适应气候变化。
鸟类：我认为未来鸟类会变得越来越大，因为它们活动机动灵活，可以飞抵一个新的区域生活，它们找到食物的机会更大。此外，如果哺乳动物开始逐渐变小，则意味着将有更多的小型动物供鸟类食用。因此，我认为鸟类会变得更大，胸部肌肉更发达结实，有助于拍打翅膀飞往更远地方，我还认为未来蛋壳会变得更厚，避免胚胎受热。
鱼类：鱼类是很难进行判断的，水需要较长的时间吸收达到新的温度等级，我认为海洋鱼类在未来很长一段时间内将保持相对稳定，然而，由于食物来源的原因，一些较大的鱼类将处于生存边缘。蓝鲸将很难维持其庞大的体型，逆戟鲸、鲨鱼等吞食海豹的大型海洋生物也将面临着生存危机，我猜测未来海豹数量将减少，因此逆戟鲸和鲨鱼数量也会减少。许多深海生物也将面临灭绝，一旦冰盖融化，就不会有下沉的冷水注入海洋，很可能未来深海生物没有太多的时间适应变化，将快速走向灭绝，这可能是致命的灭绝。
爬行动物：我认为蜥蜴的数量将会数量激增，这些冷血动物非常适合温暖的环境温度，我认为它们未来会茁壮成长，首先，小型蜥蜴物种的数量会大幅增加，我认为它们会开始适应环境并逐渐拥有更大的体型。随着其他物种生存危机逐渐增大，将更更多的昆虫供蜥蜴捕食。此外，如果鸟类变得更大，蜥蜴也会变得更大，这样可以确保蜥蜴不被鸟类捕杀。我认为行动速度变快将成为蜥蜴适应环境的一种能力，如果蜥蜴数量较多，它们会自然选择行动速度变快，身体强壮、行动敏捷迅速能有效躲避鸟类捕食。
昆虫：人们一想到昆虫就会毛骨悚然，很多昆虫都喜欢湿热天气，如果地球持续升温，更多的冰盖融化，将有越来越多的水吸收热量。当这种情况发生时，越来越多的水将蒸发，地球会变得更加湿润，因此昆虫的数量会快速增加，这将为爬行动物种群提供充足的食物。
人类活动对地球构成了严重伤害，我相信当前正处于一个大型动物灭绝时期，客观地讲，如果人类灭绝消失，地球上的其他物种会生存得更好。我们破坏了许多自然栖息地，对几乎所有物种进行捕杀，如果被捕猎的哺乳动物（例如：鹿、麋鹿、驼鹿、熊）变得越来越小，人类就会越来越多地捕猎它们。
如果必须要选择未来体型没有变化的生物，我觉得最佳选择是马蹄蟹，如果你从进化历史角度分析马蹄蟹，会发现它们几乎没有什么变化。就我看来，它们是一种完美物种，它们不会长得很大，因此可以保持固体的饮食结构，马蹄蟹裸露的身体大部分是外壳，起到一定的保护作用，它们栖息在水中，水的变化相对较慢，给予它们充足的时间来适应环境变化。此外，它们的血液非常特殊，似乎具有实验室无法复制的治愈功能，我认为，无论未来地球经历什么，马蹄蟹将是一种神奇的动物，在适应环境方面会表现得非常好。
中国科学院古脊椎动物与古人类研究所高级教授Jingmai O’Connor
当我们谈及大规模物种灭绝时，这样的物种灭绝事件通常会持续500万年。我们可以在地质记录中发现这一点，世界各地的岩石记录中存在500万年时间内没有任何生命的现象。换句话讲，当科学家进行地质勘测时，会发现许多古生物化石层，呈现生物多样性，然后突然会发现一个物种灭绝区，这段时期所有物种都消失了。500万年之后，万物复苏，当然出现了一些不同的动物群体。我们讨论的重点是该段物种灭绝期理论上存在“避难所”，意味着某些种类生物一定会存活下来。当外界环境复苏再次恢复时，这些物种的数量又恢复到正常水平，化石记录中没有“避难所”，但我们知道有一些物种在经历大规模物种灭绝事件时幸存了下来。
6600万年前白垩纪末期之后，大型恐龙都彻底灭绝消失，但有一支鸟类物种幸存了下来，我指的并非是一种鸟类，而是一支鸟类谱系，它们被称为“今鸟亚纲鸟类（Neornithes—crown birds）”，在恐龙彻底灭绝之后，地球物种多样性急剧增大，形成了现今仍然存在的物种多样性。鸟类是陆地上最具多样性的脊椎动物，当大型食肉恐龙灭绝之后，鸟类进化占据了这一生态龛位。古新世时期就是一个很好例子，当时生存着被称为“恐鸟”的大型鸟类，它们不会飞行，而且头骨长度达到1米，它们占据了之前的恐龙地位，成为当时的陆地顶级掠食者。
我猜测这样的事情可能会再度上演，一旦所有大型捕食类哺乳动物消失，鸟类就会逐渐成为霸主。在没有其他捕食者的情况下，鸟类可能开始在陆地上走动，它们就不必飞行。如果鸟类不需要飞行，它们的体型就会逐渐增大，飞行会限制体型发展，鸟类必须体重轻，才能维持飞行持久性，因为飞行需要消耗许多能量，因此古新世时期出现了恐怖鸟。
事实证明，我们正在经历第六次大规模物种灭绝时期，这也是第一次由一个物种（人类）主导破坏地球环境造成的大规模灭绝。科学家会提出一个问题：是否高等智慧生物会再次进化？一切都是为了生存，如果我们的智慧导致大规模物种灭绝，那么我认为这种高等智慧对物种延续并不好。我们很可能会将自己消灭了，这样的智力等级不太可能再次提升，尤其是当我们消灭了所有其他拥有智慧大脑的近亲物种，人类的行为就像病毒一样，在宿主体内繁殖，直到杀死宿主，这就是我们当前正在做的事情。当然，我非常热爱人类，人类文明充满神秘，人类可以创造许多新鲜事物。但是人类没有着眼于更远大的前景：我们正在做什么，我们将如何处理自己制造的问题？所以，人类的确达到一定智慧等级，但我们并没有以一种真正的智能方式利用人类智力。
美国自然历史博物馆赛克勒比较基因组学研究所副馆长杰西卡·韦尔
地球上所有物种都是相互联系的！你可以想象未来会一些种群数量减少，尤其是一些体型较小、数量庞大的生物，例如：虱子，它们可能会受未来气候和环境的影响。
人体有多种不同类型的虱子，只要有食物来源，它们就可能会出现多样性进化。但是如果未来人类消亡，那么寄生人体的虱子会发生较明显变化。人们可通过研究人类迁徙来分析寄生虱子出现的变化，但如果人类很少外出活动，他们身体的虱子就会被隔离，在隔离期间，就会积累突变。背景突变在生命中不断发生，但如果你想象一下两个种群被一条熔岩河隔离，那么这两个种群最终会累积突变，这就是一支物种形成类型。
如果未来鸟类和其他哺乳动物能够幸存下来，谁知道哪些物种会继续为虱子提供食物来源呢？也许虱子的数量会持续增多！
我认为人类生存的大多数时间聚焦于记录与我们息息相关的物种，人类喜欢四足动物，这与人类肢体有相似之处，尽管昆虫是地球上数量最多的生物，但是人们对它们的评价却很低。世界上有数以万计的飞虫物种，它们的突变率非常快，不断会有新物种出现，据统计，世界上有6000多种蜻蜓，相比之下，白蚁物种仅有2900多种。
虽然世界万物都不断地进化演变，例如：遭受环境辐射，或者物种多样化演变，但或许我们仅看到的是飞虫演变的冰山一角，或许它们正处于物种大爆炸过程中。特别是在没有人类的情况下，因为我们一直在试图消灭它们，也许昆虫在未来出现物种多样性发展。它们有许多生存策略：吸食动物血液、吃腐烂尸体、以植物为食，部分飞虫可以授粉，或者是掠食性生物。它们分布不同的生态龛位，进化数据表明，昆虫具有较强的存活率。
美国新泽西理工学院古生物学家、副教授菲利普·巴尔登
我专门研究群居性昆虫的化石记录，主要是蚂蚁和白蚁，当我们谈论生物进化成功性时，通常谈论3个指标：生物多样性、生物量（总丰度数量）和寿命（一支物种在没有灭绝的情况下存活时间）。
以群居性昆虫为例，它们的生物量之所以很高是因为它们是群居性行为。仅有一个或者几个个体完成所有种群的繁殖。这不仅意味着它们繁殖高效，也意味着该种群能承受大量死亡。对于一个拥有1000万只蚂蚁的蚁群而言，每天有1万只蚂蚁死亡并不是大事，就像人们清除皮肤死细胞一样。
那些仅出现非常短暂的生物血统，可能不如那些在岩石记录中出现数千万年、甚至数亿年的生物血统，以白蚁为例，早在1.5亿年前的侏罗纪时期白蚁原始物种就已形成群居行为。化石数据表明，最早的白蚁物种与霸王龙生活在同一时期，但它们的繁衍时期远远超过了霸王龙。
我们从近期一项全球评估数据得知，白蚁生物量可能与现今所有人类生物量相当。所以它们对环境有非常显著的影响，而且它们自身往往会引起生态系统变化，我们可以联想一下所有以蚂蚁和白蚁为食的生物。
我认为在很长一段时间内，一旦全球气候转暖，昆虫将生活得很好。昆虫通常趋热，现今我们发现昆虫多样性最高的区域位于热带，生物量最高的区域也是热带。而且如果地球大多数地区成为热带，那么昆虫将在未来数百万年迎来“美好时代”。像蚂蚁和白蚁等生物可能继续出现多样化发展，它们可能遍及地球各地。如果是这样的话，它们可能会间接形成更多的蚂蚁和白蚁捕食者来改变其他物种，或者未来物种可能会加入到1万多种无脊椎动物中，这些无脊椎动物通过模拟蚂蚁或者在蚁群中开发资源谋求生存。
现今昆虫的最大体型可能会受到限制，因为它们没有肺，只能被动地呼吸，除非它们增加体内氧气含量。但在远古时期，由于地球大气含氧量较大，昆虫的体型很大，翅亚目作为现代蜻蜓的近亲物种，其翼展达到2英尺以上，它们庞大身体与大约3亿年前氧气含量增加有关。地球近代历史经历了古新世-始新世最热期（PETM），这是地球过去5500万年前最热的时期。在古新世-始新世最热期的化石记录中，我们发现了体型巨大的蚂蚁，大小与蜂鸟差不多，它们仅出现在这个时期。关于它们最有趣的事实是，它们是在现今高纬度地区（例如：德国）的化石沉积物中发现的，这表明这些远古巨大蚂蚁能够生活在非常遥远的北部地区，当时该地区气候较温暖。
现今我们能发现庞大体型蚂蚁的地区只有热带，那些蚂蚁像拇指一般大。我们在考古研究中发现比这种蚂蚁更大的物种，它们也是生活在远古时期非常炎热的地方，这可能不是巧合。因此，如果在未来整个地球温度升高，我们很可能不仅会看到更大体型的昆虫，还能在热带之外的地区看到大型昆虫。
从化石记录中我们得知，局部灭绝——即局限于特定地理区域的物种灭绝，我们在生物地理学存在许多案例，典型的脊椎动物实例是骆驼，现今仅在非洲、中东和欧亚大陆发现骆驼（生活南美洲的美洲驼是骆驼的近亲物种），但我们从化石记录中知道骆驼实际起源于北美洲。现在北美洲的骆驼已灭绝消失，如果未来出现巨大的气候变化，改变我们现今所知道的生态系统，地球可能仅剩下更小的避难所，仅供昆虫存活下来。预想一下，未来瓢虫仅在格陵兰岛、巴塔哥尼亚岛或者其他气候不太温暖的极端地区生存，这将非常奇特，但也令人感到沮丧。
另一个有趣的想法是未来某些昆虫可能被另一群昆虫所替代，如果事实证明蜜蜂在未来特别容易灭绝，可能会有其他类型的传粉者填补这些生态龛位，Kalligrammatidae就是一个化石实例，该物种相当于侏罗纪时期的蝴蝶。事实上，Kalligrammatidae与蝴蝶的关系并不密切，而与草蛉虫十分相近，草蛉虫是指晚上会粘在纱窗上的绿色小昆虫，Kalligrammatidae趋同进化形成类似蝴蝶的一些特征，它们的翅膀上有斑点，它们相当于最原始的“蝴蝶”，但最终它们灭绝消失了，近代出现的蝴蝶填补了这一生态空缺。
美国俄克拉荷马州大学分子人类学与微生物研究实验室博士后研究员亚历克西斯·麦察利维
我们如何思考未来物种变化不仅能从特定的生物多样性基线发展分析，还可以基于对远古物种演变的认知，通过研究地球历史：温度变化、海平面上升下降、二氧化碳变化，从而分析这些变化情况下生物群落是否变迁、调整或者消亡。
我们并不需要做出太多推断就可以证明，受人类活动影响，地球将变得越来越热，世界各地海平面将上升，因为之前锁定在冰川中的水逐渐融化。当然，全球转暖趋势会对岛屿国家和地势低洼的沿海地区造成灾难性后果，目前全球海平面逐年升高。
远古时期海平面也存在一定波动，尤其是在更新世时期（大约280万年前-11700年前），这是一个循环的冰川周期：随着温度和冰盖的变化，海平面也发生了显著变化，从而导致随时间推移，许多岛屿变得越来越大或者越来越小，有时通过“陆桥（land bridges）”将岛屿之间或者岛屿与大陆连接在一起，如果水位较低的话，岛屿之间会相互连接。物种-地区之间的逻辑关系表明，在任何一个给定时间，我们期望更大的土地面积支持更大的物种多样性，通过研究近期海平面变化的历史，可分析出岛屿和殖民地的独特历史，岛屿生态系统是全球重点保护目标，具有一些岛屿生活着区域特有物种。
我们也可以理解岛屿是物种进化的摇篮，坦白地讲，岛屿环境物种进化发展非常奇特。因此，在一个快进几千年的思维实验中，让我们想象一下由于人类活动导致海平面上升，曾经隔离的岛屿环境，随着海平面升高，岛屿之间、岛屿和大陆连接起来，一些哺乳动物的进化轨迹是否出现变化？
通过研究现已灭绝的岛屿哺乳动物，科学家提出一种假说——“岛屿法则”，但我更倾向于将其称为“爱丽丝梦游仙境效应”：喝下药水，通常较大的哺乳动物会变小（岛屿侏儒症），吃下蛋糕，通常较小的哺乳动物会变大（岛屿巨人症）。
长鼻目动物（大象及其相关物种）为我们提供了岛屿侏儒症的绝佳例证，因为它们擅长游泳，曾经登上许多岛屿，例如：加利福尼亚侏儒猛犸，是哥伦比亚猛犸在海平面较低的时候游过海峡群岛繁衍生息的后代，最终加利福尼亚侏儒猛犸仅肩高1.2-2.4米。地中海群岛（包括：克里特岛、马耳他岛、塞浦路斯岛等）历史上曾生活着多样性灭绝侏儒长鼻目动物，有趣的是，考古学家发现的一个头骨，让人们联想到希腊传说中的“独眼巨人”。
在加勒比地区，大地獭近亲物种到达了古巴和伊斯帕尼奥拉岛，进化了数百万年最终形成猴子和狗一般大小，想象一下依据“岛屿法则”，未来许多物种会发生巨大变化，会出现“小人国”吗？
遵循自然规律是最佳选择，一方面，由于生存资源受限，体型较大生物会变小，由于它们突然从环境压力、掠夺和竞争中解脱，或者拥有新的生存资源，它们的体型会变得越来越大。但不论何种原因，最终物种进化的结果都是令人敬畏的。
在中新世时期的加尔加诺岛，这是一个岛屿，而不是半岛，这里生活着巨大怪兽——Deinogalerix koenigswaldi，是一种巨型刺毛鼩猬，现代鼩猬是一种没有刺的刺猬，通常与大老鼠差不多大小，但是Deinogalerix koenigswaldi体型庞大，接近于狗的体型，很可能是食肉动物，而不是食虫动物，附近的撒丁岛在中新世时期生活着一种超大鼠兔。
在更新世时期的加勒比海岛屿，曾生活着一种巨型啮齿类动物——钝齿鼠（Amblyrhiza inundata），它是豚鼠的远亲物种，体重可达到100-400磅之间。它们主要生活在安圭拉群岛等岛屿，随着海平面上升，许多岛屿面积逐渐减少，无法维持大型啮齿类生物存活。
岛屿环境有许多“爱丽丝梦游仙境效应”实例，有更多的物种喝药水或者吃蛋糕，这些物种之间影响非常微妙，例如：现今仍存活的海地长吻猬（Hispaniolan solenodon），体型像家猫一般大小，是世界上为数不多的有毒哺乳动物之一，它的体量为1公斤，虽然它们看上去并不大，但却比普通鼩鼱体型大10倍以上。
不幸的是，在许多情况下，一些怪异岛屿物种灭绝并非是环境变化所致，而是受人类破坏环境所致。因此，在我们预见未来海平面上升所造成的物种孤立和各种进化问题时，我们必然对未来的人类后代繁衍发展产生更深刻的认识，让它们走向进化之路。
2020-06-17 -
热河生物群的出现时代和持续时间
（化石网报道）据中国科学院地质与地球物理研究所：热河生物群生存于早白垩世，主要分布在辽宁西部、河北北部和内蒙古东南部，以数量众多、精美壮观且保存完好的多门类陆相生物化石群闻名于世，包括带羽毛的恐龙、早期鸟类、早期哺乳动物、翼龙和两栖动物，以及大量的昆虫和早期开花植物，是探索中生代主要生物类群起源和生命演化的世界级化石宝库。
热河生物群的演化经历了早、中、晚三个阶段，分别对应于花吉营组（或大北沟组）、义县组和九佛堂组。早期对义县组和九佛堂组的生物化石和同位素年代学研究，将热河生物群的年龄确定为131～120Ma，相应的持续时间为1100万年。近年来，在冀北丰宁四岔口盆地花吉营组新发现的反鸟类（丰宁原羽鸟、多齿胫羽鸟、马氏始鹏鸟）、今鸟型类（弥曼始今鸟）和一些更基干的鸟类，以及丰宁北票鲟等关键类群化石，成为迄今为止热河生物群最早的脊椎动物化石记录。但是，花吉营组底部热河生物群早期阶段的重要化石尚无精准的同位素年代学约束，导致热河生物群出现这一关键节点的年龄尚未准确确定，严重阻碍了对关键物种的生态分异、辐射过程及其与早白垩世陆地生态系统关系的认识。
在国家自然科学基金和中科院先导专项的资助下，中科院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室杨赛红博士后和贺怀宇研究员、朱日祥院士、邓成龙研究员、李秋立研究员、俞志强博士，以及中科院古脊椎所周忠和院士、金帆研究员、王敏研究员、邹晶梅研究员，山东临沂大学张福成教授，中国地质大学（武汉）吴元保教授共同合作，在对四岔口盆地油坊、团瓢沟和芥菜沟等3个剖面的花吉营组进行精细的古生物化石及地层对比的基础上，系统采集了与含化石页岩层互层的8个凝灰岩/凝灰质砂岩样品（图1），进行了SIMS锆石U-Pb测年,获得了8个谐和的年龄结果（图2）。其中，油坊剖面的128.7±0.8Ma、128.8±0.7Ma和130.3±0.8Ma，团瓢沟剖面的129.6±1.2Ma和芥菜沟剖面的129.5±0.9Ma等5个年龄数据表明，四岔口盆地花吉营组含鸟化石层的沉积时代为130～129 Ma，这与本团队先前报道的含鸟化石层40Ar/39Ar同位素年龄结果（He et al., 2006, G-cubed）在误差范围内一致；这三个剖面分别获得的132.5±2.9Ma、132.6±0.9Ma和135.4±1.2Ma等年龄数据表明,含哺乳动物和鲟鱼化石层的沉积时代为135～132Ma（图1、2）。
综合热河生物群的古生物化石和同位素年代学研究结果，本研究获得如下重要认识：
（1）反鸟类和今鸟型类（中生代两个最重要的鸟类群）最早出现于约131Ma，将今鸟型类的起源时间向前推进了500～600万年；
（2）花吉营组出现的最原始的丰宁原羽鸟、进步的多齿胫羽鸟等反鸟类、处于基干位置的郑氏始孔子鸟，以及比较进步的弥曼始今鸟等今鸟型类，指示了热河生物群主要鸟类支系在这个时期已经开始出现分化和辐射；
（3）将热河生物群最早出现的时间向前推至约135Ma，并结合本团队先前获得的九佛堂组晚期热河生物群约120Ma的40Ar/39Ar同位素年龄（He et al., 2004, GRL），将热河生物群的生存时代确定为135～120Ma，根据GTS2016，相当于早白垩世Valanginian晚期至Aptian中期，时间跨度约1500万年。
研究成果发表于国际顶级学术期刊PNAS。(Yang S H，He H Y，Jin F，Zhang F C，Wu Y B，Yu Z Q，Li Q L， Wang M，O'Connor J K，Deng C L，Zhu R X，Zhou Z H. The appearance and duration of the Jehol Biota：constraint from SIMS U-Pb zircon dating for the Huajiying Formation in northern China[J].Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2020. DOI:10.1073/pnas.1918272117)
2020-06-15 -
奥陶纪末生物大灭绝新证据暗示平流层火山喷发是“最大嫌疑人”
（化石网报道）据科技日报（陆成宽）：近日，《自然·通讯》报道了一项关于奥陶纪末生物大灭绝的研究成果，中国科学技术大学沈延安研究团队发现，在奥陶纪末生物灭绝事件的过程中硫同位素产生了非质量分馏，提出“平流层火山喷发”是奥陶纪末生命灭绝事件的驱动机制。
长久以来，奥陶纪末生物大灭绝事件的原因一直是个谜，科学家曾提出冰川事件、火山爆发以及伽马射线暴等多种解释，但具体的驱动机制目前学界尚未形成统一认识。
冰川事件 遭受气候变冷和气候变暖“双重打击”
奥陶纪是古生代的第二个纪，气候温和，浅海分布广泛，现今1/3的陆地当时被浅海覆盖，海平面比现在高出400米，是地球历史上海侵最严重的时代。这一时期，海生生物空前发展，腕足动物、三叶虫、珊瑚、笔石等迅速演化，科学界称之为“奥陶纪生物大辐射事件”，原始的脊椎动物开始出现，陆地上除了很低等的植物，没有任何动物生存。
发生在大约4.4亿年前的奥陶纪末生命大灭绝，是地球自寒武纪生物大爆发以来最古老的生物灭绝事件，也是地球5.4亿年来第二大生命灭绝事件。当时的海洋生物遭遇了灭顶之灾。像珊瑚、腕足动物、三叶虫等生物门类的多个类群几乎“全军覆灭”，这次大灭绝重创了海洋生态系统，导致当时85%的海洋生物物种灭绝。科学界普遍认为，导致这场灾难的罪魁祸首就是奥陶纪末的冰川事件。
关于奥陶纪末生命大灭绝，以前主导的观点是将两幕式生物灭绝与当时冰期的开始和消融联系起来。长期以来，这次大灭绝事件的基本过程被描述为两幕式：第一幕起因于凯迪—赫南特期之交冈瓦纳冰盖的形成，造成新的凉水海洋生物全球广泛分布；第二幕则由于赫南特晚期冰川消融，导致早前的凉水动物整体消亡。
“具体来说，就是冰期开始的时候全球海平面下降，气候变冷，这一全球气候的突然变化直接导致海洋动物生存空间缩小，其结果是部分动物往海洋深部迁移并适应深部生存环境，但相当一部分动物因为对深部海洋生存环境的适应性较差而消亡。在持续大约100万年之后，冰川开始消融，全球海平面迅速升高，气候变暖，从而导致海洋缺氧。海洋内氧气的缺乏直接对奥陶纪末生命造成毁灭性的打击。”沈延安告诉科技日报记者。
真核藻类大爆发 海洋“吸收”有机碳致大气CO2浓度急降
虽然长期以来，赫南特冰期及其引发的气候、海洋环境变化，导致生物大灭绝是国际上较为主流的观点，然而这次剧烈、短暂的冰期为何能在二氧化碳浓度异常高的背景下发生仍是个谜。
2018年，美国哈佛大学地球与行星科学系安·皮尔逊课题组与中国科学技术大学沈延安研究团队合作在《自然·地球科学》上发表论文称，研究发现，海洋真核藻类的大爆发，或触发赫南特冰期，并间接导致奥陶纪末期生物的集体灭绝。
研究人员以美国内华达州维尼溪奥陶—志留纪典型剖面为研究对象。沈延安团队首先对该剖面进行了详细的野外考察并进行了高密度的样品采集工作，在此基础上中美合作团队开展了氮同位素的研究工作。研究结果显示，在奥陶纪末期，由于陆地大量维管植物首次出现与扩张，增强了大陆风化作用，导致海洋中生物可利用的限制性营养元素十分充裕。这为加速浮游植物的生长、繁殖提供了有力的条件。
氮同位素的研究结果证明了在赫南特冰期之前，真核藻类迅速扩张，大量有机碳迅速被埋藏在海洋中，致使大气中二氧化碳浓度短时间内急剧下降，这是此次赫南特冰期和生物大灭绝事件的重要驱动因素。
此外，还有研究人员认为，伽马射线暴导致了这次生物大灭绝。所谓伽马射线暴是宇宙中一种伽马射线强度在短时间内突然增强，随后又迅速减弱的现象。伽马射线暴的时间不长，通常只有几十秒，能量主要来自伽马射线。伽马射线是波长小于0.1纳米的电磁波，是一种比X射线能量还高的辐射。物理学家通过计算发现强大的伽马射线暴能够杀死一定范围内的宇宙生命。奥陶纪大灭绝是地球5大历史事件之一，导致海洋物种数量急剧下降。有证据表明，这一巨变发生在冰河时代，而伽马射线暴可能是触发此次大规模灭绝事件的原因之一。
平流层火山喷发 触发全球气候剧变和海洋环境恶化
“但是近年来科学家们通过全球范围内详细的野外考察和研究发现，奥陶纪末冰川期的开始和结束并没有与两幕式生命灭绝在时间上高度一致，因此将奥陶纪末生命大灭绝的原因与冰川的开始和消融直接联系起来受到了质疑。”中国科学技术大学地球和空间科学学院副研究员胡东平说道。
针对这一科学问题，研究人员开辟了新的研究思路。他们对华南奥陶纪末生命灭绝地层中的黄铁矿进行了高精度同位素分析，发现伴随着奥陶纪末火山的喷发，硫同位素出现非质量分馏，当火山活动减弱和停滞后，硫同位素又呈现质量分馏。“奥陶纪末非质量硫同位素记录的发现是有地质记录以来的首次报道。因此，我们提出奥陶纪末火山活动为‘平流层火山喷发’，触发和驱动了当时的生命大灭绝事件。也就是说‘平流层火山喷发’扣动了奥陶纪末生命灭绝的‘扳机’。”沈延安说。
该研究认为，奥陶纪末“平流层火山喷发”将大量二氧化硫、硫化氢和其他火山物质输送至平流层并形成了以硫酸盐为主的气溶胶层。硫酸盐气溶胶层对全球气候变化和地球系统的热量平衡起着至关重要的作用，因为平流层硫酸盐气溶胶反射短波的太阳辐射、同时吸收长波段的太阳辐射，从而导致地球表面温度下降。也就是说，硫酸盐气溶胶层加热了自己，冷却了地球。
在平流层的臭氧层附近，火山喷发的二氧化硫等含硫气体经光化学反应产生硫同位素的非质量分馏，并形成硫酸盐等沉降至地表和海洋中，最后保存于岩石中。经过短暂的冷却之后，“平流层火山喷发”释放大量温室气体使地表温度迅速升高并形成酸雨，导致陆地和海洋酸化以及海洋缺氧。因此，他们认为，“平流层火山喷发”触发和驱动的一系列全球气候剧烈变化和海洋缺氧等环境恶化，直接导致了奥陶纪末生命大灭绝。
在沈延安看来，该项研究对现代全球气候变化有重要的启示作用。卫星观察数据表明，近50年来平流层的硫酸盐浓度不断升高，一种观点认为是人类活动排放含硫气体造成的，也有研究认为是现代火山不断喷发导致的。很显然，高精度的硫同位素分析能够为探讨这一重要科学问题提供有力的手段。
2020-06-15 -
5亿年前腕足动物贝壳上竟长满寄生虫
（化石网报道）据科技日报（陆成宽）：在生物界，寄生现象无所不在。5.4亿年前寒武纪大爆发后不久，动物便需要与寄生虫作斗争。来自西北大学等国内外单位的研究人员发现，古代腕足动物被一种生物寄生，后者或能将腕足动物的食物转为自食。这是迄今在化石记录中发现的最古老寄生关系。相关研究成果近日在线发表于《自然·通讯》杂志上。
腕足动物是小型有壳的海洋无脊椎动物，它有两个硬壳，一端铰接，另一端可以打开进食或关闭后形成保护。腕足动物通过一圈有纤毛的触手（纤毛环）来进食，这些触手通常排列为马蹄形，被称为触手冠，它们通过一根被称为肉茎的柄状器官附着在海底或其他底质上。
寄生虫的化石记录十分稀少，但大多数情况下，寄生只是围绕着一个或几个样本，而一个生物是否会对另一个生物产生负面影响，一直都只是推测。
研究人员分析了在云南发现的5.12亿年前的寒武纪腕足动物乌龙箐新圆货贝的化石种群。他们发现许多乌龙箐新圆货贝的壳外覆盖一种管居生物，而覆有管居生物的乌龙箐新圆货贝体型明显较小，而且这些管状生物附着方向与腕足动物自身的摄食水流方向总是一致。“因此，我们认为这种管居生物通过偷窃宿主的食物，从而影响了宿主的大小，也使其生物量大为减少，明显属于寄生生态现象。”论文第一作者兼通讯作者、西北大学地质系教授张志飞说。
张志飞表示，这项研究将包壳生物追溯到寒武纪早期，前推至少3000万年，通过化石生物统计首次发现了地球上最早的专性寄宿关系，论证了专性偷窃寄生是地球上消失最早的寄生关系。同时，也开启了寒武纪寄生虫学的研究，表明了对抗性生物关系是地球动物生态系统演化的重要动力。
2020-06-15 -
地球面临第6次大灭绝将是首次因为人类活动行为引起的大灭绝
（化石网报道）据东网：墨西哥及美国的科学家周一（1日）发表研究报告，指地球物种于上世纪以较正常自然消亡快逾100倍的速度减少，反映地球正面临第6次大灭绝。有别于过去5次大灭绝源于火山爆发或陨石撞击等自然现象，是次将是首次因为人类活动行为引起的大灭绝。
墨西哥国立自治大学生态学教授塞瓦略斯（Gerardo Ceballos）与2名美国科学家，分析国际自然保护联盟（IUCN）红色名录中的受威胁物种名单，确认其中至少515个物种，目前尚馀少于1000只，濒临灭绝。这些物种生活于南极洲以外、受人类活动高度影响的6大洲，尤其集中在热带和亚热带地区。
研究指目前的物种灭绝危机，与人类造成的污染密不可分，再加上气候变化，破坏地球的生态系统。他们认为人类责无旁贷，必须正视和及早行动挽救。有关研究周一于《国家科学院学报》（PNAS）发表。
大灭绝是指在相对较短的地质时段中，在一个以上及较大的地理区域内，生物数量和种类急剧下降。科学家估计，地球5.5亿年以来经历过5次大灭绝，曾出现过的98%物种已绝种。
相关报道：全球陆生脊椎动物灭绝速度在加快 未来20年灭绝物种数量将赶上整个20世纪
（化石网报道）据科技日报（刘海英）：美国斯坦福大学研究人员领导的一项研究表明，地球陆生脊椎动物灭绝的速度可能比以前科学家认为的要快得多，未来20年全球陆生脊椎动物灭绝的数量，可能会与整个20世纪不相上下。研究团队在本周的美国《国家科学院院刊》上发表论文呼吁，各国政府和国际组织高度重视这一问题，积极采取措施减缓这种趋势。
早在2015年，斯坦福大学生物学家保罗·埃里希就研究称，地球第六次物种大灭绝正在发生。为了更深入了解物种灭绝危机，此次埃里希教授和同事合作，研究了地球上极度濒危物种的数量和分布情况。他们发现，有515种陆生脊椎动物——占他们分析的所有物种的1.7%——正处在灭绝边缘，这意味着这些物种群只剩下不到1000个个体，更严重的是，其中大约一半的种群剩下的个体数还不足250个。
研究表明，大多数高度濒危物种集中在热带和亚热带地区，这些地区受到人类入侵的影响尤甚。人口增长、栖息地被破坏、野生动植物贸易、污染和气候变化等人类活动产生的压力是这些物种走向灭绝的主要原因。
研究人员称，在整个20世纪，全球至少有543种陆生脊椎动物灭绝了，而在未来20年内将灭绝的物种数量，可能会与上世纪百年时间中灭绝的数量不相上下。
研究人员指出，物种减少会对地球生态系统产生巨大影响。除灭绝率上升外，种群数量的减少也会导致物种无法在生态系统中发挥作用，进而产生涟漪效应，使其他物种面临更高的灭绝风险，这种趋势的连锁反应会让生态系统越来越难以保持稳定性，降低其保护人类免受自然灾害和疾病侵害的能力，最终加剧人类健康威胁。
研究人员呼吁各国政府和国际机构高度重视濒危物种保护问题，将之置于与气候变化问题同等重要的地位。他们建议将所有种群个体数量在5000以下的物种列入国际自然保护联盟濒危物种红色名录，并签署一项全球协议，禁止野生物种贸易。
2020-06-15 -
人类会灭绝吗？化石记录显示所有生物最终都会灭绝
（化石网新浪科技（任天）：国外媒体报道，作为地球的一个物种，人类会灭绝吗？最简单的答案是：会。化石记录显示，所有生物最终都会灭绝。几乎所有曾经存在过的物种，超过99.9%，都灭绝了。
一些物种留下了后代，但大多数物种——如蛇颈龙、三叶虫、雷龙等——则彻底消失。其他人类物种也是如此。尼安德特人、丹尼索瓦人、直立人都消失了，只留下智人（Homo sapiens），也就是正在思考这一问题的我们。人类正不可避免地走向灭绝，问题并不是会不会灭绝，而是什么时候灭绝。
我们常常看到一些耸人听闻的新闻标题，暗示这样的灭绝即将来临。掠地小行星的威胁是媒体的最爱，火星则经常被认为是人类未来逃避灭绝灾难的去处。此外，气候危机的威胁也一直在持续。
人类堪称这个星球上最成功的物种，但也存在弱点。作为大型温血动物，我们并不能很好地应对环境破坏引起的生态剧变。体型较小的变温动物，如海龟和蛇类等，可以在缺乏食物的情况下生存好几个月，这也是它们历经多次灭绝事件幸存下来的原因。新陈代谢较快的大型动物，如霸王龙或人类等，则需要大量的食物，而且要频繁进食。在火山爆发、全球变暖、冰河时代或小行星碰撞后的“撞击冬季”等灾难过后，短暂的食物链中断会对这些动物造成严重影响。
人类的寿命较长，一个世代的时间也很长，后代很少。缓慢的繁殖过程会使动物难以从种群崩溃中恢复，这也减缓了自然选择，使动物难以适应快速的环境变化。这就注定了猛犸象、地懒和其他巨型动物的灭亡。此外，这些大型哺乳动物的繁殖太慢，也无法承受或适应人类的过度捕猎。
因此，人类也是脆弱的，但我们有理由认为自己能够避免对抗灭绝，这或许是独一无二的。人类是一个非常奇怪的物种，分布广泛、数量众多，而且极容易适应环境，这一切都表明我们会在地球上逗留相当长一段时间。
无处不在的人类
首先，我们真的是无处不在。当生物体在地理上分布足够广泛时，就能在灾难事件（如小行星撞击）和大规模灭绝事件的间隔期间生存得更好。大的地理范围意味着一个物种不会“把所有鸡蛋放在一个篮子里”。如果一个栖息地被破坏，它们可以前往另一个栖息地生存。
分布范围较小的北极熊和大熊猫如今已濒临灭绝，而有着巨大活动范围的棕熊和红狐则境况尚可。人类是所有哺乳动物中地理分布范围最大的，遍布所有大陆，活跃在遥远的海洋岛屿、沙漠、苔原和雨林等各种栖息地。
我们不仅无处不在，而且数量众多。人类目前约有78亿人口，是地球上最常见的动物之一。我们的生物量超过了所有的野生哺乳动物。即使假设一场流行病或核战争消灭掉99%的人口，也有数百万人能存活下来，重建家园。
我们也不挑食。从灭绝恐龙的小行星撞击事件中幸存下来的物种很少依赖单一的食物来源。这其中就包括杂食性哺乳动物，或者诸如短吻鳄和鳄龟这样的食肉动物，它们几乎什么都吃。人类的食物中也包括成千上万种动物和植物。根据所能获得的食物，我们既可以是食草动物，也可以是食肉动物，当然更多的还是杂食动物。
但最重要的是，我们不像其他任何物种那样只通过DNA来适应环境，而是通过习得行为，也就是文化。人类是动物，属于哺乳动物，但我们又是如此怪异、特殊的哺乳动物。我们在动物界中与众不同。
我们不是用几代人的时间来改变我们的基因，而是利用智力、文化和工具，在几年甚至几分钟内就改变我们的行为。鲸类花了数百万年才演化出鳍状肢、尖齿和声呐。但在几千年里，人类就发明了鱼钩、船舶和寻鱼器。文化演变甚至超过了病毒的演化。病毒基因的突变可能需要几天时间，但说服别人洗手或许只要几秒钟。
文化演化不仅比基因演化更快，而且有着非同寻常的意义。对于人类，自然选择造就了一种具有智能设计能力的动物，这种动物不是盲目地适应环境，而是有意识地重塑环境以适应其需要。马进化出研磨用的臼齿和复杂的肠道，适应了以植物为主的食物。人们则驯养植物，然后砍伐森林，种植庄稼。猎豹演化出极高的速度，在追逐猎物时保持优势，而我们却大量饲养不会奔跑的牛羊。
我们的适应性是如此独特，甚至有可能在一次大灭绝事件中幸存下来。如果在小行星撞击地球之前能有10年的预警时间，那人类可能会储存足够的食物来度过寒冷和黑暗的岁月，从而挽救大部分人口。像冰河时期那样的长期破坏也可能会导致大范围的冲突和人口崩溃，但文明很可能会保留下来。
不过，这种适应性有时会让我们成为自己最大的敌人，因为我们太聪明了。改变世界有时意味着将世界变得更糟，制造新的危险——核武器、环境污染、人口过剩、气候变化、流行病……。因此，我们也通过核协议、污染控制、计划生育、廉价太阳能、疫苗等手段来降低这些风险，希望逃脱自己设下的每一个陷阱。
到目前为止，情况并没有那么乐观。
相互联系的世界
人类的全球文明也发明了相互支持的方式。世界某地的人们可以向其他地方的弱势群体提供食物、资金、教育和疫苗。但是，互联互通和相互依存也会造成脆弱性。
国际贸易、跨境旅游和发达的通讯把世界各地的人们联系在一起。因此，华尔街的金融赌博可能会摧毁欧洲经济，某个国家的暴力会引发地球另一端的极端主义仇杀，新型病毒的蔓延也可能威胁数十亿人的生命和生计。
这一切都表明我们的乐观情绪很有限。智人已经存在了超过25万年时间，历经冰河时期、火山爆发、流行病和世界大战等无数灾难。可以想象，我们应该很容易能再延续25万年甚至更长时间。
当然，悲观的场景也可能出现，我们或许会看到自然或人为灾难导致社会秩序的普遍崩溃，甚至是文明崩溃和大部分人口的消失。那将是一个残酷的后末日世界。即便如此，人类还是有可能存活下来，利用之前社会的遗留物作为生活资料，就像电影《疯狂的麦克斯》里呈现的那样。我们或许会回归自给自足的农业，甚至再次成为狩猎采集者。
这样看来，人类免于灭绝的门槛很低。或许问题并不在于人类能否在未来的三、三十万年中存活，而在于我们能否做得更多，而不仅仅考虑生存。
2020-05-26 -
生命起源于海底“黑烟囱”又有新证据
（化石网报道）据科技日报（崔爽）：近日，我国科学家在《科学通报》（英文版）以封面文章形式发表一项科研成果——科考队员在2016年深海热液航次中，于西太平洋一处深海热液区发现超临界二氧化碳，这也是全球首次在自然界发现超临界二氧化碳。科学家分析认为，此次观测到的超临界二氧化碳中含有大量氮气和有机组分，为生命起源以及初始有机质的形成提供了新的启示。
何为超临界二氧化碳？它又为何如此难以发现？记者采访了相关成果的完成方，请专家解疑答惑。
自然界中超临界二氧化碳很罕见
“超临界二氧化碳是二氧化碳的一种特殊相态，即当纯态的二氧化碳温度超过31摄氏度、压力超过73个大气压时，二氧化碳将以超临界流体的形式存在。”在接受科技日报记者采访时，课题组成员、中国科学院海洋研究所研究员孙卫东介绍。
“超临界态的二氧化碳兼具气态与液态物质的特性，拥有较大的扩散速率和较强的溶解能力，可以极大地提高反应的速率，因此被广泛用于有机合成反应。”论文第一作者、中国科学院海洋研究所研究员张鑫说。
之所以在自然界中难觅其踪影，主要是由于超临界二氧化碳的形成条件必须同时满足31摄氏度和73个大气压以上的温压条件，我们生活的普通场景中的大气压力仅有一个大气压，只有地球深部与深海洋底才可以满足这种极端压力条件。
“但以前的观测能力和取样手段，无法对地球深部的超临界态二氧化碳进行观测和取样。因为一旦取样或观测方式改变了超临界二氧化碳的温压条件，超临界二氧化碳的相态就会改变。”张鑫说，“近些年随着深海原位观测技术的提高，特别是深海激光原位拉曼光谱测量技术的问世，使得可以在不改变被测物温压状态的情况下，完成对被测物组分和结构的测量，这才得以在深海观测到自然状态下的超临界二氧化碳。”
孙卫东表示，正是由于在相关深海原位观测技术方面的进步，超临界二氧化碳才有被探测的可能。
深海热液区温压满足形成条件
而本次超临界二氧化碳被发现的地方，是西太平洋的深海热液区。深海热液又被称作“黑烟囱”，通常与海底岩浆活动有关，是一种海水被加热并与岩浆中挥发性物质一起喷出海底所形成的地质现象，温度可达三四百摄氏度，热液流体的喷发不仅向海洋释放热量，还带来了很多的金属元素和气体组分，孕育了丰富的基因资源和大量热液硫化物矿床。
1977年，美国“阿尔文号”载人深潜器在2500米深的海底发现，热液喷口附近竟然生活着密密麻麻的生物，并形成了基于化学能的生态系统。全球的热液区主要分布在洋中脊和弧后盆扩张中心，是海洋生命的起源之一。
据孙卫东介绍，西太平洋弧后盆深海热液区喷发的热液流体中通常含有较多的二氧化碳气体组分，这主要源于岩浆的脱气作用。而在此次发现超临界二氧化碳的热液区，由于热液区深部不同物质相发生分离作用，热液流体中的二氧化碳组分发生了富集，并以纯二氧化碳的形式喷出海底，加上热液区提供了较高的温度、压力条件，使得二氧化碳能够以超临界态形式存在。
张鑫回忆道，在“科学”号科考船2016年深海热液航次中，研究人员利用“发现”号深海ROV机器人上搭载的我国自主研发的深海激光拉曼光谱原位探测系统（RiP），在深海热液区（海面以下1400米）发现了具有超临界二氧化碳流体喷发的热液喷口。利用深海激光拉曼光谱原位探测系统采集了大量原位拉曼光谱，确定了所测流体的组分为超临界二氧化碳，并使用自主研发的深海热液温度探针测定超临界二氧化碳喷口温度约为95摄氏度，实验室模拟的超临界二氧化碳拉曼谱峰与深海原位测定的一致，进一步确定了超临界二氧化碳的相态。
氮的发现提示生命起源新可能
孙卫东表示，当前主流的地球生命起源的假说有两个，一个假说认为，地球生命起源于地球原始大气放电，另一个假说则认为，地球生命起源于深海热液系统。1953年著名地球化学家、诺贝尔奖得主哈罗德·C·尤里与其硕士研究生斯坦利·米勒模拟原始大气组分把氢气、甲烷和氮气等放在抽成真空的玻璃仪器中，使用一个电弧放电，模拟大自然的电闪雷鸣，最终得到了组成生命不可缺少的蛋白质原料——氨基酸。米勒把实验结果写成论文，并公诸于世，立刻引起轰动，世界各国科学家纷纷仿效。
“但是很多研究认为地球和其他类地行星的原始大气是以二氧化碳和氮气为主的。即米勒实验所用模拟大气组分与原始大气尚有区别。目前主流的观点认为深海热液系统是生命起源的场所。”孙卫东说，生物学研究表明超嗜热菌很可能是地球上生命的共同祖先，因此热液系统一直被认为与生命起源密切相关。但是热液流体中缺少合成氨基酸的关键元素——氮，这是早期生命起源于热液这一假说中最致命的问题。
“而此次发现的超临界二氧化碳流体中还含有非常高的氮气组分。”孙卫东表示，这不仅解决了热液生命起源假说中氮来源的问题，同时具备诸多特性的超临界二氧化碳还为早期地球从无机到有机的过程提供了绝佳的反应介质。
张鑫介绍，此次发现的超临界二氧化碳流体的拉曼光谱中还含有大量未知的拉曼谱峰，它们的归属表明，这些未知的峰大多与碳—氢、碳—碳、碳—氮、氮—氢有关，这证明深海热液区喷发的超临界二氧化碳流体中很可能含有大量有机物质。考虑到超临界二氧化碳在甲酸、氨基酸等有机合成中的重要作用，研究团队推测这些未知的有机物很有可能与氨基酸合成相关。
由此，该项发现也带来了新的生命起源的启示。“在形成月球的大碰撞之后，地球的原始大气逐步形成。此时的原始大气中含有数百大气压的水蒸气和超过一百大气压的二氧化碳，以及氮气等。在原始海洋形成后，当温压条件大于31摄氏度和73个大气压时，二氧化碳将以超临界流体相态存在，因此在地球表面存在超临界态的二氧化碳层。”孙卫东进一步解释，“在水圈与大气圈的交界面上，氮气和矿物微粒可以被稠密的超临界二氧化碳所吸附。超临界二氧化碳、水、氮气在矿物颗粒的催化下，完成了从无机到有机的转化，并产生了生命体必须的氨基酸等有机大分子。”
2020-05-26 -
阿尔达布拉环礁不会飞的鸟类“白喉秧鸡”在13.6万年前灭绝后又“重复进化”出现
（化石网报道）据cnBeta：外媒BGR报道，当一种动物物种被推到灭绝的边缘时，往往无能为力。阿尔达布拉环礁上的情况就是如此，在那里，一种不会飞、和鸡差不多大小的中型鸟类大约在13.6万年前灭绝了。阿尔达布拉环礁被上升的海水淹没了，这种不飞的鸟类无法逃脱，整个物种遭受灭顶之灾。
灭绝的物种通常不会再出现。然而在一个罕见而又令人难以置信的有趣的转折事件中，当阿尔达布拉环礁重见天日后，仅大约三万年后，这种不会飞的鸟儿又重新出现了。研究人员认为，由于在岛上缺乏捕食者，食物丰富，随着时间的流逝，这种被称为白喉秧鸡的鸟类逐渐丧失飞行能力，变成了地面栖息的鸟类。
当阿尔达布拉环礁从深海中浮出水面时，白喉秧鸡再次迁入，就像一次进化的重演，留在那里的鸟类再次进化到失去了飞行能力。研究人员通过比较阿尔达布拉环礁上灭绝事件前后的化石，证明了这一点。今天在岛上仍然可以发现没有飞行能力的白喉秧鸡。
“这些独特的化石提供了无可辩驳的证据，证明了白喉秧鸡家族的一个成员在该环礁上殖民，很可能是来自马达加斯加，并在每次都独立地成为不会飞的鸟类，”首席研究员Julian Hume博士在一份声明中说。“这里提出的化石证据对于白喉秧鸡来说是独一无二的，也是这些鸟类成功殖民孤立岛屿并多次进化成丧失飞行能力的缩影。”
科学家将其称为 “重复进化”（iterative evolution），而且相当罕见的是，出现了允许一个物种进行两次进化的情况，尤其是在这么短的时间内，这样的情况非常罕见。“我们所知道的是，在白喉秧鸡或一般鸟类中，没有其他例子能如此明显地证明这种现象，”研究的共同作者David Martill教授说。“在印度洋区域内的任何一个大洋岛屿中拥有最古老的古生物学记录，但只有在阿尔达布拉岛上，才有化石证据证明了海平面变化对灭绝和再殖民事件的影响。”
2020-05-26 -
过去十年最重要的科学发现之：揭晓古老人类艺术
（化石网报道）据新浪科技：来自世界各地的发现进一步证明，艺术——或者至少是涂鸦，是一种更古老、更全球化的现象，与之前人们所认知的有一定的差异，2014年，研究人员在苏拉威西岛马洛斯洞穴遗址中发现手绘壁画和一幅“猪-鹿”壁画，其历史可追溯至3.9万年前，与欧洲最古老的洞穴壁画艺术处于同一时期。之后2018年，研究人员在婆罗洲发现距今4万-5.2万年的洞穴艺术，进一步证实其具有具象绘画起源，2018年，科学家在南非发现另一个古人类艺术作品，在布隆伯斯洞穴中发现一块石头薄片，上面刻着6条平行垂直线和3条弯曲水平线，其历史可追溯至7.3万年前。
其他富有争议的发现是对尼安德特人艺术技能的争议，2018年，研究人员在西班牙境内发现11.5万年前的颜料和穿孔海螺壳，当时只有尼安德特人生活在欧洲。同年，另一项研究显示，西班牙一些洞穴壁画拥有6.5万年的历史，许多洞穴艺术专家对该发现提出了质疑，但如果该发现有确凿的证据，将证明这是尼安德特人第一个洞穴绘画。2016年，研究人员宣称，法国洞穴里有大约17.6万年前形成的奇怪石笋状圆圈，如果洞熊不是以某种方式制造，那么这些圆圈的年龄表明尼安德特人制作的手工艺术品更多。
2020-05-26 -
2.5亿年前的二叠纪末生物大灭绝让超过80%的海洋生物灭亡 谁是“罪魁祸首”？
2.5亿年前的二叠纪末生物大灭绝让超过80%的海洋生物灭亡 谁是“罪魁祸首”？（Credit: Florilegius/SSPL/Getty）
（化石网报道）据科技日报：二叠纪末，海洋生命遭受有史以来最惨烈打击，超过80%的海洋生物和大部分陆地生物灭亡。天体撞击、气候变暖、火山喷发……
回溯地质历史，地球曾经发生过5次重大生物灭绝事件，这些事件造成当时海洋中至少75%的物种在短时间内灭绝。直到今天，各国科学家经过多年的研究，虽然提出过多种假说，但对生物大灭绝的原因存有争议。
科技日报记者近日从中科院南京地质古生物研究所获悉，该所科研团队与美国学者合作，对地球历史上最大规模的一次海洋生物灭绝展开了研究。2.5亿年前的二叠纪末，一次史无前例的生物大灭绝，让超过80%的海洋生物和大部分陆地生物灭亡。这是有史以来海洋生命遭受的最惨烈打击。
十多年前，在浙江省长兴县煤山跨越二叠纪-三叠纪转折期的一段地层剖面，中科院南京地质古生物研究所的科研团队进行了科研钻探取样工作，而这次获取的岩芯中可能暗藏着大灭绝“罪魁祸首”的蛛丝马迹。
究竟是什么导致了二叠纪末海洋生物大灭绝？是天体撞击，海洋酸化还是地球变暖？其他几次生物大灭绝的原因又是什么？这个神秘“杀手”会不会再次出现，上演第六次生物大灭绝？记者带着问题采访了领导此项研究的中科院南京地质古生物研究所研究员张华。
史上最严重的生物大灭绝
到目前为止，地球历史上有过5次非常大的灭绝事件，其中，二叠纪末生物大灭绝毫无争议地被公认为地质历史时期严重的一次灭绝事件。
过去，由于统计尺度较粗，二叠纪生物大灭绝曾被认为发生在很长的时间(大约1000万年)内。
后来，经过进一步研究，科学家发现二叠纪生物大灭绝分为两个阶段：一次发生在瓜达鲁普世末(约2.6亿年前)，可能与当时的峨眉山玄武岩大规模喷发有关；另一次发生在二叠纪末期(约2.5亿年前)。“目前通常所说的二叠纪末生物大灭绝，是指发生在二叠纪-三叠纪之交的生物灭绝事件。”张华说。
人们熟知的三叶虫，是当时一种比较常见的生物，在我国许多地方都能挖掘到它的化石。在5亿年前的海洋中，三叶虫曾占据主导地位，堪称海中霸主。但在这一次大灭绝中，三叶虫彻底消失了，再也没有出现过。
不仅是三叶虫，这次生物大灭绝造成古生代非常繁盛的动物群中许多主要门类灭绝或者大幅减少。比如四射珊瑚、横板珊瑚、海蕾类等均遭受灭顶之灾， 从此销声匿迹；还有古生代晚期腕足动物，在大灭绝层位明显小型化，曾经繁盛的长身贝目、扭月贝目、石燕目和直形贝目等均灭绝。
与此同时，地球的陆地生态系统也遭受重大打击。据张华介绍，当时的地球大陆与现在完全不同，上亿年的板块运动，到了二叠纪全球各个主要大陆拼在一起，成为一个名为“泛古陆”的超级大陆。在广阔的陆地上，滋养了许多植物和动物，比如在华南地区以大羽羊齿为代表的热带雨林植物群，二叠纪晚期占主导地位的脊椎动物二齿兽等。
但是，在这次空前的大灭绝中，以大羽羊齿为代表的热带雨林植物群基本消失，以二齿兽为代表的脊椎动物群也受到重大打击，数量锐减。
张华告诉记者，古生物学家根据化石记录进行了统计，约有95%的海洋生物物种和约75%的陆地生物物种惨遭灭绝。
海洋明显缺氧致生物“憋死”
在寒武纪生命大爆发之后的近3亿年时间里，地球表面的海陆不断变幻，生命不断升级，每一纪都是新舞台，每一纪都有新“演员”登场。
同时，也有大量物种淘汰，包括那些不可一世的霸主。那么，究竟是谁在支配地球生命的轮回？
据张华介绍，二叠纪末生物大灭绝是地球史上最严重的事件，如果能够找出确切原因，将有助于揭开其他几次生物大灭绝的面纱，关于二叠纪末生物大灭绝的原因有多种猜测，比较流行的是火山喷发。
也曾经有学者提出天体撞击造成二叠纪末生物大灭绝，地外的小行星或者彗星撞击地球，肯定会带来灾难性的后果，比如，它会带来地球磁极倒转、在陆地上引发大火、在海洋中引发巨型海啸。但是，这种观点没有足够的证据支撑，一直受到多方质疑。
而火山爆发的观点则更令人信服。俗话说分久必合，合久必分。地球大陆经过板块运动拼接在一起后，并未停止活动，地球内部强大的力量推动板块相互挤压，造成大规模的火山喷发，泛大陆也于二叠纪末期逐渐分裂。在位于俄罗斯的西伯利亚，至今还留有大量的火山喷发痕迹。有人认为，那是地球史上规模最大的火山喷发，喷射出大量的温室气体和矿物质。
张华带领的科研团队在对浙江长兴县的一段地层剖面展开研究发现，这段地层曾是远古海洋，记录了大灭绝前后约50万年的海洋地质历史。
他们对地层样品中铁、钼、铀、钒等对氧化还原非常敏感的元素进行分析。结果显示，生物大灭绝期间，海洋处于缺氧状态，且大灭绝结束后一段时间，缺氧情形仍没有显著改变。此外，地层样品中还发现了缺氧环境中常见的硫化物。
“我们比对了其他研究，发现大灭绝前后，全球海洋普遍出现了缺氧状况。我们认为，很可能是当时的火山喷发等地质事件产生了大量还原性物质，并输入海洋。海水里的氧气被大量消耗，普遍性的缺氧出现，最终大部分海洋生物死亡。”张华说。
地球环境突变存在幕后黑手
目前，地球上一共有约150万种生物。这个数字听起来非常多，但其实只占地球曾经拥有的物种总数的1%。也就是说，地球上曾经居住着1.5亿种生物，而如今，它们中的99%都灭绝了。
很多物种消失于显生宙的5次生物大灭绝，分别发生在4.3亿年前的奥陶纪末、3.7亿年前的晚泥盆世、2.5亿年前的二叠纪末、2亿年前的三叠纪末以及6600万年前的白垩纪末，恐龙的灭绝就发生在白垩纪末。
科学家们曾经列举了不下20种可能造成整个生物圈毁灭的原因。
张华告诉记者，已有研究表明，6亿年以来生命在不断地演化，还没有任何天外事件曾经毁灭整个地球生物圈，所有这些生物大灭绝事件几乎都伴随有剧烈的全球性环境变化。
这些环境和气候变化包括冰室效应或温室效应，并导致大气温度剧烈变化、海洋酸化和缺氧、海洋微生物爆发等现象出现， 所有这些都说明剧烈的气候环境变化是导致生物大灭绝发生的原因。
“其幕后黑手大多指向地球内部活动造成的大规模火山喷发。”张华说，即便是公众关注的白垩纪末生物大灭绝事件，也逐渐被证实与印度的德干玄武岩喷发有密切联系。
因此专家认为，大规模火山喷发触发埋藏于地下的甲烷和二氧化碳等温室气体在短时间内快速释放，这些温室气体进入大气后引发地表环境剧烈变化，从而造成生物大灭绝。
自从有人类记录以来，地球还没有观察到上千平方公里的大规模火山喷发的现象。但是人类对地球环境带来了前所未有的改变，造成大量二氧化碳进入大气，如果这种趋势长期保持下去，那么地球生物圈进入新一轮大灭绝在所难免。
相关报道：借助高分辨率岩芯样品再认识二叠纪末大灭绝期间的缺氧事件
（化石网报道）据中国科学院南京地质古生物研究所：在距今约2.52亿年前的二叠纪末期发生了地质历史上最具灾难性的生物灭绝事件，该事件使得超过90%的海洋物种灭绝。包括中国科学院南京地质古生物研究所晚古生代团队在内的中外科学家经过数十年的持续努力，该生物事件过程的细节正不断被揭示。与此同时，基于各种地质学和地球化学证据，包括天体撞击、西伯利亚大火成岩省、大洋缺氧、海洋酸化、极端气候变暖和快速的大陆风化等诸多可能导致此次重大生物事件的环境背景机制也陆续被提出。
前人曾对作为全球二叠系—三叠系GSSP的浙江省长兴县煤山剖面二叠纪—三叠纪之交生物大灭绝事件期间的海洋氧化还原环境进行过大量的研究。考虑到该时段煤山剖面总体上属于凝缩沉积，因此需要更高分辨率的采样方法来进一步恢复该生物事件的古海洋氧化还原条件的演化史。
最近，由南京古生物所张华研究员和向雷博士等人与南京大学、美国西卡罗莱纳州立大学的合作者所组成的研究小组，对煤山剖面P-T科研钻探的岩芯中二叠纪—三叠纪之交时间跨度约50万年的样品进行了高精度取样，开展了铁组分和微量元素的测试分析。该研究成果已在线发表于《三古》（Palaeogeography Palaeoclimatology Palaeoecology）。
详细的铁组分研究发现：煤山剖面生物灭绝事件前沉积水体主体处于氧化状态，生物灭绝事件发生期间主要处于缺氧环境并伴随有间断性的硫化环境发育，而灭绝事件之后海洋持续缺氧并未发生显著的氧化。Mo、U、V等氧化还原敏感微量元素浓度数据进一步揭示：在生物大灭绝期间，此类氧化还原敏感元素浓度急剧降低，意味着全球主要海洋在此时都同向的发生了脱氧作用。因此，大洋脱氧和硫化氢毒性可能在二叠纪末生物大灭绝中扮演了重要作用。
该项研究得到了中国科学院战略性先导科技专项、前沿科学重点研究计划项目和国家自然科学基金委的资助。
论文相关信息： Xiang, L., Zhang, H.*, Schoepfer, S.D., Zheng, Q.F., Yuan, D.X., Cai, Y.F., Cao, C.Q., Shen, S.Z., 2020. Oceanic redox evolution around the end-Permian mass extinction at Meishan, South China. Paleogeogr. Paleoclimatol. Paleoecol. 544, 109626. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2020.109626
2020-05-19