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白堊紀(jì)琥珀揭示甲蟲(chóng)特化捕食的穩(wěn)定性白堊紀(jì)末大滅絕引發(fā)了地質(zhì)歷史時(shí)期最深刻的生物多樣性重組，塑造了當(dāng)今生物多樣性的整合面貌。盡管包括非鳥(niǎo)類(lèi)恐龍?jiān)趦?nèi)的許多標(biāo)志性類(lèi)群都滅絕了，但有新的證據(jù)表明，某些以前被忽視的類(lèi)群不但成功度過(guò)了大滅絕，形態(tài)和習(xí)性也沒(méi)有發(fā)生明顯改變。最近，中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所中生代陸地生態(tài)系統(tǒng)研究中心研究員蔡晨陽(yáng)和布里斯托大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士生李言達(dá)等報(bào)道了白堊紀(jì)緬甸琥珀中保存的鎧步甲屬的成蟲(chóng)與幼蟲(chóng)。研究發(fā)現(xiàn)它們與現(xiàn)存種類(lèi)具有驚人的相似之處，進(jìn)而表明它們特化的跳蟲(chóng)捕食行為至少持續(xù)了一億年。相關(guān)成果發(fā)表于《創(chuàng)新》（The Innovation）和《古昆蟲(chóng)學(xué)》（Palaeoentomology）。步甲科昆蟲(chóng)種類(lèi)繁多（全球超4萬(wàn)種），且具有多樣的食性。其中有一個(gè)類(lèi)有趣的步甲—鎧步甲亞科的鎧步甲屬（Loricera），其成蟲(chóng)與幼蟲(chóng)都分別演化出了特化的捕食結(jié)構(gòu)，專(zhuān)門(mén)以枯枝落葉層中的跳蟲(chóng)（彈尾綱）為食。現(xiàn)生鎧步甲成蟲(chóng)的觸角基部數(shù)節(jié)具有長(zhǎng)而強(qiáng)壯的剛毛，觸角的快速閉合可將跳蟲(chóng)困在剛毛形成的籠子中，有效地阻止了被捕捉的跳蟲(chóng)跳躍逃脫；同時(shí)頭部腹側(cè)表面的長(zhǎng)剛毛可防止其向后逃跑。該研究在距今約1億年前琥珀中新發(fā)現(xiàn)的成蟲(chóng)觸角上的剛毛排列模式與現(xiàn)代類(lèi)型幾乎完全一致，表明該化石中成蟲(chóng)類(lèi)型使用與現(xiàn)代鎧步甲成蟲(chóng)完全相同的捕食機(jī)制，是特化的跳蟲(chóng)捕食者。現(xiàn)生鎧步甲幼蟲(chóng)下顎莖節(jié)也具有長(zhǎng)剛毛，這些剛毛與成蟲(chóng)觸角上的剛毛具有相似的捕獵功能。鎧步甲幼蟲(chóng)還具有一項(xiàng)額外機(jī)制來(lái)提高捕獲效率。在大多數(shù)甲蟲(chóng)中，下顎的外顎葉都很短，而在現(xiàn)生鎧步甲幼蟲(chóng)中，下顎的外顎葉末端細(xì)長(zhǎng)且具有黏性，可以粘住獵物并將其送入口中。新發(fā)現(xiàn)的幼蟲(chóng)化石同樣具有下顎莖節(jié)上的長(zhǎng)剛毛以及細(xì)長(zhǎng)的外顎葉。因此，化石幼蟲(chóng)也應(yīng)可能使用與現(xiàn)生幼蟲(chóng)類(lèi)似的方式捕獲獵物。此前，蔡晨陽(yáng)等人在約四千萬(wàn)年前始新世的波羅的海琥珀中發(fā)現(xiàn)過(guò)典型的鎧步甲成蟲(chóng)。此次發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步將鎧步甲專(zhuān)性跳蟲(chóng)捕食機(jī)制的起源時(shí)間前推至一億年前，并且表明這一復(fù)雜的捕食機(jī)制自出現(xiàn)至今變化不大。本研究結(jié)果表明，跳蟲(chóng)與其捕食者無(wú)論從個(gè)體物種的形態(tài)還是群落結(jié)構(gòu)的角度來(lái)看，都表現(xiàn)出顯著的演化停滯。這一發(fā)現(xiàn)與低營(yíng)養(yǎng)級(jí)物種不易滅絕的推測(cè)相吻合，但與特化的捕食策略在環(huán)境變化下面臨更大風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)不一致。本項(xiàng)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、第二次青藏科考專(zhuān)項(xiàng)資助。南京古生物所孫捷繪制了復(fù)原圖。論文相關(guān)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.白堊紀(jì)具有特化跳蟲(chóng)捕食機(jī)制的鎧步甲白堊紀(jì)鎧步甲成蟲(chóng)，Loricera?carsteni Li, Tihelka?& Cai, 2024白堊紀(jì)鎧步甲幼蟲(chóng)，Loricera sp.252024-09 -
系統(tǒng)發(fā)育基因組學(xué)研究揭示螞蟻演化關(guān)系螞蟻（蟻科）因其高度特化的社會(huì)性成為地球上最普遍且生態(tài)上具有統(tǒng)治力的節(jié)肢動(dòng)物。構(gòu)建可靠的螞蟻進(jìn)化樹(shù)對(duì)于揭示其特征演化、物種多樣化及生物地理學(xué)具有至關(guān)重要的作用。過(guò)去二十年來(lái)，分子系統(tǒng)發(fā)育學(xué)研究和保存精美的白堊紀(jì)螞蟻化石，極大地推動(dòng)了螞蟻演化歷史的研究。然而，利用組學(xué)數(shù)據(jù)構(gòu)建螞蟻系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)不同分子數(shù)據(jù)集之間表現(xiàn)出演化關(guān)系不一致的情況，使得螞蟻的骨架系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系一直懸而未決。近期，中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所研究員蔡晨陽(yáng)通過(guò)重新分析公開(kāi)的螞蟻基因組數(shù)據(jù)，揭示了蟻科系統(tǒng)發(fā)育學(xué)中長(zhǎng)期存在的爭(zhēng)議性問(wèn)題。通過(guò)最新的模型比較方法，探索了不同數(shù)據(jù)集間產(chǎn)生沖突的原因，提出蟻類(lèi)演化關(guān)系的新見(jiàn)解。該項(xiàng)研究成果在線(xiàn)發(fā)表于英國(guó)《自然》（Nature）旗下生物類(lèi)專(zhuān)業(yè)期刊《通訊-生物學(xué)》（Communications Biology）上。現(xiàn)生螞蟻分為三大類(lèi)群：細(xì)蟻類(lèi)（leptanilloids）、蟻類(lèi)（formicoids）和猛蟻類(lèi)（poneroids）。其中，蟻類(lèi)各亞科包含了絕大多數(shù)現(xiàn)生螞蟻種類(lèi)，其亞科內(nèi)部關(guān)系已經(jīng)通過(guò)分子系統(tǒng)發(fā)育研究得以明確。然而，猛蟻類(lèi)內(nèi)部的亞科關(guān)系仍存在較大爭(zhēng)議。最具爭(zhēng)議性的問(wèn)題集中在細(xì)蟻類(lèi)（包括2個(gè)現(xiàn)生亞科：Leptanillinae和Martialinae）的系統(tǒng)發(fā)育位置，特別是對(duì)火星蟻（Martialis heureka）的演化位置的討論。火星蟻首次發(fā)現(xiàn)于亞馬遜雨林中。這個(gè)物種因其獨(dú)特的形態(tài)特征—同時(shí)具有原始性和獨(dú)特性，而被劃入獨(dú)立的亞科—火星蟻亞科。自其發(fā)現(xiàn)以來(lái)，關(guān)于該物種的確切系統(tǒng)發(fā)育位置就一直存在爭(zhēng)議。前人研究表明，火星蟻可能是所有現(xiàn)存螞蟻亞科的姐妹群。然而，后續(xù)基于基因組數(shù)據(jù)的研究得出了不同結(jié)論，認(rèn)為它與細(xì)蟻亞科關(guān)系最近。蔡晨陽(yáng)通過(guò)重新分析多個(gè)現(xiàn)有數(shù)據(jù)集，基于交叉驗(yàn)證等前人所忽視的模型比較方法，應(yīng)用了最新的位點(diǎn)異質(zhì)性模型（CAT-GTR），重點(diǎn)考慮了氨基酸位點(diǎn)突變過(guò)程中受蛋白質(zhì)功能所限制的因素，得到了與當(dāng)前主流觀(guān)點(diǎn)（火星蟻是細(xì)蟻的姊妹群）完全不同的結(jié)果。新研究表明，火星蟻實(shí)際上是除細(xì)蟻亞科之外所有螞蟻的姐妹群，徹底解決了這一長(zhǎng)期存在的爭(zhēng)議。該研究構(gòu)建的蟻科骨架系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)，為螞蟻特征演化、生物地理學(xué)以及早期蟻類(lèi)的生態(tài)學(xué)研究提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。研究還提出，現(xiàn)生火星蟻和細(xì)蟻在形態(tài)上的諸多相似性可能是它們適應(yīng)地下生活環(huán)境的趨同進(jìn)化的結(jié)果。今后通過(guò)基因組數(shù)據(jù)與現(xiàn)生種類(lèi)的形態(tài)特征、化石證據(jù)和生態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)的整合，將能夠更加全面地刻畫(huà)出蟻科演化歷史的全貌。本項(xiàng)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、第二次青藏科考項(xiàng)目的資助。論文相關(guān)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.現(xiàn)生螞蟻各個(gè)亞科之間的演化關(guān)系，其中火星蟻的系統(tǒng)位置懸而未決系統(tǒng)發(fā)育基因組學(xué)分析解決了火星蟻的演化關(guān)系和螞蟻骨架系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系252024-09 -
白堊紀(jì)螢火蟲(chóng)揭示昆蟲(chóng)早期生物發(fā)光多樣性生物發(fā)光是自然界中一種有趣的現(xiàn)象，廣泛分布在各類(lèi)生物中，如深海魚(yú)、發(fā)光蘑菇和螢火蟲(chóng)。人們所熟知的螢火蟲(chóng)（螢科）的美麗舞姿自古以來(lái)受大眾所喜愛(ài)，并引發(fā)了長(zhǎng)久的科學(xué)探索。近期，中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所研究員蔡晨陽(yáng)等與英國(guó)劍橋大學(xué)、布里斯托大學(xué)、澳大利亞查爾斯特大學(xué)、美國(guó)自然歷史博物館和捷克帕拉茨基大學(xué)的同行合作，描述了緬甸琥珀中發(fā)現(xiàn)的中生代第二例螢科化石。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)于研究螢科的生物發(fā)光、重要性狀的起源和演化具有重要意義。研究成果于2024年9月11日在線(xiàn)發(fā)表于英國(guó)《皇家學(xué)會(huì)會(huì)刊—B輯》（Proceedings of the Royal Society B）上。在當(dāng)今陸地生態(tài)系統(tǒng)中，能發(fā)光的生物大多屬于鞘翅目昆蟲(chóng)（甲蟲(chóng)），而其中又以叩甲總科（叩頭蟲(chóng)、螢火蟲(chóng)及其近親）的物種最多。能夠生物發(fā)光的叩甲總科的物種大部分歸屬于“螢類(lèi)”（lampyroid），包括螢科（Lampyridae）、光螢科（Phengodidae）、雌光螢科（Rhagophthalmidae）和華光叩甲科（Sinopyrophoridae）。在螢類(lèi)分支中，除華光叩甲科之外，其它科的物種身體均較為柔軟，部分類(lèi)群的雌性還具有幼態(tài)持續(xù)現(xiàn)象，但也正因此使得這一類(lèi)群的物種很難被保存成為化石。中生代螢科化石極為罕見(jiàn)，目前報(bào)道一例。2021年，蔡晨陽(yáng)團(tuán)隊(duì)在白堊紀(jì)緬甸琥珀中發(fā)現(xiàn)了叩甲總科的一新科，即白堊光螢科（Cretophengodidae），代表了螢類(lèi)早期演化的一個(gè)過(guò)渡環(huán)節(jié)。本次研究人員在白堊紀(jì)中期緬甸琥珀（約1億年前）中發(fā)現(xiàn)的該枚保存完整的螢火蟲(chóng)雌性個(gè)體，代表了一新屬種（Flammarionella?hehaikuni Cai, Ballantyne &?Kundrata, 2024），并將其命名為何海坤弗拉馬里翁熠螢。基于現(xiàn)有的鑒定特征以及與現(xiàn)生物種的比較形態(tài)學(xué)研究，將該化石歸入現(xiàn)生螢科熠螢亞科（Luciolinae）的基干類(lèi)群。該物種的觸角第3到第11小節(jié)末端有非常明顯的橢圓形感受器，可能是特化的嗅覺(jué)感官。該化石螢火蟲(chóng)腹部末端附近的發(fā)光器與現(xiàn)生熠螢亞科螢火蟲(chóng)十分相似，證明了其特征演化的穩(wěn)定性。結(jié)合此前在白堊紀(jì)緬甸琥珀中發(fā)現(xiàn)的螢火蟲(chóng)和白堊光螢等發(fā)光甲蟲(chóng)，該研究顯示了中生代發(fā)光器官的形態(tài)多樣性，極大豐富了人們對(duì)叩甲總科生物發(fā)光演化歷史的理解。隨著未來(lái)化石發(fā)現(xiàn)的深入，期待更多發(fā)現(xiàn)，進(jìn)而揭示發(fā)光昆蟲(chóng)在中生代演化歷史及其形成機(jī)制。本項(xiàng)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委的資助。論文相關(guān)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.中生代第二例螢火蟲(chóng)，弗拉馬里翁熠螢弗拉馬里翁熠螢特化的觸角感受器和近腹部末端的發(fā)光器242024-09 -
藏東南然烏湖流域部分植物花粉形態(tài)研究、古生態(tài)學(xué)解釋及其應(yīng)用潛力分析化石花粉是了解過(guò)去植物多樣性、植被景觀(guān)與氣候變化的“顯微鑰匙”，因此，化石花粉的分類(lèi)精度直接決定了古植物多樣性與古環(huán)境重建的質(zhì)量。近年來(lái)，中國(guó)的花粉數(shù)據(jù)庫(kù)雖取得了長(zhǎng)足進(jìn)展，但這些已發(fā)表的數(shù)據(jù)集或圖集中的花粉分類(lèi)水平以及鑒定特征的梳理還有提升空間，特別是現(xiàn)代植物花粉研究不足的地區(qū)。這限制了第四紀(jì)化石花粉的準(zhǔn)確鑒定與分類(lèi)。因此，迫切需要填補(bǔ)有限的已發(fā)表花粉形態(tài)與豐富的現(xiàn)代植物種類(lèi)之間的鴻溝，尤其是在那些植物多樣性高但花粉形態(tài)研究相對(duì)薄弱地區(qū)，比如藏東南地區(qū)，大部分植物的花粉形態(tài)尚未得到研究。近日，中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所毛禮米課題組報(bào)道了西藏東南部然烏湖流域的植物花粉形態(tài)研究。該研究根據(jù)花粉據(jù)萌發(fā)口的類(lèi)型和花粉表面紋飾特征進(jìn)行歸類(lèi)，并制作了索引表及其對(duì)應(yīng)的 “讀者友好型”圖集。這將有助于讀者快速檢索花粉類(lèi)型，為藏東南及鄰區(qū)化石花粉分析提供了新的參考資料。相關(guān)研究成果發(fā)表于國(guó)際知名專(zhuān)業(yè)學(xué)術(shù)刊物《古植物與孢粉學(xué)論評(píng)》（Review of Palaeobotany and Palynology）。此外，本研究還重點(diǎn)分析了部分花粉類(lèi)型的形態(tài)鑒別特征和定量比較，主要是鮮卑花屬，狼毒，冰島蓼屬，早熟禾與青稞。論文詳細(xì)討論了以上花粉類(lèi)型在古生態(tài)學(xué)研究中的應(yīng)用潛力。其中，鮮卑花屬花粉有潛力通過(guò)母體植物的分布情況估算古海拔；蓼科花粉的分類(lèi)水平有潛力提升（如冰島蓼屬與拳參屬），從而探究花粉演化和地理分布的情況；狼毒花粉則在一定程度能夠指示高原高寒草甸的退化或畜牧放牧強(qiáng)度；青稞和早熟禾花粉的區(qū)分為解釋人類(lèi)農(nóng)業(yè)活動(dòng)的花粉信號(hào)解讀提供參考。本研究的花粉圖集為研究區(qū)及鄰近地區(qū)第四紀(jì)花粉分析奠定現(xiàn)代對(duì)比基礎(chǔ)，其中所選種類(lèi)的花粉形態(tài)特征為提高化石花粉鑒定的分類(lèi)精度提供重要參考，這以上研究結(jié)果將顯著提高基于花粉數(shù)據(jù)的第四紀(jì)古生態(tài)解釋的質(zhì)量。然而，未來(lái)研究仍然需要進(jìn)一步開(kāi)展，主要是擴(kuò)大花粉種類(lèi)的收集數(shù)量，收錄更多目前尚未涉及的種類(lèi)。本項(xiàng)研究得到了國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金與古生物學(xué)與油氣地層應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（現(xiàn)代古生物學(xué)和地層學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）自主研究課題項(xiàng)目的資助。論文相關(guān)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.圖1.中國(guó)西藏維管植物多樣性分布圖，同時(shí)顯示了位于西藏東南部的研究地點(diǎn)（然烏湖流域），維管植物物種多樣性較高（數(shù)據(jù)基于陳又生等，2023）圖2.上圖2-1：薔薇科花粉形態(tài)特征：委陵菜屬(1, 2)，金露梅屬(3, 4)，鮮卑花屬(5-12);?下圖2-2:?狼毒花粉形態(tài)特征(1-2.光鏡觀(guān)察；3.鑒別特征線(xiàn)條圖；4.電鏡觀(guān)察)（Gu et al., 2024）圖3.蓼科拳參屬(1-3,?三孔溝類(lèi)型)與冰島蓼屬(4-7,?三溝類(lèi)型)花粉形態(tài)特征比較（Gu et al., 2024）圖4.早熟禾(1, 3)與青稞(2, 4)花粉形態(tài)特征、萌發(fā)孔變異(3-1, 3-2; 4)以及粒徑與萌發(fā)孔大小比較（Gu et al., 2024）202024-09 -
《古生代珊瑚和礁系統(tǒng)的古生態(tài)與演化》專(zhuān)輯出版近日，由中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所副研究員梁昆、要樂(lè)，聯(lián)合波蘭華沙大學(xué)教授Miko?aj Zapalski和美國(guó)南加州大學(xué)教授David J. Bottjer在地學(xué)SCI學(xué)術(shù)期刊《古地理學(xué)、古氣候?qū)W、古生態(tài)學(xué)》（Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology）共同組織的專(zhuān)輯《Paleoecology and evolution of Paleozoic corals and reef ecosystems》完成出版。該專(zhuān)輯共收錄了來(lái)自中、歐、美等多個(gè)國(guó)家和地區(qū)地學(xué)同行的研究論文及綜述共16篇。內(nèi)容涉及寒武紀(jì)-二疊紀(jì)多個(gè)關(guān)鍵時(shí)期的珊瑚及后生動(dòng)物礁的組成和演化，以及古地理、古生態(tài)等相關(guān)研究，提供了諸多新材料和新觀(guān)點(diǎn)，是目前古生代珊瑚及后生動(dòng)物礁最新研究進(jìn)展的集中展示。本專(zhuān)輯旨在將珊瑚和礁生態(tài)系統(tǒng)的概述與代表性案例研究相結(jié)合，從而促進(jìn)后生動(dòng)物礁的相關(guān)研究進(jìn)展，并從深時(shí)珊瑚礁的興衰史為當(dāng)今海洋珊瑚礁的保護(hù)提供借鑒意義。專(zhuān)輯涉及的研究主題包括：華北臺(tái)地寒武系迷宮狀生物礁的時(shí)空演化研究，華南和華北臺(tái)地寒武紀(jì)-奧陶紀(jì)生物礁的轉(zhuǎn)換，加拿大紐芬蘭上奧陶統(tǒng)珊瑚礁的化石豐度研究，阿根廷普雷迪勒拉的奧陶紀(jì)Zondarella生物礁及其生物歸屬，瑞典哥特蘭島志留系層孔蟲(chóng)及其共生關(guān)系研究，比利時(shí)南部中泥盆世艾菲爾階的巨型生物礁，摩洛哥Anti-Atlas地區(qū)珊瑚-層孔蟲(chóng)生物礁中的硬底生物，摩洛哥MadèneelMrakib現(xiàn)代型珊瑚礁的群落及古生態(tài)特征，摩洛哥Mader盆地中泥盆世珊瑚的早期生長(zhǎng)特性和幼體死亡率，四川龍門(mén)山地區(qū)中泥盆世金寶石組的礁群落組合，華南中泥盆吉維特階的礁后和瀉湖群落研究，澳大利亞泥盆系珊瑚礁群落的周期性和時(shí)間框架，古生代最后的珊瑚-層孔蟲(chóng)后生動(dòng)物礁組合，華南晚古生代大冰期開(kāi)始的珊瑚生物層，石炭紀(jì)滅絕事件期間皺紋珊瑚的分布、遷徙路線(xiàn)、避難所和起源中心，以及華南二疊系海綿礁時(shí)空分布及其古生物、古地理和沉積相控制。另外，由責(zé)任客座編輯梁昆等撰寫(xiě)的同名綜述文章《Editorial preface to special issue: Paleoecology and evolution of Paleozoic corals and reef ecosystems》同時(shí)出版。該文章通過(guò)綜述古生代珊瑚和礁系統(tǒng)的演化過(guò)程，探討了后生動(dòng)物礁對(duì)氣候環(huán)境變化的演變機(jī)制，并且通過(guò)案例研究指出當(dāng)前珊瑚及后生動(dòng)物礁的重大科學(xué)問(wèn)題并展望未來(lái)研究的發(fā)展趨勢(shì)。專(zhuān)輯相關(guān)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.專(zhuān)輯封面132024-09
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龍門(mén)山地區(qū)發(fā)現(xiàn)古生代最后的珊瑚-層孔蟲(chóng)生物礁泥盆紀(jì)-石炭紀(jì)之交的生物大滅絕是顯生宙以來(lái)所發(fā)生的重大生物滅絕事件之一。因全球范圍內(nèi)滅絕層位附近廣泛發(fā)育了一套黑色頁(yè)巖沉積（Hangenberg Black Shale），該滅絕事件也被稱(chēng)為“Hangenberg事件”。Hangenberg事件對(duì)淺海和深海生物以及陸地生態(tài)系統(tǒng)均產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響；其造成的最顯著的變化之一是珊瑚-層孔蟲(chóng)后生動(dòng)物礁的消亡。盡管全球范圍內(nèi)對(duì)泥盆紀(jì)-石炭紀(jì)之交的地層及化石已開(kāi)展了廣泛的研究，但高分辨率的生物地層研究工作仍然較少。四川北部龍門(mén)山地區(qū)以泥盆紀(jì)海相沉積序列的良好出露而聞名，是華南泥盆紀(jì)研究的經(jīng)典地區(qū)之一。其中，長(zhǎng)灘子剖面泥盆紀(jì)-石炭紀(jì)界線(xiàn)層保存了完整的淺水碳酸鹽巖地層序列，并提供了保存精美的多門(mén)類(lèi)生物化石材料來(lái)破譯此時(shí)期的環(huán)境和生物變化。近期，中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所副研究員梁昆和喬麗開(kāi)展了龍門(mén)山地區(qū)長(zhǎng)灘子剖面泥盆紀(jì)-石炭紀(jì)界線(xiàn)附近的動(dòng)物群和沉積微相變化研究。相關(guān)研究成果在地學(xué)SCI學(xué)術(shù)期刊《古地理學(xué)、古氣候?qū)W、古生態(tài)學(xué)》（Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology）正式發(fā)表。研究表明珊瑚-層孔蟲(chóng)生物礁發(fā)育于長(zhǎng)灘子組三段，時(shí)代為法門(mén)階最上部，以豐富多樣的層孔蟲(chóng)和床板珊瑚為主要造礁生物，這代表了古生代最后的以珊瑚-層孔蟲(chóng)組合為主的生物礁；隨后發(fā)生的碳同位素漂移所指示的環(huán)境波動(dòng)（EDICE層位）造成了生物礁的消失。雖然仍有少數(shù)珊瑚和層孔蟲(chóng)類(lèi)群殘存于此環(huán)境中，表現(xiàn)出對(duì)環(huán)境波動(dòng)的韌性，但緊接而至的Lower Hangenberg事件（LHC層位）最終摧毀了珊瑚-層孔蟲(chóng)組合；這可能歸因于大陸風(fēng)化作用的顯著增強(qiáng)以及海底廣泛缺氧的強(qiáng)烈影響。以腕足動(dòng)物和皺紋珊瑚為代表的生物復(fù)蘇被發(fā)現(xiàn)在Upper Hangenberg事件中即已出現(xiàn)，例如單體無(wú)鱗板的皺紋珊瑚Hebukophyllum和Neozaphrentis等類(lèi)群，代表了災(zāi)后低物種多樣性水平的生物群落。研究還發(fā)現(xiàn)泥盆紀(jì)-石炭紀(jì)之交的動(dòng)物群和巖相變化與環(huán)境變化之間存在密切的聯(lián)系，環(huán)境的急劇變化對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)造成了顯著的影響，導(dǎo)致珊瑚-層孔蟲(chóng)后生動(dòng)物礁的消失。本項(xiàng)研究得到了科技部第二次青藏科考、國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。論文相關(guān)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.2024.112457.四川龍門(mén)山長(zhǎng)灘子剖面泥盆紀(jì)-石炭紀(jì)之交的地層和動(dòng)物群變化長(zhǎng)灘子剖面Hangenberg事件前后動(dòng)物群的重建：A.Hangenberg滅絕事件前; B. Upper?Hangenberg事件后層位132024-09 -
澄江生物群化石揭示古杯動(dòng)物的生態(tài)位擴(kuò)張近日，以南京大學(xué)生物演化與環(huán)境科教融合中心副教授楊?lèi)?ài)華和中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所副研究員羅翠為主的中-俄-德國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)，首次在澄江生物群中報(bào)道了三類(lèi)與礁丘無(wú)關(guān)、單獨(dú)保存的古杯化石。相關(guān)研究成果近期發(fā)表在《古地理學(xué)、古氣候?qū)W、古生態(tài)學(xué)》（Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology）期刊上。古杯動(dòng)物是一類(lèi)高鈣化海綿動(dòng)物，是寒武紀(jì)早期海洋的標(biāo)志性生物之一，也是顯生宙最早的造礁動(dòng)物。它們從寒武紀(jì)第二期（5.29-5.21億年前）出現(xiàn)，在寒武紀(jì)第三期（5.21-5.14億年前）繁盛，直至寒武紀(jì)第四期中期開(kāi)始急劇衰落，并在5.1億年前基本滅絕。在這兩千萬(wàn)年的演化歷史中，古杯動(dòng)物發(fā)展出300多個(gè)屬，全球廣布，但其棲息地則主要局限于熱帶正常海相碳酸鹽沉積環(huán)境。自1845年被首次描述以來(lái)，古杯動(dòng)物一直被認(rèn)為是狹適性生物。過(guò)去在硅質(zhì)碎屑為主的沉積環(huán)境中發(fā)現(xiàn)的古杯動(dòng)物化石，主要保存于硅質(zhì)碎屑基底上的動(dòng)物-微生物碳酸鹽礁丘中，或是磷酸鹽化的古杯動(dòng)物骨骼碎片。澄江生物群及其周邊地區(qū)屬于無(wú)生物礁丘生長(zhǎng)的硅質(zhì)碎屑陸架環(huán)境。此次所報(bào)道的三類(lèi)古杯化石保存于風(fēng)暴事件層，且輪廓完整、結(jié)構(gòu)精細(xì)，可排除其原本棲息于遠(yuǎn)方的碳酸鹽巖生物礁環(huán)境、后搬運(yùn)至澄江特異埋藏化石點(diǎn)的可能性。通過(guò)掃描電鏡、X射線(xiàn)能譜及micro-CT研究，結(jié)果顯示，化石表面的生物結(jié)構(gòu)以粘土礦物成分精細(xì)保存，而化石內(nèi)部的結(jié)構(gòu)則多被富鐵沉積物充填。研究人員依據(jù)形態(tài)將這三類(lèi)化石分別歸于Ethmocoscinoidea超科、Sigmocoscinidae科以及Globosocyathidae科Propriolynthus屬。其中鑒定為Propriolynthus屬未定種的化石與2023年一篇《自然》（Nature）論文中報(bào)道的早寒武粗枝藻化石Protomelission??sp.極其相似。基于詳細(xì)的標(biāo)本觀(guān)察及對(duì)比，研究依據(jù)水溝系統(tǒng)形態(tài)和骨骼發(fā)育特征，認(rèn)為將澄江標(biāo)本鑒定為古杯動(dòng)物證據(jù)充分。而古生代頁(yè)巖中的粗枝藻化石與Protomelission??sp.和Propriolynthus sp.在形態(tài)和保存方式上均顯著不同。澄江生物群的古杯化石在年代上接近華南最早的古杯動(dòng)物層位，而Propriolynthus屬化石則是在中國(guó)華南地區(qū)首次發(fā)現(xiàn)的單壁古杯代表，填補(bǔ)了單壁古杯動(dòng)物全球遷徙擴(kuò)散路線(xiàn)的空白。本研究還打破了古杯動(dòng)物生活環(huán)境局限于碳酸鹽環(huán)境的固有認(rèn)知，提出部分古杯動(dòng)物可能在全球遷徙過(guò)程中發(fā)生生態(tài)位擴(kuò)張，從而適應(yīng)了脫離生物礁直接固著于硅質(zhì)碎屑基底的生活方式。而這一生態(tài)過(guò)程又促進(jìn)了其生物學(xué)特征的演化，例如部分古杯動(dòng)物可能退去高度鈣化的骨骼而演變?yōu)闊o(wú)骨針的沃克西海綿類(lèi)。古杯動(dòng)物在布爾吉斯頁(yè)巖型特異埋藏化石庫(kù)中的發(fā)現(xiàn)，也表明這一特異埋藏窗口有潛力為解讀古杯動(dòng)物的生物學(xué)特征提供更多新的信息和視角。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。楊?lèi)?ài)華與羅翠為論文的共同第一作者及共同通訊作者。論文相關(guān)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.的形態(tài)、保存方式及該屬模式種Propriolynthus vologdini的骨骼解剖結(jié)構(gòu)（E）。澄江生物群中Ethmocoscinoidea超科化石（A-C）與Sigmocoscinidae科化石（E-I）的形態(tài)和保存方式，及其與相應(yīng)的鈣化古杯化石的對(duì)比（D, J）。澄江生物群中Propriolynthus?sp.復(fù)原圖（A）及用于對(duì)比的粗枝藻形態(tài)結(jié)構(gòu)（B-H）。單壁古杯遷徙路線(xiàn)及澄江Propriolynthus?sp.在該路線(xiàn)中的位置（②）。圖中數(shù)字表示古杯動(dòng)物在當(dāng)?shù)刈钤绯霈F(xiàn)的時(shí)間：1-寒武紀(jì)第二期；2-寒武紀(jì)第三期早期至中期；3-寒武紀(jì)第三期的晚期至第四期的早期。292024-08 -
遼寧侏羅紀(jì)被子植物發(fā)現(xiàn)胎座的同源器官被子植物起源中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是被子植物雌蕊的基本單位——心皮的同源器官。這個(gè)問(wèn)題與相關(guān)的化石證據(jù)密切相關(guān)。近日，中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所研究員王鑫、傅強(qiáng)，西北大學(xué)地質(zhì)系教授孫潔，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局沈陽(yáng)地質(zhì)調(diào)查中心研究員鄭少林重新研究了一塊早年采集的侏羅紀(jì)植物化石，并在國(guó)際期刊《植物》（Plants）上發(fā)表了題為《獨(dú)特的侏羅紀(jì)子房揭示心皮的本質(zhì)》的論文，為人們解答心皮的起源提供了最新資料。新發(fā)現(xiàn)的化石被命名為大堡異果（Xenofructus?dabuensis），用以紀(jì)念化石的產(chǎn)地及其奇異的特征。這塊化石1978年由鄭少林和張武采集于遼東田師傅煤礦附近的中侏羅統(tǒng)大堡組地層；包括兩個(gè)形態(tài)相似的炭化壓型果實(shí)，果實(shí)長(zhǎng)19-21 mm，寬6.9-8.4 mm。在被子植物起源研究方面，西方主流的古植物學(xué)家認(rèn)為心皮等同于一個(gè)邊緣長(zhǎng)胚珠的葉。近來(lái)，有中國(guó)學(xué)者提出“心皮是由胎座和葉性器官共同組成的復(fù)合器官，而胎座是長(zhǎng)胚珠的枝”的理論，然而迄今為止發(fā)現(xiàn)的化石證據(jù)還不是太多，此次發(fā)現(xiàn)的該枚大堡異果化石是一個(gè)重要補(bǔ)充。在原始被子植物中，果實(shí)經(jīng)常是由離生的心皮發(fā)育而來(lái)，因此這些植物中的果實(shí)就是其成熟的子房，二者在結(jié)構(gòu)上有很大的相似性。此次報(bào)道的兩枚大堡異果保存各有不同，對(duì)二者的觀(guān)察表明，其中的胚珠（種子的前身）是著生在一個(gè)枝上的，而這個(gè)枝是被葉性器官包裹起來(lái)的。這個(gè)觀(guān)察結(jié)果表明，大堡異果為被子植物，因?yàn)橹挥斜蛔又参锊庞邪饋?lái)的胚珠。因此，大堡異果的發(fā)現(xiàn)為今后研究被子植物的起源和演化提供了一種新觀(guān)點(diǎn)。大堡異果最重要的意義在于其胚珠和胎座形態(tài)。盡管現(xiàn)代植物功能基因研究早已表明胎座是一個(gè)長(zhǎng)胚珠的枝，但是植物形態(tài)學(xué)家贊同“胚珠是長(zhǎng)在葉子邊緣上的”看法。而本次發(fā)現(xiàn)的大堡異果中的胚珠很明顯是長(zhǎng)在一個(gè)遠(yuǎn)離果實(shí)邊緣的、獨(dú)立的枝上。這種形貌特征明確地支持了前一觀(guān)點(diǎn)。論文相關(guān)信息：Fu Q., Sun J., Zheng S., Wang X. 2024. Unique Jurassic ovaries shed a new light on the nature of carpels, Plants?2024,?13(16), 2239;?https://doi.org/10.3390/plants13162239.同一塊標(biāo)本上的兩枚大堡異果大堡異果的線(xiàn)條圖。注意包裹其中的胚珠（紅色）272024-08 -
遼西發(fā)現(xiàn)連接松柏類(lèi)與被子植物的化石證據(jù)被子植物的花朵絢麗多彩，被子植物的種類(lèi)豐富繁多。被子植物是人類(lèi)賴(lài)以生存的重要生活資源。但是，由于缺乏關(guān)鍵性化石證據(jù)，被子植物來(lái)源問(wèn)題卻一直困擾著生物學(xué)家。近日，中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所研究員王鑫和深圳市蘭科植物保護(hù)研究中心高級(jí)工程師陳利君共同為被子植物的起源和演化提供了新的證據(jù)和看法。相關(guān)研究成果發(fā)表在國(guó)際期刊《植物》（Plants）上。新發(fā)現(xiàn)的化石具有介于松柏類(lèi)和某些被子植物之間的形態(tài)特征，故被命名為中介少林枝（Shaolinia intermedia）。這枚化石長(zhǎng)68?mm，寬17?mm，產(chǎn)自遼寧省建昌縣二道溝的義縣組地層，包含了直接相連的莖、葉、四顆果實(shí)。雖然該化石的總體形態(tài)與現(xiàn)代松柏類(lèi)極為相似，但其生殖器官中卻展現(xiàn)出了對(duì)其種子包裹的趨勢(shì)，而這個(gè)趨勢(shì)很可能發(fā)展為對(duì)種子的最終完全包裹，從而達(dá)到被子植物狀態(tài)。一般情況下，植物都會(huì)對(duì)其種子采取一定的保護(hù)措施。但只有被子植物才把這種保護(hù)時(shí)間向前提到受粉之前。現(xiàn)代植物學(xué)眼中的原始被子植物之一的八角，其胚珠（種子的前身）是被一個(gè)葉性器官?gòu)南旅婧蛢蓚?cè)包裹起來(lái)的，且這個(gè)包裹是有一個(gè)過(guò)程的：其葉性器官在近軸面最后才愈合封閉。因此，在化石中找到類(lèi)似的結(jié)構(gòu)將對(duì)人們研究被子植物起源具有重要意義。近年來(lái)在西班牙2.37億年前三疊紀(jì)地層中發(fā)現(xiàn)的一塊古植物化石“三疊紀(jì)跨界者”球果中已看到這種包裹種子的趨勢(shì)，但其未保存營(yíng)養(yǎng)器官，因此缺乏關(guān)于植株的其他信息。而當(dāng)前該枚中介少林枝化石再次表現(xiàn)出了類(lèi)似的包裹種子的趨勢(shì)，其“球果”和枝葉直接相連。雖然現(xiàn)代植物學(xué)家對(duì)植物DNA序列相似度的研究不看好松柏類(lèi)和被子植物的親緣關(guān)系，但化石發(fā)現(xiàn)為被子植物起源提供了新的證據(jù)。論文相關(guān)信息：Wang X., Chen L.-J. 2024. Shaolinia: A fossil link between conifers and angiosperms, Plants?2024,?13(15), 2162;?https://doi.org/10.3390/plants13152162.正反面保存的模式標(biāo)本，可見(jiàn)其和松柏類(lèi)一樣的葉和“球果”側(cè)生器官中的種子(s)及近軸面上未完全封閉的苞片的邊緣（箭頭）側(cè)生器官各個(gè)側(cè)面的示意圖262024-08 -
華北中元古代早期高于莊組中的圓盤(pán)狀微生物膜化石圓盤(pán)狀碳質(zhì)化石是前寒武紀(jì)最常見(jiàn)的化石類(lèi)型之一，最早可至古元古代晚期，然而它們的生物學(xué)屬性一直存在爭(zhēng)議。近期，中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所研究員朱茂炎領(lǐng)導(dǎo)的“地球-生命系統(tǒng)早期演化”團(tuán)隊(duì)對(duì)華北燕山地區(qū)15.6億年前高于莊組中的一類(lèi)圓盤(pán)狀化石進(jìn)行了綜合研究，結(jié)果表明這些化石是具有規(guī)則形態(tài)的微生物膜，而非此前所認(rèn)為的多細(xì)胞真核生物。相關(guān)成果近期發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《地質(zhì)學(xué)會(huì)雜志》（Journal of the Geological Society）上。與具有規(guī)則重復(fù)性形態(tài)的帶狀化石和具分枝和固著器分化的碳質(zhì)化石不同，由于形態(tài)簡(jiǎn)單且缺少關(guān)鍵特征，前寒武紀(jì)圓盤(pán)狀化石的生物學(xué)屬性和成因長(zhǎng)期存在爭(zhēng)議。根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)或有機(jī)質(zhì)成分等特征，它們常被認(rèn)為是多細(xì)胞真核生物或多核體真核生物（如Churaia）、原核生物（如Beltanelliformis），以及非生物成因的沉積構(gòu)造。燕山地區(qū)的高于莊組不僅含有脈沖增氧事件的地質(zhì)記錄，還有已知最早的宏體多細(xì)胞真核生物化石和豐富的微體化石，是研究地球早期生命演化的重要窗口。在此前的研究中，高于莊組中的圓盤(pán)狀化石被鑒定為圓形的Parachuaria和橢圓形的Parashouhsienia兩屬，而且被認(rèn)為是與新元古代的圓盤(pán)化石Chuaria類(lèi)似的多細(xì)胞真核生物。但考慮到兩者時(shí)代相差近6億年，而且缺乏多細(xì)胞證據(jù)，因此該解釋存在很大不確定性。本研究對(duì)高于莊組三段地層中采集到的466個(gè)圓盤(pán)狀化石進(jìn)行了形態(tài)測(cè)量統(tǒng)計(jì)、顯微觀(guān)察和礦物成分分析。它們表現(xiàn)出一個(gè)連續(xù)的數(shù)毫米至數(shù)厘米，以及從圓形至橢圓形的形態(tài)范圍；縱切面均為透鏡狀；內(nèi)部表現(xiàn)為明暗交替的近似平行的紋層狀結(jié)構(gòu)，但并未發(fā)現(xiàn)細(xì)胞結(jié)構(gòu)。紋層由白云石、粘土礦物、有機(jī)質(zhì)、以及少量石英和云母等礦物組成。礦物在縱向上規(guī)律性分布，細(xì)小片狀礦物（如粘土礦物）在水平方向上定向排列。這些特征均表明高于莊組的圓盤(pán)狀化石不僅具有相同的成因，而且很可能是某種特殊的微生物膜（microbial biofilm）構(gòu)造，是與微生物席和疊層石類(lèi)似的微生物群落而非多細(xì)胞生物個(gè)體。微生物膜是現(xiàn)代微生物學(xué)中的一個(gè)術(shù)語(yǔ)，是指由一種或多種微生物及其胞外基質(zhì)組成的集合體，有些微生物膜可以形成圓形、樹(shù)枝狀、線(xiàn)狀、花瓣?duì)畹刃螒B(tài)規(guī)則的肉眼可見(jiàn)的宏觀(guān)結(jié)構(gòu)。在一些環(huán)境中，細(xì)胞外基質(zhì)中也可能存在礦物、粘土、淤泥等物質(zhì)。微生物膜在地球歷史早期可能分布很廣，可以為微生物提供更適宜生存的微環(huán)境，有助于其在極端環(huán)境中存活。高于莊組的圓盤(pán)狀化石表明，具有規(guī)則形態(tài)的宏觀(guān)微生物膜也有潛力被保存為古生物化石。因此，對(duì)于前寒武紀(jì)一些簡(jiǎn)單且具有規(guī)則形態(tài)的宏體化石來(lái)說(shuō)，并不能僅僅根據(jù)大小來(lái)判斷是否為多細(xì)胞生物，還要綜合其他方面的證據(jù)。本研究得到了科技部國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金的共同資助。論文相關(guān)信息：Chen, K., Miao, L., Zhao, F., & Zhu, M. (2024). Discoidal carbonaceous compressions from the early Mesoproterozoic Gaoyuzhuang Formation: a fossil example of microbial biofilm.?Journal of the Geological Society, 181(4), jgs2024-005. https://doi.org/10.1144/jgs2024-005.高于莊組中的圓盤(pán)狀碳質(zhì)化石圓盤(pán)狀碳質(zhì)化石的縱切面圓盤(pán)狀碳質(zhì)化石的元素分布222024-07