科研进展
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新疆北部晚泥盆世草本石松类形态学与古植物地理学新认识
原始鳞木类作为草本石松类植物，广泛分布于全球中—晚泥盆世地层中。泥盆纪原始鳞木类研究对深入认识石松类植物的演化具有重要意义，对认识早期陆地生态系统以及开展早期植物地理分区研究具有不可替代的作用。我国新疆北部准噶尔盆地周缘曾报道有丰富的草本石松类植物，尤其是中泥盆世呼吉尔斯特组，此前学者已经识别出了以草本石松类占据优势的植物群。然而，对该区晚泥盆世石松类植物的研究相对薄弱。
近期，中国科学院南京地质古生物研究所早期陆生植物研究团队研究员徐洪河、王怿，研究生刘炳材、王凯、白姣等，联合中国地质大学（武汉）副教授纵瑞文对准噶尔盆地西缘晚泥盆世化石植物植物展开了古植物学与孢粉学、古地理分析等综合研究。相关研究成果在国际地学领域专业期刊《古地理学报》（Journal of Palaeogeography）上发表。
研究团队首次在新疆准噶尔盆地西缘发现了原始鳞木目石松类Frenguellia eximia，基于细节丰富的化石发现，修订了该植物的形状特征：叶基呈假螺旋排列，圆形至长椭圆形；叶平展，细长，发育有三对侧齿，孢子叶与营养叶同形；孢子囊为长椭圆形。根据同层中孢子化石组合，进一步确定了化石产出层位的地质时代为晚泥盆世法门期最晚期。Frenguellia在新疆准噶尔盆地西北缘晚泥盆世地层的发现进一步丰富了其全球化石记录，揭示了准噶尔与冈瓦纳大陆西北部具有古植物地理方面的相似性。
研究工作还系统梳理了原始鳞木目叶的形态学特征，识别出了侧尖型（lateral-tip）和远端尖型（distal-tip）两种叶形态类型。侧尖型叶由一个明显的叶主体和几个成对的侧齿组成，主要代表类群如Frenguellia；远端尖型叶由叶柄和远端裂片组成，主要代表类群如Leclercqia。这两种不同类型的叶可能代表了草本石松类祖先类群，比如，前石松类植物，由简单不分叉的叶在形态学演化中的两个独立方向：其一，叶的侧齿分叉更为复杂；其二，叶的远端分叉更为复杂。
本研究是深时数字地球（Deep-time Digital Earth, DDE）国际大科学计划——古生物学工作组的系列研究成果之一。
论文相关信息：Liu, B.-C., Wang, K., Zong, R.-W., Bai, J., Yang, N., Wang, Y., Xu, H.-H*., Frenguellia (Lycopsida) from the uppermost Devonian of West Junggar, Xinjiang Uygur Autonomous Region, NW China, and its implications on protolepidodendralean leaf morphology and paleophytogeography, Journal of Palaeogeography, https://doi.org/10.1016/j.jop.2023.03.004.
新疆北部晚泥盆世原始鳞木目石松类Frenguellia eximia
新疆北部晚泥盆世Frenguellia eximia化石同层中的孢子
原始鳞木目两种叶类型，侧尖型（lateral-tip）和远端尖型（distal-tip）叶，主要代表类群及演化关系示意图
282023-03 -
我国西北地区发现广泛分布的侏罗纪被子植物化石此次科研团队通过对三维保存的被子植物化石标本进行Micro-CT研究，成功观察到了保存在果实内部具双层珠被的倒生胚珠，而这正是判断其被子植物属性的关键特征。
作为当前生态系统中最重要的一种植物类群，被子植物备受植物学家的关注。上百年来，植物学家们对被子植物的研究从未停止，但被子植物的起源与早期演化历史仍是植物学家面临的难解之题。
众多古植物学家一直在寻找最早的被子植物，探索被子植物的起源和历史。西方古植物学家对于被子植物起源一直持有的观点是：白垩纪之前没有被子植物。但这一观点是否正确，只能通过化石证据才能给出最终的结论。
近日，中国科学院南京地质古生物研究所研究员王鑫、兰州大学地质科学与矿产资源学院古生物教研室教授孙柏年、博士生韩磊、宁夏地质博物馆赵亚、赵明以及西北大学地质系孙洁等开展多方合作，利用Micro-CT技术对来自我国西北地区中侏罗世地层中的一类化石材料进行了深入细致的研究。研究结果确认了这些侏罗纪化石的被子植物属性。相关研究结果发表在瑞士出版的学术期刊《生命》（Life）上。
这些化石来自我国西北的青海省、甘肃省和宁夏回族自治区三地，研究人员将其命名为美丽青甘宁果序(Qingganninginfructus formosa)。该化石此前曾被认为是裸子植物，被命名为美丽镰鳞果。此次科研团队通过对三维保存的被子植物化石标本进行Micro-CT研究，成功观察到了保存在果实内部具双层珠被的倒生胚珠，而这正是判断其被子植物属性的关键特征。
这一发现不仅确认了被子植物在侏罗纪的真实存在，也表明了当时在中国西北地区被子植物广泛分布并达到了一定的繁盛程度。这是目前西北地区最早的被子植物化石记录；该化石将有助于研究人员进一步厘清对被子植物起源和早期演化历史的认识。
本次研究得到了第二次青藏高原综合科学考察、中国科学院和国家自然科学基金的资助和支持。
论文相关信息：Han, L.; Zhao, Y.; Zhao, M.; Sun, J.; Sun, B.; Wang, X. New Fossil Evidence Suggests That Angiosperms Flourished in the Middle Jurassic. Life 2023, 13, 819. https://doi.org/10.3390/life13030819.
美丽青甘宁果序及其内含的胚珠/种子212023-03 -
“高等生命”的祖先在十多亿年前就已经出现近期，中国科学院南京地质古生物研究所早期生命研究团队结合化石证据与现代生物学成果，认为距今18-8亿年，这一被地质学家称为“枯燥的十亿年”的时期，并不“枯燥”，它建造了复杂生物的根基。该综述以封面文章形式发表于《科学通报》杂志。
复杂生物，也称为“高等生命”，它们的出现是生命演化史上极为重要的革新事件，意味着地球生物圈从以微生物为主的世界转入以动、植物大规模发育为特征的宏体复杂生物世界。近期，中国科学院南京地质古生物研究所早期生命研究团队结合化石证据与现代生物学成果，认为距今18-8亿年，这一被地质学家称为“枯燥的十亿年”的时期，并不“枯燥”，它建造了复杂生物的根基。该综述以封面文章形式发表于《科学通报》杂志。
放眼如今生机勃勃的地球，无论是山岭丘壑还是平原万里，是澄澈碧波还是沉寂深渊，由动物、陆生植物、真菌与藻类构成的多细胞复杂生物们主宰着生物圈。但当回溯“霸主”们最初的起源时，这条演化之路显得蜿蜒曲折。
自38亿年前生命在地球上出现，结构简单的原核生物们享受了长久的安乐，直到距今约16亿年，内共生作用的产物——真核单细胞生物在岩石中留下了痕迹，复杂生命的幼小种子才开始在地球各地播下。然而直到距今约10亿年前后，多细胞真核藻类终于较多出现在化石记录中，才象征着复杂生命蓬勃兴起的序幕正式拉开：全球广布的Chuaria-Tawuia碳质压膜化石组合可能代表了早期的宏体藻类（图1），而同时期出现的丝状体化石Proterocladus和Bangiomorpha更是表现出了与现生绿藻与红藻相似的诸多特征（图2）。化石证据显示当时的藻类普遍具备分裂生殖的能力（图3），而有性生殖可能也在此时初现端倪，推测其可能与早期的寄生、共生作用有关。
与藻类相比，动物祖先的踪迹就隐秘了很多，目前人们未能发现这个时期可靠的早期动物祖先的化石。但依据分子钟研究推测，动物的单细胞和多细胞祖先可能也在距今约19-10亿年间起源。而对于真菌这一类群，较为可靠的化石证据也出现在距今约10亿年前，这也说明真菌的祖先在10亿年之前的某个时期就已经在地球上生存。
有趣的是，大量的地质记录显示，距今18-8亿年前的地球经历了一段极其“沉寂”的时期，大地构造、大气氧气含量、海洋环境等各项指标都显示出长久的稳定，这段时间也被称为“枯燥的十亿年”（图4）。而在缺乏环境压力的情况下，生命演化的进程似乎也应该“随遇而安”地按下“暂停键”，但化石证据与分子研究都显示，复杂生物“根部”类型的诸多演化事件（如前文所述）都发生在这一时期（图4）。或许安稳的环境为演化“试错”提供了良好的时机，原生生物和原核生物悄然地发生了寄生、共生和基因转移等一系列相互作用, 演化出了复杂生物各大类型的单细胞祖先，并进一步实现了多细胞化和细胞分化。也许就生物演化而言，“枯燥的十亿年”并不“枯燥”，复杂生命的根基在此刻已然开始构建。
然而，萌芽的复杂生物却在不久之后经历了一场凛冽的寒冬。大约在距今7.2-6.3亿年间, 地球上发生了两次全球性的极端寒冷事件，即“雪球地球”事件。极端的低温、大面积海水（甚至全球海水）被冰盖覆盖、陆源营养物质输入的停滞等都给当时的生物带来了极大的选择压力，使生态系统的结构发生了巨大变化。可惜的是，由于沉积记录的缺乏，我们难以窥见当时生命的演化情况，但我们看到了冰期结束后复杂生物快速辐射演化这一结果。或许是恶劣环境带来的“厚积薄发”的生命力，或许是被淘汰的大量原核生物腾出了大量的空白生态位的机遇，或许是在冰川消融后大量汇入海洋的营养物质，总之以蓝田生物群（约6亿年前）为代表的复杂生物在这场灾难中幸存并蓬勃发展，在接下来的埃迪卡拉纪中晚期（5.8-5.4亿年）分化出更为丰富的类型，在海洋根植、爬行、漂浮，扰动并改造着身处的环境，成为了地球生物圈新的主体。
斑驳的地球史书记录下了这棵复杂生命之树根植于“枯燥十亿年”，生长于凛冽寒冬中，又于埃迪卡拉纪舒展枝丫，而这段惊心动魄的地球往事还有许多扑朔迷离的细节等待着人们去揭示和想象。
本研究得到国家自然科学基金、中国科学院B类战略性先导科技专项、国家重点研发计划、中国科学院青年创新促进会和现代古生物学和地层学国家重点实验室项目的联合资助。
本次科普宣传与策划得到科技部国家重点研发计划青年科学家项目支持。
论文相关信息：袁训来, 庞科, 唐卿, 李光金, 肖书海, 周传明, 陈哲, 陈雷, 万斌, 王伟, 关成国, 欧阳晴, 牛长泰, 王霄鹏, 刘雅榕. 复杂生物的起源和早期演化. 科学通报, 2023, 68: 169–187. https://doi.org/10.1360/TB-2022-0804.
图1 封面图展示了安徽寿县距今10-9亿年刘老碑组宏体碳质压膜化石Chuaria-Tawuia组合。其中圆形的是Chuaria，棒状的是Tawuia，它们广泛出现在世界各地10-8亿年间的地层中，被认为可能是早期的多细胞或多核体藻类。
图2 距今约10亿年左右的丝状体化石Proterocladus(a)以及Bangiomorpha(b)，它们分别被认为是绿藻与红藻的祖先。(Tang et al., 2020, Nature Ecology & Evolution, 4, 543–549; Butterfield, 2009, Precambrian Research, 173, 201–211)
图3 山东安丘石旺庄组距今9-8亿年的具分裂结构的藻类化石
图4 “枯燥的十亿年”期间生物演化及其环境背景。灰色背景部分为“枯燥的十亿年”阶段，复杂生物的起源与早期演化都发生在这一时间段。黄色背景部分为新元古代3次大冰期。172023-03 -
晚奥陶世生物大灭绝后第一个腕足动物群及其演化意义的新启示研究根据华南Hirnantia动物群和EC动物群的演变特征，阐释了晚奥陶世大灭绝的两幕式效应。并认为腕足动物群在奥陶-志留纪过渡期间发生两次大规模的生物灭绝和演替转折，是全球气候环境巨变背景下的标志性生物事件。
近年来，根据全球超过20个板块或地体的资料，晚奥陶世生物大灭绝（Late Ordovician Mass Extinction, LOME）第一幕后与第二幕后的两个腕足动物群已得到识别。其中，第一幕期间的赫南特贝动物群(Hirnantia Fauna)长期受到关注，并已有深入研究。而第二幕开始后的腕足类埃吉伍德–华夏动物群(Edgewood-Cathay Fauna,简称EC动物群)，同样是理解该次生物灭绝事件的关键。
最近，中国科学院南京地质古生物研究所戎嘉余院士与黄冰研究员，基于滇东北镇雄大嘎拉EC动物群的硅化材料，同时依据滇黔和浙赣材料，聚焦华南该动物群的生态特征、时空分布以及与Hirnantia动物群的关系，揭示其他国家EC动物群的基本情况。相关研究成果近期发表于《古生物学报》（Acta Palaeontologica Sinica）上。
研究通过EC动物群与Hirnantia动物群在组成、优势度、群落生态、生物地理区系以及伴生化石几个方面的详细对比分析，最终认为它们在上述几个方面的重要变局皆源于这次大灭绝的第二幕。
该研究还根据华南Hirnantia动物群和EC动物群的演变特征，阐释了晚奥陶世大灭绝的两幕式效应。并认为腕足动物群在奥陶-志留纪过渡期间发生两次大规模的生物灭绝和演替转折，是全球气候环境巨变背景下的标志性生物事件。
大灭绝开始后，适应冷凉水环境的“机会主义”分子(如：Hirnantia动物群和Mucronaspis三叶虫动物群)，成为显生宙分布最广、历时最短的海洋无脊椎动物群。然而，它们是“昙花一现”的“匆匆过客”，除齿扭贝类等类群外，整体上并没有为腕足动物后续演化做出实质性的贡献。大灭绝后，“忍受”许久、有强大生命力的减缩型分子重新集结并占据优势，诞生了EC动物群，并演化出新的支系，与珊瑚、层孔虫、苔藓虫、海绵、牙形类等一起，铸就了志留-泥盆纪、延续7000多万年新生态系的辉煌，直到下一次大灭绝(晚泥盆世F/F)的到来。
论文相关信息：戎嘉余、黄冰. 2023. 晚奥陶世生物大灭绝后第一个腕足动物群: 来自滇东北镇雄奥陶系顶部硅化腕足类的证据. 古生物学报, 62(1): 1-29. [Rong Jiayu, Huang Bing. 2023. The first brachiopod fauna following Late Ordovician mass extinction: Evidence from late Hirnantian brachiopods of Zhenxiong, Yunnan, SW China. Acta Palaeontologica Sinica, 62(1): 1-29.] https://doi.org/10.19800/j.cnki.aps.2022036.
图 1 云南东北部镇雄大嘎啦剖面赫南特阶上部尾坝层中的腕足动物
图2 华南与北美上奥陶统凯迪阶–兰多维列统鲁丹阶地层及生物-沉积相的时空分布
图3 晚奥陶世-志留纪初腕足类和三叶虫动物群的演替、其他门类多样性变化及碳、氧同位素与全球海平面变化曲线
图4 奥陶纪-志留纪交界期扬子海域环境演变和生物群演替示意图142023-03 -
西藏北羌塘地块发现中泥盆世生物礁研究人员通过对其最为显著的三个点礁的样方采集，并将制得的1085张薄片开展详细分析与统计，恢复了该地区生物礁的结构与多样性组分。
西藏北羌塘地块位于藏北高原腹地，夹于龙木错-双湖缝合带与西金乌兰-金沙江缝合带之间。其中，藏北阿里无人区的古生代地层分布广泛且发育较为完整，但由于剖面平均海拔在5000 m以上，加之野外条件艰苦、交通不便等因素，使得该区块的地质研究进展缓慢。
西藏北羌塘地块的古地理演化是近年来学术界研究的前沿热点，尤其是涉及北羌塘及其周边地体的相互位置及构造单元的归属等科学问题。此外，北羌塘地块也是我国油气资源勘探的重要地区。因此，了解北羌塘地块的古地理演化有助于深入认识北羌塘盆地的石油地质条件，并对能源资源勘探具有重要的指导意义。
在第二次青藏高原综合科学考察过程中，中国科学院南京地质古生物研究所分队的梁昆副研究员、陈炜副研究员、盛青怡助理研究员、张以春研究员等一行深入西藏羌塘拉竹龙-邦达错一带开展地质学综合研究。期间在兽形湖附近发现典型的丘状生物点礁，通过对其最为显著的三个点礁的样方采集，并将制得的1085张薄片开展详细分析与统计，团队恢复了该地区生物礁的结构与多样性组分。相关研究成果在《远古世界》（Palaeoworld）正式发表。
研究表明，点礁主要由10种珊瑚和层孔虫所构建，并相互组合形成板状、块状的稳定生物礁结构。同时，造礁生物之间还存在着复杂的生态关系，珊瑚与层孔虫的生长特性也符合中光带珊瑚礁生态系统（Mesophotic coral ecosystems）的特点。
以往的研究中，对拉竹龙-邦达错地层单元的归属存在较大的争议。本项研究发现点礁的主力造礁分子秃柱层孔海绵（Gerronostromaria）的两个化石种也常见于华南和昌都地区，其具有紧密排列的细层和支柱且仅在这三个地区分布。因此，研究提供了有利证据表明拉竹龙-邦达错与华南和昌都之间存在较为紧密的生物古地理亲缘关系。
此外，根据床板珊瑚和层孔虫的组合特点，该点礁时代为中泥盆世吉维特期。因而，拉竹龙-邦达错地区的泥盆纪地层可至少追溯至中泥盆世，这丰富了我们对该地区泥盆纪地层分布特点的认识。
本项研究得到了科技部第二次青藏科考、中科院战略先导专项、国家自然科学基金的联合资助。
论文相关信息：Liang K., Zhang Y-C., Chen J-T., Luo M., Guo W., Qie W-K., Middle Devonian (Givetian) coral-stromatoporoid patch reefs from the Lazhuglung Formation, Xizang (Tibet) and their palaeoecological and palaeogeographical implications, 2023, Palaeoworld, https://doi.org/10.1016/j.palwor.2023.02.005.
图1 西藏阿里拉竹龙-邦达错地区兽形湖附近野外照片和中泥盆世点礁鸟瞰图
图2 点礁中的造礁生物组分及主要造礁生物床板珊瑚Alveolites和层孔海绵Gerronostromaria032023-03 -
华南晚奥陶世层孔海绵动物群研究揭示其拥有全球最高生物多样性研究针对浙江省与江西省交界的“三山地区”晚奥陶世下镇组和三衢山组中保存精美的层孔海绵化石开展了系统学、古生态学和生物古地理学研究。
层孔海绵（stromatoporoids）因其骨骼呈层纹状、表面具孔而得名，过去常称为层孔虫，现在通常归为海绵动物。层孔海绵通常生活在温暖、光照条件较好，水动力较强的浅海环境中，往往与珊瑚、藻类等生物大量聚集在一起而形成生物礁。因而，其也成为奥陶纪—泥盆纪的主要造礁生物。
层孔海绵的形态受生态环境控制和影响较大，是重要的指相化石。中奥陶世的层孔海绵以拉贝希层孔海绵（Labechiida）分子为主，自晚奥陶世的凯迪期始，网格层孔海绵（Clathrodictyida）开始全球性的辐射，在底栖群落中占据重要的生态位。
中国科学院南京地质古生物研究所全胄完博士、梁昆副研究员、张元动研究员与英国及韩国化石专家合作，针对浙江省与江西省交界的“三山地区”晚奥陶世下镇组和三衢山组中保存精美的层孔海绵化石开展了系统学、古生态学和生物古地理学研究。相关研究成果已经在国际古生物学期刊《古生物学杂志》（Journal of Paleontology）、《远古世界》（Palaeoworld）正式发表，其中网格层孔海绵的相关研究以封面文章形式发表在《古生物学杂志》（Journal of Paleontology）上。
研究发现了网格层孔海绵类4属9种，拉贝希层孔海绵类8属16种，其中包括4个新种和4个未定种。与冈瓦纳及其边缘块体的同期层孔海绵动物群相比，“三山地区”的层孔海绵拥有最高的生物多样性，这可能与晚奥陶世时期华南板块向北漂移进入低纬度的底栖生物宜居带有关。通过对该动物群开展古生态学研究，首次发现了层孔海绵个体之间、海绵与珊瑚之间存在着空间竞争关系。
研究还运用了网络分析（network analysis）定量分析手段对全球范围内的晚奥陶世层孔海绵动物群展开研究，将当时的海绵动物群划分为三个古地理区系：泛冈瓦纳-塔里木-阿尔泰区系、劳伦大陆区系、波罗的大陆区系。
本研究得到中国科学院战略先导专项和国家自然科学基金的联合资助。
论文相关信息：
Jeon, J., Liang, K.*, Kershaw, S., Park, J., Lee, M., Zhang, Y.-D. 2022. Rise of Event: insights from the Upper Ordovician Xiazhen Formation of South China. Journal of Paleontology. 96, 1285–1317. https://doi.org/10.1017/jpa.2022.36
Jeon, J., Liang, K. *, Kershaw, S., Park, J., Zhang, Y.-D. 2022. Diverse labechiid stromatoporoids from the Upper Ordovician Xiazhen Formation of South China and their paleobiogeographic implications. Journal of Paleontology. 96, 513–538. https://doi.org/10.1017/jpa.2021.105
Jeon J, Li Q.-J., Na L., Liang K*, Zhang, Y.-D. 2022. Skeletal variation in the early clathrodictyid stromatoporoids of Upper Ordovician and its paleoecological and phylogenetic implications. Palaeoworld, 31: 58–68. https://doi.org/10.1016/j.palwor.2021.01.005
Jeon, J., Liang, K.*, Lee, M., Kershaw, S. 2020. Earliest known spatial competition between stromatoporoids: evidence from the Upper Ordovician Xiazhen Formation of South China. Journal of Paleontology, 94, 1–10. https://doi.org/10.1017/jpa.2019.63
图1 华南晚奥陶世层孔海绵的网络分析及生物古地理区系
图2 网格层孔海绵的相关研究在Journal of Paleontology以封面文章形式刊出282023-02 -
晚古生代大冰期冰室向温室气候转变期的沉积过程与碳同位素记录近期，中国科学院南京地质古生物研究所博士研究生杨文莉及其导师陈吉涛研究员等，对华南贵州罗甸盆地的三个斜坡相剖面进行了详细的沉积学和高精度的碳同位素对比研究。研究表明罗甸盆地的δ13C很好地记录了全球海水的碳同位素信号，可以为全球碳循环模拟研究提供数据基础。
可靠的海相碳酸盐岩记录的碳同位素是反映全球碳循环变化、进而反映古气候和古海洋条件的重要信息。然而，晚古生代大冰期最高峰时期，由于冈瓦纳大陆冰川的扩张与收缩所引起低纬度地区海平面的周期性变化，在台地相中表现为多次显著的沉积间断。频繁的地表暴露和地层的不连续严重影响了δ13Ccarb的可信度，这导致在晚石炭世–早二叠世时期难以找到一个可靠的全球碳同位素记录用于有效的化学地层对比和全球碳循环模拟研究。
华南板块在晚石炭世–早二叠世位于古特提斯洋东部与泛大洋西部之间的古赤道附近，发育了碳酸盐岩台地、斜坡和盆地相等多种沉积环境，并与开阔水域连接良好。因此，很有可能记录了当时全球海水的地球化学信号。
近期，中国科学院南京地质古生物研究所博士研究生杨文莉及其导师陈吉涛研究员等，对华南贵州罗甸盆地的三个斜坡相剖面进行了详细的沉积学和高精度的碳同位素对比研究。研究表明罗甸盆地的δ13C很好地记录了全球海水的碳同位素信号，可以为全球碳循环模拟研究提供数据基础。相关成果近期发表于国际知名期刊《全球和行星变化》（Global and Planetary Change）。
研究发现，在石炭–二叠纪过渡时期，通过δ13Ccarb与大气二氧化碳和冰川记录对比表明有机碳埋藏速率的增加与晚古生代大冰期的峰值之间存在潜在的联系。从阿瑟尔中期到萨克马尔中晚期，δ13Ccarb与大气二氧化碳的解耦表明硅酸盐风化作用的增强可能对大气二氧化碳的降低和持续的冰川作用起主导作用。萨克马尔中晚期δ13Ccarb的快速负漂与大气二氧化碳浓度的快速上升和冰川记录的大幅减少相一致，表明长期的温室气体的积累可能推动了地球气候从冰室向温室气候的转变。
该项研究得到中国科学院先导科技专项B类和国家自然科学基金联合资助。
论文相关信息：Yang, W.L., Chen, J.T.*, Gao, B., Zhong, Y.T., Huang, X., Wang, Y.*, Qi, Y.P., Shen, K.S., Mii, H.S., Wang, X.D., and Shen, S.Z., 2023. Sedimentary facies and carbon isotopes of the Upper Carboniferous to Lower Permian in South China: Implications for icehouse to greenhouse transition. Global and Planetary Change. 223, 104051. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2023.104051.
图1 晚石炭世–早二叠世全球δ13C趋势对比
图2 罗甸盆地δ13C趋势对比图
图3 研究剖面δ13C与冰川事件和pCO2对比图152023-02 -
泥盆纪平足介类的个体发育研究揭示古生代介形类演化之谜研究详细还原了该种在生长发育中的形态变化过程。通过与现生介形类的比较，首次揭示泥盆纪介形类个体发育过程中异速生长的特点，并探讨了造成这种生长模式的原因及其影响因素。
介形类于早奥陶世起源，一直繁盛至今，是化石记录最为丰富的节肢动物之一。古生代介形类虽然化石种类丰富，但由于缺乏软体构造、分子学等证据，其起源、演化和个体发育等相关问题一直是难解之谜。
近期，中国科学院南京地质古生物研究所宋俊俊博士、黄冰研究员和郄文昆研究员对晚泥盆世的平足介类典型代表种Cribroconcha honggulelengensis进行基于半界点（semi-landmark）的形态学研究，详细还原了该种在生长发育中的形态变化过程。通过与现生介形类的比较，首次揭示泥盆纪介形类个体发育过程中异速生长的特点，并探讨了造成这种生长模式的原因及其影响因素。研究成果发表于国际古生物学研究期刊《古生物学论文》（Papers in Palaeontology）上。
本研究精选178枚产自新疆西准噶尔上泥盆统洪古勒楞组的C. honggulelengensis标本，并运用了形态统计学方法获取界点及半界点坐标等基础数据。利用PAST软件中的“高斯核密度分布”将研究类群划分为5个生长阶段（Adult，A-1～A-4），解决了化石介形类龄期划分的难题。通过主成分分析、回归分析、薄板样条热力图等定量方法对不同龄期的壳体形态进行分析，结果发现C. honggulelengensis在生长发育的早中期（即A-4～A-2）壳体形态变化最明显：即在早期壳体整体形态为卵圆形，前端、后端均为圆形，且少量小点孔分布于壳面后部至中部；随着壳体的增长，壳形变得伸长，点孔变大且密布于整个壳面之上。
研究还结合现生介形类的生态习性特点，对C. honggulelengensis进行形态功能分析，认为该种壳体形态变化是为了趋利避害、适应环境，即更高效地获取食物、更快速地躲避捕食者。而介形类C. honggulelengensis异速生长的控制因素除了基因调控外，也有来自外界环境的影响，如盐度、氧含量、水动力等。
本研究揭示了古生代介形类异速生长的个体发育特点，对揭示平足介类与速足介类的亲缘关系及介形类的起源、演化等悬而未决的问题有一定的指示意义。同时，这也是首次将几何形态测量法应用到古生代介形类研究中，进而为化石介形类及其它微体化石的研究提供新的思路和方法。
相关研究得到中国科学院先导专项B类和国家自然科学基金资助。
论文信息：Song, J. J. *, Huang, B., Qie, W.K., 2023. Allometry in Late Devonian Podocopa ostracods (Crustacea) and its implications for ostracod ontogeny. Papers in Palaeontology, e1480, https://doi.org/10.1002/spp2.1480.
图1. 新疆西准噶尔地区的布龙果尔研究剖面和Cribroconcha honggulelengensis Song & Crasquin, 2017
图2. Cribroconcha honggulelengensis Song & Crasquin, 2017的壳长/壳高的高斯核密度分布图及其龄期划分
图3. Cribroconcha honggulelengensis Song & Crasquin, 2017壳体变化的主成分分析和薄板样条热力图
图4. Cribroconcha honggulelengensis Song & Crasquin, 2017形态变化与壳长(A-C)、壳高(D)的线性回归分析图
图5. 新疆西准噶尔地区上泥盆统洪古勒楞组产出的Cribroconcha honggulelengensis Song & Crasquin, 2017的生态复原图142023-02 -
古地磁和铼锇同位素研究揭示复杂条件下油气生成和聚集过程近期，中国科学院南京地质古生物研究所张勇副研究员与南京大学、英国帝国理工学院和杜伦大学开展合作，首次利用古地磁重磁化和铼锇同位素组合分析，对复杂条件下油气生成、运移和成藏过程的时间进行了可靠约束。相关研究结果发表在自然指数期刊《地球物理学研究杂志-固体地球》（JGR-Solid Earth）。
油气作为沉积盆地中最重要的资源型流体，其生成、运移成藏，甚至是油藏破坏往往都受控于区域构造活动，理解上述复杂地质过程对于丰富油气演化理论以及提高油气勘探效率都具有非常重要的价值，可靠约束油气活动的时间是理解上述地质过程的关键线索。然而，可靠的时间约束常常需要完善的盆地地层、构造资料以及可靠的地温参数，一直以来都是油气地质界公认的难题。
近期，中国科学院南京地质古生物研究所张勇副研究员与南京大学、英国帝国理工学院和杜伦大学开展合作，首次利用古地磁重磁化和铼锇同位素组合分析，对复杂条件下油气生成、运移和成藏过程的时间进行了可靠约束。相关研究结果发表在自然指数期刊《地球物理学研究杂志-固体地球》（JGR-Solid Earth）。
本次研究以四川盆地西北缘的龙门山造山带二叠系含油碳酸盐岩为研究对象，古地磁研究发现在晚三叠世及中侏罗世-白垩纪发生了两次重磁化事件，揭示出两期油气运移进入该储层碳酸盐岩的时间；而通过选取对应的石油和沥青为铼锇同位素研究对象，则获得了相关油气生成的时间为~264 Ma和~94 Ma。相关研究可靠地揭示出该区域复杂的两期油气生成和成藏的过程，且与相关地质构造运动有很好的对应关系。
研究还指出，正是由于古地磁重磁化和铼锇同位素组合分析两者在方法和原理上是完全独立的，又是揭示的同一油气过程，所以两个方法的结果和地质解释可以相互检验和相互补充。另外，该方法组合的重要特色在于，其可以独立于复杂地质背景以及不确定的烃源岩，更方便地揭示出相关油气的生成和运移成藏时间。
本研究得到了国家自然科学基金和中国科学院项目等的资助。
论文相关信息：Hu Jing, Zhang Yong*, Dong Jia*, Adrian Muxworthy, David Selby, Li Yongxiang, Matthew J. Brzozowski, Wei Guoqi, Cao Jian, Yin Hongwei, Li Wei, 2023. Combining paleomagnetic and Re–Os isotope data to date hydrocarbon generation and accumulation processes，Journal of Geophysical Research: Solid Earth, https://doi.org/10.1029/2022JB025955.
图1 采样和研究区域地质简图
图2 两种研究方法结果对比132023-02 -
第四纪间冰期-冰期转换过程中东亚冬季风动力学机制研究新进展近期，中国科学院南京地质古生物研究所李涛副研究员和南京大学李高军教授合作，利用甘肃省西峰和镇原地区的黄土-古土壤剖面样品，获得了55万年以来高分辨率黄土次生碳酸盐锶同位素记录，建立了基于黄土锶同位素地层学的相对年代卡尺，从而揭示了间冰期-冰期转换过程中东亚冬季风的动力学机制，为研究轨道时间尺度北半球高低纬相互作用提供了新的视角。
东亚冬季风是全球季风的重要组成部分，从成因上看是由海陆热力性质差异引起的。冬季陆地温度较低形成高压（西伯利亚高压），临近海区温度较高形成低压（阿留申低压），因而盛行从高纬大陆吹向海洋的偏北风。通过对第四纪轨道和千年时间尺度东亚冬季风动力学机制的研究，能够加深我们对北半球高低纬相互作用的认识，也是全球变化研究的重要组成部分。
通过利用中国黄土高原黄土粒度组成重建的第四纪轨道时间尺度东亚冬季风演化历史表明，东亚冬季风强度存在明显的周期性变化，与底栖有孔虫氧同位素记录类似，在中更新世革命后具有以10万年为主导的冰期-间冰期变化，这指示了北半球高纬冰盖通过影响西伯利亚高压进而控制了东亚冬季风强度。然而，与底栖有孔虫氧同位素记录典型的“锯齿状”变化（冰盖缓慢生长与快速崩塌的过程）不同的是，黄土粒度指示的东亚冬季风强度在间冰期-冰期转换过程中存在突变（图1），这表明轨道尺度东亚冬季风动力学机制还有待进一步研究。
近期，中国科学院南京地质古生物研究所李涛副研究员和南京大学李高军教授合作，利用甘肃省西峰和镇原地区的黄土-古土壤剖面样品，获得了55万年以来高分辨率黄土次生碳酸盐锶同位素记录，建立了基于黄土锶同位素地层学的相对年代卡尺，从而揭示了间冰期-冰期转换过程中东亚冬季风的动力学机制，为研究轨道时间尺度北半球高低纬相互作用提供了新的视角。参与这项工作的还包括南京大学陈骏教授团队、中国科学院地球环境研究所孙有斌研究员团队、比利时鲁汶大学尹秋珍教授团队和英国布里斯托尔大学Laura Robinson教授。相关研究成果近期发表于国际知名期刊《地球物理研究通讯》（Geophysical Research Letters）。
本研究主要取得以下几点认识：1）尽管次生碳酸盐锶同位素可能受到粒度和碳酸盐含量的影响，但在古土壤-黄土（间冰期-冰期）转换过程中直接受温度控制，次生碳酸盐锶同位素的降低反映了全球变冷的过程，可以直接与底栖有孔虫氧同位素记录对比，获得独立于黄土粒度变化的相对年龄；2）间冰期-冰期转换过程中东亚地区温度变化和冬季风强度变化存在解耦现象，表现为温度的渐变和冬季风强度的突变（图1）；3）间冰期-冰期转换过程中冬季风强度的突变与黄土叶腊氢同位素和次生碳酸盐氧同位素（夏季风强度）的突变是同时发生的（图2）；4）结合前人的气候模式模拟结果，本研究认为北半球高纬度夏季太阳辐射的渐变可能会驱动北大西洋环流的突变，从而引起北大西洋的突然变冷和西伯利亚高压的加强，导致东亚冬季风的突然加强和东亚夏季风的减弱，这一过程同时受到北半球冰盖的调控；5）海洋氧同位素11阶段向10阶段转换过程中北半球冰盖可能存在增长滞后，虽然太阳辐射达到可能驱动北大西洋环流突变的阈值，但东亚冬季风强度不存在突变现象（图2），这进一步证明了间冰期-冰期转换过程中北半球冰盖对太阳辐射驱动的东亚冬季风突然加强的调控作用。
该研究得到国家自然科学基金、中科院战略性先导科技专项（B类）和率先行动人才计划资助。
论文相关信息：Li, T., Li, G.*, Chen, T., Sun, Y., Yin, Q., Wu, Z., Robinson, L.F., Li, L., Zhang, Z., Meng, X., Zhao, L., Ji, J., Chen, J., 2023. Ice Volume and Insolation Forcing of Abrupt Strengthening of East Asian Winter Monsoon During Glacial Inceptions. Geophysical Research Letters 50. https://doi.org/10.1029/2022GL102404.
图1 黄土磁化率、粒度和次生碳酸盐锶同位素与底栖有孔虫氧同位素对比图
图2 55万年以来黄土记录与其他古气候记录对比图102023-02