自然科普:2020年,這些遠古生物的謎題被解開
來源:光明日報
作者:詹媛
發布時間:2021-05-06
瀏覽次數:1060

  日前,中國古生物學會(hui) 發布了“中國古生物學2020年度十大進展”評選結果。這些成果是對千萬(wan) 年,甚至數億(yi) 年前,遠古地球所留下謎題的研究,試圖探尋今天地球上的植物、動物以及人類的起源和發展。

  本次入選成果由來自中國科學院、西北大學、中國地質大學(武漢)、中山大學等科研院所和高校領銜完成,集中反映了我國在古生物學各個(ge) 分支方向上所取得的具有國際影響力的高水平創新研究成果。這些研究成果究竟破解了哪些遠古地球留下的謎題?記者邀請古生物專(zhuan) 家為(wei) 你一一解析。

  基幹獸(shou) 類聽覺和咀嚼器官模塊式演化分離節點

  中國科學院古脊椎與(yu) 古人類研究所毛方園副研究員、王元青研究員領銜的研究團隊,基於(yu) 熱河生物群基幹獸(shou) 類李氏源掠獸(shou) 的多件標本,首次建立了中生代哺乳動物中完整聽骨的三維形態,確立了哺乳動物演化中聽覺與(yu) 咀嚼器官分離節點的表型特征。

  破解謎題:

  聽骨和齒骨分離並高度分化,是哺乳動物與(yu) 爬行類的重要差別,但兩(liang) 種感覺器官的分離過程,一直缺乏令人信服的化石證據。這項研究則彌合了中耳演化過程中一個(ge) 關(guan) 鍵空缺。

  白堊紀琥珀揭示昆蟲和介形蟲的早期演化

  中國科學院南京地質古生物研究所王博研究員帶領的研究團隊基於(yu) 緬甸克欽琥珀中的標本,分析了阿紐蠍蛉科昆蟲長口器的三維解剖學形態特征,並發現在白堊紀中期已出現至少5個(ge) 科的長口器傳(chuan) 粉昆蟲,表明了白堊紀傳(chuan) 粉昆蟲的多樣性和複雜性;確認了黑帝斯蟻特化的捕食機製,並厘定了早期螞蟻的演化曆史;重建了克欽琥珀中介形蟲的軟軀體(ti) 結構(包括巨型精子),將動物精子化石記錄提前了至少5000萬(wan) 年。

  破解謎題:

  這項成果為(wei) 解釋跳蚤起源,傳(chuan) 粉和社會(hui) 性昆蟲以及介形蟲的早期演化提供了新見解。

  澄江動物群的核心價(jia) 值:動物界成型和人類基礎器官誕生

  綜合早期生命發現的“大數據”,西北大學舒德幹院士、韓健教授深入研究提出:1)澄江動物群不僅(jin) 延續並擴展了之前的基礎動物和原口動物亞(ya) 界眾(zhong) 多門類的繁榮,更誕生了後口動物亞(ya) 界的全部類群,標誌三分動物樹成型;2)三幕式寒武紀大爆發與(yu) 動物三個(ge) 亞(ya) 界的誕生依次同步耦合;3)第一魚昆明魚目首創人類遠祖的頭腦和脊椎,古蟲動物門則十分接近始祖們(men) 的“第一鰓裂”。

  破解謎題:

  達爾文留下重大世紀謎題:地球三分動物樹何時成型?如何成型?成型時期哪些動物最接近人類的直係始祖?這項研究初步破解了上述難題。

  古基因組揭示中國南北方人群遷移與(yu) 混合曆史

  中國科學院古脊椎動物與(yu) 古人類研究所付巧妹課題組首次對中國南北方古人群首次展開時間跨度最大、規模性、係統性的古基因組研究,揭示中國人群自9500年以來的南北分化格局、主體(ti) 連續性與(yu) 遷徙融合曆史。

  破解謎題:

  在國際古遺傳(chuan) 學領域,有關(guan) 東(dong) 亞(ya) ,尤其是中國早期人群的遺傳(chuan) 演化研究非常匱乏。這項研究首次獲得的中國南方大陸人群核基因組填補了相關(guan) 區域空白,且明確了現在廣泛分布在台灣島和太平洋島嶼的南島語係人群起源於(yu) 中國南方大陸。

  二疊紀—三疊紀大滅絕事件對生物古地理格局的影響

  中國地質大學(武漢)宋海軍(jun) 、代旭等人針對關(guan) 於(yu) 生物古地理對大滅絕事件響應開展了深入探索。該研究發現,二疊紀—三疊紀大滅絕導致熱帶地區顯著的生物多樣性高峰消失,出現了一種扁平化的多樣性緯度梯度。同時還發現大滅絕後的菊石出現全球化現象,世界不同地區的菊石變得極為(wei) 相似。

  破解謎題:

  重大地質事件對生物地理格局的影響是生物演化領域的重要科學問題。這項研究的相關(guan) 發現表明氣候變暖及相關(guan) 的環境事件對熱帶地區物種和地方性物種的影響更大。

  環南中國海地區海岸帶沉積環境演變與(yu) 史前水稻農(nong) 業(ye) 擴張

  中山大學鄭卓教授領銜的研究團隊利用孢粉記錄集成的水稻農(nong) 業(ye) 曆史發展,結合鑽孔古環境數據重建的華南和東(dong) 南亞(ya) 地區沿海平原擴張過程,揭示出距今3000~2000年是沿海平原快速堆積和擴張的關(guan) 鍵階段,並顯示與(yu) 花粉記錄指示的水稻農(nong) 業(ye) 快速擴張同步變化。距今2500年開始是華南地區水稻農(nong) 業(ye) 快速發展和向東(dong) 南亞(ya) 擴散的主要過渡階段。

  破解謎題:

  該研究證實了環南中國海周邊地區海岸帶平原沉積演化的關(guan) 鍵過程與(yu) 亞(ya) 洲東(dong) 南部水稻農(nong) 業(ye) 的爆發式擴張存在密切關(guan) 係,展示了微體(ti) 古生物和孢粉學在發掘曆史時期人地關(guan) 係等問題中不可替代的作用。

  澄江動物群“章氏麒麟蝦”的發現揭秘節肢動物的起源

  中國科學院南京地質古生物研究所朱茂炎研究員領導的“寒武紀大爆發”研究團隊在雲(yun) 南約5.18億(yi) 前的寒武紀澄江動物群中,發現了解答“節肢動物起源之謎”的關(guan) 鍵過渡型化石——章氏麒麟蝦。章氏麒麟蝦嵌合了真節肢動物和奇蝦類等多種節肢動物祖先類型的形態特征。

  破解謎題:

  蝦等節肢動物是地球上物種多樣性和個(ge) 體(ti) 數量最高的動物門類。這項發現填補了節肢動物起源過程中的核心缺失環節,為(wei) 節肢動物主要演化創新的起源提供了重要參考點。

  寒武紀大爆發時期發現最早包殼竊食寄宿關(guan) 係化石

  西北大學張誌飛教授領導的研究團隊對寒武紀大爆發時期海洋生物寄生現象起源進行了深入研究。此前古生物學家記述的寒武紀或更早的化石記錄僅(jin) 以少數幾個(ge) 化石或者印痕為(wei) 依據,提出了竊食寄生是地球上最早出現的寄生現象;發現成群礦化蟲管附著在成層原位生活的腕足動物殼體(ti) 上,代表地球最早的包殼介殼記錄,將包殼生態追隨到寒武紀早期,向前推進至少3000萬(wan) 年。

  破解謎題:

  地球生物界中,寄生蟲無處不在,但追溯地球最早的寄生現象卻並不容易。本研究首次以大量化石統計為(wei) 基礎,從(cong) 宿主個(ge) 體(ti) 病理學的角度論證了地球上最早的專(zhuan) 性寄生關(guan) 係。

  青藏高原中部中始新世濕潤低地的亞(ya) 熱帶“香格裏拉”生態係統

  中國科學院西雙版納熱帶植物園蘇濤研究員、周浙昆研究員,中國科學院古人類與(yu) 古脊椎動物研究所吳飛翔副研究員聯合國內(nei) 外專(zhuan) 家,深入研究了青藏高原中部中始新世濕潤低地的亞(ya) 熱帶生態係統。該研究揭示高原中部4700萬(wan) 年前存在亞(ya) 熱帶森林,證明青藏高原在當時和北半球其他地區有著密切的植物區係交流,並且對北半球現代植物多樣性分布格局有著重要貢獻。此外,古植物證據結合模型模擬表明,中始新世青藏高原中部存在溫暖濕潤的季風氣候,具有一個(ge) 海拔不超過1500米的東(dong) 西向中央穀地,直到中新世才逐漸形成現在的高原。

  破解謎題:

  該項研究成果發現了青藏高原迄今物種最為(wei) 豐(feng) 富的新生代化石植物群,為(wei) 認識青藏高原主體(ti) 在形成初期時的生物多樣性麵貌及其對全球植物區係交流的貢獻打開了一扇窗口,也為(wei) 探討高原的形成過程提供了重要的古生物學依據。

  三疊紀—侏羅紀之交氣候變化與(yu) 森林火災事件:來自中國華南的化石證據

  中國科學院南京地質古生物研究所王永棟研究員和中國地質大學(武漢)謝樹成教授領銜的國際合作團隊,在陸相三疊紀—侏羅紀之交氣候變化與(yu) 森林火災事件研究方麵取得創新成果。根據孢粉化石、分子化石和銀杏植物氣孔參數等多種方法,首次獲取了川東(dong) 鄂西地區晚三疊世到早侏羅世的古植被更替與(yu) 氣候變化、裂解多環芳烴(PAHs)與(yu) 古火災事件以及古大氣CO2變化與(yu) 溫室氣候等重要證據。

  破解謎題:

  該係列成果不僅(jin) 是迄今為(wei) 止東(dong) 特提斯地區三疊紀—侏羅紀之交植被、古氣候、古火災事件和古大氣CO2濃度最為(wei) 翔實的高分辨率記錄,而且首次在東(dong) 亞(ya) 地區揭示了該時期陸地植被、氣候變化與(yu) 火災事件之間的聯係。這標誌著我國在三疊紀—侏羅紀之交重大地質事件方麵躋身於(yu) 國際學術前沿領域。

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