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2020年,這些遠古生物的謎題被解開
2021-03-18 09:16:33   來源:光明日報

  2020年,這些遠古生物的謎題被解開

  日前,中國古生物學會發布了“中國古生物學2020年度十大進展”評選結果。這些成果是對千萬年,甚至數億年前,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?記者邀請古生物專家為你一一解析。

 基幹獸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,基於熱河生物羣基幹獸類李氏源掠獸的多件標本,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咀嚼器官分離節點的表型特徵。

破解謎題:聽骨和齒骨分離並高度分化,是哺乳動物與爬行類的重要差別,但兩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關鍵空缺。

  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徵,並發現在白堊紀中期已出現至少5個科的長口器傳粉昆蟲,表明了白堊紀傳粉昆蟲的多樣性和複雜性;確認了黑帝斯蟻特化的捕食機制,並釐定了早期螞蟻的演化歷史;重建了克欽琥珀中介形蟲的軟軀體結構(包括巨型精子),將動物精子化石記錄提前了至少5000萬年。

破解謎題:這項成果為解釋跳蚤起源,傳粉和社會性昆蟲以及介形蟲的早期演化提供了新見解。

  澄江動物羣的核心價值: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”,西北大學舒德干院士、韓健教授深入研究提出:1) 澄江動物羣不僅延續並擴展了之前的基礎動物和原口動物亞界眾多門類的繁榮,更誕生了後口動物亞界的全部類羣,標誌三分動物樹成型;2)三幕式寒武紀大爆發與動物三個亞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系始祖?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羣遷移與混合歷史

  中國科學院古脊椎動物與古人類研究所付巧妹課題組首次對中國南北方古人羣首次展開時間跨度最大、規模性、系統性的古基因組研究,揭示中國人羣自9500年以來的南北分化格局、主體連續性與遷徙融合歷史。

破解謎題:在國際古遺傳學領域,有關東亞,尤其是中國早期人羣的遺傳演化研究非常匱乏。這項研究首次獲得的中國南方大陸人羣核基因組填補了相關區域空白,且明確了現在廣泛分佈在台灣島和太平洋島嶼的南島語系人羣起源於中國南方大陸。

  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、代旭等人針對關於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峯消失,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。這項研究的相關發現表明氣候變暖及相關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史前水稻農業擴張

  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業歷史發展,結合鑽孔古環境數據重建的華南和東南亞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鍵階段,並顯示與花粉記錄指示的水稻農業快速擴張同步變化。距今2500年開始是華南地區水稻農業快速發展和向東南亞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鍵過程與亞洲東南部水稻農業的爆發式擴張存在密切關係,展示了微體古生物和孢粉學在發掘歷史時期人地關係等問題中不可替代的作用。

  澄江動物羣“章氏麒麟蝦”的發現揭祕節肢動物的起源

  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”研究團隊在雲南約5.18億前的寒武紀澄江動物羣中,發現瞭解答“節肢動物起源之謎”的關鍵過渡型化石——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徵。

破解謎題:蝦等節肢動物是地球上物種多樣性和個體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係化石

  西北大學張志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以少數幾個化石或者印痕為依據,提出了竊食寄生是地球上最早出現的寄生現象;發現成羣礦化蟲管附着在成層原位生活的腕足動物殼體上,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基礎,從宿主個體病理學的角度論證了地球上最早的專性寄生關係。

  青藏高原中部中始新世濕潤低地的亞熱帶“香格里拉”生態系統

  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古脊椎動物研究所吳飛翔副研究員聯合國內外專家,深入研究了青藏高原中部中始新世濕潤低地的亞熱帶生態系統。該研究揭示高原中部4700萬年前存在亞熱帶森林,證明青藏高原在當時和北半球其他地區有着密切的植物區系交流,並且對北半球現代植物多樣性分佈格局有着重要貢獻。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温暖濕潤的季風氣候,具有一個海拔不超過1500米的東西向中央谷地,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豐富的新生代化石植物羣,為認識青藏高原主體在形成初期時的生物多樣性面貌及其對全球植物區系交流的貢獻打開了一扇窗口,也為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森林火災事件研究方面取得創新成果。根據孢粉化石、分子化石和銀杏植物氣孔參數等多種方法,首次獲取了川東鄂西地區晚三疊世到早侏羅世的古植被更替與氣候變化、裂解多環芳烴(PAHs)與古火災事件以及古大氣CO2變化與温室氣候等重要證據。

破解謎題:該系列成果不僅是迄今為止東特提斯地區三疊紀—侏羅紀之交植被、古氣候、古火災事件和古大氣CO2濃度最為翔實的高分辨率記錄,而且首次在東亞地區揭示了該時期陸地植被、氣候變化與火災事件之間的聯繫。這標誌着我國在三疊紀—侏羅紀之交重大地質事件方面躋身於國際學術前沿領域。學術指導:中國古生物學會(記者 詹媛)

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