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         由浙江自然博物馆和宜州化石馆提供研究标本,地质研究所吕君昌博士为首的研究小组最近发现了在翼龙演化史研究上具有重要意义的翼龙:达尔文翼龙 (Darwinopterus) (图1)。达尔文翼龙是既具有进步类型(翼手龙类)的头骨和颈椎特征,又有原始类群(喙嘴龙类)的特征:长的尾部及足部 的第5趾具有两个长的趾节,这一发现填补了由原始翼龙向进步翼龙演化的过渡类型的空白。该研究成果发表于10月14日在世界著名科技刊物英国伦敦《皇家学 会会报,B辑:生物科学》(Proceedings of the Royal Society Series B)上。适逢今年为英国博物学家、进化论 奠基者达尔文(1809-1882)诞辰200周年和他的《物种起源》发表150周年,特命名为模块达尔文翼龙以纪念这两大重要事件。

     图1a 达尔文翼龙的照片

        翼龙是一类飞行爬行动物, 是中生代的空中主宰者,它们与同时代的陆地霸王——恐龙类几乎同时产生于晚三叠世末期 (约2.23亿年), 且开始适应于空中生活, 早于已知最早的鸟类-始祖鸟约7千5百万年,是地球历史上最早克服地球吸引力的脊椎动物。它们在地球上生活了将近6千5百万年前的白垩纪末期。而后来的飞行脊椎动物如鸟类和蝙蝠, 它们的出现都比翼龙类晚得多。古生物学家长期以来公认有两组不同类型的翼龙(图2): 长尾的原始类型和它们的后代——短尾的进步类型,其中的一些进步类型可达到巨型,两翼展宽可达10米以上。这两种类型之间存在大的、在达尔文时代就发现的演化空白,直到现在新标本的发现,才填补这一空白。

        达尔文翼龙是目前发现的唯一的处于长尾的原始喙嘴龙类和进步的、短尾的翼手龙类之间的过渡类型。它的头部和颈椎构造(头骨上鼻孔和眶前孔愈合一起形成大的鼻眶前孔,颈椎具有不发育的颈肋等)(图3)体现进步类群-翼手龙类的特征,而身体的其它部分与喙嘴龙的一样:比如长的尾部和第5脚趾具有两个长的趾节等。

        达尔文翼龙发现于大约1.6亿年的中侏罗世地层中,比著名、最早的鸟类-始祖鸟还要早大约1千万年。在这一时期发现的具有进步和原始特征的奇异组合的达尔文翼龙展示了许多关于进步翼龙类从它们原始祖先演化方面的信息。首先,这一变化非常迅速,且集中短期之内。其次,形成重要结构整个群体特征(一些研究学者称之为模块),比 如头部、颈部或者尾部的特征,看起来是一起演化的。但是达尔文翼龙显示这些模块却不是同时变化。首先头部和颈部变化,紧接着是身体,两翼,尾部,腿部,最 后才是足部。这似乎看起来自然选择作用于整个模块并使其变化,而不是通常所希望的只是对单个特征比如吻部的形状,或者牙齿的形态等起作用。

        达尔文翼龙的尖锐而长的牙齿显示它是肉食性动物,而其骨骼结构又显示它几乎肯定地在空中掠食(它在陆地上动作很缓慢,笨拙,表现在长的尾部和脚上第5趾有两节长的趾节等), 但是其牙齿不像其它翼龙那样吃鱼或者昆虫。它们同时代的会飞行动物,包括不同种类的翼龙,小的、滑翔的哺乳动物-翔兽以及鸽子大小食肉恐龙,比如近鸟龙(图4),它 们与达尔文发现于同一层位,因而很可能成为达尔文翼龙的食物。虽然我们对带羽毛的恐龙的真正飞行能力仍然不清楚,但是它们可能仅限于滑翔或者简单的振翅飞 翔和滑翔组合。因而,它们在空中的灵活性要比达尔文翼龙差的多。达尔文翼龙可能用它的长有具有尖锐牙齿的上下颌,不是在空中,就是当它快速掠过树枝或树叶 时抓住它的食物,非常类似于现在的蝙蝠从树和灌木丛间掠食昆虫。

        研究小组希望通过大量的工作来证实模块化演化的观点,但是如果它证明是真实的,那么它将有助于解释不仅仅是原始的喙嘴龙类是如何演化成更进步的翼手龙类,而且我们所知的快速、大尺度演化的动植物等其它许多例子也可能这样发生。恐龙绝灭之后的哺乳动物的异常辐射演化只是其中的例子之一。

        非常遗憾的是,我们周围所见到的导致许多生物多样性的这些事件很少有化石记录。达尔文敏锐地意识这一点,如他在物种起源中指出的,期望有一天发现的化石可 以填补这些空白。而达尔文翼龙的发现,在翼龙的演化方面,正好弥补了这一空白。这一发现虽然只是一小步,但却是很重要的一步。它为非常规和有争议的翼龙演 化模式首次提供明确的证据。在翼龙演化史研究上,具有突破性意义。因此,西方许多媒体比如科学日报(Science Daily),生命科学(Live Science)以及自然(Nature)的研究要闻(Resaerch Highlights)版都做了不同程度的报道。

        参加研究的人员有吕君昌博士(第一作者,地质所),大卫安文博士(英国莱斯特大学),金幸生博士(浙江自然博物馆),柳永清及季强研究员(地质所)。本研究由973项目和所长基金共同资助。

     参考文献:

    吕君昌,姬书安,袁崇禧,季强. 2006. 中国的翼龙类化石。地质出版社,北京 Pp147.

    Lü, J., Unwin, D. M., Jin, X., Liu, Y. and Ji, Q. 2009. Evidence for modular evolution in a long-tailed pterosaur with a pterodactyloid skull. Proceedings of the Royal Society B: doi:10.1098/rspb.2009.1603 (online)  

    翼龙研究获突破性进展

    热河鸟类是中生代鸟类非常特殊的一个类群,因为同时具有像小型兽脚类恐龙一样的长尾巴和鸟类一样发达的前肢等镶嵌特征,代表了恐龙向鸟类演化过程中的过度类型,对研究鸟类起源与演化具有重要意义。由于早期发现的热河鸟类化石材料有限,而且不同的研究者同时研究不同的标本,未能进行全面的对比研究,导致部分属种的有效性一直存在争议。自然资源部中国地质调查局地质研究所王旭日副研究员通过与安徽省地质博物馆及国外多家单位合作,对发现于辽宁凌源九佛堂组的一件保存精美的热河鸟类化石开展了深入研究,并对已命名的热河鸟类所有属种进行了分支系统学研究,厘定了该类群的属种有效性及其谱系演化关系。

    研究团队通过对新标本的形态特征对比、骨组织学分析及系统发育分析研究,确定其为热河鸟类一新属新种——长尾优雅鸟(Kompsornis longicaudus sp. nov.)(图1)。长尾优雅鸟的鉴定特征包括:前肢和尾部相对其他热河鸟类更加拉长,胸骨完全愈合并具有强壮的后侧突,乌喙骨具有大的乌喙骨孔,腰带各骨骼完全愈合,第二脚趾的趾爪最大等。长尾优雅鸟个体较大,头骨和四肢骨骼长度略大于原始热河鸟,远大于其他已研究发表的热河鸟类。骨组织学分析表明,长尾优雅鸟死亡时间为5年的接近成年期个体。这也说明其完全愈合的胸骨和腰带可以代表该属的鉴定特征,与个体发育无关。

     

    图1 长尾优雅鸟模式标本(A)及线条图(B)  

    目前已研究命名的热河鸟类包括6个属种:中华神州鸟(Shenzhouraptor sinensis)、原始热河鸟(Jeholornis prima)、东方吉祥鸟(Jixiangornis orientalis)、粗颌大连鸟(Dalianraptor cuhe)、棕榈尾热河鸟(Jeholornis palmapenis)和弯趾热河鸟(Jeholornis curvipes)。此前发现的热河鸟类模式属种的胸骨多数未保存或保存较差,仅原始热河鸟胸骨保存较好。前人研究表明,成年期的原始热河鸟胸骨两侧的外侧梁明显与胸骨片呈分离状态。因此,原始热河鸟的胸骨形态长期被认为是热河鸟这一大类的胸骨特征。长尾优雅鸟保存完整的胸骨进一步丰富了热河鸟类的胸骨形态,同时也为中生代鸟类胸骨演化模式提供了重要信息(图2)。

     

    图2 长尾优雅鸟胸骨(A)及复原图(B)

    愈合的腰带在晚白垩世鸟类中比较常见,但在早白垩世鸟类中非常罕见。反鸟类作为中生代鸟类的主要类群,无论化石数量还是属种分异度都占主导地位,但仅有4个属种具有愈合的腰带。今鸟型类作为反鸟类的姊妹群,包括了现生鸟类,在早白垩世也仅有3个属种具有愈合的腰带。基干鸟类作为中生代鸟类的重要一支,包括了最早的鸟类——始祖鸟及会鸟和孔子鸟,其腰带各骨骼均未愈合。非鸟类恐龙的窃蛋龙类作为近鸟类的姊妹群,其腰带也未愈合。与鸟类关系更近的驰龙类也仅发现一件小盗龙类标本的耻骨与肠骨愈合。热河鸟类其他已知属种的腰带也均未愈合。因此,长尾优雅鸟代表了最早具有完全愈合腰带的鸟类恐龙(图3)。

     

    图3 长尾优雅鸟腰带(A)及复原图(B)

    通过对所有已命名的热河鸟类形态特征对比和支序分类研究,我们认为之前一直存在争议的中华神州鸟、原始热河鸟和东方吉祥鸟均为有效属种。它们与棕榈尾热河鸟、弯趾热河鸟和长尾优雅鸟同属于热河鸟类,而粗颌大连鸟为无效名称(图4)。

    图4 长尾优雅鸟系统发育分类位置

    长尾优雅鸟的发现进一步丰富了热河鸟类的属种多样性,为研究热河鸟类的形态特征及鸟类恐龙的骨骼愈合模式提供了重要信息。

    本研究受到国家自然科学基金和中国地质调查项目联合资助,研究成果近期发表于国际SCI期刊《Journal of Asian Earth Sciences》上:https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2020.104401

    辽西热河生物群发现新的热河鸟类:长尾优雅鸟(新属...

    研学放飞新梦想 助力扶贫送关怀

    “瞧,我们看见北京的彩虹啦!”这是记者在加入2019地调科普研学微信群后,看见的第一条留言。随即刷屏的,是江西赣县五云中心小学校长钟丽丽发来的孩子们在车上即将进京的兴奋笑脸。闷热的北京,在前一夜迎来了一场难得的大雨,洗刷了城市的高温。精心筹备研学活动近一个月的中国地质调查局科普办公室的老师们,也在翘首期盼着孩子们的到来。

    地学研学的初心

    研学不同于旅行,并不仅是让孩子们来到北京走走看看,而是希望他们能带着问题去行走,去思考。活动准备之初,承办单位文献中心、青岛海洋所、地质所、地质力学所、实物资料中心和中国矿业报社的老师们就为孩子们精心准备了《畅游盐湖》、《嗨,恐龙》、《飞跃珠穆朗玛》、《洞穴之旅》、《燃烧的冰》、《地质灾害手册》等科普丛书,让孩子们对地质有最基本的认识。“孩子们知道的多了,想知道的也就更多了。”

    事实上,前期的准备工作可不仅仅是这几本读物。早在今年6月份,科普办就在萍乡小学召开过一次别开生面的科普进校园活动,邀请多位地质专家深入浅出到讲授地质知识。

    正如自然资源部扶贫办相关负责人介绍的那样,中国地质调查局把科普作为服务赣南脱贫攻坚的重要手段。2017年以来,中国地质调查局在科普进校园的基础上,不断深化科普扶贫的内容和形式,不但为贫困地区的孩子们送去了最新的科学知识,更重要的是为他们带去了憧憬科学殿堂的梦想。

    扎实的工作在这次研学活动中得到了体现。许多孩子在课堂中不仅能认真聆听老师的讲解,也能配合进行良好的互动,他们的储备知识让讲解老师多次发出由衷的赞叹。

    地学研学的初心就是开拓孩子们的视野,让他们带着问题去思考。也正是这份初心决定了研学活动的起跑线。

    地学研学的特色

    7月25日,同学们迎来的是特殊的一天——他们要追随着李四光先生学习工作的脚步,去探寻他追求真理的决心和矢志不渝的报国情怀。李四光先生是我国现代地球科学和地质工作的奠基人之一,无论是创新地学理论、开拓地质力学,还是发展地质教育事业,李四光毕生的奋斗都与国家的需要紧密联系在一起。

    上午,同学们来到了李四光纪念馆,李四光先生的外孙女邹宗平女士迎接了远道而来的大家。李四光纪念馆原是李四光先生的旧居,他于1962年迁居至此,度过了去世前的最后10年。1989年,李四光诞辰100周年时,其旧居被辟为李四光纪念馆,并由时任全国政协主席李先念题名。2015年,纪念馆经扩建、重新修缮后向公众开放。李四光先生的衣物和手稿,在海外留学时的成绩册、毕业证,参加国际学术会议时的照片……一件件珍贵的藏品还原了他当年辗转各国求学的场景。

    “我想把我学到的知识,尽快地贡献给我的祖国,这样更有意义。”李四光先生学成归来的故事深深震撼了小朋友们。当听到了李四光先生家中“一门三院士”的佳话后,同学们更是连连感叹。

    当天下午,同学们又来到了北京大学,在这里继续追随者李四光先生的脚步。在他留恋的博雅塔、在他驻足的未名湖、在他工作过的地学楼,都留下了孩子们的身影。在未名湖畔,同学们还争先与北大的“锦鲤”讲解员哥哥合影,小小的研学娃心中有了一个朴素的愿望,就是像哥哥那样好好学习,考上北大,就是像李四光先生那样探索科学,报效祖国。

    地学研学的课堂

    地学研学的课堂上需要多听。鸟是由恐龙进化而来的——来自中国地质调查局力学所的老师带来了生动的一课。虽然一开始同学们瞪着大眼睛,满脸的不相信,但随着讲解的不断深入:始祖鸟具有典型的恐龙特征,恐龙蛋与鸟蛋非常相似,恐龙在飞行进化中体型变小,部分恐龙化石有羽毛痕迹……丰富的图片、详实的资料,大家听得聚精会神。

    地学研学的课堂上还需要多看。来自地下7018米的松科二井的岩芯,代表着全球年代地层单位界线层型剖面和点位的金钉子……这些珍贵的地质标本记载了不同时期地球气候、地质的变化,无言地讲述着地球科学的奥秘。目不暇接中,同学们已经领略了亿万年间的地球风采。

    地学研学的课堂上还得多动手。在实物中心,同学们亲手将矿物薄片放在显微镜下观察,普通的薄片在显微镜的世界里竟是如此斑斓,引得同学们发出了一阵阵赞叹。

    地学研学的收获

    来自五云小学的方钰,记者对她印象一直特别深。这个六年级的姑娘在第一天代表同学们发了言,安静沉稳,犹如队伍里的小领队。在地质博物馆参加活动的时候,由于标本展台空间小,孩子们挤得里三层外三层,个子小的同学们急得在外圈蹦跶着想看上一眼。方钰走过去,抱起了小姑娘,帮助她看到了讲解的老师。这两个来自不同学校的孩子,经过短短三四天的接触,结下的友谊让人动容。

    为期一周的地学研学,不仅仅让同学们开拓了眼界,树立了严谨的科学态度和求知欲,也让他们收获了一份友谊。

    在研学途中,我们偶遇了一位从江西来京旅游的游客,当了解到整个研学活动的来由去脉后,她特别激动,反复说着一句话:“真是太好了,多照顾照顾我们江西,多照顾照顾我们的孩子。”

    即使地学科普研学活动结束了这么久,我依然能在微信群里看见家长们、老师们感谢的话语。这些研学的孩子不仅自己收获着,也将所得所感分享给亲人朋友,让这次研学活动变得更有意义。

    梦想从这里启航

    认识海洋

    7月29日,研学活动启动,每位同学都领到了一份研学手册和研学任务单。研学手册图文并茂,是根据青岛这座海滨城市的科普资源特色,围绕了解青岛、探知海洋、学习科学家精神设计的,既有知识,也有问题,帮助同学们在接下来的几天里有的放矢地学习、体验,在课程结束时交出一份合格的答卷。

    当天,青岛海洋地质研究所杨金玉博士做了“认识海洋”的科普报告。她用简单易懂的语言介绍了海洋气象、海洋化学、海洋生物、海洋地质等学科的研究对象和内容,鼓励同学们关心海洋,树立海洋意识,认识海洋,将来投身海洋科学研究。报告后,同学们戴上头盔体验了青岛海洋地质研究所研发的“海洋地质科普虚拟现实系统VR2.0”,身临其境般感受奇妙的海底世界。

    了解青岛 了解海洋地质

    7月30日,兴高采烈的学生们依次到中华人民共和国水准零点、青岛市规划馆、石老人海水浴场、青岛奥帆基地博物馆、青岛地质之光展览馆(李四光主题展览馆)进行参观研学。

    在这一天满满的安排,同学们对青岛的城市发展和未来规划、对青岛这座帆船之都和海洋科技城有了一定了解;知道了什么是“水准零点”,进而理解了“海拔”的概念,了解到中国各地海拔高度便是从水准零点开始垂直向上测量得到的。虽有烈日当头,但大家听得津津有味。显然,他们在这里已拥有了一份崭新的收获。

    在石老人海水浴场,同学们了解了海蚀崖、海蚀柱、海蚀平台以及石老人海水浴场沙子成份等知识。原来,石老人就是一个由海水风浪侵蚀残留下来的海蚀柱地貌。同学们带着美丽的故事来到了大海边,享受大海带给他们的快乐。不管是青岛本地的小学生还是江西来的小学生,每一个人的脸上都露出开心的笑容,有的在礁石上捡小螃蟹,有的在海水中尽情玩耍。他们跑着,跳着,难能可贵的纯真在这里真情流露。

    海洋生物 海洋资源

    7月31日,同学们依次在青岛海底世界、青岛贝壳博物馆、中国石油大学(华东)进行参观研学。

    在青岛海底世界,同学们见到了大大小小、各种各样的海洋动物。在青岛贝壳博物馆,金牌讲解员李宗剑的讲解幽默又生动,实物演示加风趣互动,使同学们兴趣盎然,笑声、提问声、答疑声不绝于耳。神秘鹦鹉螺的故事既把同学们从现实带回远古时代,又引发了对高等函数的趣味探索;黄金律、自然律、欧拉公式等新鲜词汇把学生们的胃口调得高高的。展厅里的研学高潮一波接着一波,同学们都围着讲解员问这问那,恨不得把贝壳的知识一下子全都装到自己的大脑里。在中国石油大学(华东)校区,同学们聆听了石油工人的故事。大学生志愿者还把他们带进物理实验室了解科学知识,探索力学和电学的奥秘。

    海洋环境 海洋探测

    8月1日,同学们依次在青岛市妇女儿童活动中心、中国海洋大学、蓝谷西北工业大学青岛研究院、青岛海洋科学与技术试点国家实验室进行了参观研学。

    在青岛妇女儿童活动中心,同学们看到“拯救第八大陆”几个字都很纳闷:世界上不是只有7个大陆吗?面对他们疑惑的眼神,讲解老师揭开了“第八块大陆”的神秘面纱:它是太平洋上一片由400万吨塑料垃圾组成的“垃圾带”,占地面积达160万平方千米。随着海洋垃圾带的日益扩大,这道“塑料汤”不但对海洋动物造成伤害,还进入了自然界的食物链,已严重威胁到了人类。随后,同学们分组制作了海洋中垃圾收集处理的“小岛模型”。他们充分发挥团队协作精神和想象力,制作的模型既美观又实用,在体验乐趣的同时深切体会到保护海洋环境的重要性。

    在中国海洋大学,同学们在海洋调查实验室了解了波浪浮标、Argo等海洋调查设备和调查方法,在物理海洋实验室听老师讲解并观摩了风浪流水槽实验,知道了风浪和涌浪的两个词语含义的不同,也明白了“无风不起浪,无风三尺浪”的缘由,萌生了探索海洋奥秘的好奇心。

    海洋知识还没完全消化完,航空航天的科学知识又接踵而来。在西北工业大学青岛研究院,同学们看到了我国制造的无人机模型,抚摸到了我国建造的深海探测船,见识了我国深海、深空领域前沿的科技产品。在动手折纸飞机的时候,歼10战斗机的外观及一些关键部位让同学们大开眼界。根据电脑屏幕上的提示,聪明的小家伙们不一会儿就完成了飞机模型并就地“试飞”,就连随行的老师也参与其中,空旷的房间一下子成了歼10纸飞机的表演场地。开始模拟飞行的时候,跑得快的学生一屁股坐在电脑前握住飞行操纵杆,没抢到座位的则急得直转圈;老师教大家如何开飞机的时候,他们目不转睛,生怕错过任何一个步骤。这堂内容丰富的研学课程让同学们感受了我国在航空、航天和航海领域越来越强大的科研能力,以及科学家刻苦钻研、锲而不舍、为国家奉献的精神。

    海洋权益及可燃冰研学体验

    8月2日是本次研学活动的最后一天,同学们依次在青岛一战遗址博物馆、青岛海洋地质研究所进行参观研学。

    在青岛“一战”遗址博物馆内,同学们了解了上世纪初青岛被侵占的历史,观看了一战时德军建造在山洞里的山炮台。沉痛的历史使同学们认识到建设海洋强国、维护国家主权、维护海洋权益的重要性。

    在青岛海洋地质研究所,科研人员戴上手套从液氮罐中拿出冒着雾气的可燃冰样品,同学们频频举手提问,老师们耐心讲解,一堂生动有趣的可燃冰科普课就这样开始了。

    5天的时间飞逝,在研学活动闭营仪式上,同学们轮流上台发言,分享自己的收获和体会:有的喜欢海水浴场的实践,有的对可燃冰充满兴趣,有的更爱海洋生物,有的迷上了物理试验……同吃同住同行的几天时间,两地的同学们结下深厚友谊,纷纷互赠礼物,互留联系方式。

    “最期待的是和你见面,最幸福的是和你在一起,最无奈也最难过的是短暂相聚后的离别,在那边的你,加油……”在离去的车上,江西的同学们频频向送行的同学和老师挥手,依依不舍地告别了同伴、告别了青岛。

     

    弘扬李四光精神 探索地球奥秘

    “恐龙是从哪里来的呀?”“始祖鸟会飞么?”“石头里面为什么会有鱼呢?”伴随着稚嫩的疑问,自然资源部中国地质调查局成都地质调查中心的科研人员于2019年5月21日下午在成都市少城小学校给同学们带来了一场寓教于乐的科普活动。

    活动分为三个主题:科普宣讲、展板问答和化石“研究”。首先孙媛媛博士用浅显易懂的语言阐述地质学家如何从岩石记录中探索地球奥秘,声情并茂的讲解生命起源和发展。在讲解恐龙前世今生的时候,同学们表现出对恐龙奥秘的极大兴趣,纷纷举手踊跃回答问题。随后项目人员组织学生们参观了展板,进一步了解恐龙化石的形成、演化和分类,并参与知识问答。最后在孙媛媛博士的指导下,同学们拿起毛刷和放大镜认真地“研究”起化石,体验了一次地质学家探索地球奥秘的过程。

    本次活动是成都地调中心科技活动周系列活动内容之一,旨在用地质科普点燃学生们热爱科学、崇尚自然、探索世界的热情。本次活动是在成都地调中心领导班子的关心下,贵州凯里-都匀页岩气调查项目精心筹备、成都地调中心团委青工部的协助下圆满完成的。活动期间,项目组向学生们赠送了科普读物,受到广大学生的热情欢迎。

     

     

     

     

     
     
    成都地调中心科普活动走进成都市少城小学校