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    “年轻的时候什么工作都要做一点,现在年轻科技工作者学历很高,在某一个专业领域钻研得很深,但是也应该具有战略性的长远的思维,应该做到‘博观而约取,厚积而薄发’。”

    ——中国科学院院士、著名地质学家

    沈 其 韩

    1950年 

    一名年轻的地质工作者 

    怀抱炽热的爱国情怀 

    投身于 

    新中国找矿事业中 

    辽宁鞍山 

    湖北大冶 

    山西中条山 

    ... 

    他走南闯北、不知疲倦 

    沉浸在为国家寻获矿产的 

    巨大喜悦中 

     

    中国科学院院士、著名地质学家沈其韩

    回首当年

    他激情澎湃:

    “如果一辈子能够跑十几个地区

    帮助建立十个八个矿山

    也就很知足了。”

    1984年,沈其韩在实验室用显微镜观察岩石薄片

    1956年

    他响应“国家需要”

    迎来职业生涯的转变:

    从热火朝天的

    地质找矿一线

    转入

    当时相对冷僻的

    地质科学研究

    1985年,沈其韩(左4)在内蒙古野外进行地质观察

    “我上大学的时候,

    地球化学根本没有学过,

    年代学也不知道,

    都是在工作中边做边学起来的。”

    知不足而后学

    他在

    变质岩石学

    前寒武纪地质学

    等研究领域

    奋发图强

    1991年10 月,沈其韩(左1)在北京密云观察变基性岩脉的特征

    到了1980年

    努力终得回报

    他的研究成果屡次获得

    地质矿产部科技成果奖

    和国家自然科学奖

    得到国际地质学界的

    广泛关注和认可

    2006年7月,沈其韩在黑龙江五大连池火烧山北侧考察

    如今

    这位年逾九旬的老人

    仍在地质科学研究道路上

    不倦跋涉

    他对科学的热爱和求索之心

    仿若大地上最寻常的岩石

    历经风雨

    坚韧如初

    他是中国科学院院士、著名地质学家

    沈 其 韩

     

    破译地球的秘密

    ——记中国科学院院士、地质学家沈其韩

    2019年1月,在2018年度国家科学技术奖励大会上,自然资源部项目《中国最古老大陆的时代和演化》荣获国家自然科学二等奖,这项成果是研究团队三代科学家近30年研究的结晶,获奖团队中就有时年96岁高龄的沈其韩院士。

    在70多年的地质生涯中,沈其韩把所有的精力投入到早前寒武纪地质、变质岩石学和同位素年代学及铁铜矿产等研究中,在基础研究和应用研究方面作出了重要贡献。一年多之前,年逾九旬的沈其韩还坚持每天上午到办公室,翻阅报纸,了解国际国内重大事件,除了矿产新闻外,他格外关心的是土地污染治理和三农问题等。他还请助手把国内外有关寒武纪地质研究的论文打印出来,一篇篇仔细阅读,认真做摘要。正是这种精益求精的钻研精神,让他在90多岁时依然保持着出色的科研能力,再次摘下国家自然科学奖的桂冠,彰显着他为国家科技进步而努力奋斗的初心。

    满腔热情为国找矿

    1922年4月27日,沈其韩出生于江苏淮阴。1941年秋,在堂兄资助下,19岁的沈其韩经上海转浙西,偷渡日伪封锁线,终于在冬天抵达重庆。沿途祖国美丽的山河、破败的城镇、苦难的民众,给沈其韩留下了深刻印象。他渴望国家早一点强大起来。

    1942年夏,沈其韩考入重庆大学地质系。上课时,沈其韩对岩石学非常感兴趣,尤其敬佩教授矿物学的王炳章先生。经过4年学习,沈其韩成为重庆大学那一届地质系仅有的7名毕业生之一。

    1946年6月,沈其韩考入南京的中央地质调查所岩石学研究室,室主任是著名变质岩专家、中国科学院院士程裕淇。前辈地质学家身上那种严谨的工作态度、扎实的知识素养、开阔的学术视野、服务大局的工作意识、炽热的爱国情怀,深深地影响着沈其韩。

    新中国成立后,国家重点发展重工业以尽快实现社会主义工业化,钢铁成为最急需的资源。发展工业,找矿先行,地质工作者们迅速行动了起来。

    1952年,在湖北省黄石市铁山区成立了新中国第一支大型地质勘探队——大冶资源勘探队,后改称为429勘探队。沈其韩作为业务骨干参与组织铁山矿区和领导金山店矿区的后期详勘工作。他们白天到山野测量,夜晚在室内整理资料,很快完成了整个矿区精细的地形图。在两年多的时间里,沈其韩没有回过家,日夜都待在山上。1954年3月,勘探队向地质部提交了《湖北大冶铁矿地质勘探报告》,估计总储量高达亿吨以上。

    从1950年起,从辽宁鞍山铁矿、湖北大冶铁矿到山西中条山铜矿,沈其韩走南闯北,不知疲倦,沉浸在为国家找到矿产资源的巨大喜悦之中。回首当年,年过九旬的沈其韩依然非常激动:“当时地质勘查工作非常辛苦,几乎都是白天黑夜地干,一个地质队、一两千人、三十几台钻机,就想着赶紧找到矿提交报告。一两年时间矿山就建立起来了,让我很有成就感。我当时就想,如果一辈子能够跑十几个地区,帮助建立十个八个矿山,也就很知足了。”

    投身寒武纪地质研究

    不过,沈其韩为国家建立十个八个矿山的愿望很快就被迫放弃了,另一个重要的领域正等待着他。

    沈其韩在山西找矿劲头十足,这个时候,程裕淇院士向他发出召唤,让他回到地质研究所搞岩石学研究。向来服从工作安排的沈其韩内心有些不情愿:“我觉得找矿挺好的,我就留在山西算了。”

    让沈其韩改变主意的只有4个字“国家需要”,国家需要他去找矿,他无怨无悔地奔波在湖北、山西各地。现在,国家需要一些有实际工作经验的人来搞基础研究,为将来的找矿工作做指导,那么,他也会竭尽全力,绝不辜负国家的期许。

    变质岩石约占地壳总体积的27.4%,广泛地分布于早前寒武纪结晶基底及其以后的各种重要的地质构造单元中,绝大多数本来是见不到的,但是由于后来的构造运动,一些变质岩露出地表,带来深部地壳的各种信息。地质学家通过破解这些变质岩,研究地壳演化的历史。变质岩石学是岩石学的重要分支,但是相关研究一直进展缓慢,直到上个世纪初,变质岩研究才有所突破,而中国的变质岩研究当时还是一片空白。

    程裕淇院士敏锐地意识到变质岩研究的重要性——除了能够了解早期地壳的演化、通过原岩恢复推断原岩的形成环境和构造背景外,还有助于利用变质岩来找矿。就这样,1956年秋天,沈其韩跟随程裕淇院士开始了长达60年的早前寒武纪地质、同位素年代学和变质岩区工作方法研究。

    寒武纪是地质划分的一个年代,时间大约是距今5.4亿年至5.1亿年之间。在寒武纪开始后的数百万年时间里,包括现生动物几乎所有类群祖先在内的大量多细胞生物突然出现,这就是令古生物学家和地质学家百思不得其解的“寒武纪生命大爆发”。但凡所有的大爆发,之前一定有一段长期的力量积蓄储备期,地球上所有的矿产资源也正是形成于这个时期。剧烈的构造运动造成地壳抬升,将覆盖在变质岩之上的岩层剥蚀掉,使得变质岩得见天日。因此,沈其韩的研究便以早前寒武纪地层学为对象,试着从古老的变质岩中去推断地球演化的过程,解读地壳深处的信息。

    在地质学家的眼里,一块看起来很普通的石头,或许比等量的黄金还要珍贵。从热火朝天的地质找矿一线转入到相对冷僻的基础研究领域,沈其韩迅速沉下心来,一步一个脚印,踏踏实实地开始工作。

    博观约取获硕果

    “我上大学的时候,地球化学根本没有学过,年代学也不知道,都是后来在工作中边做边学起来的。”知不足而后学,沈其韩格外关注新技术新方法在实际工作中的运用。后来的实践也证明,没有同位素地质年代学,前寒武纪研究寸步难行。通过向国外专家学习,引进国际上最先进的测定同位素的仪器设备,使得中国的寒武纪地质研究在起步较晚的情况下奋起直追,不断收获累累科研硕果,逐渐缩小与国际寒武纪地质研究的差距。

    从1980年开始,沈其韩在地质科学研究上进入盛产期,他在早前寒武纪研究领域取得了一系列重大进展,研究成果屡次获得地质矿产部科技成果奖和国家自然科学奖。中国寒武纪地质研究的突飞猛进也引起了国际地质学界的广泛关注和认可,相关的研讨会和各种科学合作项目也有条不紊地推进起来。

    回忆一生的科研事业,沈其韩认为,年轻的时候什么工作都要做一点,现在年轻科技工作者学历很高,在某一个专业领域钻研得很深,但是也应该具有战略性的长远的思维,应该做到“博观而约取,厚积而薄发”。

    沈其韩说,他亲自经历了变质岩石学和前寒武纪地质学研究从落后到发展的过程,当前地质科学在飞跃发展,变质岩石学和前寒武纪地质学也应紧随时代的脉搏,不断前进。他勉励年轻地质工作者,紧紧抓住学科发展规律和国家需求,坚定信心,在学科的理论思维和实践应用等方面不断创新前行,为国家作出重要贡献。

    从某种意义上来说,地质学家是这颗星球上最智慧的人之一,他们能够从一块岩石标本乃至一粒矿物晶体中看到整个造山带的动力学过程,推测出地球过去46亿年漫长历史中发生的故事,寻找到蕴藏于地球深处的各种丰富的矿产……斗转星移,寒来暑往,沈其韩院士已经在地质科学路上跋涉了70多年,时光把他从一位热血青年雕塑成一位世纪老人,但他对地质科学的热爱和执着追求科学真谛的心却从未改变过,正像这大地上随处可见的一块块岩石,历经风雨,坚韧如初!

    院士沈其韩:破译地球的秘密

    近日,中国地质调查局昆明自然资源综合调查中心(以下简称“昆明中心”)野外科学观测站—云南永仁干热河谷观测场红外相机首次拍到赤麂(学名:Muntiacus muntjak)和白腹锦鸡(学名:Chrysolophus amherstiae)两种国家二级保护动物的活动影像,极大地填补了金沙江干热河谷区兽类影像资料的不足。

    视频画面中,清晨的金沙江干热河谷格外静谧,赤麂缓步而来,神情优哉游哉,白腹锦鸡样子憨态可掬,在路边觅食......画面充满着温馨、和谐的生活气息。

    赤麂主要栖息于低山丘陵的常绿阔叶林带,特别是多灌丛草莽的生境,喜独居,性胆小机警,听觉灵敏,晨昏活动频繁,活动范围和取食地点较固定,喜食各种植物的枝叶、嫩芽及花、玉米、豆类和荞麦等。

    白腹锦鸡栖息于海拔1500—4000米常绿阔叶林、针阔叶混交林和针叶林带,夜间栖息于树上,白天下树觅食,善奔走,飞行能力差,以植物性食物为主,也吃部分昆虫,因栖息地破坏、猎捕导致数量减少。

    金沙江干热河谷区关于赤麂、白腹锦鸡多为文字记载,鲜有活体影像,此次拍摄到两种不同类群的野生动物“怡然自得”的场景意义重大,说明区域食物来源充足,也反映出当地环境保护成效明显,生态系统多样性质量和稳定性在持续提升,这里良好的生态环境适合多种野生动物生存、繁衍和栖息。

    下一步,昆明中心永仁干热河谷观测站将加强区域的巡查监测,与当地政府加强合作,共同开展保护珍稀动物宣传活动,引导公众提高野生动物保护意识,积极营造“全民参与、共同保护”的良好社会氛围。

    昆明中心野外科学观测站首次拍到

         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

    由中国地质调查局地质研究所吕君昌研究员和北京自然博物馆孟庆金博士等组成的研究小组,在辽宁建昌喇嘛洞的九佛堂组发现一新的蛙嘴翼龙类化石,将其命名为喇嘛洞黄昏翼龙(Vesperopterylus lamadongensis)。这是目前世界上发现的地质年代最新的蛙嘴翼龙类化石。相关研究成果最近发表在伦敦地质学会《专刊》上。

    蛙嘴翼龙是一类非常奇特的翼龙类群,它们的个体较小,头骨短而宽,吻端宽阔,类似青蛙的嘴,嘴里长有类似针的牙齿适合捕抓昆虫,被普遍认为是以昆虫食的翼龙类。它们的第五趾延长、颈部短等特征,类似喙嘴翼龙科。蛙嘴翼龙类主要发现在德国、哈萨克斯坦、蒙古和我国辽西的中晚侏罗世至早白垩世的地层中。加上本次命名的黄昏翼龙,目前共发现有5个属:蛙嘴翼龙,蛙颌翼龙(Batrachognathus),宁城翼龙,树翼龙及黄昏翼龙。

    黄昏翼龙发现于早白垩世九佛堂组中,是目前世界上地质年代最新的蛙嘴翼龙类。它的独特之处在于:具有明显短的尾部,并且脚拇指呈对握状态,这一特征是蛙嘴翼龙乃至翼龙类的首次发现。对握的脚拇指显示它可能具有适应抓握的功能,适于爬树捕抓昆虫,它的弯曲的尾部也可能帮助其倒挂在树枝上,类似于现生的某些蝙蝠类。

    本研究得到国家自然基金及地调项目的联合资助。

    喇嘛洞黄昏翼龙的照片及线条图

    黄昏翼龙的脚部及尾部构造:对握的脚拇指及弯曲的尾部

    黄昏翼龙的复原图(赵闯绘制)

    我国首次发现脚拇指呈对握状态的翼龙化石

    北京自然博物馆孟庆金研究员和美国芝加哥大学罗哲西教授向中国科学院院士周忠和等专家介绍这项最新研究成果。

      

    似叉骨祖翼兽化石及复原图 赵 闯 绘
        
     
    双钵翔齿兽化石及复原图 赵 闯 绘
     
          世界迄今发现最原始的滑翔哺乳动物是什么?生活在什么时代?长什么样子?8月10日上午,国内外多位古生物学家及数十家媒体会聚北京自然博物馆,见证了这一自然谜团的揭晓。

    据国家古生物化石专家委员会委员、北京自然博物馆馆长孟庆金介绍,新发现的滑翔哺乳动物分别被命名为似叉骨祖翼兽和双钵翔齿兽,是现代哺乳动物的祖先类群,均为哺乳动物演化树的早期分化绝灭支系——贼兽类的新属种。

    “这是所有哺乳动物漫长演化历程中最为原始的滑翔动物,比远古翔兽系统位置更原始,比现代哺乳动物中最早的滑翔类型——最早的皮翼类哺乳动物和最早的飞鼠化石要早1.1亿年。它们的发现为研究早期哺乳动物的演化多样性和生态多样化提供了重要的化石证据。”孟庆金说。

    这一侏罗纪哺乳动物的最新科学研究成果来自北京自然博物馆、美国芝加哥大学和河北地质大学组成的国际合作团队,并得到了北京市科学技术研究院、美国芝加哥大学以及科技部、国土资源部等的资助和支持。

    他们在我国辽宁省建昌县和河北省青龙县距今约1.6亿年的晚侏罗世地层中,发现了这两种最原始的、具有皮翼的滑翔哺乳型动物化石,并对其进行了长达三年的研究。

    8月9日,英国《自然》(Nature)杂志分别以《侏罗纪新的滑翔哺乳动物》和《侏罗纪生态系统中哺乳动物中耳和捕食适应进化的新证据》为题,用两篇连载文章在线发表了这项重大科学研究成果。

    新发现的祖翼兽体重大约120克~170克,在中生代哺乳动物中属中等体型;而翔齿兽则为典型的中生代小哺乳动物体型,体重大约35克~55克。

    祖翼兽和翔齿兽化石标本都非常精美地保存了皮膜和毛发的结构,这些皮翼连接在颈部、前后肢和尾椎之间,形成前皮翼(膜)、侧皮翼(膜)和尾皮翼(膜),与现生哺乳动物的滑翔皮翼(膜)相似。

    新化石属种的另一个显著骨骼特征是其锁骨与间锁骨已经愈合,形成“Y”的形状,与飞行的鸟的叉骨的形状相似趋同。祖翼兽和翔齿兽的其他前肢骨关节显现出灵活的运动特点,其四肢骨骼的比例具有许多与滑翔功能相关的形态特征,充分表明这些新化石哺乳型动物是滑翔动物。

    通过对现代哺乳动物运动模式和形态学的多变量分析,研究者推断,新发现的祖翼兽和翔齿兽是已具有飞行能力的树栖属种,这表明新的滑翔的祖翼兽和翔齿兽是树栖贼兽类群中的一部分,是从树栖生活的贼兽祖先类群演变而来的。这些推论对哺乳动物演化的理解具有更广泛的意义。

    据悉,哺乳动物是当今世界上最重要也是相当繁荣多样的动物类群之一,现生物种超过5400多种,其中大多数是陆栖动物。在空中飞行或滑翔的运动方式,是哺乳动物最为特异的演化适应特征之一,这种独特的运动方式,有利于它们利用地栖动物不能企及的新的食物资源。

    空中飞翔这一演化优势,在自然选择之下,在新生代的现代哺乳动物中多次出现。除了人们熟知的动力飞行动物蝙蝠外,还有能够滑翔的分布于中国的特有物种复齿鼯鼠,以及分布在北美、亚洲和非洲的啮齿类的飞鼠,澳洲的有袋飞鼠,东南亚的鼯猴等。

    世界最原始滑翔哺乳动物现身中国

    近日,国际期刊《Frontiers in Microbiology》(微生物学前沿)发表了中国地质调查局广州海洋地质调查局冷泉微生物研究新成果“Active Anaerobic Archaeal Methanotrophs in Recently Emerged Cold Seeps of Northern South China Sea(南海北部新发现冷泉的活跃甲烷厌氧氧化古菌)”。

    冷泉生态系统蕴藏着大量的微生物和底栖动物群落,主要发育于富含甲烷流体渗漏的陆坡环境。目前,学界已对冷泉系统中的微生物类群进行了广泛的研究,但其中大多数是基于DNA(16S核糖体脱氧核糖核苷酸)测序手段,而DNA的弊端是无法区分活跃和死亡微生物。由于RNA(16S核糖体核糖核苷酸)较易降解且对于环境的变化极为敏感,因此RNA测序可用于评估环境中的活性微生物。本研究利用RNA和DNA相结合的分析方法,对南海北部冷泉三个渗漏点的微生物群落(特别是参与甲烷循环的古菌群落)及其网络相关性进行了研究。

    主要形成三方面认识:

    一是通过DNA和RNA测序方法对比沉积物“总菌”和“活菌”的差异性,为有效识别原位冷泉环境下的活性微生物提供新的思路。

     冷泉沉积物中基于16S rDNA 和rRNA测序的古菌和细菌群落组成

    二是揭示了冷泉不同发育周期对应的微生物群落结构差异,为深入研究冷泉演化过程提供了重要依据。

    三是初步探讨了冷泉环境中甲烷代谢菌与共生细菌的网络关系,为研究微生物间的相互作用机制提供了参考。

    论文第一作者为广州海洋局张亭亭和肖曦工程师,通讯作者为赵静高级工程师,合作作者为陈松泽、陈宗恒、冯俊熙、梁前勇、Tommy J. Phelps、张传伦。该研究由国家自然科学基金(No. 41806074和No.41730528)、南方海洋科学与工程广东省实验室(广州)重大专项创新团队项目(No. GML2019ZD0307)、中国地质调查局海洋地质调查项目(No. DD20190218)共同资助。

    广州海洋局冷泉微生物研究获新成果

    新元古代伊迪卡拉纪晚期至寒武纪早期“大世纪之交”过渡期间,出现了一系列地质环境剧变和生物快速演化事件。地球历史上重大时期地质突变过程一直是国际研究的前沿和焦点,多生物门类在这个时期爆发式出现并迅速辐射演化,其化石记录是我们了解早期生命演化过程的重要证据。

    中国地质调查局地质研究所唐烽研究员及多所院校组成的研究团队经过数年的考察发掘和采集,在云南安宁地区发现了一类宏体碳质压膜的实体化石新材料,命名为“条纹垂带虫”(Rugosusivitta orthogonia新属新种)。化石整体呈宏体丝带状,两侧对称,同时具有平行排列、致密整齐的横纹和纵纹,多见折叠的形式弯曲保存,喻示了化石生物的活体呈长条的扁平状而非圆柱状。这些化石赋存在两层主磷矿层之间斑脱岩夹层下0.68m处,而这一夹层的地质时代为535.2±1.7Ma(图1),这一热事件接近最早冠轮动物类群的出现时间,表明这些化石很可能代表了冠轮动物的早期原型,可能是最原始的扁形动物(扁虫类Flatworms)的化石记录。

     

    图1.研究地区灯影组和渔户村组地层单位图,包含梅树村、江川清水沟和安宁鸣矣河三组剖面的数据。535Ma等时面在图中由箭头和实线连接,相同岩石地层单位使用虚线相互连接;(a)埃迪卡拉—寒武纪交界标志遗迹化石Treptichnus pedum在梅树村剖面的首现层位。(b)条纹扁虫化石发现于云南安宁地区鸣矣河剖面两层主磷矿层之间斑脱岩夹层下0.68m处

    通过对化石标本宏观形态和显微图片的处理和分析,发现条带状新化石体长可达20cm以上。身体上的纹路细密,1mm内为7-8根,一端较粗而另一端较细,较细的一端末尾偶尔具有圆盘状的结构与身体连接。化石一端至过渡段,身体较宽具有明显的细密平行横纹;另一端至过渡段身体较窄且具有明显的平行纵纹且;过渡段具有一截较短的表面横纵纹,身体的宽度也呈过渡变化。化石身体大部分平直,部分有扭曲和折叠,整个化石呈现弯折状,而非其它圆柱体型蠕虫化石所保存的弯曲形态。这与其原始的扁平长条状躯体、以及可能在海底沉积物表面生活的生态习性(图2,3)有关。安宁条带状化石末端偶见的圆盘状结构也·很可能用于固着身体,化石生物体死亡之后固着器可能大多数脱离身体散失在原地,而身体被搬运沉积至化石富集点形成化石的富集和定向产出。

     

    图2.(a)标本IG-170915-2 .以及其素描结构图;安宁条带状化石身体可以大致划分为三段:粗大的横纹段(TFZ),过渡段(TZ)和细长的纵纹段(LFZ)。 (b)标本IG170922纵纹段纹饰细节,纵纹沿身体延长,贯穿整个纵纹段;(c)标本IG170922 过渡段纹饰细节,横纵纹之间过渡较为突兀,纵纹在末端接触横纹的地方略微向内收缩;(d)标本IG170922 纵纹段纹饰细节。黑色比例尺为2cm,白色比例尺为1cm

     

    图3.(a)安宁化石在波浪动力的作用下被折叠,呈现出埋藏时的折叠形态。(b)安宁条带状化石生态复原图,化石可能在海底表面固着生活

    与产出时代相近的皱节虫、陕西迹以及江川生物群中的各种宏体藻类等蠕形或带状化石对比,安宁条带状化石展现出了不同的形态学特征。由于形态简单、身体内部结构缺乏,对其分类还很困难。然而,其两侧对称属性、扁平带状的身体特征以及同时具有横向和纵向纹饰的独特特点,与现生扁虫动物门中四叶目绦虫动物非常相似,据此目前可以将其归类为早期两侧对称动物的原始物种;尤其可以进一步归属为早期扁形动物,成为扁形动物的基干类群(图4)。安宁中谊村段下部和华南其它分布区条带状化石的一致性表明,这些生物是伊迪卡拉纪—寒武纪过渡剧变期生物量的重要组成部分。

     

    图4. 早期两侧对称动物系统发生图,安宁条带状化石可能的位置由红色虚线标注

    扁形动物门(Platyhelminthes)是无脊椎动物中最早出现的类群之一。两侧对称体型,呈扁平的短或长带状,无呼吸系统、骨骼、循环系统和体腔,且不具真体节。其中绦虫类(Cestoda)尚未见化石报道,现生个体体长,生长期体表发育纵纹,成熟后通常分成细密的横纹状节片,无消化管,表皮特化具吸收和分泌作用,个体前端常见固著器官保存(图5)。

     

    图5. 扁虫动物(Flatworms)的系统位置及基本体制特征

    (红色箭头代表安宁条带状化石的可能位置)

    安宁扁虫化石开启了早期扁形动物新的分类,填补了埃迪卡拉动物群与寒武纪动物群大爆发之间的动物化石门类。实体化石的出现,对于解释伊迪卡拉纪末期和寒武纪早期大量遗迹化石的出现提供了生物实体证据,同时原始扁形动物出现的地层对于早期生物演化和地层对比上有重要的标志作用。这类条带状化石在时空上的延限分布,还需更为深入地发掘研究,结合对比全球分布广泛的克劳德管状化石和陕西迹Shaanxilithes化石,将新种化石作为显生宙起始的标志化石可能具备较大潜力。

    本研究受到国家自然科学基金(41572024,41662003)和中国地质调查局项目(DD20190008)联合资助,命名论文成果:Feng Tang, Sicun Song, Guangxu Zhang, Ailin Chen, Jun-ping Liu, 2020. Enigmatic ribbon-like fossil from Early Cambrian of Yunnan, China., China Geology.doi: 10.31035/cg2020056.

    文章链接:. http://chinageology.cgs.cn/article/doi/10.31035/cg2020056?pageType=en

    云南寒武系底部发现原始扁形动物化石

    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...

    近几年,在大兴安岭北部的内蒙古呼伦贝尔市莫力达瓦达斡尔族自治旗(简称莫旗)新发现了一处热河生物群化石集中产地,相继报道了蝾螈、青蛙和蜘蛛化石的新属种,但迄今没有关于鸟类化石的研究报道。同为热河生物群化石集中产地,冀北-辽西地区产出的热河生物群鸟类化石数量众多、种类丰富,研究程度相对较高,对早期鸟类起源、演化辐射及飞行起源等科学问题起到了重要作用。那么,大兴安岭莫旗地区鸟类化石是否像冀北-辽西地区一样具有极高的密集性和分异度?这些不同地区的化石鸟类在形态特征、生长模式和生活习性等方面有何异同?它们之间的演化谱系关系如何?为解决这些问题,自然资源部中国地质调查局地质研究所王旭日副研究员与河北地质大学、吉林大学及国外多家研究单位合作,发现莫旗地区目前已有数件鸟类化石,代表了中生代鸟类两大主要类群(反鸟类和今鸟型类),并且对其中一件保存较完整的今鸟型类化石进行了深入研究。

    莫旗热河生物群化石产地地理位置图

    研究团队通过形态特征对比、骨组织学分析及系统发育分析研究,确定其为一种比较进步的今鸟型类,并建立了新属、新种——呼伦贝尔兴安鸟(Khinganornis hulunbuirensis gen. et sp. nov.)。呼伦贝尔兴安鸟具有典型的今鸟型类特征,如叉骨呈U型,胸骨前后方向拉长,大、小腕掌骨近等长,跗跖骨完全愈合等。此外,它还具有许多不同于其他中生代鸟类的独具特征,如前颌骨和齿骨吻端具有牙齿,牙齿齿冠较低,齿冠与齿根转折处不收缩,跗跖骨近端关节面向外侧倾斜等。现生鸟类的牙齿均已退化,冀北-辽西地区热河生物群发现的今鸟型类部分类群的牙齿也完全退化(如古喙鸟、钟健鸟和叉尾鸟等),部分类群的齿骨和上颌骨具有牙齿(如建昌鸟、义县鸟和红山鸟等),只有燕鸟的前颌骨具有牙齿。但这些鸟类的牙齿排列方式和牙齿形态均不同于呼伦贝尔兴安鸟的牙齿。呼伦贝尔兴安鸟的后肢明显长于前肢,与义县鸟、旅鸟和叉尾鸟等的前后肢比例相似。但呼伦贝尔兴安鸟的胫跗骨、跗跖骨和趾骨近端趾节特别拉长,第三脚趾明显比其他脚趾强壮。这些特征也不同于其他长腿型的化石鸟类。骨组织学分析表明,呼伦贝尔兴安鸟已达到成年期,并且具有像旅鸟和燕鸟一样长期连续发育的生长模式。系统发育分析表明,呼伦贝尔兴安鸟属于比较进步的今鸟型类,与长嘴鸟和旅鸟组成的类群为姊妹群关系。形态特征对比和系统发育分析均表明呼伦贝尔兴安鸟像广泛分布于甘肃昌马和辽西地区的甘肃鸟一样,属于地栖的涉禽类,喜欢生活在水边。

    之前我国发现的热河生物群鸟类化石集中分布于辽宁西部及其周边的河北北部和内蒙古东南部。虽然甘肃昌马地区也发现数量较多的早白垩世鸟类化石,但多是呈三维立体保存的零散个体,鸟类组合面貌和化石保存状况与冀北-辽西地区热河生物群鸟化石群差异较大。新发现的呼伦贝尔兴安鸟产地位于大兴安岭北部,距离冀北-辽西热河生物群核心分布区约500 km,纬度接近北纬49°。因此,呼伦贝尔兴安鸟不仅是我国首次发现的大兴安岭地区鸟类化石,也是目前我国发现纬度最高的热河生物群鸟类化石。该发现不仅补充了莫旗地区生物组合类群,为该地区古地理、古气候研究提供了新的古生物参考信息,还进一步扩大了中生代鸟类的古地理分布范围,为同一时期不同地区鸟类化石对比研究提供了重要材料,同时也为世界范围内中生代鸟类演化辐射研究提供了新的产地和标本信息。

    呼伦贝尔兴安鸟模式标本正、负模(标本保存于河北地质大学)

    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《Historical Biology》上:Xuri Wang, Andrea Cau, Martin Kundrát, Luis M. Chiappe, Qiang Ji, Yang Wang, Tao Li & Wenhao Wu, 2020. A new advanced ornithuromorph bird from Inner Mongolia documents the northernmost geographic distribution of the Jehol paleornithofauna in China, Historical Biology, DOI:10.1080/08912963.2020.1731805

    大兴安岭地区发现热河生物群鸟类化石新属种——呼伦...

    2019年3月26日至3月29日,自然资源部矿产资源保护监督管理司(以下简称“矿保司”)和自然资源部中国地质调查局地质环境监测院(以下简称“环境监测院”)赴湖北省宜昌市长阳土家族自治县调研“清江生物群”古生物化石管理情况。

    据西北大学张兴亮教授介绍,西北大学早期生命与环境创新研究团队发现了距今5.18亿年,地处中国宜昌长阳地区清江与丹江河交汇处的以软躯体生物为主的布尔吉斯页岩型生物群,并将此生物群命名为“清江生物群”。3月22日,研究成果《华南早寒武世布尔吉斯页岩型化石库——清江生物群》发表于《科学》杂志。本次共发现4351件标本,鉴定出101个后生动物属和8个藻类属,新发现的属种占据了总量的53%。由于“清江生物群”具有新属种的比例最高、相对多样性最高、化石形态保真度最优、原生有机质保存最好、软躯体生物类群最多五大优势,所以研究成果自发表以来,受到社会的高度关注和国内外专家学者的高度评价。

    调研组与湖北省自然资源厅、西北大学、武汉地质调查中心、宜昌市自然资源和规划局、湖北省地质科学研究院、长阳县人民政府等单位相关负责同志就“清江生物群”化石管理工作进行了座谈。会后,对远安县“南漳-远安动物群”中的湖北鳄的化石产地和远安地质博物馆进行了实地考察,查看了化石产出的层位和产出化石的保护研究现状。同时,对鹿苑村周围出露的丹霞地貌、河流阶地等地质遗迹和鹿苑黄茶、鹿苑寺等文化点进行了走访。

    调研组指出,“清江生物群”是全人类的重要化石宝藏,要处理好化石保护和利用的关系,做好相关研究、科普工作。通过与地方经济的有机结合,助推长阳县生态文明建设和美丽乡村建设。要进行充分的调查评价工作,以申报世界自然文化遗产的目标进行科学的规划,适时调整用地规划,及时制作宣传片,对“清江生物群”进行更为有效的宣传。

    调研组认为,湖北省宜昌市古生物化石调查成果突出,地质文化村推广条件充足,远安县和长阳县更是地质遗迹保护和地质文化村建设的沃土。特别是长阳县“清江生物群”的发现,具有难以估量的研究潜力,它将成为开展寒武纪生命大爆发研究最理想的顶级‘化石宝库’,能够显著提升湖北省地质文化发展和美丽乡村建设。

    调研组建议,可将新发现的“清江生物群”化石相关数据纳入到全国地质遗迹调查数据库中。下一步,环境监测院将依托“古生物化石与地质遗迹调查工程” 对“清江生物群”的调查、研究与保护等工作进行深入研究,提供科学有效的支撑与服务。

     

     

    调研组在“清江生物群”发现地与张兴亮教授进行交流

    “清江生物群”发现地

    清江生物群化石保护座谈会 

    调研组实地考察远安县湖北鳄化石产地

    调研组实地考察远安县湖北鳄化石原位保护馆

    调研组对旧县镇鹿苑村进行地质文化村踏勘

     
     
     
    自然资源部矿保司和环境监测院调研宜昌“清江生物群...

    中国地质调查局成都地质调查中心罗平生物群研究团队在南盘江盆地及周缘开展野外地质调查过程中,首次在望谟地区下三叠统罗楼组灰岩中发现了海生爬行动物化石(图1),爬行动物化石层位相伴产出大量菊石、腕足、双壳、牙形石等,经牙形石鉴定其时代为早三叠世奥伦尼克期的Spathian亚期。 

    我国南盘江盆地是研究三叠纪海洋生态复苏的重要地区,该地区已先后发现了中三叠世安尼期的罗平生物群、拉丁期的兴义动物群以及晚三叠世卡尼期的关岭生物群。此次在望谟地区首次发现Spathian亚期的海生爬行动物证实了早三叠世晚期生物多样性的恢复,暗示了海洋生态系统已经在改善,对于研究二叠纪末期生物的大规模灭绝事件后早三叠世期海洋生态复苏、海生爬行动物类群起源、早期演化具有十分重要的科学意义。 

     

    南盘江盆地首次发现早三叠世海生爬行动物化石

    由中国地质调查局地质研究所吕君昌研究员领导的中外科学研究小组,在江西赣州地区晚白垩世地层中(6600万年到7200百万年之间),发现了保存独特的、新的窃蛋龙类化石。该恐龙化石头部上扬,前肢向左右两侧伸展,说明死亡前一直在泥潭中挣扎求生,并最终保存为化石,因此命名为泥潭通天龙,这是目前世界上唯一以这种姿态保存的窃蛋龙类化石。

    通天龙属于窃蛋龙类,其生活习性类似于现在的鸵鸟类,进步的类群没有牙齿,头短而高,有的头上具有冠,用以吸引异性。目前为止,在赣州地区共发现4种类型的窃蛋龙。通天龙的发现对研究窃蛋龙类的系统演化、古地理分布及生活习性具有重要的意义,同时进一步说明赣州地区是世界上窃蛋龙类化石丰富的地区,具有高度的多样性。

    通天龙具有一些区别于其他窃蛋龙类的特征:圆顶状头骨最高处位于眼眶后背角上方;前上颌骨的前边缘高度凸起;头顶骨前边缘中部具有明显突起;泪骨主体部分侧视,前后宽且表面平坦等。系统发育分析显示,通天龙与发现于同地区的斑脊龙关系密切。

    本研究是在国家自然科学基金、中国地质科学院基本业务费资助下,由地调局地质所、东阳市博物馆及英国爱丁堡大学的共同开展的。相关成果发表在11月10日的《科学报道》(Scientific Reports)上。

    图片2

    图1 通天龙的正型标本,背视(a)以及侧视(b),显示其在泥潭中挣扎状态

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    图2 通天龙在窃蛋龙类系统发育分析中的位置 

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    图片3  通天龙复原图(赵闯绘制) 

    地质所科研人员在江西赣州取得恐龙化石新发现