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2018年度中国古生物学十大进展揭晓:一研究揭秘龟类早期演化史

2019年3月7日,中国古生物学会在南京发布了“2018年度中国古生物学十大进展”。评选结果涉及古脊椎动物、古人类、古生态与古环境、早期生命、地层学等多个学科领域,反映了过去一年内中国在古生物学各领域所取得的具有国际影响力的研究成果。具体名单如下:

进展一:三叠纪具喙的基干龟类及龟类的早期演化

由中国科学院古脊椎动物与古人类研究所李淳研究员领导的研究团队在《自然》(Nature)杂志上报道了一种全新的基干龟类——中国始喙龟,化石发现于贵州关岭地区的晚三叠世海相沉积。完整的骨架标本揭示了龟类特有的联合腰带的起源,也是第一种开始失去牙齿的龟类。除此之外,该物种还展现出了独特的形态组合:如颞孔特化、肋骨加宽和腹甲缺失等。这一研究为龟类特殊身体构型从何而来提供了重要的过渡性信息,填补了龟类早期演化史的关键空缺,显示其演变过程远比原先认识的更为复杂。始喙龟的发现不仅令古生物界专业人士着迷,也具有广泛的公众影响力,是一个特别重要的发现。

中国始喙龟生态复原图(陈瑜 绘)


进展二:混元兽改写有袋类起源

以云南大学脊椎动物演化研究院毕顺东教授为首的科研团队在《自然》杂志刊发长文,报道了迄今为止保存最完整的早白垩世哺乳动物化石——混元兽。研究通过多种技术和分析手段,全面展示了早期兽类的形态学和生活习性,证明以前报道的中国袋兽与混元兽均属真兽类,并非有袋类祖先。该发现表明,亚洲可能不是有袋类的起源中心,对现生哺乳动物胎盘类和有袋类的分化提出了新见解。此外,混元兽首次保存了中生代哺乳动物完整的舌骨器,为研究舌骨器的演化、个体发育和现生生物学(医学、进食、咀嚼和发声等)带来新的证据和启示。混元兽的研究突破了哺乳动物研究的“发现新类群”模式,更注重系统研究工作的深入和科学问题的纯粹探索。

周氏混元兽复原图(Paul Bowden绘)


进展三:距今3-4万年前人类踏足高海拔青藏高原腹地

由中国科学院古脊椎动物与古人类研究所张晓凌副研究员领衔的科研团队在《科学》(Science)上报道了西藏尼阿底地区的古人类活动遗迹。西藏尼阿底旧石器遗址将人类首次登上青藏高原的历史推前到4万年前,是世界范围内史前人类征服高海拔极端环境的最高、最早纪录,刷新了学界和大众对世界屋脊人类活动历史、古人类适应环境能力的认识。审稿专家认为“尼阿底的发现圆满地解决了遗传学和考古学对人类最早涉足青藏高原时间的不同认知问题”。 《科学》同期配发的评论文章认为“4-3万年前生活在4600米高原的尼阿底人充分证明了我们这个物种作为开拓者的伟大胜利”。

尼阿底遗址出土石器 A 石器;B 石片;C 石叶石核;D石叶(张晓凌 供图)


进展四:古生物学教材——《生物演化与环境》

“欲求超胜,必先会通”。通古今、中西,通文理、知识,方能成为博学多才、行为优雅之强人。现今大科学时代,科研机构和大学之间,提倡“教育和科研资源共享、优势互补”的协同育人方式,这是科教融合的重要内容,也是年轻学子成长、成才的必经之路。由中国科学院院士戎嘉余主编,中科院南京地质古生物研究所及中科院古脊椎动物与古人类研究所20多位一线古生物学家参与编撰的古生物学教材《生物演化与环境》,面向大学全学科的本科生及研究生,期盼他们通过本教材的学习,能对生物演化和环境演变有一个初步的了解;能把地球作为一个完整的系统来思考,进而为探索和揭示现今地球环境和人类未来深层次的演化机理做出贡献。

《生物演化与环境》教材 (袁训来 供图)


进展五:从化石研究现代鸟类生物学特征的演化

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所邹晶梅(Jingmai K. O’Connor)研究员所属的研究团队,从鸟类的骨骼和软组织特征角度,对热河生物群的早期鸟类进行了长期的研究:于2018年10月22日在《美国科学院院刊》(PNAS)报道了在一件距今1.2亿年前的原始鸟类上保存的肺部结构,为揭示早期鸟类呼吸系统的演化提供了关键信息;于2018年12月5日在《自然-通讯》(Nature Communications)首次报道了早白垩世九佛堂组反鸟类的髓质骨材料,这是迄今为止最为确凿的中生代鸟类髓质骨研究,为探知早期鸟类的演化历程提供了新的证据。

始吻古喙鸟和现代鸟类肺部显微结构的比较(邹晶梅 供图)


并列进展六:迄今世界最早的不对称飞羽的首次发现

鸟类飞行起源及飞羽的演化是鸟类起源研究的国际前沿课题。由沈阳师范大学/辽宁古生物博物馆胡东宇教授带领的研究团队,于2018年1月15日在《自然-通讯》杂志在线报道了产自河北青龙距今1.6亿年前侏罗纪地层、迄今世界最早的具不对称飞羽恐龙--巨嵴彩虹龙(Caihong juji)的发现,首次揭示了鸟类祖先不对称飞羽很可能首先出现于尾部,早于德国始祖鸟至少1000万年,很可能代表了鸟类飞羽从对称性到不对称性演化的重要“衔接点”;研究还发现彩虹龙的羽毛具有决定彩虹颜色的色素体,表明在羽毛发生早期,羽毛颜色很可能已达到或接近现在羽毛的丰富水平。

彩虹龙复原图(赵闯 绘)


并列进展六:揭秘海洋生态系在二叠纪末大灭绝事件中的响应过程

由中国地质大学(武汉)宋海军教授所带领的研究团队2018年于《科学-进展》(Science Advances)和《美国地质学会会刊》(GSA Bulletin)发表了关于二叠纪-三叠纪大灭绝事件中海洋生态系演变的最新研究成果。研究发现,二叠纪末生物大灭绝导致海洋生态系表现异常,出现了一个畸形的生态系。在显生宙大多数时期,非移动型动物在海洋中占据主导地位,而伴随着二叠纪末大灭绝事件的发生,早三叠世的海洋以游泳型动物占主导地位。该研究发现,生物多样性在灭绝事件发生后就开始反弹,在5百万年后就恢复到了灭绝前的水平,而生态系统的恢复时间要长一个数量级,需要5千万年,直到三叠纪末期才恢复到灭绝前的水平。这表明大灭绝事件对生态系统的破坏程度,要比当前的认识更为严重,破坏后的恢复和重建时间远长于生物多样性的恢复时间。

大灭绝后的早三叠世“生态金字塔”出现倒转(宋海军、代旭 供图)


并列进展八:埃迪卡拉纪具附肢两侧对称动物的足迹

由中国科学院南京地质古生物研究所陈哲研究员领衔,南京古生物所和美国弗吉尼亚理工大学组成的研究团队于2018年6月6日在《科学-进展》上报道了在埃迪卡拉纪发现的具有附肢的后生动物形成的足迹。新发现将足迹化石的记录从寒武纪延伸到了埃迪卡拉纪,是目前已知最古老的足迹化石。这些足迹和潜穴明显是由两侧对称的后生动物形成,而且这些后生动物拥有成对的附肢,具有复杂的行为,同时也标志着两侧对称后生动物在埃迪卡拉纪末期已经开始进入“步行”的新时代。

灯影组的足迹化石,由两组足迹和三条潜穴组成(陈哲 供图)


并列进展八:雪球地球促进动物演化

北京大学沈冰教授所带领的研究团队,于2018年8月1日在《自然-通讯》发表文章,报道了我国华南南沱组冰期沉积地层顶部广泛出露的大量黄铁矿结核。研究发现,雪球地球结束后,海洋初级生产力的快速恢复,导致了海洋的硫化和大气圈氧气浓度的迅速升高。该研究表明,雪球地球的结束直接促进了埃迪卡拉纪真核生物的演化和爆发,拉开了元古代地球系统向显生宙地球系统转变的序幕。该项研究对于深入理解新元古代氧化事件发生的机制和后生动物起源的环境背景具有重要的启示。

华南南沱组顶部广泛分布的黄铁矿结核(郎咸国供图)

并列进展八:贵州剑河寒武系苗岭统及乌溜阶层型剖面和点位

经过35年努力,由贵州大学赵元龙教授领导的国际研究团队使用岩石地层、生物地层(三叶虫、疑源类)、层序地层、碳同位素及有机地球化学等多学科领域研究手段,对我国贵州剑河八郎乌溜—曾家崖剖面凯里组进行了寒武系第三统及第五阶国际层型剖面及点位的研究,提出了寒武系第三统为苗岭统,第五阶为乌溜阶,距凯里组底52.8m处即第三统首现分子(FAD)Oryctocephalus indicus首现处为苗岭统及乌溜阶共同底界的建议,最终国际地科联全票通过(2018年6月21日),成为我国第11枚“金钉子”(GSSP),因含有著名的布尔吉斯页岩型生物群——凯里生物群,又有特殊科学意义。

国际地质科学联合会签发的寒武系苗岭统和乌溜阶“金钉子”批准书(左),苗岭统及乌溜阶在全球寒武系年代地层序列中的位置(右)(赵元龙 供图)

中国古生物学会成立于1929年,至今已有90年的历史,是国内成立最早的自然科学学术团体之一。中国古生物学会在团结和服务广大古生物学科技工作者、开展学术活动、国际交流合作、科普教育和人才培养等领域成果丰硕,有力推进了古生物学科的发展,成为凝聚力不断增强的、富有活力的学术团体。自2017年开始,学会开始每年度评选和发布“中国古生物学十大进展”。

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