晚第三纪红黏土成因和沉积环境的生物学证据: 蜗牛化石记录

黄土高原晚第三纪红黏土地层的成因和沉积环境在相当长的时期里是存有争议的科学问题, 由于它涉及到红黏土地层能否提取正确的古环境信息等最基础的问题, 近年来越来越受到学术界关注. 通过对甘肃西峰赵家川晚第三纪红黏土蜗牛化石组合的组成以及保存方式的系统分析, 认为红黏土中的陆生蜗牛化石为原生的生物群落, 反映了原始的沉积环境; 红黏土中大多数属种为第四纪黄土地层的常见类型, 表明红黏土与黄土的形成环境背景是相同的, 蜗牛化石的组成提供了该区红黏土陆相风尘沉积成因的生物证据. 西峰红黏土蜗牛化石组合记录了6.2~2.4 MaBP 时期4次大的环境变化, 6.2~5.4 MaBP为干冷的气候环境, 自5.4 MaBP之后, 气候从暖湿逐步变得冷干, 呈明显的阶段性的变化. 陆生蜗牛化石记录的气候环境演变历史与北极冰盖的起源、演化和青藏高原隆升在大的时段上具有很好的一致性, 表明陆生蜗牛是指示晚第三纪环境变化敏感的环境指标.     

复杂生物的起源和早期演化

复杂生物,包括动物、陆生植物、真菌和宏体藻类等,它们是寒武纪至现今地球生物圈的主体.根据化石记录,地球生命自38亿年前起源以来,有近30亿年是单细胞的微体生物世界,直到距今10～8亿年的新元古代早期,复杂生命才开始出现.成冰纪可靠的化石记录极少,我们对这近1亿年生命史的认识非常有限.在埃迪卡拉纪,丰富的化石记录和分子钟的估算结果均指示,复杂生物已经发生了适应辐射,也进一步诠释了达尔文的自然选择学说.现如今,如果还以宏体复杂生物化石的大量出现来定义“显生宙”,它应该包括埃迪卡拉纪更为合适.距今18～8亿年的元古宙中期是地质历史上持续时间最长、环境最为稳定的时期,生物演化也似乎处于停滞状态,被地质学家称为“枯燥的十亿年”.本文根据现代生物学的研究进展,结合以往报道的化石资料,特别是对近年来中国一系列新化石的发现进行综合分析,认为:正是在这长期稳定的环境中,原生生物和原核生物悄然地发生了寄生、共生和基因转移等一系列相互作用,演化出了复杂生物各大类型的单细胞祖先,并进一步实现了多细胞化和细胞分化,“枯燥的十亿年”并不“枯燥”,它建造了复杂生命的根基.     

我们的祖先从水里来——硬骨鱼类起源与早期演化

硬骨鱼类(osteichthyans)是脊椎动物演化的主干,硬骨鱼下分的两大支系,即肉鳍鱼类(lobe-finned fishes)和辐鳍鱼类(ray-finned fishes)分别成为今日地球陆地和水域的征服者,前者最终演化出包括人类在内的四足动物。志留纪-泥盆纪是硬骨鱼类乃至整个有颌脊椎动物演化的关键阶段,硬骨鱼纲的起源、辐鳍鱼类与肉鳍鱼类的分异、肉鳍鱼类的早期演化和四足动物的起源等关键演化事件都出现在这一时期。直到20世纪末,化石资料的匮乏长期以来一直限制着学界对这些 硬骨鱼类起源与早期演化关键事件的了解。近年来,来自中国的梦幻鬼鱼、初始全颌鱼、晨晓弥曼鱼、于氏箐门齿鱼和奇异东生鱼等一系列关键化石的发现与研究极大地改变了上述情况,将硬骨鱼类起源与早期演化推到早期脊椎动物研究的聚光灯下,为脊椎动物“从鱼到人”的演化历史补上了大量缺失的篇章。     

中新世古猿研究进展及存在的一些问题

近10年在非洲、欧洲及亚洲发现了一批与早期人类起源密切相关的中新世中晚期古猿化石，其中在东非新发现的具有直立行走功能的地猿始祖种家族祖先亚种及原始人图根种在年代上已达到或接近6MaBP。这些发现及研究提示，非洲作为早期人类起源及人猿最近的共同祖先的生存地的可能性是极大的。而迄今在欧亚地区，包括中国云南发现的中新世古 猿化石尚不能提供作为人猿共同祖先，或向后期人类演化的可靠证据。新的发现使得人们不得不对涉及古猿向早期人类过渡、人猿共同祖先的分支时间、区分人 猿的标准、早期人类起源的环境等人类演化的传统观点进行重新考虑。对在云南元谋发现的古猿化石的研究及其性质的认识，存在一些需要进一步深入探讨和澄清的问题，其中也反映出目前国际学术界在中新世古猿研究领域共同面临的难题。正是由于这些问题的存在，导致了对化石特征辨识乃至古猿系统演化关系理解的偏差。     

整株麻黄化石的发现及其对麻黄科(尼藤目)形态、生态和演化的启示

虽然已有很多关于麻黄科化石的报道, 但是其作为整株植物保存下来的并不多见. 正是由于对于部分保存的化石材料缺乏信任, 通过DNA序列分析来研究麻黄的现代生物学家怀疑麻黄的早期起源进而提出了麻黄的近代起源说. 为了进一步增进对麻黄植物历史的了解, 报道了来自辽宁省早白垩世义县组整株保存的麻黄化石——洪涛麻黄(新种). 这些化石具有麻黄的典型特征, 如灌木习性、交互对生的分支方式、带有珠孔管的顶生雌性单位. 这些整株保存的化石为麻黄的早白垩纪录提供了强有力的支持, 有助于消除目前关于麻黄起源时间的争议, 并对人们了解麻黄科植物的形态、生活习性、生态和演化有所裨益.     

辽西侏罗纪一块有营养羽片、生殖羽片和原位孢子的紫萁根茎化石

简要报道辽宁北票长皋乡侏罗纪髫髻山组的一块保存有营养器官和生殖器官解剖构造的真蕨类紫萁科植物化石. 标本为一块高约50 cm、直径35~41 cm的柱状体, 其中保存了根茎、营养羽片和生殖羽片及原位孢子等器官. 通过对茎的切片观察发现该化石应为紫萁科的Ashicaulis. 紫萁科的根茎化石在世界各地、尤其是辽西及周边地区的中生代地层中时有产出, 但同时保存了根茎、营养羽片、生殖羽片及原位孢子的紫萁科化石迄今还未见报道. 这样一个保存比较完整的化石对正确恢复地史时期紫萁科植物的整体面貌, 全面研究这类植物的生物学性质、形态演化以及古环境和古气候的变迁都提供了重要和可靠的化石依据.     

简说羽毛化石的研究

自第一枚始祖鸟化石发现以来,鸟类的起源与演化成为了古生物研究的热点之一。有关鸟类的起源问题涉及了恐龙以及早期鸟类的形态结构、飞行以及羽毛等多方面内容。在早白垩世热河生物群以及相邻地区侏罗纪地层发现的许多保存精美的带毛恐龙,中生代的鸟类化石,为鸟类的恐龙起源提供了重要证据,并且使我们对羽毛的起源和演化有了较丰富的认识。笔者主要介绍了带毛恐龙的羽毛化石的研究现状,并结合发育生物学,讨论了关于羽毛的发育和演化问题。     

南方古猿Taun幼儿头骨:改变对人类起源认识的化石

正人类的出现是地球和生命发展史上的一个重大事件.尽管目前对人类起源与演化的许多问题尚未阐明,经过一个多世纪几代人的探索与努力,古人类学界已经建立了人类起源与演化的大致框架.根据迄今发现的古人类化石证据,人类起源与演化的历史至少可以追溯到大约700万年前,经历了撒海尔乍得人、原初人、地猿、南方古猿、能人、直立人、古老型智人、海德堡人、尼安德特人、早期     

浅谈我国地球环境与生命过程研究中的一些科学问题

社会可持续发展的需求与人类环保意识的增强对地球地表环境与生命协同演变的研究提出了更高和更具体的要求. 地球表层环境生物地球化学过程及地生物学效应是认识与解决地表环境与生命演化的关键科学问题, 其核心研究内容概括为生源要素的环境生物界面动力学及生态效应; 毒害污染物的环境生物地球化学过程及机体影响; 地表环境变化的地生物学响应与生命适应机制; 污染地表环境的生态风险评估与生物修复等. 古生物学作为一门地质学和生物学的古老交叉学科, 在地球系统科学研究中能够发挥独特的作用. 古生物学家和地质学家应当更加关注地质历史时期环境的变化对生物演化的影响, 从而为研究现代环境和生物多样性的关系提供更多历史的借鉴. 基于我国地层古生物学研究的现状和资源的优势, 提出了我国在地史时期环境变迁与生命演化研究领域值得关注的几个热点的科学问题. 经济的快速发展推动了地球科学发展的同时也产生一些新的问题, 如荒漠化加重、环境污染的加重、化石资源的破坏等, 这些都对我国地球环境与生命过程的研究提出了严峻的挑战.     

豫西前寒武纪汝阳群蠕虫状遗迹化石

前寒武纪生命的演化与发育状况是一个长期争论的问题。由于伊迪卡拉动物群(Ediacara fauna)以及比较年轻的前伊迪卡拉期动物(如淮南动物群)的种类繁多和构造复杂,加之1000Ma左右遗迹化石的发现,许多古生物学家相信,地球上后生动物的起源可能超过1000Ma。然而,由于当时生物机体特征和保存环境等方面的原因,实体化石几乎没有被保存下来。因此,遗迹化石就成为探讨早期后生动物演化的重要依据。     

节肢动物早期演化的基因背景

我国云南昆明和澄江等地下寒武统帽天山页岩动物群保存的大量处于不同演化阶段的节肢动物化石为研究节肢动物早期演化提供了物质依据. 最近研究表明, 节肢动物起源及其冠支类群早期演化分别由以外骨骼分节和背甲关节的形成、具关节附肢的形成和复合型头区的形成为特征的体节化事件、附肢化事件和头区化过程所组成. 本文结合发育生物学研究探索节肢动物起源及其早期演化的基因背景, 认为附肢化过程与Hox基因分别参与附肢D-V轴和P-D轴的调控作用有关. 头区化过程与原躯干前端体节形成机制的变化有关. 化石和发育生物学研究表明在复合型头区形成初期, Hox基因的表达在不同体区的分化已经发生; 但Hox基因直到冠支类群演化的早期阶段尚未对附肢特异化起明显的调控作用. Hox基因对体节和附肢特异化调控作用是冠支类群演化的后期事件.     

广东深圳地区侏罗纪植物化石的发现及意义

对海陆相三叠-侏罗纪之交重大地质生物事件的探究无不依赖于对地层格架和动植物化石多样性的深入研究.我国广东地区广泛发育的海陆交互相三叠-侏罗纪沉积是华南早中生代重要的含煤地层.但是长期以来,对于本区早侏罗世含海相动物化石的金鸡组一直没有植物化石的公开研究记录,制约了对该地区侏罗纪植物化石系统学和多样性的了解与认识.本文报道近年来在深圳大鹏半岛南澳地区金鸡组发现的一批重要植物化石标本,初步查明了其分类学属性、保存状况和多样性特征.该植物群以形态保存密集、羽叶和茎干连生、本内苏铁叶化石与生殖器官化石Williamsoniella同时保存等为特征,代表了一个以本内苏铁植物耳羽叶(Otozamites)为主导的早侏罗世植物群落.这批植物化石不仅代表深圳地史时期植物群的首次发现,也是广东和珠江三角洲(岭南)早侏罗世植物化石的首次报道.对这些植物化石材料的深入研究,将有助于广东早中生代含煤地层的对比,加深对华南三叠-侏罗纪转换时期植物化石多样性演变的认识,为深入探究该地区古生态、古气候和古地理环境的变迁提供陆生植物学证据.     

我国发现地球早期最原始的真后生动物——科学家提出早期动物起源演化的新谱系图

2006年5月出版的美国《科学》杂志发表了西北大学舒德干与英国剑桥大学S．Conway Morris教授等人合作在早期动物起源演化研究上的又一突破性成果——《中国早寒武世的文德生物及地球早期双胚层动物演化》。他们在地球动物界“仲春时代”发现的“春光虫”被认为是目前地球上已知最原始的一类真后生动物（图1）;结合分子生物学的最新成果,他们提出了关于动物界起源和早期演化的新假说（图2）。     

石燕的起源与早期宏演化

石燕,是腕足动物门中石燕目代表的统称,是生活在古生代和中生代正常海洋环境中一类底栖固着的无脊椎动物,至新生代绝灭.它以发育铰合面、三角孔和旋向主端的腕螺区别于腕足动物其余各目.在地质历史时期,尤其是泥盆纪,十分繁盛(全世界共记述600多个属),在地层对比、生物演化、群落生态和生物地理研究中具有重要的意义.有关石燕的起源,各家观点争论已久,莫衷一是;因未见足够的化石证据,有关假设还难以使人信服,其起源仍为一个谜.石燕化石的腕骨构造的演化意义被忽视了.作者根据中国华南、瑞典、哈萨克斯坦、英     

华夏植物群的起源、演化和绝灭

对华夏植物群的起源,演化和绝灭的一些相关问题进行了评述和论证。近期的研究成果表明,华夏植物群是在早石炭世全球一致性的拟鳞木植物群基础上分化和发展起来的,在晚石炭世早期即已形成了一个独立的植物群－华夏植物群。华夏植物群的起源中心位于华北板块,根据不同时期华夏植物群的演替特征,这一植物群可分为７个演化阶段。华夏植物群总的演化是从晚石炭世早期至晚二叠世早期,华夏型的特征分子逐渐增加,晚二叠世晚期开始衰减     

昆虫埋藏学:探寻昆虫化石的形成机制

正化石为我们保留了远古生物的定格画面.埋藏学则揭示从生物体死亡到变成化石的过程。这里尝试重建道虎沟昆虫化石形成的机制,借以推测道虎沟1.6亿年前的环境变迁。从美丽的蝴蝶、勤劳的蜜蜂、轻巧的蜻蜓到散播病菌的苍蝇,昆虫在地球的各个大陆上无处不在。水中、陆地和空中皆是它们生活之舞台。从生命进化史的角度看,昆虫的起源演化对整个生物界的发展产生了深刻影响。假如没有昆虫,早期的原始哺乳动物不会有重要的食物来源,高智慧的人类可能也不会出现。     

现生鸟类的起源和早期演化

现生鸟类的起源和演化在过去一个世纪以来,一直是公众关注的话题。古生物学研究表明,现生鸟类的最早出现是在古新世,而爆发性辐射演化发生在新生代早期。现生鸟类是白垩纪与第三纪之交绝灭事件发生之后的幸存类群,近来今鸟类的新发现也进一步支持了现生鸟类起源于新生代的推论。新生代早期（包括古近纪和新近纪）鸟类的分类已被清晰地归入到现生鸟类中,并且现生鸟类传统的“目”“科”类型在早期已经出现并确立。因此,通过研究中生代—新生代鸟类不仅可以帮助我们了解鸟类的早期辐射演化和多样性的历史,同时也能够阐明现生鸟类的起源和早期演化。     

早期维管植物辐射演化与长时间尺度水循环的耦合关系

志留纪-泥盆纪陆地革命以早期维管植物的起源和辐射演化为标志.早期维管植物的繁盛导致形成全新的土壤-植物-大气连续体(soil-plant-atmosphere continuum, SPAC).早期植物在根系、输导组织、气孔、叶片、个体大小和构型等方面的一系列演化革新,深刻改变了SPAC中的水分传输过程与机制.由于根系的进化及其诱导的化学风化作用增强,泥盆纪以来的古土壤厚度逐渐增大、分层结构复杂化、组成成熟度增加、类型多样化.伴随着早期维管植物的演化, SPAC的空间范围极大扩展,生物可利用水资源增多,水分在SPAC中的循环过程更为复杂、高效.早期维管植物的辐射增强了植被-地貌-水循环之间的反馈机制.志留纪晚期以来,植被与水文、地貌、生物地球化学等物理和化学要素相互作用,维管植物型陆-海水文连续体(land-ocean hydrologic continuum, LOHC)形成并逐步发展,内陆水体流域至滨岸体系的地貌稳定性增强,由陆到海的生物地球化学循环、物质供给和迁移体系产生变革.早期维管植物通过SPAC、LOHC系统及其内部过程与全球水、碳循环耦合,表现为稳定的低地生境增多,植物残...     

长江三角洲第一古土壤层的孢粉、藻类及其古环境意义

通过对上海CY孔晚第四纪沉积样品的孢粉和藻类分析，从长江三角洲地区古土壤层中分析出较丰富的孢粉、藻类化石。共鉴定得孢粉、藻类55个科属，根据其组合特征，进一步讨论了古土壤层形成时的环境，为长江三角洲地区古土壤成因研究提供了生物化石依据。研究结果表明，古土壤的形成主要受到水流作用。古土壤层中环纹藻与陆生草本植物粉含量互火消长的孢粉、落类组合序列，证明了该地区古土壤形成期间曾经历水泛和水退的环境交替。水泛时期环纹藻大量发育，而到了水退期，暴露的陆区发育陆生草本植物。这也反映了本区古土壤形成时环境条件多变，造成了古土壤成土特征的多期性。化石组合中海水生沟鞭藻以低含量存在，表明CY孔所在地区在古土壤母质沉积时曾受到海水影响。     

内蒙古中生代有尾两栖类一新种: 道虎沟辽西螈

有尾两栖类化石在中生代十分稀少且多数残破．我国近期报道了5属5种保存骨架化石的中生代有尾类，因而引起国际同行的重视．它们都产自下白垩统热河群或略低的层位中．与世界其他地区有尾类相比，我国种类具有时代早、化石较完整以及分异度大等特点，对研究有尾两栖类的起源、早期演化和散布具有特别意义．在我国已知中生代有尾类化石点中，内蒙古道虎沟的化石材料最为丰富，已报道了奇异热河螈和天义初螈2属2种．但道虎沟化石层的时代争论很大，