新生代温室和冰室气候背景下动物区系的演变

地球上的生命演化,到新生代生态体系已经接近现今的世界.随着造礁生物的出现并孕育了大量海洋生物,特别是鱼类占据了现今脊椎动物分类多样性的半数以上,现代的生物圈与水圈的关系更加密切.新生代显著的全球性气候事件对生态系统产生了巨大的影响,哺乳动物在此环境背景下经历了由古老类群为主向现代类群为主的转变,而鱼类区系在多样性组成和地理分布上更加趋近现今的面貌.新生代冰室-温室气候频繁转换,虽然中间有过多次小幅升温事件,但整体是一个降温的趋势.古新世/始新世界线代表了哺乳动物进化的一个重要时期,其气候环境背景是55.8 Ma的全球平均气温比现今高8°C;湿润的气候条件导致哺乳动物向北迁徙,而许多哺乳动物的目,包括灵长目、奇蹄目和偶蹄目等在此事件之后很快出现,并依靠高纬度地区的陆桥迅速扩散. 2.6 Ma全球气温第一次下降到低于现今的水平,导致海水大量结冰,海平面大幅度下降,白令海峡露出海面成为联通北美和欧亚大陆的桥梁,促进了两个大陆之间的动物交流.水循环不仅影响到全球动物区系的演变,也与生物资源的安全和人类的未来发展息息相关.     

封面说明

正东亚地区是全北界哺乳动物重大迁徙活动的"交通枢纽",保留下丰富化石,是生物演化和古生态学研究的材料宝库.通过学者的不懈努力,东亚晚新生代哺乳动物群的演化概貌已经勾画成形,但其形态功能和生态环境等方面的很多细节尚未被完全了解.本期刊出的"东亚晚新生代哺乳动物环境适应"专题,报道了9篇相关代表性成果,门类囊括长鼻类、食肉类、奇蹄类,研究方法涉及形态学、埋藏学、生物力学分析.     

青藏高原隆升与哺乳动物演化

独特的现代青藏高原哺乳动物群中的多数成员在高原上具有悠久的生活历史,表明它们在高海拔的高原范围内经历过长期的适应过程。哺乳动物对生态系统的变化非常敏感,能够指示气候环境和地形地势的变化,所以,研究青藏高原腹地及周边的哺乳动物化石的演化历史能够反演新生代时期高原的隆升过程及其对气候环境变化的重大影响。     

青藏高原昆仑山垭口盆地晚新生代高精度磁性地层及其意义

位于青藏高原北部的昆仑山垭口盆地发育较完整的晚新生代地层, 在青藏高原北部具有很好的代表性, 确定盆地形成和消亡的年代对高原隆升过程具有重要的科学意义. 过去依据盆地的构造沉积特征提出了“昆仑-黄河运动”, 因其与这一时期的许多全球和高原重大气候环境事件同期而引起了人们的更多关注, 但上述构造运动时代的界定是建立在不明确的年代学基础之上. 文中对昆仑山垭口盆地剖面晚新生代沉积物进行了详细磁性地层学研究, 高密度古地磁采样和测年表明剖面年龄约为3.6~0.5 Ma BP, 地层的沉积演化记录了垭口盆地形成发展及构造经历了五个阶段, 揭示晚上新世以来高原北部~3.6, 2.69~2.58, 1.77, 1.20, 0.87和~0.78 Ma构造隆升的历史, 确定昆仑组砾石层和“昆仑-黄河运动”的年代分别为3.6~2.69 Ma和1.20~0.78 Ma, 为高原隆升过程和全球变化研究提供可靠年代数据.     

四川盆地西南缘PETM事件的环境磁学记录

四川盆地西南缘的前陆盆地中保存了巨厚的新生代沉积,是研究青藏高原东南缘地区气候和构造演化的重要地质记录.本文通过对四川盆地西南缘新生代沉积物进行年代学、环境磁学和碳同位素的综合研究,发现了在陆相沉积中报道甚少的古新世-始新世极热(Paleocene-Eocene Thermal Maximum,PETM)事件.多项高分辨率的环境磁学参数曲线可同已报道的海陆相碳同位素曲线进行良好对应,揭示了PETM事件详细的演化过程,表明环境磁学参数可以作为反映古近纪温暖气候事件的替代性指标.在机制上,PETM时期大气中CO_2含量剧增导致全球增温,局部中低纬度地区降水量增加.首先,降水量增加导致源区化学风化增强,加速了硅酸盐中Fe~(2+)的析出并转化成亚铁磁性矿物,使得PETM时期地层中亚铁磁性矿物富集.其次,降水量增加导致河流水动力增强,缩短了碎屑物质中亚铁磁性矿物的氧化时间,使其未完全风化至赤铁矿便被沉积,导致该时期地层中亚铁磁性矿物含量的增加以及多项环境磁学指标异常.通过环境磁学手段揭示的PETM事件,进一步丰富了该事件的全球陆相地质记录,为研究其演化过程和机制提供了新的视角.     

中国新近纪哺乳动物演化对重大气候环境变化的响应

新近纪是全球环境发生重大变化的时期,而青藏高原的形成与演变是亚洲乃至全球气候环境变迁的重要驱动力。认清新近纪哺乳动物从青藏高原到蒙古高原的分布规律和生态特征,是了解青藏高原隆升对我国地貌和气候的改造及其对全球气候格局的影响的重要手段。哺乳动物对气候环境的变化非常敏感,而中国在新近纪哺乳动物方面有着得天独厚的优势。临夏盆地和蒙古高原中部分别处于青藏高原隆升的堆积区和影响区,有广泛发育的能够反映隆升和古气候的沉积物,地层出露完好,保存有非常丰富的哺乳动物化石。在两个地区进行对比研究的结果对于理解全球新近纪一系列重大环境和生态事件,特别是青藏高原隆升以及亚洲季风形成和生物交流等问题具有重要科学意义。     

内蒙古四子王旗晚中新世哺乳动物群的发现及其古动物地理意义

乌兰花哺乳动物群发现于内蒙古四子王旗的晚中新世红土剖面底部.中国的红黏土堆积相当广泛,其中富含三趾马动物群化石,在山西、陕西、河南和甘肃都有众多化石地点.蒙古高原也是新近纪沉积非常发育的地区,尤其是在内蒙古中部,已建立起哺乳动物群序列.乌兰花动物群的发现进一步完善了这个序列,并且对于三趾马动物群的地理分布和红黏土的气候环境背景也具有重要的指示意义.乌兰花动物群中的化石种类大多数与保德动物群相同或很接近,也有一些与保德动物群相比在系统演化水平上稍高,可能代表比后者略晚的地质时代,其年龄约为距今7Ma.乌兰花动物群的组成表明,当时该地区周围可能是典型的温带稀树草原环境,为确定中国北方晚中新世三趾马动物群东西分区的界线提供了直接证据.     

中国西部晚中新世气候变干事件的发现及其意义

发现于南亚等地的晚中新世气候变干或生态转型事件是晚新生代地质历史中一个非常引人注目的重要事件。最近Quade等人将其与喜马拉雅山和青藏高原的隆起及由此导致的亚洲季风的形成相联系,而其他学者则提出了完全不同的看法,并认为可能与著名的海洋磁极性6碳漂移事件和地中海蒸发成盐事件相关。由于这一问题涉及对全球中新世晚期一系列重大环境-生态事件序列和亚洲当代环境形成的理解,尤其是青藏高原的隆起和亚洲季风的形成以及与此有关的中国北方和北半球大气粉尘的发生历史问题,因而具有重要的科学意义。     

气候对环境和人类活动的影响

无论是人类社会的早期,还是科学技术已取得长足进步的今天,人类的生产与生活仍与气候有着密切的关系.近代世界人口的急剧增加,人类生活和生产空间的扩大,增加了气候敏感区.加之70年代世界性气候异常事件的出现,如1972年非洲、亚洲、南美洲和澳洲的大旱,日本、菲律宾和美国中西部的洪水曾使全球粮食总产量减少2%,造成第二次世界大战后全球粮食总产量第一次下降的局面.这引起了各国的普遍忧虑,人们担心世界气候朝着不利于经济和社会福利的方面发展.一些新闻报导和政论文章也不断地谈到气候对环境、人类和     

高度特化等级裂腹鱼类分子系统发育与生物地理学

分析了分布于青藏高原及其邻近地区23个种和亚种36个群体高度特化等级裂腹鱼类的线粒体DNA细胞色素b序列, 重建了系统发育关系. 并采用地质隔离事件校正分支时间, 估计了主要分支发生时间. 结果发现, 高度特化等级裂腹鱼类不是单系群, 裸鲤属和裸裂尻属也不是单系群. 全裸重唇鱼可能是特化类群向高度特化类群演化的过渡类型. 高度特化等级裂腹鱼类的系统发育关系总体上反映了水系之间和地质历史的联系, 即来自相同和相邻水系的物种通常具有更近的亲缘关系. 估计的主要分支发生事件与青藏高原近晚地质时期强烈隆起有很好的一致性, 表明高度特化等级裂腹鱼类的起源演化与晚新生代青藏高原阶段性抬升导致的环境变化相关.     

新生代青藏高原生长对东亚水循环及生态系统的影响

新生代青藏高原生长和全球温度变化驱动东亚气候和生态系统发生了剧烈变化.本文综述了前人的相关研究成果,基于前期的数值模拟工作,进一步探讨了青藏高原地形地貌演变对东亚水循环及生态系统的影响.目前,关于青藏高原新生代以来地形地貌的演化还存在争议,但近年来不同学科的证据一致认为,青藏高原生长过程具有区域差异性.最新的古气候数值模拟表明,青藏高原北部抬升显著改变了亚洲气候系统,促使东亚降水显著增加,尤其是中国南方冬季降水增加更为明显,地表径流也相应增加,对东亚水系格局产生了重要影响;土壤含水量也随之增加,冬季深层土壤含水量增加尤为显著,导致中国东部植被从干旱、半干旱转变为湿润、半湿润植被类型,造就了现今东亚植被和生物多样性格局.目前,关于青藏高原生长对东亚降水的影响,科学界已有深入认识,但是还有若干关键问题亟待解决,包括:对青藏高原地形地貌演化的进一步限定、对气候转型期高精度的古气候数值模拟,以及进一步解析新生代东亚水循环和生态系统的耦合关系.理解这些关键问题对预测未来全球气候急剧变化背景下的生态系统响应及其演变趋势具有重要的参考意义.     

晚古生代大冰期碳-水循环回顾与展望

晚古生代大冰期(360～260 Ma)是地球上自动植物繁盛以来持续时间最长的冰期事件,记录了陆地自有高等植被和复杂陆地生态系统以来,唯一的一次从“冰室气候”向“温室气候”的转变.针对晚古生代大冰期的研究大多聚焦于全球碳循环以及冰川性海平面变化等方面,对大冰期的水循环研究相对较少,并且其主要基于气候模拟研究结果.随着单颗粒锆石精确测年技术的应用,高精度的综合地层框架使得冈瓦纳中高纬度地区冰川消长与低纬度地区沉积记录、生物多样性与演化及各种全球地球化学记录建立时序关系,为研究地球循环系统和反馈机制提供了基础条件.目前,对晚古生代大冰期碳同位素变化趋势已有较好认识,存在3次显著的碳同位素正漂事件,依次为杜内中期、巴什基尔早期和阿瑟尔早期,并且在时间上与冈瓦纳大陆识别的3次冰川高峰吻合.在宾夕法尼亚亚纪卡西莫夫末期发生了一次短暂的碳同位素负漂事件,引起显著的全球变暖和海洋缺氧.冰川体积与古热带区域气候动态在天文轨道周期尺度至1～8个百万年的冰期-间冰期时间尺度上都具有耦合关系.在各种时间尺度上,晚古生代大冰期地球表层系统各个圈层之间的反馈过程都非常复杂.因此,今后需在高精度综合地层框架下,开展...     

鲁东晚白垩世中-晚期恐龙多样性事件:恐龙蛋化石提供的证据

山东省东部地区上白垩统王氏群恐龙蛋化石记录表明,以长形蛋类为代表的恐龙种群从晚白垩世中期一直生存到晚期,但是以网形蛋类和圆形蛋类为代表的恐龙种群在晚白垩世中期灭绝了,以椭圆形蛋类为代表的新恐龙种群则在晚白垩世晚期出现.计算这些类型蛋壳的水蒸气传导率,发现圆形蛋类和网形蛋类的水蒸气传导率比长形蛋类和椭圆形蛋类的高4~115倍,说明前者必须在更为潮湿环境中进行孵化.根据蛋壳的δ18O记录,从晚白垩世中期到晚期,气候的变化是由湿润变为较干燥的气候环境.可以认为,气候环境的变化是引起这一恐龙多样性事件的原因.     

广西崇左江州木榄山智人洞古人类遗址及其地质时代

关于现代智人起源的争论一直是国际古人类学研究的前沿与热点. 最近, 在广西崇左木榄山智人洞发现了具有现代人解剖特征初始状态的人类下颌骨化石及大量与之共生的哺乳动物化石. 木榄山智人洞哺乳动物群以江南象与初现的亚洲象及巨獏等组合为其特征, 截然不同于华南早更新世的巨猿动物群和中更新世的大熊猫-剑齿象动物群, 是典型亚洲象动物群的早期代表. 依动物群性质、地层对比及铀系年代测定木榄山化石智人和伴生的哺乳动物群的时代为距今约11万年的晚更新世早期. 该动物群主要由热带-亚热带型动物组成, 但木榄山动物群中森林型动物种类单调, 草地类型的动物相当多, 这表明当时的气候可能比以前干燥. 木榄山智人的发现对研究现代人起源及其环境背景具有非常重要的意义.     

白垩纪大洋缺氧事件OAE2期间碳循环扰动的过程与机制

白垩纪大洋缺氧事件OAE2是一次全球性古环境突变事件,也是迄今研究程度最高的中生代古海洋事件之一.同时,由于它形成于全球极热气候时期,分析OAE2期间环境演化与形成机制对于研究极端温室气候条件下地球系统的演化过程具有重要意义.近年来,古气候和古海洋领域学者应用全球性古环境指标,对OAE2开展了精细研究,在其触发机制和地球系统反馈过程方面取得了诸多新认识.本文综述了这些方面的研究成果,从海水碳同位素(δ¹³C)演化的角度分析了OAE2期间全球碳循环扰动过程及其控制因素.我们认为,大火成岩省岩浆作用是OAE2碳循环扰动的触发因素,海洋生产力提升和缺氧条件导致大规模有机质埋藏是OAE2期间海水δ¹³C总体呈正偏的直接原因.古环境参数,如大陆风化强度、古温度、CO₂浓度、海洋生产力和海水氧化还原条件之间的相互影响,对OAE2期间次级δ¹³C波动具有重要控制作用.本文分析了OAE2期间δ¹³C演化在不同阶段主控因素的显著差异,并建立了全球环境演化及其对碳循环影响的模型.     

新生代全球变冷背景下北部青藏高原变冷和干旱化事件:西宁盆地早第三纪沉积物中正构烷烃和孢粉的记录

位于青藏高原西北部的西宁盆地沉积了年代序列跨度非常长的连续的新生代地层. 这些地层序列记录了有关青藏高原隆升历史及其相关气候变化的丰富信息. 本研究获得了西宁盆地谢家剖面较高分辨率的正构烷烃生物标志化合物和孢粉记录. 整合正构烷烃和古孢粉记录揭示: 在50.2~28.2 Ma 之间, 西宁盆地经历了长期的降温过程, 明显的生态事件发生在 37.5~32.7 Ma 之间. 自此盆地中的植被呈现显著的垂直地带性变化: 较低海拔处生长旱生灌草类植物, 中海拔地带生长亚热带阔叶树, 高海拔带生长针叶林. 这些植被和气候的变化有可能是对始新世早期气候最适宜期之后长期的全球降温事件和早新生代北部青藏高原周围山地隆升事件的共同响应.     

西宁盆地新生代磁性地层研究新进展

<正>西宁盆地是青藏高原向东北扩展生长的"前哨",也是东亚季风湿润气候向中亚内陆干旱气候过渡的核心地带.盆地内堆积了厚层、几乎连续的以细粒河湖相为主的新生代沉积物,含有丰富的哺乳动物化石,尤以中国早中新世标准动物群——谢家动物群而著名.顶部河流阶地上覆盖了厚层风成粉尘堆积,它们详细记录了亚洲内陆干旱和东亚季风演化、动植物演替以及黄河形成与高原隆升过程等重要信息.因此,西宁盆地的古生物气候地层学自20世纪70年代发现谢家动物群以来,     

新生代巨大天体撞击作用的气候效应模拟

对发生于白垩纪/第三纪(K/T)(距今65 Ma)的天体撞击作用已进行过气候模拟.模拟研究表明,这次撞击事件确能引起全球气温下降到零度以下,持续时间可达1a.而最近对古生物的研究表明,短暂的寒冷气候和全球黑暗并不能导致恐龙等生物灭绝,恶劣的气候可能须持续近10年之久才可能使这些生物大规模灭绝,这说明需要对原先的模拟结果进行修正;其次,发生在新生代、有确凿证据的巨大撞击事件有6次,除白垩纪/第三纪(65 Ma)和     

气候变化国际科学讨论会通知

全球气候变暖是当今国际社会和各国政府所关注的重大问题.国际社会和各国政府为应付全球气候变暖做出了积极的努力,相继实施了世界气候计划（WCP）、国际地圈生物圈计划（IGBP）和全球环境变化的人类活动因素国际计划（IHDP）.     

甘肃发现中新世鸵鸟化石

最近, 中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的古哺乳动物学家们在甘肃临夏盆地工作时, 采到一件属于晚中新世地层中的大型地栖鸟类的腰带骨骼. 经研究, 这一大型鸟类属鸵鸟类的一个早期代表, 可归入鸵鸟属(Struthio). 从中新世至上新世, 鸵鸟化石通常和三趾马动物群共生. 化石产出地区临夏新生代沉积盆地从渐新世至全新世的地层保存连续完整[1,2], 产大量哺乳动物, 其中也含不少鸟类化石. 其生存环境为广阔的湿地和草原........................