水循环的地质演变:研究现状与关键问题

由大陆-海洋-大气之间水的3种相态(固态-液态-气态)相互转换和位移构成的水循环,是地球气候系统的主要过程之一.太阳辐射量在地球表面分布不均匀,是地表水循环的基本驱动力.水循环与碳循环密切关联,是气候系统演变中的两条主线.不同时空尺度的水循环和碳循环受天文、地质和生物因素以及它们之间相互作用的控制,揭示水循环地质演变过程及其与气候变化之间的关系,可为了解当今水文气候变化提供宝贵启示.通过水循环地质演变研究现状回顾,提出如下5个科学问题应在未来予以重点关注:(1)雪球地球时期的水循环;(2)植被起源和演化对水循环的影响;(3)深时热带辐合带(inter-tropical convergence zone, ITCZ)的演变与水循环;(4)暖室期地下水与海平面变化;(5)深时水循环中的氧同位素示踪.同时建议我国未来亟须加强的4个研究方向:(1)深时冰室期向暖室期转变中的水循环;(2)深时水循环与生态系统演变;(3)深时水循环研究方法的发展;(4)深时水循环与长周期地球系统演变的数值模型.     

虫子的一小步,动物演化史上的一大步

正动物大都具有成对的附肢.作为专门的运动器官,附肢的出现使动物运动能力得到极大提高,因而是动物演化史上的重大事件.动物由靠肌肉收缩的蠕动到由附肢支撑的爬行,甚至游泳和飞翔的演化过程是一系列的演化创新.附肢也可以进一步特化为一些行使不同功能的器官,头部附肢特化为感觉器官和取食器官,胸部的附肢特化为     

显生宙长时间尺度碳循环演变的模拟:现状与展望

长时间尺度碳循环演变控制了大气CO₂的含量.显生宙以来,大气CO₂含量的变化及其对地表气温的控制,是古气候地球化学研究的前沿领域.地球系统箱式模型被广泛用于揭示长时间尺度碳循环和古气候变化的过程与机制.以COPSE(Carbon-Oxygen-Phosphorus-Sulphur-Evolution)和GEOCARB模型为代表的早期长时间尺度碳循环模型,在应用于显生宙大气CO₂含量变化研究上成效显著,但因无法表达地球三维地表的影响,制约了其进一步发展.新发展的SCION(Spatial Continuous Integration)模型基于COPSE模型,结合了GEOCLIM模型中运用的FOAM(Fast Ocean-Atmosphere Model)气候模型数据集,实现了大陆风化的动态表达,进而更准确地表征了长时间尺度的碳循环演变.然而,最新版SCION模型模拟的大气CO₂含量变化,仍与大气CO₂的地质指标记录存在不一致之处.采用多箱式海洋替代单一箱式海洋,区分硅酸盐岩性对风...     

地球动物世界的诞生--评陈均远《动物世界的黎明》

已有的科学证据表明,38亿年前我们居住的地球上就有了原始生命的存在。然而,自38亿年原始生命的开始到5.2亿年的寒武纪复杂生命动物大量出现,生命经历了一个漫长的演化过程。直到距今7.5亿到5.2亿年的前寒武纪-寒武纪过渡时期,地球才完成了从没有可见生命的荒芜状态向生物繁茂的现代蓝色星球状态的转变。在地球历史上这一非常关键的转折发展时期内,动物在地球上首次出现,其复杂的多样性(相当门一级分类水平)在寒武纪早期一个很短的时间内达到甚至超过现代的水平,这一快速的生命演化事件,被称为“寒武纪大爆发”。寒武纪大爆发与生命起源、智…     

贵州台江中寒武世凯里生物群研究的新进展

综述了贵州凯里生物群的研究取得的重要进展:出现了新的门类叶足类;非三叶虫节肢动物大量增加;棘皮动物又添新类群海座星纲及海参纲;软躯体化石蠕形类大量增加,并出现具软躯体的节肢动物;藻类十分丰富.凯里生物群的组成及面貌已发生明显变化,动物化石超过100属,成为包括澄江、布尔吉斯页岩生物群在内的全球三大布尔吉斯页岩型生物群;生物群核心组成主要由棘皮动物、非三叶虫节肢动物、软躯体化石等门类组成,并以含大量棘皮动物为自身特色.认为新面貌的凯里生物群提供了寒武纪生物大爆发后生物多样化的证据,在寒武纪生物演化上起承前启后作用,对于古板块、古地理、古埋藏学的研究也具有重要意义.     

瓮安生物群中"内陷式动物原肠胚化石"的同步辐射无损成像及其亲缘关系的重新解释

 贵州瓮安埃迪卡拉纪陡山沱组(635—551Ma)的磷酸盐化动物胚胎化石作为全球已知最古老的多细胞动物化石记录,为研究后生动物的起源及早期演化过程提供了精美的实证材料.在传统扫描电子显微成像的基础上,结合同步辐射相位衬度显微断层成像技术,对瓮安生物群中以前报道的"内陷式动物原肠胚化石"的立体标本进行了比较形态学和解剖学研究.结果显示,贵州瓮安陡山沱组磷酸盐化内陷式动物原肠胚化石很可能是多细胞藻类,并非动物胚胎.     

水循环地质演变研究的重要性

<正>水是维持地球生物多样性和生态系统健康的根本保障,更是地球表层系统机体运作的“血液”.当今全球变暖背景下,与水循环变化密切相关的干旱、森林大火和洪涝等极端灾害天气频发,以及海平面上升、海洋热浪与酸化等全球性生态危机问题日益突出,深刻影响了全球生态系统健康和人类社会的可持续发展.政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)第6次评估报告中,     

氧同位素在古温度重建及水循环研究中的应用

适宜的温度是宜居地球最基本的要素之一.地质历史时期海水温度演变规律成为揭示地球气候变化和生物演化的关键环境参数.目前,恢复深时古海水温度最常用的技术手段是碳酸盐和磷酸盐矿物化石骨骼的氧同位素组成.但该方法面临成岩蚀变、化石属种的生命效应、区域性海水氧同位素组成差异、海水氧同位素组成是否随时间发生变化等诸多不确定性因素的影响.本文在回顾深时氧同位素古温度计基本原理的基础上,详细评估了成岩蚀变、生命效应、区域性海水同位素组成等不确定性因素对准确重建深时古温度的制约和解决方法;同时,还对应用氧同位素指标开展深时地表和深部水循环研究中的进展与存在的问题进行了探讨.     

Marrella(马尔三叶形虫)在中国台江的发现

近期凯里生物群的研究取得重要进展,一些澄江生物群及布尔吉斯页岩生物群的重要分子陆续被发现.其中外形奇特的Marrella就是一个原先仅产于加拿大哥伦比亚省中寒武世早中期布尔吉斯页岩生物群的一个重要的节肢动物化石.它的发现使Marrella的产地扩展至劳亚大陆之外,地层时代下延到中寒武世早早期,对于早期后生生物的演化、古地理环境的恢复研究有重要意义.随着凯里生物群中包括Marrella在内的布尔吉斯页岩生物群分子的增多,凯里生物群的意义更显重要并将取代布尔吉斯页岩生物群的一些演化作用.文中描述了Marrella---未定种.     

早寒武世疑难化石Rhombocorniculum的刺壁微细结构及形态功能分析

通过研究陕南早寒武世疑难化石Rhombocorniculum cancellatum,首次发现其骨片主要由左型和右型两类刺体组成,两类刺体在样品中数量相近,指示它们为某类两侧对称的动物所有.研究发现其刺壁主要由中空的纤状管体组成,纤管的壁由做晶磷灰石组成,相邻纤管之间相互共壁;横断面观察呈多孔状,管孔在刺体基部断面直径较大,向顶端变小,纵断面可见纤管的延伸方向与刺体纵轴一致.剌壁微细结构及刺体的表面装饰皆不同于原牙形剌化石,难以解释为动物的捕食器官(刺),而可能为某类后生动物躯体表面的、起着防御功能的外骨骼.