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遠古地球的哪些謎題在2020年被破解?中國古生物學十大進展釋出

3月12日,中國古生物學會釋出了"2020年中國古生物學十大進展"結果。這些結果是對古代地球在數百萬年前甚至數億年前留下的謎題的研究,試圖探索當今地球上植物,動物和人類的起源和發展。

本次評選的結果由中國科學院、西北大學、中國地質大學(武漢)、中山大學等科研院所和高校牽頭,重點關注中國在古生物學各學分支取得的高水準創新和研究成果。那麼,在2020年,我們的科學家留下了哪些古代地球的謎題來破解呢?記者分析了一下。

1、基礎動物聽覺器官和咀嚼器官子產品化進化分離節點

由中國科學院古生物學研究所副研究員毛芳元、副研究員王元慶上司的研究小組,以熱河生物群李氏源捕食者的幾個标本為基礎,首次建立了間生哺乳動物完整聽覺骨的三維形狀,并建立了哺乳動物進化過程中聽覺器官和咀嚼器官分離節點的表型特征。

破解難題:聽骨齒骨分離和高分化,哺乳動物和爬行動物是重要的差別,但兩個感覺器官的分離過程,一直缺乏令人信服的化石證據。該研究彌合了中耳進化中的一個關鍵差距。

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李源動物生态修複圖(趙誠)

2. 古代基因組揭示了中國北方和南方種群的遷徙和混合曆史

中國科學院古脊椎動物與古人類研究所傅巧梅專責小組首次對華南北方古代種群的古代基因組進行了規模最大、規模最大、系統的研究,揭示了9500年以來中國群體南北分化、主體連續性和遷徙整合的格局。

解開謎題:在國際古生物學領域,缺乏對東亞,特别是中國早期種群遺傳進化的研究。該研究是第一個從中國南方人口中獲得核基因組的研究,填補了區域空白,并确定了南島語言人口的起源,該人口目前廣泛分布在中國南部的台灣島和太平洋島嶼上。

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來自中國南方的重要人類樣本 - 大約8400年前由福建省七河洞2号的個體出土

3、澄江動物群"張氏麒麟蝦"的發現揭示了節肢動物的起源

由中國科學院南京地質古生物學研究所研究員朱茂炎上司的寒武紀爆發研究小組發現了一個關鍵的過渡化石,張麒麟蝦,解開了大約5.18億年前雲南寒武紀澄江動物群節肢動物起源之謎。張氏麒麟蝦嵌入了各種節肢動物的形态特征,如真正的節肢動物和蝦。

解開謎題:蝦等節肢動物是地球上最多樣化和最獨特的物種。這一發現填補了節肢動物起源中缺失的核心環節,并為節肢動物重大進化創新的起源提供了重要參考點。該研究還回答了節肢動物第一對附屬物的同質性和進化途徑問題,并為分析早期節肢動物之間的進化關系提供了重要資訊。

遠古地球的哪些謎題在2020年被破解?中國古生物學十大進展釋出

張氏麒麟蝦标本(禅昱作插圖)

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張氏麒麟蝦回收地圖(孫傑)

4. 青藏高原中部世界濕潤低地亞熱帶香格裡拉生态系統

由中國科學院西雙版納熱帶植物園蘇濤研究員、周哲坤研究員、中國科學院古人類學研究所和古四川研究所副研究員吳飛和國外專家,深入研究青藏高原中部、中新濕潤低地亞熱帶生态系統。該研究揭示了4700萬年前高原中部亞熱帶森林的存在,證明青藏高原與當時北半球其他地區的植物面積交往密切,對北半球現代植物多樣性的分布格局做出了重要貢獻。此外,對古代植物證據的模拟結合模型表明,新石器時代青藏高原中期存在溫暖潮濕的季風氣候,東西向山谷海拔不超過1500米,直到中土族逐漸形成現在的高原。

破解謎題:研究成果發現青藏高原迄今為止新一代物種化石植物最豐富,為了解青藏高原主體形成初期的生物多樣性及其對全球植物系統交流的貢獻打開了一扇窗, 也為探索高原的形成過程提供了重要的古生物學依據。

遠古地球的哪些謎題在2020年被破解?中國古生物學十大進展釋出

青藏高原中部班戈縣中部豐富的化石植物群(部分)

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青藏高原中部恢複地圖(4700萬年前)

5. 第二和第三層大滅絕事件對古地理學的影響

中國地質大學(武漢)的宋海軍、戴旭等人對生物古生物學對大滅絕事件的反應進行了深入的探索。該研究發現,教區-三疊紀的滅絕導緻熱帶地區重要的生物多樣性高峰消失,多樣性緯度梯度趨于平緩。同時,人們發現菊花在大滅絕後變得全球化,菊花在世界不同地區變得非常相似。

解謎題:重大地質事件對生物地理格局的影響是生物進化領域的一個重要科學問題。研究結果表明,變暖和相關的環境事件對熱帶物種和特有物種的影響更大。

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生物多樣性緯度梯度從第二層後期到中三層的變化(宋海軍堅毅)

6. 三疊紀-侏羅紀轉向氣候變化和森林火災事件:來自中國南方的化石證據

由中國科學院南京地質古生物研究所研究員王永東、中國地質大學(武漢)謝樹成教授上司的國際合作團隊,在陸相三疊紀-侏羅紀之交的氣候變化和森林火災事件研究方面取得了創新成果。根據孢子化石、分子化石和銀杏植物孔隙參數等方法,首次獲得了四川省東西部地區古代植被置換與氣候變化、裂解多環芳烴(PAHs)和古代火災事件,以及CO2在古代大氣和溫室氣候的變化。

解謎:本系列的結果不僅是迄今為止在東特特斯地區對三疊紀-侏羅紀間奏植被、古氣候、古代火災事件和古大氣CO2濃度的最翔實的高分辨率記錄,也是首次在東亞揭示了這一時期陸地植被、氣候變化和火災事件之間的聯系。這标志着中國在三疊紀-侏羅紀之交的重大地質事件跻身于國際學術前沿。

7. 白垩紀琥珀揭示了昆蟲和中生代昆蟲的早期進化

由中國科學院南京地質古生物學研究所研究員王波上司的研究小組,基于緬甸克欽琥珀的标本,分析了阿奴蠍子長口的三維解剖形态特征,發現至少有五段長口傳粉媒介在白垩紀中期出現了昆蟲, 揭示了白垩紀傳粉媒介的多樣性和複雜性,證明了海蒂斯螞蟻的攝食機制,确定了早期螞蟻的進化史,重建了克欽琥珀中間蟲的軟體結構(包括巨型精子)。動物精子的化石記錄至少提前了5000萬年。

解決難題:這項工作為跳蚤的起源,授粉以及社會性昆蟲和中生代昆蟲的早期進化提供了新的見解。

遠古地球的哪些謎題在2020年被破解?中國古生物學十大進展釋出
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克欽琥珀中胚層蠕蟲的恢複圖

8. 南海沿岸地區沉積環境演變與史前水稻農業擴張

由中山大學鄭卓教授帶領的研究小組深入探讨了南海沿海地區沉積環境演變與史前水稻農業發展的關系。利用孢子記錄水稻農業綜合曆史發展情況,結合我國南方沿海平原和東南亞近海平原通過鑽取古環境資料重建的擴張過程,研究結果表明,3-2千年是沿海平原快速積累和擴張的關鍵階段,并顯示出花粉記錄所表明的水稻農業快速擴張。自2.5萬年前以來,它是中國南方水稻農業快速發展并傳播到東南亞的主要過渡階段。

解開謎題:本研究證明,南海周邊沿海平原沉積演化的關鍵過程與東南亞水稻農業的爆炸性擴張密切相關,顯示出微粒體和孢子在發現曆史時期人與陸關系等重大科學問題中不可替代的作用。

9、澄江動物集團的核心價值觀:動物的形成與人體基本器官的誕生

綜合早期生活發現"大資料",西北大學舒德幹院士、韓健教授深入研究提出:1)澄江動物不僅延續和拓展了以往基礎動物和原有動物子行業多類繁榮,而且誕生了後口動物亞部門的所有群體、标志三種動物樹造型;2)三幕寒武紀疫情與動物出生三個子部門依次同步耦合;3)昆明魚眼第一條魚開創了人類祖先的思想和脊椎,遠古蠕蟲動物的門非常接近"第一裂縫"。

破解謎題:達爾文留下了一個重要的世紀謎題:地球的三部分動物樹是什麼時候成形的?如何成型?在造型期間,哪些動物最接近人類的直系祖先?該研究是第一個解決問題的研究。

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早寒武紀澄江動物群生态恢複圖:後口動物亞群落的爆發(舒德幹、韓建毅力)

10.最早的偷殼登船關系化石是在寒武紀爆發期間發現的

由西北大學張志飛教授上司的研究小組對寒武紀爆發期間海洋生物寄生蟲的起源進行了深入研究。以前寒武紀或更早的化石記錄,僅基于少數化石或印記,表明被盜的寄生蟲是地球上最早的寄生蟲現象;

破解謎題:寄生蟲在地球的生物世界中無處不在,但要追蹤地球上最早的寄生蟲并不容易。這項研究首次基于大量的化石統計資料,從宿主個體病理學的角度展示了地球上最早的特化寄生關系。

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新圓殼形态地圖及被偷襲的關山動物群寄生物的登船關系,武龍嶼

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關山動物群 五龍峪新圓貨殼層、椎管狀寄生蟲及軟體保鮮(張志飛供應圖)

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中國古生物學會成立于1929年,已有90年的曆史,是自然科學中最早的科學團體之一。中國古生物學會先後在團結和服務廣大古生物學家、開展學術活動、國際交流合作、科普教育和人才培養等領域取得豐碩成果,有力地推動了古生物學的發展,成為一個有凝聚力、有活力的學術群體。(光明日報全媒體記者詹偉)