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江苏3项成果入选“中国古生物学十大进展”
2022-03-16 10:11:00  来源:新华日报  作者:张宣  
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被子植物是怎么起源的?形成煤的远古森林包括哪些植物?最古老的化石生物群有什么特征?……近日,中国古生物学会在南京发布“2021年度中国古生物学十大进展”评选结果。来自中国科学院古脊椎动物与古人类研究所、中国科学院南京地质古生物研究所等科研院所和高校领衔完成的一批具有国际水平的科研成果入选。

其中,由中科院南京地质古生物研究所(简称南京古生物所)领衔完成的三项成果入选2021年度中国古生物学十大进展。其分别为史恭乐研究员领衔的国际研究团队完成的“内蒙古早白垩世新化石揭示被子植物起源之谜”,王军研究员主持完成的“晚古生代化石宝库‘植物庞贝城’系统研究”,以及庞科副研究员领衔的早期生命团队完成的“青藏高原柴达木盆地典型埃迪卡拉化石的发现及其古地理意义”。

内蒙古新化石为被子植物起源之谜再添关键证据

被子植物(有花植物)是植物界最进化、种类最丰富的植物大类群,在现今陆地生态系统中占据主导地位。被子植物的起源和早期演化一直都是演化生物学中最重要的科学问题之一。而被子植物化石在1亿多年前的白垩纪地层中突然大量出现,似乎与进化论的观点“生物演化是渐进的”相悖,达尔文对此感到困惑不解,称之为“讨厌之谜”。

去年5月,南京古生物所发布消息,由史恭乐研究员和研究团队在我国内蒙古发现了一个早白垩世硅化植物群。通过对其中保存精美的硅化植物标本的研究并结合谱系发育分析,发现被子植物的祖先类群早在距今约2.5亿年前就已经出现。相关研究为被子植物起源之谜提供了关键证据,部分程度上回答了达尔文的“讨厌之谜”。

“2017年夏季,我们团队在内蒙古东部的霍林河盆地发现了一个特异埋藏的早白垩世硅化植物群。硅化植物化石不仅完整保存了植物器官的三维形态,还保存了植物体组织和细胞的细节信息,是古植物学研究的理想材料。”史恭乐告诉记者,研究团队运用传统的醋酸纤维膜撕片技术和先进的显微断层扫描技术,重建了化石植物的三维外观形态和内部解剖结构,发现其中已绝灭的一类种子植物——盔籽,具有类似被子植物原始类群外珠被的结构——包裹种子的弯曲壳斗。

“因裸子植物的种子仅有一层珠被,而被子植物的种子则有两层珠被,这被认为是被子植物区别于裸子植物最重要的特征之一。”史恭乐说,团队通过不同方法的谱系发育分析均显示,包括盔籽植物、开通植物、舌羊齿植物等在内的,具有相似弯曲壳斗的绝灭种子植物是被子植物的近亲,并很可能包括被子植物的直接祖先。这一大类绝灭种子植物的化石可追溯至晚二叠世,表明被子植物的祖先类群早在距今约2.5亿年前就已经出现,并不是在白垩纪突然出现的。

“植物庞贝城”助瓢叶目植物“认祖归宗”

煤作为一种植物化石能源,被誉为黑色的金子、工业的粮食,是18世纪以来人类使用的主要能源之一。那么,形成煤的远古森林包括哪些植物?森林的面貌是怎样的呢?

南京古生物所王军研究员告诉记者,“植物庞贝城”是位于中国内蒙古乌达煤田一座珍贵的早二叠世沼泽森林化石宝库,对它的研究,揭示了石炭-二叠纪成煤沼泽森林的物种构成和森林实际面貌。特别是,其中对于华夏植物群特色分子瓢叶目植物的相关研究,明确了其属于前裸子植物的系统分类位置,解决了一个困扰古植物学界200年的难题。

“火山灰将所有的植物封存起来,避免了腐烂或被其他生物体吞噬,3亿年后的今天,大量保存完好的植物化石得以面世。”王军说。据其介绍,此次发现的新物种“乌海拟齿叶”整个树冠得以保存,同时繁殖果穗和叶子外观形态及内部结构兼有保存,这得益于该新种的化石产地内蒙古乌海市“植物庞贝城”这个化石宝库。

通过对“乌海拟齿叶”的整体复原研究,科研人员确认了它具有蕨类植物的孢子繁殖方式,同时又具有种子植物的木材结构,是种子植物的姊妹类群——前裸子植物的一员。该研究确认了“乌海拟齿叶”和它所属的瓢叶目属于前裸子植物——这类植物最早见于泥盆纪,并由此演化出了种子植物。

“这一发现揭示了孢子植物向种子植物演化进程的重要环节,彻底解决了瓢叶目在生命演化树中的位置,即系统分类属性及其亲缘关系。”王军称,从此,瓢叶目植物终于可以走进“生命树”,“名正言顺”载入教科书。

5.5亿年前青藏高原上的生物长啥样

埃迪卡拉化石是寒武纪大爆发前夕非常重要的一类宏体软躯体生物化石。由南京古生物所早期生命研究团队领衔,和北京大学、成都理工大学组成的合作研究团队于2021年10月1日在《地质学》上报道了第二次青藏科考的过程中在柴达木盆地发现的典型埃迪卡拉化石。这是在中国西北地区首次发现的埃迪卡拉生物群产地,也是迄今为止在青藏高原发现的最古老的化石生物群。

埃迪卡拉生物群生活在距今约5.75亿年—5.39亿年前的埃迪卡拉纪晚期,是寒武纪生命大爆发前夕全球分布范围最广的复杂生物群,包括多种类型的软躯体生物。“它们没有硬骨骼,有的趴在沉积物表面,有的在水体浮游。”南京古生物所副研究员庞科说,早在2011年,湖北三峡地区曾经发现第一块典型的埃迪卡拉生物群化石。这类化石不仅对理解早期动物演化具有重要意义,其不同的化石组合也是埃迪卡拉纪晚期地层划分与对比的标志。

2020年10月,团队在青藏高原柴达木盆地进行野外科学考察的过程中,在柴达木板块北缘的全吉山地区首次发现了典型的埃迪卡拉生物群化石。此外,研究人员在皱节山组还发现了数量丰富的陕西迹化石。陕西迹化石是一种具有密集排列横纹的条带状化石,普遍发现于距今5.5亿年—5.39亿年前的地层中,包括华南、华北、印度、西伯利亚以及纳米比亚,是一种埃迪卡拉纪末期潜在的标准化石。庞科表示,恰尼虫和陕西迹在皱节山组的共同出现,表明皱节山组的沉积时代很可能为距今 5.5亿年—5.39亿年前。科研团队还发现,地层相似性表明,柴达木板块在埃迪卡拉纪晚期可能位于华北板块附近,且该时期这两个板块很可能处于中—高纬度地区,而非此前认为的低纬度地区。

标签:江苏;古生物学
责编:颜霏
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