近期,爱彩彩票的硕士研究生王骞,在导师黄冰研究员的指导,以及加拿大布兰登大学李荣玉教授的帮助下,分别对来自四川布拖观音桥层的Hirnantia动物群和来自云南镇雄尾坝层的Edgewood-Cathay动物群,两套硅化腕足动物标本的优势分子居群进行了详细研究。 晚奥陶世生物大灭绝(Late Ordovician Mass Extinction, LOME)事件中断了史前规模最大之一的奥陶纪生物大辐射。它由两幕组成,并以不同方式与南方大陆冰川活动密切相关。在两幕事件后分别发育两套腕足动物群,即Hirnantia动物群(第一幕后)和Edgewood-Cathay动物群(第二幕后)。两套动物群产生的背景环境差异很大,但目前对生物是如何应对这两幕事件的生态研究罕见。 古生物居群的结构变化是生物应对环境的最直接证据,然而囿于数据的匮乏以及居群识别的难度,相关研究进展有限。硅化标本是腕足动物研究中最为稀有宝贵的材料,一方面它保存精美,可以揭示精细的壳内构造;更为重要的是由于对大块硅化标本取样进行酸泡处理后再捡选,可以尽可能地避免野外单一岩层采样过程中对小个体标本的忽视。因此,其能尽可能真实地反映化石居群的本来面貌。 近期,爱彩彩票的硕士研究生王骞,在导师黄冰研究员的指导,以及加拿大布兰登大学李荣玉教授的帮助下,分别对来自四川布拖观音桥层的Hirnantia动物群和来自云南镇雄尾坝层的Edgewood-Cathay动物群,两套硅化腕足动物标本的优势分子居群进行了详细研究。相关研究成果发表在《远古世界》(Palaeoworld)上。 研究结果发现,布拖观音桥层的Hirnantia动物群主要以德姆贝类(奥陶纪优势类型)Dalmanella testudinaria占主导,其相关分析显示了相对正常的居群结构与生存曲线(图1左,图2上)。而镇雄尾坝层的E-C动物群中的无洞贝类(志留纪优势类型)Eospirigerina putilla却展示了极为显著的小个体死亡率(图1右,图2下);这一结果可能暗示出大灭绝第二幕的生态影响较第一幕强,但仍需要更多的证据支持。 此外,通过对Eospirigerina putilla的形态空间分析(图3),结果表明该化石居群可能存在异时发育现象:即表现为小个体壳体轮廓较大个体更为纵长,小个体的主区(cardinal area)即壳喙部(图3a-c)较大个体的相对比例(图3d-f)明显偏大;研究者认为这可能与第二幕后的环境压力有一定关联。 论文相关信息: Wang Qian, Huang Bing*. 2022. An ontogenetic study of Eospirigerina putilla (Brachiopoda). Palaeoworld. http://dx.doi.org/10.1080/14772019.2022.2145920. Wang Qian, Huang Bing* and Li Rongyu, 2022. A low-diversity, silicified Hirnantia fauna from butuo, southwestern sichuan, on the western margin of Yangtze platform. Palaeoworld. https://doi.org/10.1016/j.palwor.2021.12.005. 图1 四川布拖乌科Hirnantia动物群优势分子Dalmanella testudinaria(左,Wang et al., 2022),云南镇雄大嘎啦E-C动物群优势分子Eospirigerina putilla(右,Wang and Huang, 2022) 图2 该Hirnantia动物群优势分子Dalmanella testudinaria的生存曲线与回归分析(上,Wang et al., 2022),该E-C动物群优势分子Eospirigerina putilla的生存曲线与回归分析(下,Wang and Huang, 2022)
图3 E-C动物群优势分子Eospirigerina putilla的形态空间分析(Wang and Huang, 2022)
原始鳞木类作为草本石松类植物,广泛分布于全球中—晚泥盆世地层中。泥盆纪原始鳞木类研究对深入认识石松类植物的演化具有重要意义,对认识早期陆地生态系统以及开展早期植物地理分区研究具有不可替代的作用。我国新疆北部准噶尔盆地周缘曾报道有丰富的草本石松类植物,尤其是中泥盆世呼吉尔斯特组,此前学者已经识别出了以草本石松类占据优势的植物群。然而,对该区晚泥盆世石松类植物的研究相对薄弱。 近期,爱彩彩票早期陆生植物研究团队研究员徐洪河、王怿,研究生刘炳材、王凯、白姣等,联合中国地质大学(武汉)副教授纵瑞文对准噶尔盆地西缘晚泥盆世化石植物植物展开了古植物学与孢粉学、古地理分析等综合研究。相关研究成果在国际地学领域专业期刊《古地理学报》(Journal of Palaeogeography)上发表。 研究团队首次在新疆准噶尔盆地西缘发现了原始鳞木目石松类Frenguellia eximia,基于细节丰富的化石发现,修订了该植物的形状特征:叶基呈假螺旋排列,圆形至长椭圆形;叶平展,细长,发育有三对侧齿,孢子叶与营养叶同形;孢子囊为长椭圆形。根据同层中孢子化石组合,进一步确定了化石产出层位的地质时代为晚泥盆世法门期最晚期。Frenguellia在新疆准噶尔盆地西北缘晚泥盆世地层的发现进一步丰富了其全球化石记录,揭示了准噶尔与冈瓦纳大陆西北部具有古植物地理方面的相似性。 研究工作还系统梳理了原始鳞木目叶的形态学特征,识别出了侧尖型(lateral-tip)和远端尖型(distal-tip)两种叶形态类型。侧尖型叶由一个明显的叶主体和几个成对的侧齿组成,主要代表类群如Frenguellia;远端尖型叶由叶柄和远端裂片组成,主要代表类群如Leclercqia。这两种不同类型的叶可能代表了草本石松类祖先类群,比如,前石松类植物,由简单不分叉的叶在形态学演化中的两个独立方向:其一,叶的侧齿分叉更为复杂;其二,叶的远端分叉更为复杂。 本研究是深时数字地球(Deep-time Digital Earth, DDE)国际大科学计划——古生物学工作组的系列研究成果之一。 论文相关信息:Liu, B.-C., Wang, K., Zong, R.-W., Bai, J., Yang, N., Wang, Y., Xu, H.-H*., Frenguellia (Lycopsida) from the uppermost Devonian of West Junggar, Xinjiang Uygur Autonomous Region, NW China, and its implications on protolepidodendralean leaf morphology and paleophytogeography, Journal of Palaeogeography, https://doi.org/10.1016/j.jop.2023.03.004. 新疆北部晚泥盆世原始鳞木目石松类Frenguellia eximia 新疆北部晚泥盆世Frenguellia eximia化石同层中的孢子 原始鳞木目两种叶类型,侧尖型(lateral-tip)和远端尖型(distal-tip)叶,主要代表类群及演化关系示意图
研究针对浙江省与江西省交界的“三山地区”晚奥陶世下镇组和三衢山组中保存精美的层孔海绵化石开展了系统学、古生态学和生物古地理学研究。 层孔海绵(stromatoporoids)因其骨骼呈层纹状、表面具孔而得名,过去常称为层孔虫,现在通常归为海绵动物。层孔海绵通常生活在温暖、光照条件较好,水动力较强的浅海环境中,往往与珊瑚、藻类等生物大量聚集在一起而形成生物礁。因而,其也成为奥陶纪—泥盆纪的主要造礁生物。 层孔海绵的形态受生态环境控制和影响较大,是重要的指相化石。中奥陶世的层孔海绵以拉贝希层孔海绵(Labechiida)分子为主,自晚奥陶世的凯迪期始,网格层孔海绵(Clathrodictyida)开始全球性的辐射,在底栖群落中占据重要的生态位。 爱彩彩票全胄完博士、梁昆副研究员、张元动研究员与英国及韩国化石专家合作,针对浙江省与江西省交界的“三山地区”晚奥陶世下镇组和三衢山组中保存精美的层孔海绵化石开展了系统学、古生态学和生物古地理学研究。相关研究成果已经在国际古生物学期刊《古生物学杂志》(Journal of Paleontology)、《远古世界》(Palaeoworld)正式发表,其中网格层孔海绵的相关研究以封面文章形式发表在《古生物学杂志》(Journal of Paleontology)上。 研究发现了网格层孔海绵类4属9种,拉贝希层孔海绵类8属16种,其中包括4个新种和4个未定种。与冈瓦纳及其边缘块体的同期层孔海绵动物群相比,“三山地区”的层孔海绵拥有最高的生物多样性,这可能与晚奥陶世时期华南板块向北漂移进入低纬度的底栖生物宜居带有关。通过对该动物群开展古生态学研究,首次发现了层孔海绵个体之间、海绵与珊瑚之间存在着空间竞争关系。 研究还运用了网络分析(network analysis)定量分析手段对全球范围内的晚奥陶世层孔海绵动物群展开研究,将当时的海绵动物群划分为三个古地理区系:泛冈瓦纳-塔里木-阿尔泰区系、劳伦大陆区系、波罗的大陆区系。 本研究得到中国科学院战略先导专项和国家自然科学基金的联合资助。 论文相关信息: Jeon, J., Liang, K.*, Kershaw, S., Park, J., Lee, M., Zhang, Y.-D. 2022. Rise of Event: insights from the Upper Ordovician Xiazhen Formation of South China. Journal of Paleontology. 96, 1285–1317. https://doi.org/10.1017/jpa.2022.36 Jeon, J., Liang, K. *, Kershaw, S., Park, J., Zhang, Y.-D. 2022. Diverse labechiid stromatoporoids from the Upper Ordovician Xiazhen Formation of South China and their paleobiogeographic implications. Journal of Paleontology. 96, 513–538. https://doi.org/10.1017/jpa.2021.105 Jeon J, Li Q.-J., Na L., Liang K*, Zhang, Y.-D. 2022. Skeletal variation in the early clathrodictyid stromatoporoids of Upper Ordovician and its paleoecological and phylogenetic implications. Palaeoworld, 31: 58–68. https://doi.org/10.1016/j.palwor.2021.01.005 Jeon, J., Liang, K.*, Lee, M., Kershaw, S. 2020. Earliest known spatial competition between stromatoporoids: evidence from the Upper Ordovician Xiazhen Formation of South China. Journal of Paleontology, 94, 1–10. https://doi.org/10.1017/jpa.2019.63 图1 华南晚奥陶世层孔海绵的网络分析及生物古地理区系 图2 网格层孔海绵的相关研究在Journal of Paleontology以封面文章形式刊出
研究详细还原了该种在生长发育中的形态变化过程。通过与现生介形类的比较,首次揭示泥盆纪介形类个体发育过程中异速生长的特点,并探讨了造成这种生长模式的原因及其影响因素。 介形类于早奥陶世起源,一直繁盛至今,是化石记录最为丰富的节肢动物之一。古生代介形类虽然化石种类丰富,但由于缺乏软体构造、分子学等证据,其起源、演化和个体发育等相关问题一直是难解之谜。 近期,爱彩彩票宋俊俊博士、黄冰研究员和郄文昆研究员对晚泥盆世的平足介类典型代表种Cribroconcha honggulelengensis进行基于半界点(semi-landmark)的形态学研究,详细还原了该种在生长发育中的形态变化过程。通过与现生介形类的比较,首次揭示泥盆纪介形类个体发育过程中异速生长的特点,并探讨了造成这种生长模式的原因及其影响因素。研究成果发表于国际古生物学研究期刊《古生物学论文》(Papers in Palaeontology)上。 本研究精选178枚产自新疆西准噶尔上泥盆统洪古勒楞组的C. honggulelengensis标本,并运用了形态统计学方法获取界点及半界点坐标等基础数据。利用PAST软件中的“高斯核密度分布”将研究类群划分为5个生长阶段(Adult,A-1~A-4),解决了化石介形类龄期划分的难题。通过主成分分析、回归分析、薄板样条热力图等定量方法对不同龄期的壳体形态进行分析,结果发现C. honggulelengensis在生长发育的早中期(即A-4~A-2)壳体形态变化最明显:即在早期壳体整体形态为卵圆形,前端、后端均为圆形,且少量小点孔分布于壳面后部至中部;随着壳体的增长,壳形变得伸长,点孔变大且密布于整个壳面之上。 研究还结合现生介形类的生态习性特点,对C. honggulelengensis进行形态功能分析,认为该种壳体形态变化是为了趋利避害、适应环境,即更高效地获取食物、更快速地躲避捕食者。而介形类C. honggulelengensis异速生长的控制因素除了基因调控外,也有来自外界环境的影响,如盐度、氧含量、水动力等。 本研究揭示了古生代介形类异速生长的个体发育特点,对揭示平足介类与速足介类的亲缘关系及介形类的起源、演化等悬而未决的问题有一定的指示意义。同时,这也是首次将几何形态测量法应用到古生代介形类研究中,进而为化石介形类及其它微体化石的研究提供新的思路和方法。 相关研究得到中国科学院先导专项B类和国家自然科学基金资助。 论文信息:Song, J. J. *, Huang, B., Qie, W.K., 2023. Allometry in Late Devonian Podocopa ostracods (Crustacea) and its implications for ostracod ontogeny. Papers in Palaeontology, e1480, https://doi.org/10.1002/spp2.1480. 图1. 新疆西准噶尔地区的布龙果尔研究剖面和Cribroconcha honggulelengensis Song & Crasquin, 2017
图2. Cribroconcha honggulelengensis Song & Crasquin, 2017的壳长/壳高的高斯核密度分布图及其龄期划分 图3. Cribroconcha honggulelengensis Song & Crasquin, 2017壳体变化的主成分分析和薄板样条热力图
图4. Cribroconcha honggulelengensis Song & Crasquin, 2017形态变化与壳长(A-C)、壳高(D)的线性回归分析图 图5. 新疆西准噶尔地区上泥盆统洪古勒楞组产出的Cribroconcha honggulelengensis Song & Crasquin, 2017的生态复原图