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距今约5.04亿年的特异埋藏化石库“临沂动物群”:探索寒武纪演化动物群的新窗口

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热度101票 浏览31次 时间:2022年4月16日 10:58
距今约5.04亿年的特异埋藏化石库“临沂动物群”:探索寒武纪演化动物群的新窗口

临沂动物群生态复原图(杨定华绘,赵方臣指导)

距今约5.04亿年的特异埋藏化石库“临沂动物群”:探索寒武纪演化动物群的新窗口

临沂动物群中的代表性类群。A. 刺迷音虫Thelxiope spinosa;B. 对称莫里森虫Mollisonia symmetrica;C. 群体的对角海绵Diagoniella;D. 唐氏迷音虫Thelxiope tangi sp. nov;E. 线纹心虾Cordaticaris striatus的口器;F, 标准长清虫Changqingia puteata;G, 未定的蠕虫状动物;H. 线纹心虾Cordaticaris striatus的前附肢;I. 抱怪虫类的前附肢

距今约5.04亿年的特异埋藏化石库“临沂动物群”:探索寒武纪演化动物群的新窗口

16个主要的寒武纪特异埋藏化石库的时空分布和多样性,及临沂动物群(Linyi Lagerstatte)在其中的位置

距今约5.04亿年的特异埋藏化石库“临沂动物群”:探索寒武纪演化动物群的新窗口

非度量性多维标度变换(左上)聚类分析(右上)、和网络分析(下)等定量分析手段所识别的临沂动物群与全球16处经典寒武纪特异埋藏化石库之间的关系

距今约5.04亿年的特异埋藏化石库“临沂动物群”:探索寒武纪演化动物群的新窗口

科考人员在临沂地区野外工作照片,从左到右:曾晗、唐永刚、孙智新、赵方臣

(化石网报道)据中国科学院南京地质古生物研究所:华北板块(North China Block)在寒武纪时期是一个独立块体,具有独特的构造演化历史。作为中国传统“中寒武统”的标准地区,这里的寒武纪中期地层序列完整、化石丰富,是寻找这一时期特异埋藏化石库的潜力地区。近日,南京古生物所赵方臣研究员、博士研究生孙智新等报道了来自华北地区的一处距今约5.04亿年的寒武纪特异埋藏化石库,并命名为“临沂动物群”(Linyi Lagerstatte)。这一独特的特异埋藏化石库为深入了解寒武纪大爆发之后动物早期辐射分异、迁徙扩散、群落结构和生物古地理提供了新的窗口。该项成果于2022年4月5日在线发表于综述性期刊《国家科学评论》(National Science Review)。 

距今5.3亿年前后发生的寒武纪大爆发(Cambrian explosion)是一次前所未有的快速演化事件,其以门一级动物类群的出现和现代海洋生态系统的成型为显著特点,在整个地球生命进化史上具有重要的地位。 

寒武纪大爆发的相关问题一直是古生物学界研究的核心,而富含精美的多门类软躯体化石的寒武纪特异埋藏化石库(也称布尔吉斯页岩型化石库Burgess Shale-type lagerstatten)则是了解这一重大生物演化事件的主要窗口。自1909年沃克特(Walcott)发现著名的布尔吉斯页岩生物群(Burgress Shale)以来,全球已有十余处经典的寒武纪特异埋藏化石库被发现,尤其是澄江动物群的发现更是开启了华南板块(South China Block)作为相关研究热点地区的历史。 

近年来新的化石库不断涌现,但由于寒武纪特异埋藏化石库的时间和空间分布不均匀,大多数著名的寒武纪特异埋藏化石库都集中分布在华南板块和劳伦大陆(Laurentia,今北美大陆的主体)。这种地理分布的不均衡在寒武纪中期(苗岭世Miaolingian)表现最为明显:这一时期几乎所有的特异埋藏化石库都位于劳伦大陆,而此时恰恰是寒武纪演化动物群最为繁盛的阶段。因此,这些客观条件在很大程度上制约了我们对寒武纪演化动物群面貌和格局的全面认识。 

中国科学院南京地质古生物研究所寒武纪大爆发研究团队在这一地区展开了长期野外工作,并选取山东省临沂市西郊的寺口剖面代表性层位进行了集中采集,收集到了数千枚精美的化石标本。 

本次综合研究的临沂动物群软躯体化石集中产出于寒武系张夏组盘车沟段下部的黑色与黄绿色页岩中。根据其中的三叶虫判定该特异埋藏化石库的时代是距今约5.04亿年寒武纪苗岭世鼓山期(Drumian)的早期,稍微晚于布尔吉斯页岩生物群。目前已有超过35个化石类群在临沂动物群中被发现,极大丰富了这一时期海洋生物与群落的多样性面貌。组合中多样性最高的类群是非三叶虫节肢动物,而其中又以奇虾类(radiodonts)和莫里森虫类(mollisoniids)最为引人注目。除节肢动物以外,多样的海绵动物和蠕虫状动物也值得进一步深入研究。 

临沂动物群中的化石大部分以软躯体形式保存,且多保存了精细的解剖结构,如附肢、眼睛、消化系统和刚毛等,为进一步了解这些生物的解剖结构提供了新信息。与其他经典的布尔吉斯页岩型特异埋藏化石库相类似,临沂特异埋藏化石库中的软躯体结构也多以碳膜的形式保存在背景层与事件层交互出现的地层中,显示了类似的埋藏学路径在软躯体化石保存中的普遍性。 

由于时代相近的其他特异埋藏化石库均集中于劳伦大陆,此次华北板块临沂动物群的发现为研究寒武纪中期的生物地理学提供了独特的视角。临沂动物群与同期的北美特异埋藏化石库之间有许多相同的生物类型,其中一些珍稀节肢动物,如迷音虫Thelxiope和莫里森虫Mollisonia,即使在原产地北美也十分少见,这也暗示了华北与北美软躯体动物群在这一时期的密切联系。通过聚类分析(cluster analysis)、非度量性多维标度变换(nMDS)和网络分析(network analysis)等定量分析手段进一步支持了华北与北美软躯体动物群之间的联系,表明了华北可能充当着东冈瓦纳与北美之间的生物地理纽带。不过,由于来自不同角度的古地理证据尚存在差异,这种联系的生物地理解释还需要深入的研究评估。 

在比临沂特异埋藏化石库时代更古老的馒头组上、下页岩段(苗岭世乌溜期)中,该研究团队也发现有保存良好的软躯体化石。此类化石在华北板块东部寒武纪中期地层中的连续分布,使华北成为研究这一时期生物面貌演替的重要潜力地区。此前澄江动物群的发现揭开了华南板块一系列寒武纪特异埋藏化石库研究的序幕,而如今临沂动物群作为华北板块第一个被综合研究的寒武纪特异埋藏化石库,将有望为华北寒武纪特异埋藏化石库的研究开启新的篇章。 

本研究得到了中国科学院战略性先导科技专项(B类)、国家重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金和现代古生物学和地层学国家重点实验室项目共同资助。 (原标题:临沂动物群:探索寒武纪演化动物群的新窗口)

论文相关信息:Sun, Z.X., Zhao, F.C.*, Zeng, H., Luo, C., Van Iten, H., Zhu, M.Y., 2022. The middle Cambrian Linyi Lagerstatte from the North China Craton: a new window on the Cambrian evolutionary fauna. National Science Review, https://doi.org/10.1093/nsr/nwac069.

相关报道:5亿年前临沂动物群 打开探索寒武纪演化动物群新窗口

(化石网报道)据央视新闻客户端(总台央视记者 帅俊全):近日,中国科学院南京地质古生物研究所寒武纪大爆发研究团队报道了来自华北地区的一处距今约5.04亿年的寒武纪特异埋藏化石库,并命名为“临沂动物群”。这一独特的特异埋藏化石库为深入了解寒武纪大爆发之后动物早期辐射分异、迁徙扩散、群落结构和生物古地理提供了新的窗口。该项成果日前在国际学术期刊《国家科学评论》发表。

距今5.3亿年前后发生的寒武纪大爆发是一次前所未有的快速演化事件,在整个地球生命进化史上具有重要的地位。寒武纪大爆发的相关问题一直是古生物学界研究的核心,而富含精美的多门类软躯体化石的寒武纪特异埋藏化石库则是了解这一重大生物演化事件的主要窗口。全球已有十余处经典的寒武纪特异埋藏化石库被发现,尤其是澄江动物群的发现开启了华南板块作为相关研究热点地区的历史,且近年来新的化石库仍在不断涌现。然而,寒武纪特异埋藏化石库的时间和空间分布并不均匀,大多数著名的寒武纪特异埋藏化石库都集中分布在华南板块和劳伦大陆。这种地理分布的不均衡在寒武纪中期表现最为明显,这些客观条件在很大程度上制约了我们对寒武纪演化动物群面貌和格局的全面认识。

华北板块在寒武纪时期是一个独立块体,具有独特的构造演化历史。作为中国传统“中寒武统”的标准地区,这里的寒武纪中期地层序列完整,化石丰富,是寻找这一时期特异埋藏化石库的潜力地区。近年来,中国科学院南京地质古生物研究所寒武纪大爆发研究团队在这一地区展开了大量野外工作,并选取代表性层位和剖面进行了集中采集,收集到了数千枚精美的化石标本。

本次综合研究的临沂动物群来自山东省临沂市西郊的寺口剖面,软躯体化石集中产出于寒武系张夏组盘车沟段下部的黑色与黄绿色页岩中。根据其中的三叶虫,特异埋藏化石库的时代被确定在距今约5.04亿年寒武纪苗岭世鼓山期的早期,稍微晚于布尔吉斯页岩生物群。已有超过35个化石类群在临沂动物群中被发现,丰富了这一时期海洋生物与群落的多样性面貌。组合中多样性最高的类群是非三叶虫节肢动物,而其中又以奇虾类和莫里森虫类最为引人注目。除节肢动物以外,多样的海绵动物和蠕虫状动物也值得进一步深入研究。临沂动物群中的化石大部分为软躯体形式保存,且许多都保存了精细的解剖结构,如附肢、眼睛、消化系统和刚毛等,为进一步了解这些生物的解剖结构提供了新信息。与其他经典的布尔吉斯页岩型特异埋藏化石库一样,临沂特异埋藏化石库中的软躯体结构以碳膜的形式保存在背景层与事件层交互出现的地层中,显示了类似的埋藏学路径在软躯体化石保存中的普遍性。

由于时代相近的其他特异埋藏化石库均集中于劳伦大陆,华北板块临沂动物群的发现为研究寒武纪中期的生物地理学提供了独特的视角。临沂动物群与同期的北美特异埋藏化石库之间有许多相同的生物类型,这暗示了华北与北美软躯体动物群在这一时期的密切联系。作为华北板块第一个被综合研究的寒武纪特异埋藏化石库,临沂动物群也有望为华北寒武纪特异埋藏化石库的研究拉开新的序幕。

相关报道:距今5亿年的“时间胶囊”!中科院南古所最新发现寒武纪大爆发“临沂动物群” 

(化石网报道)据江苏广电融媒体新闻中心(黄蒙 编辑/赵梦琰):记者今天(4月15日)从中国科学院南京地质古生物研究所获悉,该所寒武纪大爆发研究团队近日发布了一项最新研究:最新发现了一处距今约5.04亿年的寒武纪特异埋藏化石库。这一被命名为“临沂动物群”的古老化石库,为深入了解寒武纪大爆发之后动物早期辐射分异、迁徙扩散、群落结构和生物古地理提供了新的窗口。该项成果于2022年4月5日在线发表于综述性期刊《National Science Review》(国家科学评论)。

距今5.3亿年前后发生的“寒武纪大爆发”,是地球生命进化史上一次前所未有的快速演化事件,构建了现代生态系统的雏形和现代生物多样性的框架。目前分布在全球十余处的寒武纪特异埋藏化石库,是了解这一重大生物演化事件的“时间胶囊”,其中最为著名的,是华南板块的“澄江动物群”。此次中国科学院南京地质古生物研究所寒武纪大爆发研究团队发现的“临沂动物群”,来自山东省临沂市西郊的寺口剖面,属于华北板块首个被发现的寒武纪特异埋藏化石库,这为寒武纪大爆发研究打开了新的窗口。

中国科学院南京地质古生物研究所研究员赵方臣告诉记者,古大陆的时候,华北和华南是相当于两个隔海相望的地区。以往所有的特异埋藏化石库主要集中在华南地区发现,这次的“临沂动物群”,是在华北第一次综合性地报道一个软躯体化石群。此外,此次发现的化石库基于寒武纪大爆发高峰期之后,打开了一个新的窗口去了解寒武纪生物群的演化过程。

据了解,华北板块(North China Block)在寒武纪时期是一个独立块体,具有独特的构造演化历史。作为中国传统“中寒武统”的标准地区,这里的寒武纪中期地层序列完整,化石丰富,是寻找这一时期特异埋藏化石库的潜力地区。近年来,中国科学院南京地质古生物研究所寒武纪大爆发研究团队在这一地区展开了大量野外工作,并选取代表性层位和剖面进行了集中采集,收集到了数千枚精美的化石标本。目前“临沂动物群”已发现的化石类群超过35个,大部分动物化石为软躯体形式保存,保存有精细的解剖结构,如眼睛、消化系统等,这在化石当中较为稀少,为进一步了解古生物的解剖结构提供了独特视角。

本研究得到了中国科学院战略性先导科技专项·(B类)、国家重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金和现代古生物学和地层学国家重点实验室项目共同资助。

相关报道:中国古生物学家发现距今约5.04亿年的临沂动物群

(化石网报道)据中新网南京4月15日电(记者 杨颜慈):中国科学院南京地质古生物研究所15日消息,该所报道了来自中国华北地区的一处距今约5.04亿年的寒武纪特异埋藏化石库,并命名为“临沂动物群”。这一独特的特异埋藏化石库为寒武纪大爆发相关研究提供了新的窗口。

该项成果已在线发表于综述性期刊《National Science Review》(国家科学评论)。

科研人员介绍,距今5.3亿年前后发生的寒武纪大爆发是一次前所未有的快速演化事件,其以门一级动物类群的出现和现代海洋生态系统的成型为显著特点,在整个地球生命进化史上具有重要的地位。

寒武纪大爆发的相关问题一直是古生物学界研究的核心,而富含精美的多门类软躯体化石的寒武纪特异埋藏化石库则是了解这一重大生物演化事件的主要窗口。

目前,全球已有十余处经典的寒武纪特异埋藏化石库被发现,尤其是澄江动物群的发现使得华南板块成为相关研究热点地区,且近年来新的化石库仍在不断涌现。

然而,寒武纪特异埋藏化石库的时间和空间分布并不均匀,大多数著名的寒武纪特异埋藏化石库都集中分布在华南板块和劳伦大陆。这种地理分布的不均衡在寒武纪中期表现最为明显。这些客观条件在很大程度上制约了古生物学界对寒武纪演化动物群面貌和格局的全面认识。

近日,该所寒武纪大爆发研究团队的赵方臣研究员、博士研究生孙智新等报道了来自华北地区的一处距今约5.04亿年的寒武纪特异埋藏化石库,并命名为“临沂动物群”。这一独特的特异埋藏化石库为深入了解寒武纪大爆发之后动物早期辐射分异、迁徙扩散、群落结构和生物古地理提供了新的窗口。

中国科学院南京地质古生物研究所赵方臣研究员介绍,华北板块在寒武纪时期是一个独立块体,具有独特的构造演化历史。作为中国传统“中寒武统”的标准地区,这里的寒武纪中期地层序列完整,化石丰富,是寻找这一时期特异埋藏化石库的潜力地区。

近年来,中国科学院南京地质古生物研究所寒武纪大爆发研究团队在这一地区展开了大量野外工作,并选取代表性层位和剖面进行了集中采集,收集到了数千枚精美的化石标本。

此次综合研究的临沂动物群来自山东省临沂市西郊的寺口剖面,软躯体化石集中产出于寒武系张夏组盘车沟段下部的黑色与黄绿色页岩中。根据其中的三叶虫,特异埋藏化石库的时代被确定在距今约5.04亿年寒武纪苗岭世鼓山期的早期。

“已有超过35个化石类群在临沂动物群中被发现,丰富了这一时期海洋生物与群落的多样性面貌。组合中多样性最高的类群是非三叶虫节肢动物,而其中又以奇虾类和莫里森虫类最为引人注目。”赵方臣说。

科研团队认为,除节肢动物以外,多样的海绵动物和蠕虫状动物也值得进一步深入研究。临沂动物群中的化石大部分为软躯体形式保存,且许多都保存了精细的解剖结构,如附肢、眼睛、消化系统和刚毛等,为进一步了解这些生物的解剖结构提供了新信息。

由于时代相近的其他特异埋藏化石库均集中于劳伦大陆,华北板块临沂动物群的发现为研究寒武纪中期的生物地理学提供了独特的视角。

科研团队认为,澄江动物群的发现揭开了华南板块一系列寒武纪特异埋藏化石库研究的序幕,而临沂动物群作为华北板块第一个被综合研究的寒武纪特异埋藏化石库,也有望为华北寒武纪特异埋藏化石库的研究开启新的篇章。

本研究得到了中国科学院战略性先导科技专项(B类)、国家重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金和现代古生物学和地层学国家重点实验室项目共同资助。

相关报道:探寻“神奇动物大爆发”奥秘,南京专家发现5亿年前化石库

(化石网报道)据现代快报(记者 阿里亚 储希豪):5亿多年前,地球上突然出现了大量新奇的物种,这一现象被人们称为“寒武纪大爆发”。在我国,大多数著名的寒武纪时期化石都分布在华南板块。近年来,中科院南京地质古生物研究所寒武纪大爆发研究团队,在华北板块收集了数千枚精美的寒武纪化石标本。这项研究填补了关键的空白,相关成果近日发表于综述性期刊《国家科学评论》上。

另辟蹊径,破译5亿年前“无字天书”

46亿岁的地球养育万物,自然成为了我们最好奇的星球之一。

“追溯地球46亿年的起源与演化史,距今约5亿年前的寒武纪大爆发是一个重要时间点。”中科院南京地质古生物研究所研究员赵方臣说,当时在短短几百万年时间内,地球上就诞生了绝大多数动物门类。这些新物种仿佛从天而降,如同“从石头里蹦出来的孙悟空”,让地球变得生机勃勃。

现在的我们无法穿越时空,亲眼看见这些神奇的史前生命和当时如此惊艳的世界。幸运的是,地球给我们留下了宝贵的自然遗产——化石。

长着“兔耳朵”的三叶虫、身长2米的“巨无霸”奇虾、保龄球瓶状的蠕虫……上世纪80年代,中科院南京地质古生物研究所的科学家们在云南发现了澄江动物群。30余年来,他们对澄江动物群开展了持续的化石挖掘工作,发现了寒武纪早期动物300多个物种,归属20多个门类。

“澄江动物群的发现开启了华南板块作为相关研究热点地区的历史,相比之下,华北板块一直不太受关注。”为了继续求解这部5亿年前的“无字天书”,研究团队将目光投向华北板块。

珍贵的软体动物化石,藏在泥岩里

“具体地点是山东。”赵方臣告诉了现代快报记者选择这里的理由。原来,研究团队中的博士研究生孙智新是山东人,大学本科时,他恰好就读于地质相关专业。在系统学习地质学理论知识后,寻找化石也不再是碰运气。每到假期,他就到处寻找合适的地质剖面。

“我一直对寒武纪兴趣浓厚,读大学期间利用所学知识,在老家及周边找了几个不错的剖面。”孙智新说,随后他申报大学生创新项目,在现导师赵方臣研究员指导下,开始对山东寒武纪地层的进一步工作。

“2017年起我们每年都去几趟山东,在这一地区展开大量野外工作,并选取代表性层位和剖面进行集中采集。”近五年来,研究团队总共收集到了数千枚精美的化石标本。

这些化石距今有约5.04亿年前的历史,因来自山东省临沂市西郊一处寒武纪特异埋藏化石库,故被研究人员命名为“临沂动物群”。它们藏在泥岩里面,保存着5亿多年前那些动物比较容易腐烂的软组织结构,包括附肢、眼睛、消化系统和刚毛等。

“这类带软体结构的化石很少见,为进一步了解这些动物的解剖结构提供了新信息。”赵方臣说,已有超过35个化石类群在临沂动物群中被发现。组合中多样性最高的类群是非三叶虫节肢动物,而其中又以奇虾类和莫里森虫类最为引人注目,丰富了这一时期海洋生物与群落的多样性面貌。

5亿年前,华北板块和北美板块可能有联系

“寒武纪时,华南、华北之间还是‘隔海相望’。”赵方臣介绍,华北板块在寒武纪时是一个独立块体,具有独特的构造演化历史。大多数著名的寒武纪特异埋藏化石库都集中分布在华南板块和劳伦大陆,这些客观条件在很大程度上制约了我们对寒武纪演化动物群面貌和格局的全面认识。

“临沂动物群与同期的北美特异埋藏化石库之间有许多相同的生物类型,其中一些珍稀节肢动物,如迷音虫和莫里森虫,即使在原产地北美也十分少见。”赵方臣告诉现代快报记者,这暗示了华北与北美软躯体动物群在这一时期的密切联系。

通过聚类分析、非度量性多维标度变换和网络分析等定量分析手段进一步支持了华北与北美软躯体动物群之间的联系,这表明华北可能充当着东冈瓦纳与北美之间的生物地理纽带。不过,由于来自不同角度的古地理证据尚存在差异,这种联系的生物地理解释还需要进一步的研究评估。

“澄江动物群的发现揭开了华南板块一系列寒武纪特异埋藏化石库研究的序幕,而临沂动物群作为华北板块第一个被综合研究的寒武纪特异埋藏化石库,也有望为华北寒武纪特异埋藏化石库的研究开启新的篇章。”赵方臣说。

相关报道:南京专家发现5亿年前“临沂动物群”

(化石网报道)据扬子晚报/紫牛新闻(记者 于丹丹):近日,中国科学院南京地质古生物研究所寒武纪大爆发研究团队报道了来自华北地区的一处距今约5.04亿年的寒武纪特异埋藏化石库,并命名为“临沂动物群”。这一独特的特异埋藏化石库为深入了解寒武纪大爆发之后动物早期辐射分异、迁徙扩散、群落结构和生物古地理提供了新的窗口。该项成果日前在国际学术期刊《国家科学评论》发表。

生命在寒武纪出现大爆发

46亿年前,地球形成,在黯淡的环境中,生命经历了约40亿年的漫长演化历史;直至5亿多年前的寒武纪,包括脊椎动物在内的几乎所有动物,在短短几百万年间快速登场,一系列与现代动物形态基本相同的生物“集体亮相”,形成了多种门类动物同时存在的繁荣景象。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”在整个地球生命进化史上具有重要的地位。寒武纪给大家留下的最主要印象,就是奇形怪状的生物种类,比如生物的奇特样貌连怪诞派画家都为之称奇,如当时的“海洋霸主”奇虾;品种繁多有长着尖刺、有长着“兔耳朵”的三叶虫等等。

这些五花八门、千奇百怪的生物是如何突然出现的?“寒武纪大爆发”是古生物学界研究的核心,而富含精美的多门类软躯体化石的寒武纪特异埋藏化石库则是了解这一重大生物演化事件的主要窗口。

中科院南京地质古生物研究所研究员赵方臣告诉记者:“虽然近年来新的化石库仍在不断涌现。然而,寒武纪特异埋藏化石库的时间和空间分布并不均匀。”赵方臣说,大多数著名的寒武纪特异埋藏化石库都集中分布在华南板块和劳伦大陆,这些客观条件在很大程度上制约了我们对寒武纪演化动物群面貌和格局的认识。

超过35个化石类群被发现

近些年, 南古所专家将目光投向华北板块,并在这一地区展开了大量野外工作,并选取代表性层位和剖面进行了集中采集,收集到了数千枚精美的化石标本。

具体来说,“临沂动物群”来自山东省临沂市西郊的寺口剖面,软躯体化石集中产出于寒武系张夏组盘车沟段下部的黑色与黄绿色页岩中。根据其中的三叶虫,专家们判断特异埋藏化石库的时代被确定在距今约5.04亿年寒武纪苗岭世鼓山期的早期,稍微晚于布尔吉斯页岩生物群。

记者了解到,已有超过35个化石类群在临沂动物群中被发现,丰富了这一时期海洋生物与群落的多样性面貌。组合中多样性最高的类群是非三叶虫节肢动物,而其中又以奇虾类和莫里森虫类最为引人注目。

“除节肢动物以外,多样的海绵动物和蠕虫状动物也值得进一步深入研究。”赵方臣说,临沂动物群中的化石大部分为软躯体形式保存,且许多都保存了精细的解剖结构,如附肢、眼睛、消化系统和刚毛等,为进一步了解这些生物的解剖结构提供了新信息。

华北板块和北美板块或有联系

华北板块临沂动物群的发现为研究寒武纪中期的生物地理学提供了独特的视角。赵方臣说,临沂动物群与同期的北美特异埋藏化石库之间有许多相同的生物类型,其中一些珍稀节肢动物,如迷音虫和莫里森虫,即使在原产地北美也十分少见,这暗示了华北与北美软躯体动物群在这一时期的密切联系。

通过聚类分析、非度量性多维标度变换和网络分析等定量分析手段进一步支持了华北与北美软躯体动物群之间的联系,这表明华北可能充当着东冈瓦纳与北美之间的生物地理纽带。不过,由于来自不同角度的古地理证据尚存在差异,这种联系的生物地理解释还需要进一步的研究评估。

相关报道:研究团队发现“临沂动物群”化石库,来自距今5亿年的寒武纪

(化石网报道)据澎湃新闻(记者 吕新文):近日,中国科学院南京地质古生物研究所寒武纪大爆发研究团队的赵方臣研究员、博士研究生孙智新等报道了来自华北地区的一处距今约5.04亿年的寒武纪特异埋藏化石库,并命名为“临沂动物群”。这一独特的特异埋藏化石库为深入了解寒武纪大爆发之后动物早期辐射分异、迁徙扩散、群落结构和生物古地理提供了新的窗口。该项成果于2022年4月5日在线发表于综述性期刊《National Science Review》(国家科学评论)。

距今5.3亿年前后发生的寒武纪大爆发(Cambrian explosion)是一次前所未有的快速演化事件,其以门一级动物类群的出现和现代海洋生态系统的成型为显著特点,在整个地球生命进化史上具有重要的地位。寒武纪大爆发的相关问题一直是古生物学界研究的核心,而富含精美的多门类软躯体化石的寒武纪特异埋藏化石库(也称布尔吉斯页岩型化石库Burgess Shale-type lagerstätten)则是了解这一重大生物演化事件的主要窗口。

自1909年沃克特(Walcott)发现著名的布尔吉斯页岩生物群(Burgress Shale)以来,全球已有十余处经典的寒武纪特异埋藏化石库被发现,尤其是澄江动物群的发现开启了华南板块(South China Block)作为相关研究热点地区的历史,且近年来新的化石库仍在不断涌现。然而,寒武纪特异埋藏化石库的时间和空间分布并不均匀,大多数著名的寒武纪特异埋藏化石库都集中分布在华南板块和劳伦大陆(Laurentia,今北美大陆的主体)。这种地理分布的不均衡在寒武纪中期(苗岭世Miaolingian)表现最为明显:这一时期几乎所有的特异埋藏化石库都位于劳伦大陆,而此时恰恰是寒武纪演化动物群最为繁盛的阶段。因此,这些客观条件在很大程度上制约了我们对寒武纪演化动物群面貌和格局的全面认识。

华北板块(North China Block)在寒武纪时期是一个独立块体,具有独特的构造演化历史。作为中国传统“中寒武统”的标准地区,这里的寒武纪中期地层序列完整,化石丰富,是寻找这一时期特异埋藏化石库的潜力地区。近年来,中国科学院南京地质古生物研究所寒武纪大爆发研究团队在这一地区展开了大量野外工作,并选取代表性层位和剖面进行了集中采集,收集到了数千枚精美的化石标本。本次综合研究的临沂动物群来自山东省临沂市西郊的寺口剖面,软躯体化石集中产出于寒武系张夏组盘车沟段下部的黑色与黄绿色页岩中。根据其中的三叶虫,特异埋藏化石库的时代被确定在距今约5.04亿年寒武纪苗岭世鼓山期(Drumian)的早期,稍微晚于布尔吉斯页岩生物群。已有超过35个化石类群在临沂动物群中被发现,丰富了这一时期海洋生物与群落的多样性面貌。组合中多样性最高的类群是非三叶虫节肢动物,而其中又以奇虾类(radiodonts)和莫里森虫类(mollisoniids)最为引人注目。除节肢动物以外,多样的海绵动物和蠕虫状动物也值得进一步深入研究。临沂动物群中的化石大部分为软躯体形式保存,且许多都保存了精细的解剖结构,如附肢、眼睛、消化系统和刚毛等,为进一步了解这些生物的解剖结构提供了新信息。与其他经典的布尔吉斯页岩型特异埋藏化石库一样,临沂特异埋藏化石库中的软躯体结构以碳膜的形式保存在背景层与事件层交互出现的地层中,显示了类似的埋藏学路径在软躯体化石保存中的普遍性。

由于时代相近的其他特异埋藏化石库均集中于劳伦大陆,华北板块临沂动物群的发现为研究寒武纪中期的生物地理学提供了独特的视角。临沂动物群与同期的北美特异埋藏化石库之间有许多相同的生物类型,其中一些珍稀节肢动物,如迷音虫Thelxiope和莫里森虫Mollisonia,即使在原产地北美也十分少见,这暗示了华北与北美软躯体动物群在这一时期的密切联系。聚类分析(cluster analysis)、非度量性多维标度变换(nMDS)和网络分析(network analysis)等定量分析手段进一步支持了华北与北美软躯体动物群之间的联系,这表明华北可能充当着东冈瓦纳与北美之间的生物地理纽带。不过,由于来自不同角度的古地理证据尚存在差异,这种联系的生物地理解释还需要进一步的研究评估。

在比临沂特异埋藏化石库更古老的馒头组上、下页岩段(苗岭世乌溜期)中,该研究团队也曾发现保存良好的软躯体化石。此类化石在华北板块东部寒武纪中期地层中的连续分布,使华北成为研究这一时期生物面貌演替的重要潜力地区。澄江动物群的发现揭开了华南板块一系列寒武纪特异埋藏化石库研究的序幕,而临沂动物群作为华北板块第一个被综合研究的寒武纪特异埋藏化石库,也有望为华北寒武纪特异埋藏化石库的研究开启新的篇章。

本研究得到了中国科学院战略性先导科技专项(B类)、国家重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金和现代古生物学和地层学国家重点实验室项目共同资助。
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