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中国地质大学(武汉)地层古生物团队:不畏浮云遮望眼

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热度14票 浏览282次 时间:2017年4月07日 09:51
   团队部分成员在野外考察

团队部分成员在野外考察

2016年夏天,团队部分成员在甘肃迭部扎尕那山顶上采样

2016年夏天,团队部分成员在甘肃迭部扎尕那山顶上采样

(中国化石网报道)据地大之声(刘妍慧):近日,在2016年度国家科学技术奖励大会上,中国地质大学(武汉)地层古生物团队谢树成教授等完成的《显生宙最大生物灭绝及其后生物复苏的过程与环境致因》,荣获国家自然科学奖二等奖,这是2000年来我校殷鸿福院士领导的地层古生物团队以第一单位第三次获此殊荣。

在荣誉面前,他们却说“有遗憾”。谢树成教授说:“申报奖励的成果仅涵盖了6年,但我们的研究是整个学科团队持续了十几年共同努力的结果。然而获奖名额有限制,只有5个人的名字,这始终是个遗憾。今天的荣誉,由学科团队的每个人共同分享!”

勇于创新 站在学术研究最前沿

2.52 亿年前的二叠系-三叠系界线是地质历史上一条极其重要的分界线,既是古生代与中生代之间的时间分界线,也是地球气候从冰室期向温室期转变的关键时期。二叠纪-三叠纪之交的研究,对当代全球变化和生物多样性危机这两大列入联合国公约的全球问题,具有重要启示意义,因而一直是国际研究的热点。

自上世纪七八十年代以来,我校以杨遵仪院士和殷鸿福院士领衔的“第一代”、“第二代”地层古生物团队,一直对二叠系-三叠系界线开展研究,领导了全球科学家在我国浙江长兴建立了全球二叠系-三叠系界线层型剖面与点,俗称“金钉子” 。

21世纪初期,在建立了二叠系-三叠系界线“金钉子”以后,研究团队就从该项目开始着手开展该时期生物与环境的协同演化研究。如何在继承传统优势的基础上进一步“深挖”,这是“第二代”、“第三代”地层古生物团队面对的挑战。

中国科学院院士殷鸿福说,他们之所以敢于“难题”挑战,是在长期积累基础上的思想解放。“我们既要发掘传统优势,更要开拓新领域。首当其冲的,就是要用地球系统科学的眼光来看待古生物学,实现从古生物学到地球生物学的跨越。”

赖旭龙教授一直认为,在基础研究领域,跟踪模仿会降低失败概率,但这个“成功”只是跟在别人后面的亦步亦趋。只有敢于解放思想,在那些看似不可能处进行交叉创新,才能取得质的飞跃。

让我们回顾一下六年中,获奖成员在地球生物学方面勇于创新的时刻——

2007年,赖旭龙、江海水、谢树成、宋海军教授等人,建立了华南二叠纪末期-早三叠世高精度的海相生物地层格架,提出了二叠纪-三叠纪之交两幕式生物大灭绝,发现了对应的两幕环境变化,从而将生物大灭绝的环境致因锁定在地球内部,而不是前人认为的地外因素。这一原创性成果被《自然中国》作为一种灭绝理论进行亮点评述,被列为 2008 年度中国百篇最有影响的国际学术论文。

2010年,谢树成等人从地质微生物时空分布的角度确证了火山活动是造成这次生物大灭绝的主要原因之一。2012年,赖旭龙、孙亚东等进一步定量重建了二叠纪-三叠纪之交长达八百万年的古海水温度变化,提出了火山活动触发的二叠纪-三叠纪之交快速升温与随后长达五百万年的极热高温是生物危机的主要环境致因。这一创新性认识,被《科学》杂志单独撰文评述,并入选2012年“中国科学十大进展”和“中国高校十大科技进展”。

与此同时,谢树成、宋海军、罗根明等人,发现了生态系统食物链底层的微体生物在二叠纪-三叠纪之交大灭绝后的快速复苏,提出了地质微生物对古海洋水化学具有快速响应、灵敏示踪的能力。这一原创性成果,修正了古海洋水化学的传统认识,被《科学》再次再次单独撰文正面评述。

接二连三的成果,刷新着国际古生物学界对此研究领域的认知,我校地层古生物团队用创新成果,实现了向地球生物学的跨越。

持之以恒 携手破解科学难题

在讲述项目研究的过程中,殷鸿福院士反复提到“坚持”这个词:要静得下心来,甘坐冷板凳。

“生物大灭绝的模式与原因一直是国际研究的难点。研究中,我们遇到了很多困难,如果不是殷鸿福老师的激励,很多时候我们可能就要放弃了。”谢树成说,“要解决这些问题,需要突破一系列的研究瓶颈,包括高精度生物地层格架如何搭建、数亿年之前的古温度如何定量、看不见摸不着的地质微生物如何研究、不同生物如何适应和反馈这些恶劣环境等问题。”

其中,一个棘手的科学难题,是如何确定2.5亿年前的温度?赖旭龙解释,主要是研究牙形石氧同位素的数据而来。“这项工作历经五年,工作量巨大,仅岩石样品他们就采集了两吨多,为了获取精确的数据,孙亚东等人甚至一个多月在显微镜下工作400多个小时。”最终,挑选出约1.5万枚牙形石个体,然后在德国爱尔兰根-纽伦堡大学的实验室中,进行了氧同位素的测定,在此基础上,构建了该地区早三叠世完整的温度变化曲线。

正是凭借着百折不挠的毅力和严谨的科研态度,该团队成员逐渐突破一系列瓶颈,一项项成果随之呈现。谢树成回忆:“想起那段激动人心的日子,艰苦又快乐。”他感叹,“只有在面对瓶颈的时候耐得住寂寞,才可能啃下这个硬骨头;只有在面对较新的领域坐得住,才可能在这一领域有所作为。”

“当然,我们这种坚持绝非关起门来搞研究。事实上,我们非常注重与国际同行建立了良好的合作研究关系,团队成员长期与德国、英国、美国的研究机构开展了广泛的交流与合作,为后续的研究工作奠定了坚实的基础。”赖旭龙说。

薪火相传 着力培育年轻一代

5名获得国家自然科学二等奖的科学家中,除60后的谢树成、赖旭龙外,宋海军、孙亚东、罗根明都是80后的青年才俊,从学生时代一直到毕业留校至今,都跟随导师从事这项研究,三人在学生时代都曾获过“李四光优秀学生奖”。

“我是地质学专业的,但在研究的过程中时常要用到化学、数学、编程等方面的专业知识,这些都需要用心钻研。”今年年仅34岁的宋海军副教授师从国家杰出青年基金获得者童金南教授,是地层古生物团队的主将之一,他确证了两幕式生物灭绝型式,发现底栖微体生物的快速复苏,这一成果被《科学》撰文介绍,这对项目的深入研究功不可没。

同样孙亚东也是该团队中的一员干将,他从本科开始,就跟随导师赖旭龙参与这项研究。2012年,27岁的他作为一名在读博士生,与团队中其他年轻人一起,定量重建了二叠纪—三叠纪之交长达八百万年的古温度成果,首次发现了早三叠世的温室地球效应,研究成果发表在国际著名期刊《科学》上。美国著名学者David Bottjer 教授在该刊同期“Perspectives”中撰写正面评述文章,认为该研究成果对解释一系列古生物学与沉积学现象,具有重要意义。

33岁的罗根明是殷鸿福和谢树成的得意门生,他是研究组的主要成员之一,2011年博士毕业后留校任教。他提出了极低的二叠纪—三叠纪之交海水硫酸盐浓度及其对气候和生物代谢的影响,阐述了二叠纪末大灭绝后海水的氮营养盐的来源,为项目突破贡献了重要力量。

在5名获奖者的身后,还有支撑他们的坚实科研队伍。童金南、江海水等教授为本项目作出了重大的贡献,他们在带领团队获得教育部一等奖后,为了提携青年人才,自愿退出了此次报奖。此外,还有大量的硕士生、博士生参与其中。虽然在这次获奖名单上没有他们的名字,但这些年轻人的付出,将在国际地层古生物学界熠熠生辉。谢树成说:“如果有一天,地球生物学研究又有新的突破,我相信一定有他们的身影。”

创新不止,薪火相传。如今,研究工作仍在紧张进行。谢树成坚定地说:“在今后的研究中,学科团队将重点开展陆相地层的相关研究工作,以期从海陆对比角度,对这一重大地质突变期生物与环境的协同演化过程,进行规律的总结和理论的探索,为生态文明建设和人类社会的可持续发展作出新贡献。”
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