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“地质微生物记录了极端环境事件”入选中国古生物学十大进展

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热度17票 浏览15次 时间:2018年10月14日 10:00
中国地质大学谢树成团队研究成果“地质微生物记录了极端环境事件”入选中国古生物学十大进展

中国地质大学谢树成团队研究成果“地质微生物记录了极端环境事件”入选中国古生物学十大进展

(化石网报道)据地大之声(陈华文):近日,中国古生物学会第十二届全国会员代表大会对2017年度“中国古生物学十大进展”进行表彰。其中,中国地质大学谢树成教授团队的研究成果“地质微生物记录了极端环境事件”入选中国古生物学十大进展。

“地质微生物记录了极端环境事件”入选十大进展,其主因是保存在岩石中的古代细菌和古菌等微生物化石看不见摸不着,很难开展深入研究。这些微生物没有很好的结构多样性,不能像动物化石和植物化石那样可以从形态上开展研究,而只能从分子和同位素水平进行探索,因而需要现代化技术手段的创新。同时,地质微生物因处于生态系统食物链的底层而对气候环境变化相当灵敏,可以用来示踪地质时期的气候环境变化。然而,地质微生物记录的古气候古环境信息也很难识别,因而需要研究方法的创新才能取得突破。

谢树成教授领导的分子地球生物学研究团队,通过技术与方法创新,对保存在岩石和沉积物中的痕量地质微生物脂类分子进行深入研究,发现了地质微生物很好地指示了2.52亿年前导致生物大灭绝的恶劣古海洋环境。不仅如此,地质微生物还可以清晰地记录了新生代我国西北地区发生的一些大干旱事件。这两项研究成果清晰地展示了小小微生物可以诉说地球大灾难这一场景,为古生物学服务全球变化领域开拓了新方向。研究成果于2017年以两篇论文形式发表在《地球和行星科学通讯》上。

2.52亿年前的二叠纪—三叠纪之交,发生了显生宙最大的生物灭绝事件。生物是如何灭绝的?什么环境因素能够导致如此严重的大灭绝?这些问题一直是国际研究的热点和难点。我校地层古生物学研究集体,长期以来对这些事件开展了系统研究,谢树成教授及团队成员在2016年获得了该集体的第三个国家自然科学二等奖以后,继续从地质微生物角度,对这一大灭绝事件和相邻的另一次生物大灭绝事件(中二叠世—晚二叠世之交)开展对比研究,发现地质微生物能够识别引起这两次生物大灭绝的古海洋环境差异:地质微生物记录了古海洋环境在二叠纪—三叠纪之交远比中二叠世—晚二叠世之交恶劣,从而解释了这两次生物大灭绝不同灭绝程度的环境致因。

同时,地质微生物功能群还能识别那次最大生物灭绝中造成不同灭绝幕的古海洋环境差异:在二叠纪—三叠纪之交的两幕生物大灭绝中,地质微生物显示古海洋环境在第二幕(早三叠世)比第一幕(二叠纪最末期)更加极端,海水缺氧和硫化程度明显加剧,导致了固氮细菌和绿硫细菌的大发展,从而也解释了这次生物大灭绝两幕不同灭绝程度的环境致因。小小微生物能够破解海洋大灾难。

未来是否会出现全球变暖是当前人们最关注的问题之一,而全球变暖是否会导致旱灾与洪灾频发更是人们所关注的焦点问题。要对地球未来气候进行准确预测,谢树成教授认为,首先需要了解地质时期这些旱灾和洪灾发生的规律。然而,地质时期的旱灾等极端气候事件很难开展研究,因为缺乏记录这些事件的代用指标。谢树成教授领导的科研团队,继2017年初在《PNAS》上发表了最近1万年以来厄尔尼诺引发的长江中游暴雨事件的基础上,此次则从地质微生物角度对我国西北地区的大干旱事件开展研究。黄土高原最近35万年以来的细菌和古菌脂类分子显示,在每次冰期的最末期都出现了大干旱事件。更为重要的是,研究团队发现这些大干旱事件明显不同于人们已经熟知的东亚冬季风造成的一般冰期的干旱事件,可能是由热带海区类厄尔尼诺现象引发的。这是第一次从地质微生物角度发现了由热带海—气相互作用所引发的大干旱事件,显示了地质微生物在全球变化领域具有广阔的应用前景。小小微生物能够破解陆地大灾害。

据了解,另外9项入选中国古生物学十大进展的成果分别是:大量3D翼龙蛋和胚胎首次发现、 腕足动物化石有了“四库全书”、侏罗纪滑翔哺乳类动物新发现、发现华南寒武系有口无肛新动物、晚更新世古老型人类头骨被发现、早期鸟类化石揭示独立演化进程、最古老树木的生长模式终被解密、 琥珀揭示出了白垩纪蘑菇多样性、材蛀孔展示复杂的生态关系网等等。

成立于1929年的中国古生物学会,是国内成立最早的自然科学学术团体之一。从2016年开始,该学会每年度评选和发布“中国古生物学十大进展”。这项评选,有助于推动对地质历史时期生命演化历程的认识,对于进一步促进学科创新发展,展示我国古生物学领域取得的重大发现和科研成果,推动科学研究、科学传播和化石保护工作具有重要的意义。
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