环境

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地球生命萌芽的另类条件

氮是组建地球生命所必需的基本组成部分，但在地球早期，氮一开始只是以氮气的形式存在，氮气在化学上并不是一种积极参加化学反应的物质。分解大气中的氮分子是一个非常高能的过程，这让生物可以更好地利用重组后的氮元素。近期,研究者通过天文望远镜，对与太阳类似的年轻恒星大规模喷出的高能粒子风暴进行了观察，推测早期的太阳可能也有类似恒星风暴，并频繁地向地球抛出高能粒子，这些叫作超级耀斑的太阳风暴触发了早期地球大气化学变化。研究者估计，带电粒子云当时袭击地球的频率很高，可能一天多次袭击地球。超级耀斑和地球间互动的数值模拟表明，超级耀斑扰乱了地磁场，在地球两极制造出大量地磁缺口，从而让高能粒子能够穿过大气层。研究者随后发现，高能太阳粒子和地球大气层的成分，包括氮分子相互作用，产生一氧化二氮和氰化氢。氰化氢可能给构建例如氨基酸的生物分子提供了氮源，而一氧化二氮这种强有力的温室气体可能帮助地球表面温度上升到了可以支撑液态水和生命的温暖程度。这一过程可能也对火星早期环境产生影响，并可能对环绕类似太阳的年轻恒星的类地行星的气候以及是否存在生命产生影响。(NatureGeoscience2016，9：452-455)

早三叠世极端灾难的诱因

在早三叠世，地球上发生了多次极端高温事件和大洋缺氧事件，使整个生态系统的重建持续了500万年之久。目前，国际上对这一系列大灾难的发生时间和确切原因尚无定论。近期，研究者对华南地区的四条早三叠世剖面开展研究，校准了早三叠世各个亚阶的持续时间，改写了国际上对早三叠世系列灾难发生时间的认识。相关成果还指出，在2.5亿年前的地球上，每天的时间长度只有22个小时，一年有398个日出日落。之后由于潮汐摩擦等自然现象不断消耗地球自转能量，地球自转速度变慢，拉长了每天的时间长度，使原来的22个小时变成现在的24个小时。研究者还检测到了120万年斜率周期信号，首次发现该信号的强弱与早三叠世的多次灾难的发生时间有对应关系。这表明，天文因素深刻影响了早三叠世百万年尺度的全球气候变化与生态系统演化。（Geology2016,44: 623-626）

晚中新世至上新世亚洲夏季风逐渐增强

亚洲季风是全球气候系统的重要组成部分，其与厄尔尼诺活动和热带辐合带的相互作用是改变大尺度热量和水分平衡的关键因素，对亚洲乃至全球生存环境都具有重要作用，具有无可置疑的区域和全球意义。同时，季风降水维系了东南亚占世界人口一半以上居民的生存和发展，季风区的暴雨洪涝灾害，也构成了我国自然灾害的重要组成部分。近期，研究者通过最新高精度磁性地层学研究确定，黄土高原东部的石楼红黏土序列的底界年代为约8百万年。据此重建了晚新近纪夏季风演化序列，结果表明夏季风从820万年-260百万年前呈逐渐增强的演化趋势。研究者还提出，晚中新世至上新世南极冰量生长对同时期夏季风在长时间尺度上不断增强的趋势变化具有重要作用，且数值模拟显示，随着南极冰盖的逐步扩张，夏季风逐渐增强。关于亚洲季风受到南极冰盖生长影响的观点，填补了人们理解8百万年-4百万年前亚洲季风控制因素的空白。（EarthandPlanetary ScienceLetters2016，444：75-87）

金丝猴属适应高海拔的遗传机制

金丝猴属属于灵长目，猴科，疣猴亚科，包括5个近缘物种：滇金丝猴，怒江金丝猴，川金丝猴、黔金丝猴和越南金丝猴。金丝猴属所有物种均被列为红色物种名录，为濒危物种。除了具有重要的保护生物学价值，金丝猴属物种不仅演化出以树叶为食的特化食性，而且占据了从低海拔（800米）到高海拔（4500米）的生境类型。黔金丝猴和越南金丝猴分别生活在中国贵州和越南北部的低地山区，滇金丝猴，川金丝猴和怒江金丝猴生活在西藏和中国中部不同的高海拔区域。其中滇金丝猴，目前仅存于我国滇藏交界的高寒森林中，海拔高度都在4000米左右，是除人类外世界海拔分布最高的灵长类动物。金丝猴属物种为研究动物对高海拔环境适应性进化遗传机制提供了很好的动物模型。近年来，研究者对金丝猴属物种高海拔环境适应遗传机制开展研究，发现滇金丝猴中显著扩张基因家族中的基因显著富集在DNA修复和氧化磷酸化过程；能量代谢相关组织（心脏和肌肉）中高表达基因在物种间的组织比物种内不同组织之间表现出更大的相似性，而且高表达基因富集在与氧化磷酸化和心脏肌肉收缩相关通路；在三个高海拔金丝猴物种中（滇金丝猴，怒江金丝猴和川金丝猴）发现6个基因中的8个共有氨基酸替换，这些基因与肺功能，DNA修复和血管生成相关，突变可能有助于金丝猴在高海拔环境中对紫外线的抵抗；川金丝猴存在群体之间的重叠和各群体特异的受选择基因，这些基因与DNA修复，心脏和血管发育，缺氧反应，能量代谢和血管生成相关。（Nature Genetics,DOI:10.1038/ng.3615）

恐龙遭遇的双重灾难

在距今大约6600万年前，白垩纪与古近纪分界时发生的一次大灭绝事件，让非鸟类恐龙和四分之三的物种从地球上消失。但引发这一事件的原因却一直存在争议。目前较有代表性的观点把希克苏鲁伯陨石撞击归于主要原因，火山喷发被视为次要原因。但从时间节点上看，两者非常接近，化石证据不足，区分起来极为困难。近期，研究者在南极西摩岛找到一些完整的高质量化石，并借此对大灭绝事件进行了研究。他们使用了一种新的地球化学方法——碳酸盐二元同位素古温度测定法。该技术能让他们更准确地计算出白垩纪与古近纪分界时，记录在软体动物贝壳中的温度变化。研究显示，物种大灭绝和两次温度的迅速上升恰好对应。第一次灭绝事件与印度德干暗色岩火山开始爆发对应，第二次规模稍小的灭绝事件和希克苏鲁伯陨石撞击的时间更加接近。第一次灭绝事件增加了生态系统的压力，让第二次灭绝事件的影响更为严重。两者的叠加给地球白垩纪生物带来了灭顶之灾。但即便如此，目前非常清晰地将两次灭绝事件各自的作用区分开来还是很难。（NatureCommunications2016，7：12079）

亚洲板块和印度板块碰撞后的生物交流

生物交流是现有生物多样性的重要形成途径之一，大多发生于板块间具有适宜气候和温度的陆桥处。东南亚地区的大部分物种都是由冈瓦纳大陆经过印度次大陆扩散而来，使之成为现今世界上物种最丰富的地理区系之一。近期的研究表明，自始新世以来，印度板块和亚洲板块物种交流开始出现。自4400万年后，东南亚大陆与印度次大陆之间的生物类群交流频次加强，并在1500万年达到峰值。这与中新世中期在喜马拉雅山隆起的过程中，从缅甸到不丹的低喜马拉雅山麓雨林带区域的形成时间一致。而从1400万年后，印度板块和亚洲板块的物种交流减弱，这与印度北部和西北部季风气候的转变及气候的干旱影响相关。（Nature Communications2016，7：12132）

中国喀斯特地貌中的生物多样性

中国西南地区的喀斯特地貌是世界上最大的，也是全球范围内25个生物多样性热点地区之一，包含很多中国特有的和濒危物种。然而，学术界对于该地区的物种丰富度（一处不同物种的数量）了解甚少，并且也缺乏数据集来评估现有的自然保护区在物种保护上的有效性。近期，研究者通过文献和实地考察，以及咨询动物学家和野生动物管理人员，整理了1204个陆生脊椎动物的清单以及评估了此地271个自然保护区的保护能力。结果发现，在中国西南喀斯特地貌中的陆生脊椎动物中，哺乳动物180种，占全国总量的30%；鸟类643种，占全国总量的48%；爬行动物205种，占全国总量的53%；两栖类175种，占全国总数的58%。分析表明贵州省的保护效率远低于广西和云南省——贵州的自然保护区很少覆盖生物多样性高的地区。研究者表示建设新的自然保护区和扩张现有的保护区都应该基于生物多样性的情况。自然保护区的管理不应该只关注于濒危物种，也应该注意对于它们栖息的喀斯特地貌的保护。（ScientificReports2016，6：27297）