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化石

2016-09-02

生物进化 2016年2期
关键词:生物群化石恐龙



化石

寒武纪晚期果乐生物群

布尔吉斯页岩型生物群是一类特异埋藏的化石生物群,化石通常保存了生物的软躯体信息,为研究早期生命演化提供了珍贵的材料。目前,除加拿大寒武纪布尔吉斯页岩生物群外,在我国寒武纪也发现了具有类似保存特征的化石生物群,如澄江生物群、杷榔生物群和凯里生物群等。这些化石生物群均分布在寒武纪的早、中期,但在寒武纪晚期一直都没有发现布尔吉斯页岩型生物群。近期,研究者在广西壮族自治区西部的百色地区靖西县果乐乡附近的寒武纪晚期地层中发现了丰富的、保存精美的布尔吉斯页岩型生物群,并将其命名为果乐生物群。该生物群的发现填补了布尔吉斯页岩型生物群在寒武纪晚期的空白。寒武纪晚期是海洋无脊椎动物演化史上的一个重要转折时期,在此期间,寒武纪演化生物群向古生代演化生物群逐渐过渡。果乐生物群的发现为探讨这两个生物群之间的演化关系提供了非常重要的佐证材料。(ActaGeologicaSinica 2016,90:30-37)

距今15.6亿年前的大型多细胞生物化石群

生命大约自40亿年前在地球上出现以来,之后差不多30多亿年的演化过程被认为非常缓慢,直到距今6亿年前都一直以肉眼不可见的微型、简单的微生物形式存在。迄今为止,已知全球发现最早的、个体达到肉眼可辨的生物化石是一种生活在距今18亿-14亿年前海洋中的丝状体化石,且生物学属性不明,称之为"卷曲藻"(Grypania),丝状体的直径小于2毫米。而最早的大型多细胞生物化石多发现于距今6亿年前后的地层中。近期,研究者报道了发现于河北迁西县和宽城县境内的大型多细胞化石群。该地区大面积出露距今15亿年前后的"中元古代"沉积岩石地层,使之成为全球揭示该时期地球演化奥秘的经典研究地区之一。含化石的地层称之为"高于庄组",因而可称为"高于庄化石群"。化石以灰褐色的有机碳质膜的形式保存在岩石中。发现的化石包括带状、舌状、楔形和长卵形等多种形态类型。其中一种最大的舌形化石长达28.6厘米,宽度近8厘米;另一种带状化石长度可达30厘米以上,宽度可达4.5厘米;部分标本可见明显的底部固着器官。同时,在含大化石群的岩石中,还发现了保存精美的多细胞组织碎片。综合分析化石形态、多细胞组织结构等生物学特征,并与现代海洋带状藻类进行比较,研究者认为这些化石是一类具有形态分异的多细胞藻类,它们可能通过光合作用固着生活在距今15.6亿前的浅海中。这一新的发现具有非常重要的科学意义。地球科学研究表明,距今18-8亿年前的地球表层岩石圈、大气圈、水圈和生物圈维持在近乎不变的"稳定"状态。因而,这个长达10亿年的地球时期被学术界称之为"枯燥的10亿年"或者"地球的中世纪"。高于庄化石群的发现则表明,所谓的"枯燥的10亿年"地球可能并不枯燥,当时的海洋生物出现了高可达30厘米、宽可达8厘米的、类型多样的多细胞藻类,据此可推测伴随生物这种演化水平的地球环境同样应该发生了明显的改变。因而,这一新的发现不仅改变了以前关于地球生命早期演化的既有认识,也为重新从不同角度探索距今18亿-8亿年前地球系统演化的奥秘提供了新的思考。(NatureCommunications2016,DOI:10. 1038/ncomms11500.)

华南早石炭世维宪中期珊瑚层新进展

早石炭世是晚泥盆世生物大灭绝造成珊瑚-层孔虫生物礁生态系统崩溃之后,后生动物建造复苏演化的关键时期。早石炭世杜内期无后生动物建造发育,后者直至维宪早期开始出现并逐渐繁盛,维宪晚期后生动物建造的多样性和丰度达到最高值。作为后生动物建造的一种类型,珊瑚层也在维宪期开始复苏演化,其最早出现于维宪中期,在维宪晚期达到鼎盛期,广泛分布于西欧和北非地区(古特提斯洋西部)。目前,华南地区(古特提斯洋东部)维宪期尚无珊瑚层的报道,因而,华南维宪期珊瑚层的组成及其与同时代西欧和北非地区珊瑚层的关系仍不清楚。为研究华南地区这一关键转折期珊瑚层的组成及其复苏演化,研究者首次详细报道了华南贵州雅水剖面维宪中期的珊瑚层。珊瑚层的生物多样性较低,包括5属5种,建造生物主要包括丛管珊瑚,笛管珊瑚和贵州珊瑚,附属生物包括腕足、海百合茎、有孔虫、钙藻、苔藓虫、腹足和介形虫。珊瑚层的岩石和微相类型丰富,主要包括珊瑚障积岩、珊瑚骨架岩和生屑粒泥灰岩。基于不同建造珊瑚组成,自下而上,珊瑚层可划分3个连续生长阶段:(1)贵州珊瑚生长阶段;(2)贵州珊瑚-笛管珊瑚生长阶段;(3)丛管珊瑚生长阶段。相对海平面的升高和降低分别控制珊瑚层的形成和死亡。华南上司组珊瑚层的生物组成与西欧和北非地区维宪中晚期的珊瑚层具有相似性。维宪中晚期珊瑚层的复苏与繁盛反映全球该时期处于相对温暖环境。(Palaeogeography,Palaeoclimatology,Palaeoecology2016,448:179-194)

化石揭示昆虫咀嚼式口器向刺吸式口器的过渡

地质历史时期,被子植物出现后与昆虫形成了复杂的协同演化关系,促进了被子植物和现代很多昆虫类别的辐射发展,但中生代昆虫为被子植物传粉的直接化石证据极少。近期,研究者对距今约1亿年前的白垩纪中期缅甸琥珀中的一类形态独特的小昆虫进行了深入研究。这类昆虫叫古啮虫,它们在1.65亿年前的中侏罗世道虎沟生物群就频现身影,其起源可以追溯到更古老的年代,它的构造特征与现代啮虫目相近,但古啮虫只有2毫米左右,其在琥珀中特殊的保存方式为了解这类独特的生物提供了新的、重要的形态学细节。古啮虫具有复杂的口器构造,是一大类昆虫(包括啮虫目、虱目、缨翅目、半翅目)由咀嚼式口器向刺吸式口器过渡的中间类型。同时,其独特的形态特征代表了昆虫纲的一个新目:二叠啮虫目,包括二叠纪至白垩纪的20多种灭绝类型。缅甸琥珀中的古啮虫是迄今所知最年轻的二叠啮虫目的代表,在地球上已经生活了近两亿年。古啮虫类的口器高度特化,从中侏罗统道虎沟组的化石类型中就可见一斑,道虎沟组古啮虫的腹腔中还发现了可能属于石松类的巨孢子。值得关注的是,缅甸琥珀中古啮虫腹部也发现了大量的花粉颗粒,经鉴定为紫树的花粉,它们独特的过渡型口器恰恰适合于吸食紫树微小的花粉颗粒(直径约10微米)。紫树目前仍生活在东南亚和北美,而古啮虫却早已灭绝。本项研究提供了不可多得的植物和昆虫协同演化的范例。(ScientificReports2016,6,23004,doi:10.1038/srep23004)

内蒙古西部发现热河生物群典型分子

早白垩世,伴随劳亚大陆的解体,在欧亚大陆的东部形成了一个以热河生物群为代表的陆地-淡水生物地理区系。热河生物群中除了带羽毛的恐龙外,还出现了被子植物、鸟类、哺乳动物和大量无脊椎动物等现代生物群的早期类群。该生物群可划分为三个发展阶段,不同阶段的生物面貌区别比较明显,早期阶段分布局限,中、晚期阶段分布范围显著扩大。我国冀北、辽西地区是热河生物群的中心分布区,早期热河生物群分布于大北沟组及其相当地层,中期和晚期热河生物群分别见于义县组和九佛堂组以及它们的相当层位。近期,研究者在内蒙古巴音戈壁盆地东部的测老庙坳陷巴音戈壁组首次发现了热河生物群的典型分子:东方叶肢介、三尾类蜉蝣和长肢裂尾甲。这些发现表明巴音戈壁组上段中部可与辽宁西部义县组上部和九佛堂组下部进行对比,同时也支持了热河生物群在中、晚期向西扩散到中国西北和内蒙古中、西部地区的假说。(Palaeoworld2016,25:76-83.)

热河生物群木化石揭示其季节性古气候

辽西早白垩世热河生物群因产出带毛恐龙和早期被子植物等化石而闻名于世,但对该生物群中保存有解剖构造特征的木化石研究相对较少。近年来,研究者通过系统解剖学的研究,报道了北票黑城子盆地下白垩统义县组发现的解剖构造保存完好的四个木化石类群,其中三个为首次报道的新类型,分别为:北票崖柏型木、黑城子落羽杉型木、生金北沟原始雪松型木及辽宁金松型木。这些木化石新材料的发现,使得辽西北票地区义县组的木化石增加到9属10种,进一步丰富了该组木化石的多样性,揭示了热河生物群繁盛时期裸子森林植被类型主要以罗汉松科、金松科、松科、柏科等植物构成。该项研究为深入揭示辽西地区早白垩世古气候及其演化提供了新证据。基于对辽西义县组木化石属种类型多样性及古地理分布特征的分析,并结合树木年轮和敏感指数等定量数据,研究者提出辽西地区早白垩世盛行温凉、湿润的季节性气候特征、且水分供应存在年际变化的新认识。(CretaceousResearch2016,61,57-70.)

中侏罗世的独特被子植物

被子植物的起源和早期演化一直是古植物学家、现代植物学家和演化生物学家关注的重要科学问题之一。化石能为探索这一科学问题提供可靠的实际资料。近日,研究者报道了来自中国内蒙古中侏罗世的被子植物化石——道虎沟雨含果。该植物包括相互连接的茎、叶、花、果以及果实里面的种子。该植物的叶子螺旋着生于一个弯曲的茎上,呈线性,具有五、六条平行的叶脉。聚合果包括二十多个螺旋排列的果实,每个果实中有一枚种子。保存于同一块植物化石中处于不同生长阶段的生殖器官使得人们可以窥见道虎沟雨含果的发育过程。该研究再次确认侏罗纪已经出现了被子植物,为人们研究被子植物起源和早期演化提供了新的化石证据。(HistoricalBiology2016,DOI:10.1080/ 08912963.2016.1178740)

中侏罗世的草本被子植物

草本植物和木本植物不同,它们没有次生生长,这在种子植物中仅见于被子植物。虽然被子植物的踪迹可能早在三叠纪就有了,但草本被子植物在白垩纪以前尚未见诸报道。我国内蒙古道虎沟是世界知名的化石宝库,曾经出产多门类的化石。近期,研究者报道了来自道虎沟村中侏罗统的一棵完整保存的草本被子植物——渤大侏罗草。侏罗草中被包裹的胚珠和种子确定了其被子植物属性。该标本虽小,但保存完整,包括相连的根、茎、叶、果。产于中侏罗统的侏罗草是目前已知最早的草本种子植物,它的发现促使人们重新审视被子植物的演化历史。(ActaGeologicaSinica2016,90:19-29)

最古老的松树化石

松树是全世界分布最多的树种之一,它们如何进化以及何时起源依然是一个谜。近期,研究者在加拿大新斯科舍省石膏采石场的一块岩石样本中,通过酸溶解的方法发现了一块被火烧焦的松树化石。在这棵松树活着的时候,全世界处于温室状态,氧气水平和温度都很高,具备了火灾发生的首要条件。含有易燃性树脂的松树会助长火势,这样一来它们产生的松果就能够没有其他竞争者,在被烧焦的森林地面上自由自在地生长。这块新发现的化石距今约距今1.4亿年,比此前的记录早1100万年,表明松树登上历史舞台的时间比人们认为的更早。(Geology2016,DOI,http://dx.doi.org/10.1130/ G37526.1)

弥曼鱼破解辐鳍鱼类起源之谜

硬骨鱼类是脊椎动物演化的主干。硬骨鱼类分两大支系,即肉鳍鱼类和辐鳍鱼类。大约在3.8亿年前的晚泥盆世,肉鳍鱼类开始登上陆地,演化出包括人类在内的陆地脊椎动物。然而,留在水中的肉鳍鱼类逐渐式微,辐鳍鱼类成为地球水域的征服者。今天的辐鳍鱼类拥有庞大的物种数,约占脊椎动物物种总数的一半,占领了从雨后水塘到深海火山口的各种生态环境。我们日常接触到的形形色色的鱼类,绝大多数属于辐鳍鱼类。晚志留世至早泥盆世(约4.3亿年前到4亿年前)是硬骨鱼类演化的关键阶段,肉鳍鱼类和辐鳍鱼类也在这一时期分道扬镳。在地质历史上,这是一个动荡不安的时代,地球环境在短时间内发生了多次改变。旧的生物类群衰落下去,创造了新的演化机会。长着上下颌的鱼类朝着不同方向发展出许多新的类群,奠定了之后四亿年中脊椎动物演化的基础。"鱼类的时代"开始了。然而,辐鳍鱼类在这一时期留下的化石却极其稀少。过去对最早期辐鳍鱼类的认识主要来自3.9-3.8亿年前的鳕鳞鱼化石,这是一种长可超过半米,流线体型,长着大的口裂和锋利牙齿的掠食者。它在欧洲和北美都留下数量众多,保存完好的化石材料。可是,鳕鳞鱼已经拥有了辐鳍鱼类的绝大多数典型特征,跟辐鳍鱼类与肉鳍鱼类的最近共同祖先相比,它们之间还存在相当大的一段缺口。在过去一百多年的古生物学史中,这一缺口一直是困扰学界的一个大谜团。晚志留世到早泥盆世,我国的云南东部还是一片处于赤道附近的热带浅海,这片水域成为了早期硬骨鱼类的演化摇篮。4.1亿年前生活在这里的曲靖西屯动物群中,占据统治地位的是多种多样的早期肉鳍鱼类,它们的数量和种类都很多,可能以体型较小的盔甲鱼和盾皮鱼类为食。这些肉鳍鱼类中有斑鳞鱼、杨氏鱼、奇异鱼等一系列古生物学的"明星物种",为研究肉鳍鱼类的早期演化提供了独一无二的窗口。西屯动物群的化石证据表明,在硬骨鱼演化的早期,各个类群的分野并没有那么明显。比如像斑鳞鱼那样的肉鳍鱼类,同时也具有一些辐鳍鱼类的特征。这说明西屯动物群已经相当接近辐鳍鱼类和肉鳍鱼类演化道路的分歧点。近期,研究学者借助高精度CT扫描技术,对4.1亿前的晨晓弥曼鱼脑颅结构进行了重新研究,揭示了弥曼鱼内颅具有典型的辐鳍鱼类特征,如侧颅管与喷水管,为解开辐鳍鱼类起源谜团提供了最新证据。该研究还发现"整列层"结构不但见于肉鳍鱼类,也存在于某些早期辐鳍鱼类,修订了"整列层"是肉鳍鱼类特有结构的传统假说。(CurrentBiology2016,http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2016. 04.045)

霸王龙进化之谜

生活在白垩纪晚期(距今8000万年前至6600万年前)的霸王龙是曾经在地球上漫步的最大食肉动物。霸王龙是霸王龙超科恐龙家族的一员。霸王龙超科恐龙最早可追溯至1.7亿年前,当时这类恐龙的体型只比人类稍大;然而它们却进化出霸王龙这类特大型食肉恐龙,登上当时地球的食物链顶端,之后恐龙灭绝。霸王龙怎么进化而来一直是个谜,原因就在于缺少1亿年至8000万年前这个关键时期的霸王龙超科化石。由于在化石记录中存在的一个2000万年的缺口——从距今1亿年前直到霸王龙出现,使得追踪这种感觉敏锐的大型食肉动物的进化变得非常困难。近期,研究者在乌兹别克斯坦北部发现的、生存于距今9200万年至9000万年前的恐龙化石,却似乎完美地填补了这一缺口。新发现的恐龙被命名为帖木儿龙。帖木儿是14世纪在乌兹别克斯坦一带的统治者。分析显示,帖木儿龙体型较小,只有马那么大,体重约250千克,与霸王龙7吨的重量及12米的体型相形见绌。但帖木儿龙已具有霸王龙"复杂大脑"的主要特征,也有霸王龙内耳的主要特征,听力非常厉害,甚至可以听到低频的声音。此外,帖木儿龙有着尖锐的牙齿以及长长的腿,可能是一种跑得很快的恐龙。尽管帖木儿龙不是霸王龙的直接祖先,但生活在同一时期的霸王龙祖先应该与帖木儿龙很相似,也应该是一种跟马匹差不多大小的猎食者,有着大大的脑袋与令我们自愧不如的敏锐听觉。(PNAS2016,113:3447-3452)

白垩纪中期的授粉者

脉翅目是完全变态类昆虫中较早分化的一支,在昆虫演化中具有重要系统地位。近期,研究者描述了缅甸发现的白垩纪中期(大约9900万年前)琥珀中保存的3个蝶蛉类物种。根据现代脉翅目昆虫和部分化石传粉昆虫的形态及生活史,研究者认为这些拥有特化的吸收式口器的昆虫,很有可能以花蜜或者花粉为食,它们的长口器可能起到了临时虹吸管的作用。测量结果显示这些昆虫的口器长度在0.4毫米到1.0毫米之间,在目前已知的化石传粉昆虫中最为短小。这些昆虫的授粉对象很可能是一些已经灭绝的裸子植物,然而也不能排除已存在于缅甸白垩纪中期的早期被子植物。这项研究有助于阐明白垩纪中期昆虫与植物的相互作用。(ScientificReports2016,6:25382,DOI:10.1038/ srep25382)

山西天镇晚白垩世发现一新鸭嘴龙超科恐龙

鸭嘴龙类是一类常见的草食性鸟臀目恐龙,发现于亚洲、欧洲、以及北美洲的白垩纪晚期地层中,有关它们的演化和起源尚不十分清楚。新近,研究者报道了发现于山西天镇晚白垩世灰泉堡组的一鸭嘴龙超科恐龙新属种:天镇大同龙(Datonglongtianzhenensis),该新发现不仅增加了鸭嘴龙超科恐龙的成员,而且揭示了鸭嘴龙超科成员特征演化的复杂性,为阐明鸭嘴龙类的起源和演化提供了新材料。新标本为一保存较完好的右侧齿骨并带牙齿。与其他鸭嘴龙超科恐龙不同,大同龙每个齿槽有两个功能齿,而且舌面齿冠上嵴的发育也具有独特的特征组合,如主嵴向远中方向偏移,次嵴发育,无其他附嵴以及主嵴上半段略后弯。通过对比研究,研究者发现在较进步的非鸭嘴龙科鸭嘴龙超科类群中齿骨和牙齿的演化过程非常复杂,许多鸭嘴龙科的特征在这些类群中时而出现,如:巴克龙齿冠具有较大的高/宽比,吉尔摩龙齿冠上只有一个主嵴和纤弱的附嵴,张衡龙齿冠上主嵴中置,南宁龙下颌冠状突前倾,大同龙每个齿槽有两个功能齿。研究者推测,为了获得更有效的牙齿咀嚼方式,在鸭嘴龙科起源前它的姐妹群们曾进行过多种尝试。同时这也说明,受大量趋同演化的影响,要厘清这些类群间的关系仍有待更多标本的发现。(古脊椎动物学报2016,54:67-78)

最早的节肢动物无节幼虫化石

节肢动物是物种数量最为丰富的一类无脊椎动物,有很多不同种类的幼虫。无节幼虫是其中最有名的一类,指的是幼虫刚孵化时身体分节不明显,仅具有少数几对附肢。近期,研究者在距今5.2亿年的澄江动物化石群发现了一种三维立体保存的无节幼虫化石,这是迄今发现最早的节肢动物无节幼虫化石。该幼虫体长仅为2毫米,经荧光显微镜和扫描电镜分析,它被鉴定为澄江化石群中大附肢节肢动物林乔利虫的早期幼虫。该幼虫身体前部除大附肢外还保存有4对发育完好、功能完善的双肢型附肢,用以实现游泳等运动功能。同时,幼虫身体后部保存有一系列尚未发育完好的附肢突起。这些突起从前往后逐渐变小,说明该幼虫跟龙虾、螃蟹、虾等甲壳动物的无节幼虫类似,虽然在孵化时仅具有少数几对发育完全且功能完善的附肢,但在随后的幼虫期,身体后部的体节及各自对应的附肢逐一出现。这一模式导致了越靠后的体节及附肢发育程度越低。此幼虫的发育模式为早期节肢动物进化提供了直接的化石证据,证明无节幼虫类的发育模式并不是仅存在于甲壳动物当中。在澄江化石群长达30多年的研究历史中,如此精美保存的三维立体节肢动物幼虫标本的发现尚属首次。(PNAS2016,113:5542-5546)

缅甸白垩纪琥珀中的脉翅目昆虫

缅甸琥珀形成于距今约1亿年前白垩纪中期,因其保存精美且丰富多样的生物内含物,在古生物学及进化生物学方面具有重要的研究价值。近期,研究者通过对大量缅甸琥珀中脉翅目昆虫的分类研究,发现了一个形态高度特化的物种。经过深入的分类学及比较形态学研究,发现该物种为中生代脉翅目的一个灭绝科——中草蛉科的新属种。研究发现,该物种幼虫足前跗节形态与近缘的草蛉科具有明显差异。通过与其他具有长足的陆生捕食性节肢动物对比,发现其形态特征与结网型蜘蛛和蚊猎蝽等具有捕食蜘蛛习性的昆虫具有一定的相似性,其长足和前跗节梳状的爪有助于该物种幼虫紧握蛛丝并在蛛网上爬行。因此,推断该物种可能是蜘蛛的专性捕食者,其特化的形态结构属于这种特殊食性的适应性特征。鉴于其特殊的形态及生物学习性,此新属种被命名为食蛛长足蛉(Pedanopteraarachnophila)。该研究为深入理解昆虫捕食行为的早期演化提供了新的科学例证。(CurrentBiology2016,http://dx.doi.org/10. 1016/j.cub.2016.04.039)

食团揭示早期鸟类的消化系统

在鸟类漫长的演化历史中,它们失去了牙齿和厚重的上、下颌,取而代之的是轻质的角质喙,同时还演化出了特别的消化系统,使得他们能够将食物"囫囵"吞入,而不经过咀嚼。对于骨骼、毛发和几丁质等难以消化的东西,鸟类会以食团的方式将其从口中吐出,而并非像其他脊椎动物那样随着粪便排出体外。鸟类的胃分化为腺胃和肌胃,腺胃能够分泌消化液对食物进行软化,而肌胃则主要对食物进行机械的研磨(如食谷的鸟类,肌胃中会有胃石)。鸟类的肌胃和小肠之间的幽门狭小,且小肠壁薄,因此骨头等难以消化的东西难以通过幽门,而残留在肌胃里(避免刺破小肠壁),随着肌胃的收缩,被压扁而成球状的食团,再通过消化道的逆蠕动作用,由肌胃向前运移,依次通过腺胃、食道,最终从嘴巴吐出。这样的消化过程不仅能够使鸟类快速将食物吞入体内,减小被捕食的机率,同时能将难以消化的东西迅速排除体外,减轻体重。近期,研究者根据对距今约1.2亿年辽西早白垩世的的鸟类标本进行研究,报道了一件保存有食团的反鸟类化石,这是迄今最古老的有关鸟类食团的化石记录。食团内主要为狼鳍鱼的骨骼碎片,这一发现首次揭示反鸟类能够以鱼类为食,并表明早白垩世的鸟类就已经具有和现生鸟类相似的消化系统。(CurrentBiology 2016,26:1170-1176)

最早的现代心脏化石

桑塔纳组是巴西中生代2个主要的化石产地之一,主要出露于阿勒莱皮盆地,该地层中的大部分化石可追溯至白垩纪早期(1.46亿到9500万年前)。桑塔纳地层的一个主要特征是它所包含的保存完好的化石中,有超过25种鱼类,也有很多种爬行动物、两栖动物、无脊椎动物和植物。而且因为常成结核性的化石保存,所以不仅保存了生物原来的体态之外,有时连动物身体内的器官构造及食物都能良好保存下来。所以巴西桑塔纳的化石是研究白垩纪早期地球生命世界的宝库。口腔裂鳞鱼(Rhacolepis buccalis),是属于海鲢鱼类的一员,身体成细长的纺锤型,体被菱形的鳞片,头部呈尖锐状,吻部尖,下颚长且朝上倾斜,口内有单列小齿。裂鳞鱼在白垩纪早期的南美洲浅海地区都能找到它的踪迹。近期,研究者通过三维X射线扫描,在这些已灭绝的裂鳞鱼化石中,观察到了软体组织的痕迹,并在其中发现了距今为止脊椎动物最早的分室心脏。这个心脏至少有5个心室,而人类只有4个心室。(eLife2016,5:e14698)

滤食海怪

奇异滤齿龙(Atopodentatusunicus)是一种具有特殊牙齿形态的滤食性三叠纪海洋爬行动物。在早先的研究中,由于化石保存原因,其特异的头骨形态并未得以正确认识。近期,研究者通过两件保存完美的化石标本重新复原了这种动物的头骨结构,其夸张的横向加宽现象此前仅在极少数鱼类和史前两栖类中偶有出现,这是爬行动物中的首次记录。此外,滤齿龙口腔中三种不同形态的牙齿分别用于啃食和滤食藻类,是植食性海洋爬行动物的最早记录,同时进一步说明早期海洋爬行动物适应辐射的多样性超乎想象。(ScienceAdvance2016,2:e1501659,DOI:10.1126/sciadv.1501659)

化石长颈鹿类的食性

食草动物的食性可以直观地反映动物生活期间的古植被情况,进而用于推测动物生存时代的古环境。不同类型的食性分析方法可以反映不同时间尺度上的食性变化。其中,肉眼可见的中磨痕可以反映个体在一段时间内(几十天)到一年左右的饮食偏好,因其具有操作的便利性、经济性和预测的准确性,成为近年来广为应用的食性分析方法。传统的中磨痕方法以有蹄类第二个臼齿的颊侧齿尖为研究对象,根据齿尖高度及磨耗状态划分出不同的磨耗类型,进而推测有蹄类的食性。新的牙齿中磨痕方法则适应于牙齿釉质磨耗后呈带状的类型,研究区域位于臼齿咬合面颊侧的第二个釉质带上,根据不同的磨耗形态划分为四个类型,分别代表典型的食嫩叶的类型、混合类型以及典型的食草类型。现生长颈鹿科只有长颈鹿和霍加狓两个属,二者均以嫩叶为食,霍加狓的食物中可能还包括一部分水果的成分。而晚中新世的长颈鹿科化石则发现了超过15个种,食性具有很大的变异范围。为了检验化石类型的食性,研究者以8个食性确定的现生反刍类属种统计数据为基础,对190件化石长颈鹿类标本进行了牙齿中磨痕数据采集,运用判别函数分析方法分析了新旧两种中磨痕方法的四个变量,进而对化石长颈鹿类的食性进行了推测和对比。结果显示,希腊的长颈鹿类化石含大量的食草类型,而中国的长颈鹿类化石则包含更多的混合食性类型。这表明在晚中新世,受地中海气候影响的希腊可能较受东亚季风影响的中国的气候更加湿润。(Palaeogeography,Palaeoclimatology,Palaeoecology2016,449:194-204)

甘肃早白垩世恐龙蛋化石新类型

我国甘肃省兰州-民和盆地位于甘肃、青海两省交界地带,是印支运动后在祁连褶皱系基底上发育形成的中新生代断拗山间盆地,其中广泛发育出露良好的下白垩统河口群。河口群为一套湖泊相为主的红色碎屑岩、泥岩沉积。在永靖县盐锅峡镇老虎口一带发现了大量以恐龙足迹为主的遗迹化石。2002年,首个恐龙骨骼化石发现于盆地东部,被命名为巨齿兰州龙,这是世界上已知牙齿最大的植食性恐龙。2006和2008年又分别报道了两个基干巨龙形类蜥脚类:刘家峡黄河巨龙和炳灵大夏巨龙。2013年再次报道了多刺甲龙亚科恐龙一新属种:金城洮河龙,为亚洲首次发现。这里虽然出土了大量恐龙骨骼以及恐龙足迹化石,但是至今未有蛋化石的报道。近期,研究者报道了发现于兰州-民和盆地下白垩统河口群的蛋壳化石新材料,并依据蛋壳显微结构建立一恐龙蛋新属新种杨家沟多小枝蛋(Polyclonoolithusyangjiagouensis),并将其归于一新科:多小枝蛋科(Polyclonoolithidae)。新发现的蛋化石标本不同于所有已知的恐龙蛋类型,具有独特的显微特征组合:分叉的蛋壳单元向外延伸至蛋壳外表面,并未在靠近蛋壳外表面处融合成层;弦切面上具相互链接或独立的多角形的蛋壳单元;以及不规则的气孔通道。由于我国的恐龙蛋化石大多出自晚白垩世地层,仅在辽宁曾有早白垩世恐龙蛋的报道,该新发现扩展了我国恐龙蛋化石的地质和地理分布,也有可能为圆形蛋科蛋壳结构的起源提供新的认识。恐龙蛋壳新材料的发现也表明兰州-民和盆地的河口群蕴含着一个丰富而独特的恐龙化石组合。(古脊椎动物学报2016,54:79-88)

白垩纪琥珀中最原始的蚂蚁及其社会化起源

昆虫的社会行为(广义)是指昆虫集群生活,并出现了较复杂的分工协作关系,其中育幼行为(照顾后代的行为)是社会性起源的基础。蚂蚁是地球上数量最多的昆虫,也是最成功的社会性昆虫,其社会行为的起源和演化吸引了许多人的关注。早在《物种起源》一书中,达尔文在介绍社会性昆虫中的不育工蚁中写道:"(不育工蚁的存在)实际上对我的整个理论是致命的"。自达尔文时代以来,许多研究者从不同角度对蚂蚁的社会行为起源进行了深入研究,取得了很大进展。但由于化石证据匮乏,对蚂蚁早期形态和生态演化仍然不甚了解。长期以来,学界普遍认为早期蚂蚁的形态和生态较为单一,直到进入新生代,才在生态和形态方面辐射演化。另外,分子、形态、生态学研究表明最早的蚂蚁很可能是一些独居的捕食类群,但却缺少化石证据。近期,研究者对法国和缅甸琥珀中的2000余枚蚂蚁标本进行了系统调查,发现了一些具大颚的捕食性蚂蚁(黑帝斯蚁)。特别是从中、法、德三国馆藏的缅甸琥珀(时代约为1亿年前的白垩纪)中共找到四枚特化的蚂蚁:该类蚂蚁具有一对巨型镰刀状大牙(大颚),长度近乎头长的两倍;其唇基中部向上延长,在头上形成一个独特的"角",堪称蚂蚁中的"独角兽",因此被命名为"独角蚁",属于黑帝斯蚁中一个极其特化的种类。功能形态学分析表明独角蚁演化出了一种独特的捕捉机制用于捕食相对大型的猎物:其"角"尖长有球状的毛囊,同时"角"的外侧带有感觉毛,一旦碰触到猎物,下部一对大牙迅速抬起,与上面的"角"配合,共同夹住猎物。如此特化的头部结构是首次在蚂蚁中发现。现生蚂蚁三个亚科中部分类群也演化出了类似的捕捉机制,但它们的大颚都是横向运动,而独角蚁的大颚却是垂直运动。本研究同时修订了法国和缅甸琥珀中的其他几类具大颚的黑帝斯蚁,并重新解释了其大颚和唇基结构的演化。研究认为已知最原始的蚂蚁(黑帝斯蚁)的确是独居而非群居的捕食类群,与最近的分子、形态、生态学研究预测相一致。蚂蚁演化早期就出现了明显的形态和生态特化,其早期演化过程比先前的设想要复杂的多。独角蚁的发现也修订了早期蚂蚁形态保守的传统认识。(CurrentBiology2016,doi:10.1016/j.cub.2016.03.075.)

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