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    中科院南京古生物所:地层学和古生物学的探秘者

    2017年7月17日 来源: 科普事业部

    最早的动物-贵州始杯海绵

    生命演化示意图

    南京古生物所研究中楼

    在南京古鸡鸣寺边上有一个古老的科研单位,它是中国科学院南京地质古生物研究所(以下简称南京古生物所)。南京古生物所是我国专业从事古无脊椎动物学和古植物学研究的科研机构,也是亚洲最大的古生物学研究所,并被外国学者誉为“世界三大古生物学研究中心之一”。

    南京古生物所所长杨群告诉《中国科学报》记者:“这里孕育了四五代地层学和古生物学的探秘者。”

    科研亮点

    南京古生物所由著名地质、古生物学家李四光于1951年倡导组建,曾被国际专家评估为:“亚洲第一、世界最好的地层古生物研究机构之一,21世纪一定能成为世界领先的研究所。”

    杨群介绍道:“近年来,南京古生物所聚焦寒武纪大爆发(5.4亿年~5.2亿年)之前的生物演化过程,并且取得了一系列重大科研进展。”

    从世界地层古生物研究发展来看,1909年,首先发现了布尔吉斯页岩的寒武纪生物群,1947年,发现了埃迪卡拉生物群砂岩中的印痕化石。杨群说:“长期以来的前寒武纪研究缺少宏体化石,目前还存在大量没有解决的科学问题,首先是古生物方面:寒武纪之前的生物是如何演化的、动物起源在什么时间、祖先动物什么样……”

    2014年,南京古生物所在三峡地区灯影组的碳酸盐地层中,发现了多种类型的埃迪卡拉生物群典型分子。埃迪卡拉生物群是寒武纪大爆发前夕埃迪卡拉纪最为独特的宏体化石生物群,它在早期宏体生物的演化过程中占有极为重要的位置。

    杨群告诉记者,埃迪卡拉生物群在澳大利亚首次发现以来,已在全世界大约30个地区发现,我国几代科学家从上世纪80年代起广泛寻找,但一直未发现典型的埃迪卡拉生物群,因此,三峡的发现算是补上了这一块重要的拼图,而且其独特的保存方式为深入了解这一动物群提供了全新的视角。

    2015年,南京古生物所殷宗军博士及其国际合作团队在瓮安生物群中发现了最古老的原始海绵动物化石,意味着动物起源的时间可能远远早于传统推测,也为了解6亿年前的瓮安生物群化石的多样性提供了新的数据和启示。

    殷宗军说:“虽然1998年瓮安古生物化石群便已被发现,但长期以来缺乏固定机制和具体规范进行行之有效的保护。”今年4月1日至3日,南京古生物所组织瓮安生物群化石保护与科学研究国际研讨会,协调各方达成保护共识。

    南京古生物所戎嘉余院士、沈树忠院士等对显生宙历次生物大灭绝进行了系统总结,并且对每一次生物大灭绝的型式和原因等进行了细致的分析,结果发现每次生物大灭绝不尽相同,其原因也远还没有研究清楚。

    “要真正解答这些问题,还需要精准的化石分类学、高精度的时间框架,以及多种地球化学指标相结合的环境背景等综合研究,才能得出比较合理的结论。”沈树忠指出。

    杨群说:“我们的科研人员对奥陶纪末生物大灭绝作出了大量有影响的优秀成果。”例如,2017年,以研究员张元动为首的科研团队在浙江安吉发现奥陶纪末的特异埋藏化石群——安吉动物群,展现了前所未知的“劫后余生”独特场景。

    世界各国地层和古生物科学家的最终目标就是要把地质历史时期各种事件列在统一的时间框架下,国际年代地层表是研究地球历史、探索生命演化统一的时间标尺,然而国际年代标准如何来确定?这里需要全球年代地层单位界线层型剖面和点位(GSSP)——俗称“金钉子”。

    “十二五”期间,全球寒武系江山阶底界标准——中国第10颗“金钉子”在湖南建立,“这是我所科学家主持建立的第7颗‘金钉子’,未来还会有突破。”杨群肯定地表示。

    优化调整

    不难发现,南京古生物所基本实现了“十二五”时期“一三五”规划的既定目标,2015年,在中科院“一三五”执行情况评估中获评优秀,2016年,“金钉子”研究代表中科院成果参加国家“十二五”科技创新成就展。

    面向“十三五”,南京古生物所对“一三五”规划进行了优化调整。其中,古生物学与地层学基础研究、应用基础研究和科学传播的一个定位不变。“十二五”时期的三项重大突破分别是:早期生命起源与演化,生物宏演化及其机制,地层层型、后层型研究及其应用。“十三五”将第二项突破调整为:海洋生物宏演化及其机制。

    “十二五”时期南京古生物所的五项重点培育方向分别是:地质历史时期生物多样性和谱系重建、地球生物学、应用古生物学与精时地层对比、古生物学与地层数学化研究、沉积学与古生态学,“十三五”时期,南京古生物所将其中的地球生物学、沉积学与古生态学调整为关键生物演化时期的古环境、陆地生态系统起源演化。

    杨群告诉记者:“我们对‘一三五’作了更加明确地细分,也将有利于‘十三五’时期科研力量的分配,以取得更好的科研成果。”

    研究员王军主要从事古植物学研究,他在接受《中国科学报》记者采访前刚从美国回来。他的研究方向对应于重点培育方向之陆地生态系统起源演化。他告诉记者:“在古植物领域的研究团队日渐减少,我去美国也是找一位相识多年的教授交流一下,如今这样的同行可以用指头数得过来。”

    可以说,王军团队的研究成果已经领先于国内外同行,他却谦虚地说:“国外同行从事该领域的时间比我们早上百年,如今我们只是追赶上,如何保持这样的优势,还需要继续努力。”

    谈到目前面临的困惑,“随着研究的深入,可供参考的古植物研究文献越来越少。”王军说,在研究所和老一辈科学家的支持和鼓励下,他也在拓宽思路,跟现代植物相关的学术交流也积极参加,希望通过学科的交叉获取更多可供古植物学研究借鉴的信息。

    平台建设

    南京古生物所副所长詹仁斌是创新研究群体“早古生代重大生物事件及其背景机制”的负责人。该团队主要研究4亿~5亿年之前海洋生物宏演化,以及与宏演化有关的地质事件。他说:“从理论方面来看我们研究的是生物演化,但还有应用研究,因为该时期也是重要矿产资源形成时期。”

    身为“杰青”和“百人”,詹仁斌说:“经费和人才是科学研究的保障,我希望能有更多的优秀人才来到南京古生物所,产出更多的科研成果。”

    在科研平台上,南京古生物所拥有现代古生物学和地层学国家重点实验室、中科院资源地层学与古地理学重点实验室以及几个研究室组成的基础研究部。

    其中,国家重点实验室在充分利用我国得天独厚的丰富化石资源和特有的地质条件的基础上,开展具有重要科学意义的古生物学和地层学关键问题的探索和理论研究,已经连续四次被科技部评为优秀(A)类国家重点实验室。

    以实验室建设的GBDB地层古生物数据库平台为例,随着超算技术的应用,不仅可以开展多类群生物演化的定量大数据计算,而且可以应用于地层精确划分与对比、烃源岩时空分布等的研究。

    新建的院重点实验室以资源地层学和古地理为主要研究内容,着重研究化石能源和其他资源地层生产实践中的相关科学难题,探索和开发以应用为主要目标的新技术和新方法。

    杨群指出:“院重点实验室主要加强研究所应用基础研究,为研究所与能源和地质矿产资源产业的紧密结合提供一个长期合作、共同促进的平台,寻求服务于生产实践,在与生产实践的结合中发展学科。”

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