陕南寒武纪早期宽川铺组微体球状化石类型多样,如何正确辨别这些球状化石的生物属性是当前早期生命演化古生物学研究中的一个难点.我们在宽川铺组中发现了一类为数众多,具有一个或者多个不规则的帽状隆起结构以及翻边帽沿的帽状化石.研究表明这些帽状化石均为不完整的个体,其完整形态呈不规则的凹球形.根据帽球状化石帽身的数量和相对位置,这类化石可划分为“单帽型”、“双帽型”和“复帽型”三种类型.这些凹球状化石呈双层壳壁,内壁光滑,外壁粗糙.因为凹球状化石形态及其表面小孔与微体藻类、后生动物的胚胎以及壳体化石差异都非常显著,所以推测这类化石可能与带壳原生动物亲缘关系最为紧密.

埃迪卡拉纪-寒武纪转换时期动物的起源、演化和“寒武纪大爆发”一直是国际古生物学界研究的热点问题,其中寒武纪早期小壳化石群与埃迪卡拉纪化石群和寒武纪早期澄江化石库之间的内在关系是古生物学界研究的难题,其主要原因是寒武纪早期与小壳化石群伴生的宏体动、植物化石的缺乏.发现于峡东地区的寒武纪早期岩家河生物群填补了这一缺失环节,该生物群包含宏体动物、宏观藻类、小壳化石、球形化石(可能的胚胎化石)、微古植物和蓝菌类等化石,部分宏体化石显示了从埃迪卡拉纪向寒武纪过渡色彩.化石保存方式有碳质膜、黄铁矿化、磷酸盐化、硅化.因此对岩家河生物群生物多样性和埋藏学进行综合研究,将可提供纽芬兰世(梅树村期)碳酸盐台地—碳酸盐台地内部的局部凹陷盆地相的一个较完整的生物景观图,对探索“寒武纪大爆发主幕”前夕生物的辐射、演化模式及保存机制具有重要的科学意义.

首次报道贵州剑河八郎地区寒武系甲劳组下部粉砂质、砂质页岩中的太阳女神螺类化石小厄兰岛螺属(Oelandiella Vostokova,1962)1相似种:Oelandiella ef.accordinonata(Runnegar and Jell,1976) emended Yang et al.,2012.剑河甲劳组Oelandiella可见较为显著横过背脊并在壳体两侧对称的同缘褶,推测其可能是在正常浅海环境中形成,因此,该化石的发现和研究将有助于了解甲劳组的沉积环境,为深入探讨其沉积环境提供新的证据.同时,确认寒武系第三统台江阶的甲劳组是Oelandiella在黔东地区的最高产出层位,为研究寒武纪太阳女神螺类软体动物的分类、演化等提供更多的化石材料.

小壳化石在寒武纪早期地层时代划分中具有重要意义,尤其在寒武系纽芬兰统的区域和洲际对比以及第二阶全球界线层型的确定方面,它们是重要的生物地层对比化石.湖北省宜昌滚子坳剖面寒武系纽芬兰统岩家河组含大量的小壳化石,根据小壳化石带可知岩家河组第1-3层为幸运阶,第5层硅磷质结核灰岩中出现Aldanella yanjiaheensis,表明第5层应属于第二阶.由于第4层炭质灰岩中缺乏化石记录,而不能确定幸运阶和第二阶的地层界线位置.笔者首次在湖北宜昌寒武系纽芬兰统岩家河组第4层上部炭质灰岩处理出一批微体古生物化石,弥补了这一层位化石记录的空缺.通过28个样品的系统分析,笔者获得上千枚小壳个体,系统鉴定和描述了6属10种,其中包括1个未定种和1个新种,新种为肿瘤形盘织金壳Zhijinites tumourifomis sp.nov..据材料中出现的纽芬兰统第二阶的标准分子Zhijinites longistriatus、其它共生化石组合以及碳同位素地层学等证据,可以推测第4层上部应该属于纽芬兰统第二阶,因此幸运阶和第二阶间的界线位置应该在第4层的中下部.

肋鳞鱼目是新鳍鱼类的一个干群,包括肋鳞鱼科和胸鳍鱼科,生活于欧洲和华南中、晚三叠世海洋环境.其中肋鳞鱼科鱼类通常个体较小,标准体长很少超过55 mm.根据最近发现于云南富源和贵州兴义中三叠世拉丁期(～240 Ma)海相地层的3块保存良好的鱼化石,命名了肋鳞鱼属一新种,霸王肋鳞鱼(Peltopleurus tyrannos sp. nov.).该发现代表了中三叠世个体最大的肋鳞鱼属物种(体长达72 mm), 为了解肋鳞鱼科的骨骼形态和摄食分异提供了新的信息.霸王肋鳞鱼不仅上、下颌口缘具有颇为粗壮的牙齿,在口内的颚翼骨上还生长有许多不同大小的钝牙;推测这些钝牙可能用于压碎一些带壳的无脊椎动物(如甲壳动物)和被硬鳞的小鱼,这与此前在兴义生物群中发现的东方肋鳞鱼形成鲜明的对比:东方肋鳞鱼体型很小(标准体长为26 mm)、口缘无牙、个体数量丰富,可能代表了一种集群游动、捕食细小浮游无脊椎动物的肋鳞鱼物种.新的发现表明华南中三叠世兴义生物群中的肋鳞鱼属已进化出两种不同的生态类型.

化石居群具有丰富的生物学与生态学内涵,相关研究是古生物学和古生态学的重要内容之一.通过研究居群,能够了解其生长规模的变化及结构,并推测其生长环境.在云南曲靖龙王庙采石场志留系关底组下部采集到一层腕足类,以无洞贝Atrypoidea foxi Jones这一种占优势,其中铰合标本共计381枚.通过居群结构分析,其大小-频率曲线呈正态分布且略微负倾,显示成年个体标本占居群的主体;生存分析显示幼年到成年个体曲线略微上凸,成年至老年大个体曲线下凹,暗示多数个体能发育至成体甚至老年大个体,这表明其所属环境适宜其生存.回归分析显示:该种个体生长过程中有些大个体变得较为横宽;大个体的壳厚不稳定;随着个体凸度变大,其槽隆发育程度逐渐增强.考虑到腕足动物个体大小受长宽厚综合影响,用体积作为指标来表达个体大小更为准确.结合已有研究,本文用密度法拟合出腕足动物体型大小公式,可为相关研究提供参考.

湖泊沉积物摇蚊亚化石的氧同位素作为一种新的指标,近来成为古气候重建的一种重要手段.本文在综述摇蚊亚化石氧同位素的来源特征、迁移过程及影响因素的基础上,揭示了其在古气候重建研究中的原理、优势、应用范围,并介绍了目前存在的实验技术瓶颈(生物体内氧同位素的提取)及其进展.本文着重涉及以下内容:①湖泊沉积物中摇蚊亚化石相较其它微体生物指标有易保存、个体大显著优势,方便提取足量的样品进行氧同位素分析;②摇蚊头壳氧同位素含量的影响因素众多,室内控制实验成果表明其幼虫体内约69％的氧都来自于栖息地的水中,而与食物中的氧同位素关系不显著,因此为摇蚊头壳中氧同位素信号的解释、历史气候条件的重建提供了重要的理论依据;③实验分析技术定量评估了不同实验方案(如化学处理、样品量大小、锡箔容器等)的误差;同时同位素质谱仪技术的发展极大的方便了测量过程.④摇蚊头壳氧同位素能较好地重建历史气温及降水的情况,但目前主要研究工作在欧美高山、极地地区展开.

寒武纪早期是全球小壳动物化石大幅射的时期,贵州寒武纪初期磷块岩中就含有大量种类丰富的小壳动物化石,而前人对其研究多局限于外观形态的描述,对其微观结构方面的研究较少.文中通过对贵州熊家场地区磷块岩中小壳动物Turcutheca,Paracircotheca,Loculitheca zhijinensis以及Protospongia化石进行电子显微镜观察,描述其显微结构特征.并对Turcutheca,Paracircotheca进行重点生物结构研究,探讨其壳体形态、生长发育方式.通过对小壳动物化石壳体进行SEM-EDS分析,确定组成壳体主要成分为碳氟磷灰石.另外,对化石Turcutheca内核填充部分、壳壁、围岩进行EDS能谱分析,及其元素特征进行对比,初步探讨生物体与成磷之间的关系,认为寒武纪早期小壳动物的繁盛对同期磷块岩的形成起到了至关重要的作用.

壳斗科植物花粉化石是被子植物花粉化石最为丰富的类群之一,在地史上自第三纪以来一直是中国各地质历史时期中植物区系的一个主要成分.据初步统计,我国第四纪地层中共发现壳斗科花粉化石有6属:Castanea,Castanopsis,Lithocarpus,Cyclobalanopsis,Fagus及Quercus,后者还分出含常绿栎类Quercus (E)和落叶栎类Quercus (D)两种类型.文中对6属中花粉形态相似的Castanea,Castanopsis和Lithocarpus 3属,以及Cyclobalanopsis和Quercus(E)花粉,从花粉粒形状和大小、萌发孔数量和形状、极面×赤道面的平均大小、最长极轴与最长赤道轴比以及外壁表面纹饰等多方面进行详细数值对比和照片对照,提出鉴定要点,希望能提高壳斗科花粉化石鉴定的准确性.同时,文中还讨论中国壳斗科各属植物生长的气候地理条件和生态环境.Castanopsis和Lithocarpus花粉化石分布中心范围在北纬28.-20.,反映该两属生长气候要求大约是年平均气温不低于15℃,年降水量不少于1 000 mm;Cyclobalanopsis和Fagus花粉化石的产地在秦岭一淮河一线以南,生长的地理气候条件要求是1月份气温不低于0℃,年均温在8-15℃以上,年降水量不少于800 mm的温暖湿润的生态环境;Castanea和Quercus花粉化石在全国各地均有发现,分布北界达北纬36.-50.,反映该两属生长的生态幅度较Castanopsis/ Lithocarpus宽得多,基本的生长气候范围在年均温3.5-23℃,能够忍受1月份低于-10℃的寒冷,也能够经受7月份近30℃的高温考验,年均降水量约为500-1 700 mm.希望该研究能为提高再造第四纪古植被和古环境,提供一些有说服力的气候地理条件的原始资料.

我国陕南寒武纪初期的宽川铺组(距今大约535百万年)以盛产磷酸盐化的微体小壳化石和球状动物胚胎化石而闻名于世,是探索早期动物门类起源和寒武纪生命大爆发研究中的一个非常重要的窗口.在宽川铺组中寻找微体化石新类型主要依赖显微镜下人工挑选的传统方法日趋低效,迫切需要新的技术手段来解决这些问题.而微体化石数量庞大,大小接近,形态简单,非常适合于采用机器学习的手段进行人工智能分类.我们在宽川铺组微体化石中尝试使用机器学习的手段来进行化石图像识别和机器分拣.采用方向梯度直方图来提取化石图像的主要向量特征,并设计了二叉树型多分类识别器进行化石数字分类.目前处理了5 000多张微体化石照片的人工智能识别,已经取得了较高的准确率.