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.

该研究对地质时期樟科植物花化石的主要类群,即Androglandula、Lauranthus、Mauldinia、Neusenia、Perseanthus和Potomacanthus属分别从属和种的形态特征、分布、地层以及系统意义进行了论述,并结合现代樟科植物从地层和分布、花序类型、花部形态特征和显微构造特征进行了分析.结果表明:(1)樟科植物在中晚白垩纪期,已经起源于劳亚古陆的中纬度区域.(2)樟科植物的花序类型为Mauldinia属的侧生花序类型和假伞形花序类型.(3)花为3基数的两性花,花被片6枚排列为2轮,雄蕊12或6,排列为4、3或2轮,最内轮雄蕊不育,第三轮雄蕊基部常见一对附属腺体,雄蕊药室瓣裂,4或2药室,雌蕊为单心皮.(4)花被片上常有大量的油细胞、并列型气孔器和单细胞毛.该研究结果中樟科花化石的发现,为樟科植物的系统演化提供了古生物学的证据和资料.

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.

在古生物学研究中,以X射线断层成像(Computed Tomography)为代表的三维无损成像技术可以在不破坏化石标本的前提下,同时获得标本外观形态和内部结构的信息,相比传统的可见光成像手段有着明显优势.为推动化石三维无损成像技术在国内古生物学领域的发展,本文系统介绍一种新型显微CT技术——三维X射线显微术(Three-Dimensional X-ray Microscopy).与基于几何放大和吸收衬度成像的传统显微CT技术相比,该技术有若干优势:(1)将同步辐射X射线显微断层成像的光学成像系统引入基于实验室X射线源的显微CT系统中,在几何放大的基础上增加了光学放大,优化了传统显微CT的系统架构,弥补了传统显微CT单纯依靠几何放大的不足,提高了空间分辨率;(2)采用可移动的X射线源和优化的光学成像系统,实现了低能X射线相位衬度成像,可以三维重构传统显微CT技术无法有效探测的、低吸收衬度的化石标本;(3)基于新的成像架构和成像算法,实现了厘米-分米级较大标本内部“感兴趣区域”(Region of Interest)精确导航和局部高分辨率(微米-亚微米空间分辨)成像;(4)可以实现小型扁平标本(宽厚比＞4,宽＜10 cm)高效率、高分辨率成像和长条形微体标本长轴方向自动分段无缝拼接的微米至亚微米级高分辨率重建,弥补了传统工业显微CT针对小型扁平标本和长条形微体标本高分辨成像效果不佳的缺陷.这些优势使得基于实验室X射线源的显微CT成像技术可以获得接近同步辐射X射线源的成像质量,从而有效推动化石生物学研究.

随着国家对基础研究的日趋重视,我国的古生物学,包括早期生命和寒武纪大爆发研究取得了长足的进步,研究手段和仪器设备日益改善和提高,例如扫描电子显微镜(SEM)和X射线显微断层成像技术(Micro-CT)的使用已经十分广泛.本研究以我国滇东地区寒武纪澄江化石库和乌龙菁组关山生物群特异保存的腕足动物化石为例,运用高性能微区X射线荧光光谱仪对化石标本和围岩的成分进行了定性和半定量分析.由于X射线有一定的穿透能力,且生物体与围岩的组成元素不同,因此对标本的定性分析可快速清晰地显示出某些生物体在光学显微镜下未显示出的生物解剖结构;对化石中化学元素(Na-U)和化合物的半定量分析数据可大致揭示澄江生物群与关山生物群沉积矿物元素的区别,并且筛选出更适合用于高精度元素分析的标本.微区X射线荧光光谱仪在测试和扫描前对样品普遍不用进行前期处理,可用于样品表面扫描和微区分析,操作快捷、有效,加之其较大的样品台空间,是一种先进的高灵敏度、非破坏性的元素分析手段,能为对比研究诸如澄江生物群与关山生物群等不同时代生物群的特异埋藏条件和沉积环境提供新的信息.

Tilia软件一直是微体古生物学特别是孢粉学科使用最为普遍的一款专业计算机程序.该软件主要将样品数据经统计计算分析,将每个样品化石科属类型含量以图谱的形式依据地层深度或时间顺序排列显示,使化石数据转换为地层图式.基于各科属特别是优势或建群类型含量上下层位变化特点和规律,划分生物组合带,以图的形式直观解读生物群落的地史演替和环境变化等科学问题.由于此软件一直在英文语境下运行,功能多样,操作较为复杂,往往令国内初学者难以入手和深入.本文将以新版Tilia 2.0.45软件为对象,基于先期积累的使用经验,结合我国学者的思维方式,通过简单的孢粉数据实例,图解步骤和过程,力求通俗易懂.为此,推出“基础版”和“高阶版”两种使用说明以满足不同层次的人员需求,前者针对初学者旨在短时间内快速入门掌握孢粉百分比图谱制作的基本技巧,后者面向有一定操作经验学者力求在浓度图谱、通量图谱及“深度-年代”模型和Neotoma全球生态数据库等方面拓展提高.

黑骨是古生代一类特殊的杆状微体化石,较少研究,零星报道于寒武纪早期至泥盆纪晚期沉积物中,常与其它微体化石(如几丁虫和疑源类)同时出现.黑骨的亲缘关系不甚明了,或与水螅类刺胞生物或者藻类有一定亲缘关系.通过统计已经发表的文献资料,可知此类化石包括3科18属35种.本文利用新近获得的中国黑骨化石材料,对黑骨的形态学、分类学、系统古生物学、地史分布和生物亲缘关系等方面进行综述.

激光共聚焦显微技术是一种以激光作为激发光源,通过特殊装置“针孔”来过滤离焦光线以提高光学分辨率和对比度的光学成像技术.由于大部分化石不能自发荧光,该技术在古生物学领域尚未实现大范围的应用.但若围岩能自发荧光而与化石之间具有一定衬度,或化石因含特殊成分能在特定波段激光照射下自发荧光而产生结构衬度,则可以运用激光共聚焦显微技术获得在普通光学显微镜及荧光显微镜下难以清晰观察到的信息.为推动激光共聚焦技术在古生物学领域中的应用,文中系统介绍了该技术的原理与使用方法,并以埃迪卡拉纪磷酸盐化特异埋藏的瓮安生物群微体化石为例,展示了该技术在化石成像中的若干优势.实验结果表明,瓮安生物群微体化石因富含磷灰石可自发荧光实现成像,使用激光共聚焦显微成像技术观察瓮安生物群化石薄片不仅可以获得较好衬度,而且还能提高成像的分辨率和清晰度.此外,在化石薄片的厚度范围内还可以实现化石结构三维重建.

蕨类植物孢子表面的纹饰形态复杂多样,在分类学和古生物学研究中具有重要意义,目前探索祖先性状演化常用形态学与系统发育学结合的方法.本文选取一回羽叶铁线蕨类植物为材料,用扫描电子显微镜观察其孢子形态,用5个叶绿体基因序列构建系统树,用最大似然法和最大简约法来分析孢子性状的演化.结果 表明:一回羽叶铁线蕨类的孢子纹饰有5种类型,即光滑、粗糙、颗粒、疣状及瘤状;这一类群的祖先孢子纹饰有很大的可能是瘤状纹饰;疣状纹饰可能是由瘤状纹饰演化而来;孢子纹饰由简单向复杂演化,越进化的物种其孢子纹饰越复杂.