关山生物群是继澄江生物群之后云南寒武纪早期地层中发现的又一个特异埋藏的化石宝库.现已报道10多个门类的化石动物,对研究寒武纪生命大爆发、后生动物起源及演化、寒武纪早期生态系统的复原等重大学术问题具有特殊的意义.始海百合属于棘皮动物门海蕾亚门,于寒武纪早期出现,志留纪灭绝.笔者将荧光显微镜等先进成像方式与传统的研究手段相结合,对新采集到的关山生物群始海百合化石标本进行深入细致的系统古生物学研究,对其精细形态学构造和生活习性获得更深入的了解.这对于认识寒武纪早期的生物多样性和棘皮动物的演化都具有重要的意义.

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.

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.

Schlosser (1924)记述了最初发现于内蒙古化德境内或附近的二登图、敖兰卓蕾、哈尔敖包及华坝的古麝(Moschus grandaevus).1959年中苏古生物考察队在化德的另一个地点土城子采集到不少古麝化石.2013年以来作者在土城子进行的野外发掘积累了更多的古麝化石标本.土城子标本在形态和测量数据方面和二登图等地点的古麝非常接近,可以归入同一种.根据现有资料归纳,古麝的地理分布范围自俄罗斯的西伯利亚到华北,很可能延伸到华南;其地质时代分布范围为晚中新世-上新世.食叶型古麝在土城子晚中新世地层中的出现说明当时土城子一带有森林环境.支序分析显示麝属(Moschus)化石种相互之间的系统关系非常近,可以归并为麝族(Moschini)或麝亚科(Moschinae);Micromeryx更接近麝属和鹿科,它与麝属之间的关系比以前认为的复杂,而Hispanomeryx更接近牛科.

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.

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.

遗迹歧异度作为评估生物成因构造中形态轮廓变化的概念被引入,它揭示出造迹生物个体轮廓、运动系统和行为过程的主要创新.遗迹歧异度是基于形态结构设计的测量鉴别,而遗迹多样性是指遗迹分类的数量,即遗迹属或遗迹种的数量.本文统计前寒武纪-寒武纪之交(埃迪卡拉纪和寒武纪纽芬兰世、第二世)的88个遗迹属,并鉴定出40个形态结构设计类型,其中前寒武纪包含22个形态结构设计类型,遗迹多样性为32;寒武纪遗迹形态结构设计类型为38个,遗迹多样性为82.前寒武纪-寒武纪之交的遗迹化石资料显示,埃迪卡拉纪和寒武纪幸运期之交是遗迹多样性与遗迹歧异度的突变期,两者数量均显著增加.这表明造迹生物在数量上急剧增加,在形态类型上更加多样,造迹生物的个体轮廓、运动方式以及行为过程都渐趋复杂、多样,有力地支持了寒武纪生命大爆发事件.遗迹歧异度和遗迹多样性相结合,将会进一步增强遗迹学在演化古生物学中的重要性.

古生物化石研究传统的磨片法耗时,且具有破坏性,研究者不可能对珍贵的化石标本进行这样的操作,因此研究只能停留在化石的外表面.而古生物CT装置的出现使研究者可以对化石内部结构进行无损检测,得到上千层化石的图像数据.主要论述国内首套古生物CT装置的研制及典型应用,其中225-3D-μCT显微CT系统具有三维成像能力,最高分辨率达5μm,可以检测直径100 mm,高度100mm尺度的化石;450-TY-ICT通用型CT可对大尺寸化石高信噪比成像,检测范围是直径800mm,高度1000mm,分辨率达200 μm.这两台古生物CT以高成像性能满足了研究者对不同尺度化石的不同检测需求,成为中国古生物化石研究中非常重要的技术手段.

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.

随着真菌化石被不断发现,利用化石中的真菌研究真菌类群的起源和进化历程逐渐成为真菌进化生物学研究的一个热点.真菌化石还是研究古生态中真菌与其他生物之间相互作用的重要材料,而这种相互作用既能用于研究古生物间的协同进化,也能成为判断古生态、古气候的重要依据.本文综述了国内外真菌化石的研究进展,旨在为更加系统准确地确定不同真菌类群的分化时间,重建真菌的系统发育树提供参考,同时也为研究生物间相互作用以及推断古生态环境提供帮助.