雲南澄江寒武紀化石產地入選首批地質遺產地 專家:保存完整且豐富,世界少有
1984年6月,中國科學院南京地質古生物研究所助理研究員侯先光來到我國雲(yun) 南澄江帽天山附近,尋找古生物化石標本。他清楚地記得,當年7月1日下午兩(liang) 點多,他發現了第一塊保存軟軀體(ti) 的納羅蟲化石,由此敲開了洞察寒武紀早期生命之門。
10月26日,國際地質科學聯合會(hui) 首批100個(ge) 地質遺產(chan) 地公布,雲(yun) 南澄江寒武紀化石產(chan) 地和化石庫位列其中。在接受新京報記者采訪時,中國科學院南京地質古生物研究所澄江古生物研究站站長趙方臣表示,在保存質量上,澄江寒武紀化石有四個(ge) 特點,其中最重要的特點就是保存了軟軀體(ti) 結構。
“人們(men) 在這裏能夠感知到這片土地的神奇,因為(wei) 這片土地之下埋藏著五億(yi) 年前的生物。”趙方臣說。
化石保存
澄江化石蘊含著驚人的遠古生命信息
新京報:距今約5.2億(yi) 年的澄江寒武紀化石產(chan) 地是舉(ju) 世罕見的化石寶庫,作為(wei) 研究者,你第一次到那裏時有什麽(me) 感受?
趙方臣:澄江動物群與(yu) 寒武紀大爆發研究項目獲得2003年國家自然科學一等獎,當時那裏已經非常出名了。我讀大學的時候,它已經享譽世界。
它代表了現代生物多樣性的起點,將絕大多數現生動物門類的演化曆史追溯到寒武紀早期,為(wei) 揭示“寒武紀生命大爆發”的奧秘提供了極其珍貴的證據,被譽為(wei) “二十世紀最驚人的科學發現之一”。
我第一次到達澄江寒武紀化石產(chan) 地帽天山時,被化石的精美程度所震撼。這是自然界給人類呈現的自然藝術和瑰寶,是非常珍稀的,全世界很少有保存如此完整且豐(feng) 富的化石產(chan) 地。
新京報:澄江動物群化石為(wei) 何這樣珍貴?
趙方臣:澄江化石的珍貴在於(yu) 其保存質量和所處的地質時代,它們(men) 揭示出地質曆史時期最重要的演化事件之一“寒武紀大爆發”的秘密。在保存質量上,這些化石有四個(ge) 特點,其中最大的特點就是保存了軟軀體(ti) 結構。
所謂軟軀體(ti) 結構並不是說肉體(ti) 保存下來了,一般情況下,動物死亡之後有機體(ti) 很快就降解了,但澄江化石中,這些容易降解的部分很快被礦化保存了,所以化石不僅(jin) 保存了外殼和礦化的骨骼,而且保存了生物的軟體(ti) 器官和組織輪廓,如動物的腸、胃、口等進食和消化器官,運動器官腿肢和肌肉組織,以及神經和腺體(ti) 等。
我們(men) 做研究,要將化石生物學形態特征與(yu) 現生生物進行解剖結構形態學對比,討論它們(men) 的演化關(guan) 係,追溯演化曆程。軟軀體(ti) 結構的保存特點是在宏觀上把組織器官形態輪廓保存了下來。
在微觀尺度上,這些化石也很驚人,讓我們(men) 感歎大自然的鬼斧神工,有些化石保留了有機質殘留。生物化石化過程中形成了碳膜,在微納米尺度上保留了生物的形態學證據,我們(men) 需要用高分辨成像儀(yi) 器提取它的形態信息,比如雲(yun) 南蟲的研究,在鰓弓上發現了疊盤狀細胞結構和蛋白微原纖維構造。
同時,澄江化石保存在泥岩裏,盡管在成岩過程中被壓實,多呈扁平保存,但在一定程度上具有三維立體(ti) 保存的特點。通過micro-CT斷層掃描技術,我們(men) 可以清晰地看到掩埋在泥裏的化石形態細節特征。發掘這些身體(ti) 形態細節信息,將對認識生物係統分類、生態行為(wei) 有著重要意義(yi) 。
另外,由於(yu) 其為(wei) 快速埋藏,這些動物保留了原來生活時的樣子,生物間的相互關(guan) 係、動物行為(wei) 等生態學信息在一些保存環境下都能保存下來,其組合也可以反映居群、群落的特征,比如在澄江動物群裏發現了頭尾相接、呈鏈狀排列的節肢動物集體(ti) 行為(wei) 化石記錄等,充分顯示了澄江動物群無論從(cong) 化石保存質量、精度,還是內(nei) 容來說,都蘊含著驚人的遠古生命的信息。
新京報:為(wei) 什麽(me) 化石保存得如此完整?
趙方臣:特殊的埋藏路徑導致了後續的保存特征。生物體(ti) 被風暴引起的細膩泥質絮狀物快速掩埋。之後,在特殊的成岩礦化路徑下,它們(men) 的身體(ti) 快速發生化石化作用,有機質變成碳膜或被其他礦物取代,從(cong) 而把軟軀體(ti) 結構保存下來,形成化石。
研究工作
在節肢動物起源、演化等方麵獲得成果
新京報:科研人員是如何在地層中找尋化石的?你和團隊開展了哪些研究?
趙方臣:得益於(yu) 幾代科學家基礎地質工作的積累,摸清了化石的保存層位,我們(men) 在野外對化石層位的認識越來越清晰,在不同地層中找化石時有了知識儲(chu) 備。
經過30多年的連續發掘和研究,到目前為(wei) 止,澄江動物群已經發現包括原始脊椎動物在內(nei) 的300餘(yu) 種類,歸屬於(yu) 20多個(ge) 門一級的動物類型。
我們(men) 近年來在節肢動物的起源和演化、脊索動物起源和演化等方麵獲得一些成果,比如麒麟蝦的發現,就是一種揭示重要節肢動物起源的過渡型物種。它架起了從(cong) 奇蝦演化到真節肢動物的中間橋梁,填補了節肢動物起源過程中關(guan) 鍵的缺失環節。
另外一個(ge) 重要進展就是對雲(yun) 南蟲的研究,在鰓弓上發現了疊盤狀細胞結構和蛋白微原纖維構造,指示了雲(yun) 南蟲具有脊椎動物獨有的、由細胞軟骨構成的咽弓。這些新證據的發現對理解脊索動物起源具有重要意義(yi) 。
新京報:雲(yun) 南澄江寒武紀化石產(chan) 地和化石庫入選首批100個(ge) 地質遺產(chan) 地,你有何感受?
趙方臣:這是世界對澄江化石重要性的認可,每一個(ge) 地質遺產(chan) 地都是引領地質學的先鋒,我們(men) 做的基礎科學研究起到了助推作用,我感到非常開心。
科普工作
建成世界級澄江化石地自然博物館
新京報:遊客會(hui) 去澄江化石地旅遊嗎?當地是如何開展科普工作的?
趙方臣:2012年,澄江帽天山及周邊含化石地層正式被列入世界自然遺產(chan) ,是中國首個(ge) 、亞(ya) 洲唯一的古生物化石類世界自然遺產(chan) 。它的南麵靠近高原湖泊撫仙湖,帽天山和撫仙湖是澄江的兩(liang) 張城市名片,本身就是風景秀麗(li) 的地方,這裏離石林和昆明也比較近,所以經常有遊客到訪。
現在澄江化石地得到了非常好的規劃和保護,當地政府投入大量資金,建成了世界級的澄江化石地自然博物館,用於(yu) 展示和宣傳(chuan) 澄江化石的科學價(jia) 值和內(nei) 涵,帽天山也成為(wei) 宣傳(chuan) 生物演化的科學前沿陣地,已經成為(wei) 國內(nei) 外科學家向往的科學聖地,每年吸引大量的國內(nei) 外遊客參觀。
化石是介紹進化思想和生命由來的重要科普內(nei) 容,澄江動物群的發現讓人們(men) 對生命演化速率和演化模型都有了新的認識,澄江動物群的科學內(nei) 涵和化石所展示的自然藝術與(yu) 人文交互融合,對公眾(zhong) 理解演化思想產(chan) 生非常大的影響。
澄江化石地是對公眾(zhong) 開放的,公眾(zhong) 如果想看化石,可以到當地的自然博物館。人們(men) 在這裏能夠感知到這片土地的神奇,因為(wei) 這片土地之下埋藏著五億(yi) 年前的生物。
新京報記者 張璐
(新京報 第A11版)
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