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【中国科学报】于细微处见真功

——微生物岩蓝藻化石研究再获突破

2016-05-09 中国科学报 王晨绯
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蓝藻在沉积物中形成的化石,使岩石呈斑点状、网状、树枝状等特殊结构。

  2.5亿年前的二叠纪末,地球上的生物发生了一次灾难性的灭绝事件,大约95%的海洋生物物种和75%的陆地生物物种突然、永远地消失了。大灭绝之后,在低纬度的浅海地区,广泛形成了一层几米厚的微生物岩。由于其表面呈树枝状、网状、斑点状等特殊形态,特别是可能包含了特殊的环境意义,微生物岩吸引了国内外许多学者的关注和研究。

  近日,澳门赌场地质与地球物理研究所的吴亚生副研究员与澳门赌场水生生物研究所虞功亮、李仁辉、宋立荣以及美国田纳西大学瑞丁等合作,成功揭开了微生物岩的成因。这一成果已经在国际著名的《三古》杂志上发表。于细微处见真功!中国学者在小小蓝藻化石的研究方面再一次走在国际前列。

  成因众说纷纭

  从1999年美国和英国学者最初报道这种岩石起,中外学者开展了15年的研究,提出了各种解释。

  直到2014年,吴亚生与虞功亮、李仁辉、宋立荣,以及瑞丁等合作,真正揭开了微生物岩的神秘成因:2.5亿年前生物大灭绝之后,全球陆地生态系统被彻底破坏,大量有机质被流水搬运到浅海环境,造成海水富营养化,加之气候炎热,引起一种叫微囊藻的蓝藻的大爆发,形成赤潮。蓝藻在沉积物中形成的化石,使岩石呈斑点状、网状、树枝状等特殊结构。

  早在2003年,北京大学刘建波和日本学者易扎克就在微生物岩中发现有小球状的化石,2005年中国地质大学王永标、2006年中国地质大学杨浩、2012年英国布鲁内尔大学Kershaw等,也都报道了这种小球状化石。但是,关于其生物分类位置、生活方式,一直无人解决。

  揭示小球状化石的“身份”

  2015年,吴亚生领导的研究小组与虞功亮等再次联手,确定小球状化石是现今仍然存在的一种蓝藻:斯塔尼尔藻的化石。

  “现今的斯坦尼尔藻只有不到50微米大小,全部呈小球状、不规则斑状分布,具有胶鞘和一定的鞘径比,都以小孢子繁殖。”经过对岩石薄片中567个小球状化石的仔细观察、测量和统计,吴亚生等发现小球状化石在形状、大小、分布方式、具有胶鞘、鞘径比、繁殖方式等方面都与现今的斯塔尼尔藻十分相似。“因而确定,小球状化石就是2.5亿年前斯塔尼尔藻的化石。”

  生活在不到20米深的浅海环境,斯塔尼尔藻都附着在石头、贝壳,以及其他藻类表面。那若干年前的斯塔尼尔藻是如何生活的?

  吴亚生等人的观察发现,小球状化石只出现在微囊藻化石密集的地方,不出现在微囊藻化石稀少或者没有微囊藻化石的地方。据此他们确定,2.5亿年前的斯塔尼尔藻是附着在微囊藻上生活的。而微囊藻是漂浮在海水表层生活的。

  “根据岩石中的泥晶基质推测,当时的海水深度在30米以上,根本不适合斯塔尼尔藻生活。但是,通过附着到微囊藻表面,斯塔尼尔藻可以生活到海水的表层。微囊藻之所以能够在表层水中漂浮生活是因为其细胞中有气泡,可以提供浮力。而斯塔尼尔藻的细胞中没有气泡,为了能够在表层水生活,只好附着到微囊藻身上。”吴亚生等人把这种奇特的生活方式叫“搭车者”。

  这一生活方法的发现,解决了国外学者关于波兰中部4.4亿年前兰多维利世海洋深度的争论。早期的学者根据灰岩中含有沥青以及有放射虫化石,确定波兰兰多维利世海洋是深水的、缺氧的。但2005年波兰科学院的柯瑞曼等人通过扫描电镜研究,在这种岩石中发现了斯坦尼尔藻化石。根据现今的斯坦尼尔藻都是浅海生活的这一事实,她们确信4.4亿年前波兰中部的斯坦尼尔藻也一定是在浅海生活的,因此质疑前人的深水和缺氧的解释。这一成果发表在国际著名刊物《地球生物学》上。

  吴亚生等人对波兰4.4亿年前斯坦尼尔藻的生活方式给予了完全不同的解释:“它们是附着在放射虫身上的‘搭车者’。而放射虫是在大洋表层水浮游生活的,在现今的大洋表层水还普遍存在。所以无须因为斯塔尼尔藻的存在而否定当时海洋是深水的和缺氧的解释”。

  (原载于《中国科学报》 2016-05-09 第5版 创新周刊)

打印 责任编辑:侯茜

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