欢迎您登录科学中国人官方网站!!
新浪微博|网站地图|联系我们
科技名刊精选

来源:  发布时间:2021-03-03

生物演化
蜗牛化石记录着人类两千年前开始显著改造黄土高原生物群落
  中国科学院地质与地球物理研究所新生代地质与环境院重点实验室吴乃琴、董亚杰等建立了中国北方(空间梯度约600公里范围内)人工扰动生境表土蜗牛组合数据库,利用蜗牛化石记录重建发现人类在两千年前就开始显著改造黄土高原的无脊椎动物群落。相关成果发表于Quaternary Science Reviews。研究显示了蜗牛组合在作为无脊椎动物群落人为干扰强度生态指标上具有良好的潜力,WAPLS蜗牛-人类活动影响转换函数较高的可靠性,研究结果为人类活动(尤其是农业活动)至少在两千年前开始改造中国北方自然生态系统和无脊椎动物群落提供了有力的证据。
  
1500万年前木乃伊化的南酸枣果化石
  中国科学院南京地质古生物研究所史恭乐、舒军武等与美国芝加哥植物园的合作者,利用Micro-CT扫描和包埋切片等实验方法,系统研究了我国福建漳浦中新世佛昙植物群中的木乃伊化南酸枣果化石。相关成果发表于Review of Palaeobotany and Palynology。中新世时南酸枣属的形态特征比现代更为多样化。事实上,在渐新世时南酸枣属就已广泛分布于欧亚大陆,但在中新世大暖期之后,该属在欧洲便消失了,东亚地区现也仅存一种南酸枣。南酸枣属在东亚地区自渐新世以来几乎保存着连续的记录;通过古生态学分析显示,南酸枣属的生态适应范围较广,这个特点可能是该属在东亚地区一直延续至今的一个重要原因。
  
发现始椎类最“长寿”化石记录
  中国科学院古脊椎动物与古人类研究所刘俊研究团队报道了一件产自山西阳泉晚二叠世(距今约2.5亿年)的始椎类化石(Embolomere)新种。相关成果发表于Fossil Record。始椎类是一类典型的适应热带丛林气候的爬行型类生物,属于羊膜卵动物的基干类群。在欧美的石炭纪古赤道附近分布着大量的热带湿润气候下形成的煤层沉积,这也是发现始椎类化石最多的地区。但随着二叠纪全球气候的恶化,湿润的热带丛林逐渐被干旱的热带荒漠所取代,这导致了始椎类化石分布的迁徙和碎片化。晚二叠世最晚期,华北板块是少有还保存有热带丛林环境的地区,这为始椎类化石提供了不可多得的“避难所”。
  
苔藓植物古多倍化历史及重复基因保留特征
  中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室张道远研究组联合香港浸会大学张建华教授和美国密苏里大学Melvin Oliver教授,构建了一个高质量的苔藓演化图谱。相关成果发表于Journal of Systematics and Evolution。藓类植物作为陆地植物早期演化中的一个重要分支,在陆地植物的演化谱系中占有重要位置。研究团队通过拼装和整合近30种苔藓植物的转录组和基因组数据,对649个单拷贝同源基因家族开展了图谱研究。通过基因功能和统计分析发现,这些大规模加倍事件后产生的大量抗逆相关的新基因成员得到显著保留,该发现从演化历史的视角为苔藓植物对各类极端环境的适应性提供了新认知。
  
青藏高原中部4700万年前的亚热带森林化石
  中国科学院西双版纳热带植物园古生态组和古脊椎动物与古人类研究所共同组织的“第二次青藏高原综合科学考察研究”古生物科考队成员苏涛、周浙昆等,联合国内外同行,经过5年的大量野外工作及相关研究,揭示青藏高原中部4700万年前存在亚热带森林。相关成果发表于PNAS。此次发现的化石点位于地处班戈县海拔4850米的古新统至始新统牛堡组,地处青藏高原中部班公湖—怒江缝合带。这套地层的多个层位中发现有大量植物化石,包括叶片、果实、种子、花、地下块茎等,共划分为70余个形态类型,这是迄今青藏高原发现的物种最为丰富的新生代植物群,有助于认识青藏高原主体在形成初期时的生物多样性。
  
华北地台南缘寒武系第二统磷质腕足类研究进展
  中国科学院南京地质古生物研究所潘兵等与合作者在华北地台南缘芮城县学张乡水峪剖面寒武系第二统辛集组中发现了大量的磷质腕足类,并对其做了系统性研究。相关成果发表于Palaeoworld。腕足动物作为地质历史上持续时间最长,且繁盛至今的若干个为数不多的后生动物门类之一,在寒武纪演化动物群和古生代演化动物群中均扮演着十分重要的角色。研究发现,华北的磷质腕足类组合与冈瓦纳东缘的南澳和南极具有更高的相似性。这与其他小壳化石属种地区间的相似性对比结果较为一致。说明在寒武纪早期华北地台南缘与冈瓦纳东缘的动物群间存在非常紧密的联系,暗示两地可能有着非常接近的古地理位置。
  
趋磁细菌生物与矿物多样性鉴定及其相关性研究
  中国科学院地质与地球物理研究所李金华研究员与潘永信院士团队,联合国内外多个单位的科研人员针对环境中未培养的趋磁细菌,开展生物地磁学和地球生物学多学科交叉研究。相关成果发表于Environmental Microbiology。该研究完善并发展了研究团队前期建立的“荧光-电子显微镜联用”新技术,并将该方法应用到“自然界分布最广、数量最多,但相对最难识别、认识程度最低”的一类趋磁球菌的种类鉴定和生物矿化研究中,在单细胞水平上大规模鉴定了20种新型趋磁球菌。磁小体生物矿化过程和机制在一定程度上具有菌种或菌株特异性,这为通过沉积物或岩石中磁小体来追溯古趋磁细菌的生物学信息提供了理论依据。
  
石器实验揭示百万年前泥河湾古人类砸击技术特征
  中国科学院古脊椎动物与古人类研究所裴树文研究团队联合西班牙高级科学研究委员会历史研究所,对泥河湾盆地早更新世砸击法剥片技术开展研究,揭示百万年前古人类对当地自然资源和环境的技术适应行为。相关成果发表于Archeological and Anthropological Sciences。研究显示,早更新世遗址以锤击法剥片为主,砸击法作为补充角色。锤击法因其较强的控制性和一定的效率优势,在泥河湾盆地百万年前的遗址中占据主要地位。砸击法的使用并不是为了对原料的强化利用,而是作为锤击法技术的补充,处理原料在剥片过程中锤击法不易处理的问题。因此,砸击法剥片技术更多的是古人类对当地资源与环境的一种适应策略,而非文化标志。
  
  
天文宇宙
热木星大气组分研究
  中国科学院紫金山天文台陈果副研究员与西班牙加纳利天体物理研究所等同行合作,在搜寻证认热木星大气组分的观测研究中取得进展。系列成果发表于Astronomy & Astrophysics。热木星是一类在太阳系里没有对应体的系外行星,其质量跟木星差不多或者更小,半径通常比木星要大。由于离宿主恒星的距离还不到水星与太阳距离的四分之一,基本处于潮汐锁定状态,这类系外行星的向阳面受到了高强度的恒星辐照,温度通常超过1000K,有的甚至能达到小质量恒星的温度。研究团队以热木星WASP-52b和热木星WASP-21b为研究对象,对热木星大气组分进行了细致全面的刻画。
  
混态黑洞体系信息悖论的初步解决方案
  复旦大学物理学系周洋课题组运用理论计算的手段,研究了黑洞蒸发过程中反射熵的变化,提出了反射熵的量子极值截面公式。相关成果发表于Journal of High Energy Physics。论文利用3种不同的黑洞蒸发模型计算反射熵,得到一致的结果。包括简单虫洞模型、世界尽头膜模型和永恒双黑洞与共形场论结合模型。研究组在提出与量子极值面公式类似的量子极值截面公式后,在永恒双黑洞与共形场论结合的模型中计算了黑洞—黑洞、黑洞—辐射和辐射—辐射等之间的反射熵。发现黑洞—辐射反射熵满足佩奇曲线。此外,还得到黑洞—黑洞反射熵随时间逐渐减少至零、辐射—辐射反射熵逐渐增加至有限值等结果。
  
猎户座星云中发现致密气体爆炸加热证据
  中国科学院新疆天文台恒星形成与演化团组科研人员与国外合作者利用阿塔卡玛毫米/亚毫米波望远镜(ALMA)发现猎户座克莱因曼-洛星云中550年前的爆炸是其周围致密气体的主要加热源。相关成果发表于The Astrophysical Journal。猎户座克莱因曼-洛星云(Orion Kleinmann-Low nebula; Orion KL)是距离我们最近的大质量恒星形成区。大约550年前,这个星云中发生了一次大爆炸。研究者使用硫甲醛分子在毫米波段的不同跃迁的流量强度比,测定了整个致密气体区域的温度结构。发现致密分子气体的温度沿着爆炸中心存在明显的梯度,即距离爆炸中心越远温度越低。这充分地表明这些致密气体的加热由爆炸主导。
  
利用银河系失踪重子测量其总质量的新方法
  中国科学院上海天文台由郭福来研究员领导的研究团队近期提出了一种测量银河系总质量的新方法,利用银河系周围星系周介质中的热气体温度测量的银河系总质量在太阳质量的一万亿倍以上。相关成果发表于The Astrophysical Journal Letters。银河系热气体晕趋于稳定状态后的温度分布受银河系总质量的影响最敏感,而热气体晕总质量及其所含重元素丰度对此几乎没有影响。银河系质量越高,热气体晕的温度就越高。使用了该方法,就意味着热气体温度取代了无碰撞天体的速度,成为新方法中测量银河系质量的关键物理量。利用X射线太空望远镜观测到的银河系热气体晕温度,该新方法测量到的银河系总质量为太阳质量的1.2万亿.3.0万亿倍。
  
134亿光年外最遥远的天体
  北京大学科维理天文与天体物理研究所江林华领衔的国际团队探测到一个134亿光年外星系的光谱,证实了该星系为人类发现的最遥远天体,研究者还捕捉到来自该星系持续数分钟的爆发信号,疑似与星系中一个伽马射线暴有关。相关成果发表于Nature Astronomy。由于这些遥远天体发出的光抵达地球时信号极其微弱,探测它们更细致的光谱非常困难。该研究为研究宇宙极早期天体打开了一扇窗口,表明现有大型天文设备有能力探测到部分早期星系的光谱。国际下一代甚大红外天文观测设备有望深入理解更多如GN-z11这样的星系及其前身,包括第一代星系,而下一代伽马射线巡天项目将有望直接探测到来自宇宙早期的伽马射线暴。
  
利用阿尔法磁谱仪数据搜寻暗物质
  中国科学院国家天文台金洪波和中国科学院理论物理研究所研究人员吴岳良、周宇峰联合发现,不存在反质子在GeV能量区域的超出。相关成果发表于The Astrophysical Journal。暗物质的存在是诸如星系、宇宙大尺度结构、宇宙早期演化等天文观测的必然要求,但暗物质是什么、质量是多少、和普通的物质的关系等一直是相关研究的前沿问题,其中通过宇宙线来搜寻暗物质是探测暗物质的一种主要方法。阿尔法磁谱仪-02(AMS-02)实验是由诺贝尔物理学奖获得者丁肇中领导的寻找宇宙中反物质的实验。他们通过对AMS-02实验的有关反质子等的能谱分析,研究了暗物质可能的质量分布。
  
小尺度磁活动加热太阳色球的证据:宁静色球比光球转得快
  中国科学院云南天文台抚仙湖太阳观测基地李可军研究员等人发现太阳宁静色球反而要比低层的光球转得快,这也是太阳宁静色球被小尺度磁活动加热的证据。相关成果发表于The Astrophysical Journal Letters。(较差)自转是太阳和其他恒星的一个重要特征。通过研究宁静色球的自转特性推测,扎根在太阳表面下的差旋薄层内的、磁通量在(2.9.32.0)×1018Mx范围内的小尺度磁元加热宁静色球,使其呈现反常的温度升高,并引起它以与该磁元相同的速率旋转;且与差旋薄层一样,它们与太阳活动周反相位。在光球层,强磁场抑制了自转的较差;与此形成鲜明对比的是,他们发现在色球层中,强磁场在光球层会抑制较差,但在色球层会增强较差。
  
一种在微尺度电磁环境中电子的加速过程
  中国科学院国家空间科学中心空间天气学国家重点实验室科研人员联合山东大学等国内外合作者,利用MMS卫星观测数据,分析了一个嵌入在磁鞘湍流背景中的小尺度磁洞结构。相关成果发表于The Astrophysical Journal Letters。研究发现这个磁洞结构在收缩,同时其中心磁场在不断下降;在磁洞塌缩过程中,束缚在结构中的高能电子被加速而低能电子被减速。针对此现象,论文提出了磁洞的三维磁瓶结构,揭示了小尺度磁洞结构的演化方式,提出一种新的电子非绝热加速过程和非绝热塌缩加速过程。在此过程中,不同能量的电子由于回旋半径的不同导致其加速效果存在能量依赖性,由此解释磁洞内电子投掷角能量依赖性分布的形成原因。
  
  
分享到:

杂志
本期封面

2024年3月

上一期 下一期