有的科学家不但不放假，还准备告诉你一个“十年磨一剑”的发现

作者：刘芸 王博 史恭乐（中国科学院南京地质古生物研究所）

文章来源于科学大院公众号（ID：kexuedayuan）

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温馨提示：本文对部分涉及的虫类图片做了隐藏处理，严重恐虫的读者可以放心点开阅读哦～

众所周知，劳动节假期更应该劳动（显然不是）。科学家们更是深谙此理，找到了倡导“放假更要认真学习”的大院er，和大家聊聊一个“十年磨一剑”的发现。

这个发现，就是位于福建的热带雨林化石库——漳浦生物群。近十年来，由中国科学院南京地质古生物研究所王博和史恭乐领导的多个学科的30位研究人员组成的联合团队，对该生物群的多样性、古生态和古气候意义展开了详细研究。

漳浦生物群产地的野外露头和各类化石（图片来源：南京古生物所）

从中中新世气候适宜期说起

过去是了解未来环境变化的钥匙，而化石无疑是其中最重要的一把钥匙。2010年，漳浦生物群发现于福建东南沿海漳浦县佛昙群地层。作为一套以沉积岩和火山岩互层（即两种岩层反复出现）的岩层，其主要分布在福建南部的漳浦县、龙海县，以及福建西部的明溪县、宁化县等地，地质时代（约1470万年前）处于中中新世气候适宜期的晚期。

中中新世气候适宜期（Middle Miocene Climatic Optimum），出现于1700~1400万年前的中新世中期，是地质历史时期一次强烈的增温事件。当时大气中二氧化碳含量显著高于现今水平，全球年均温度较现今高3~7℃，这与目前预测2100年的气候环境存在很大的相似性。因此，了解该适宜期的气候和生物群的变化过程，对预测全球变暖背景下未来气候和生物群的变化具有重要意义，可以帮助人类更高效地应对未来面临的环境危机。

尽管已经发现了许多中新世中期的化石类群，但我们对该时期热带生物群的了解仍旧非常有限。漳浦生物群恰好能够为相关研究提供丰富的化石资料。那么，这些化石资料是怎么保存下来的呢？

世界上物种最丰富的新生代热带雨林化石库

地质历史时期，当有山洪暴发或者大暴雨时，秋季脱落的一些植物叶片就会被冲到小溪里，并最终汇入到河流或湖泊中。当这个湖泊发生快速埋藏，沉积物就会将其掩盖起来。在一种非常罕见的情况下，这些叶片会被保存下来，成为今天我们所说的植物化石。这些植物化石是划分、恢复地史时期古大陆、古气候和植物地理分区的主要标志。

历经10年持续的野外采集工作，研究团队获得了25000余枚含虫琥珀和逾5000块植物压型/印痕化石标本。在古植物群中，多样性最高、化石标本最丰富的类群包括龙脑香科、豆科、樟科和藤黄科，其它泛热带分布的科还有番荔枝科、漆树科、橄榄科、大戟科、野牡丹科、桑科、肉豆蔻科和桃金娘科，这些科的植物都是现今东南亚热带雨林中的优势类群。其中，植物叶化石包括蕨类2种、单子叶植物3种、双子叶植物78种，此外还有20余种果实和种子化石。基于已发现的动、植物化石种类，漳浦生物群已成为世界上物种最丰富的新生代热带雨林化石库。

漳浦生物群的代表性植物化石（图片来源：南京古生物所）

bling bling的琥珀集合

不仅如此，从漳浦生物群中还发现了许多琥珀。琥珀是古代的植物树脂埋在地下以后，经过漫长的地质作用而形成的一种很特殊的化石。漳浦琥珀中内含物非常丰富，具有重要的研究意义。目前发现的漳浦琥珀来自龙脑香科植物，龙脑香树的树脂滴落后被带入湖泊中，和植物、黏土等一起沉积保存下来。

我国是化石资源极其丰富的大国。但琥珀（特别是虫珀）作为一种特殊化石，在我国发现很少，广为人知的只有一个抚顺琥珀产地。在自己的国土上发现世界顶级的琥珀生物群是每一个古昆虫学者的愿望。自1931年秉志先生首次开展中国琥珀研究，历经数代中国古昆虫学者的努力，在90年后终于实现了这一愿望。

2014年，南京古生物所琥珀研究团队报道了抚顺琥珀生物群的面貌和组成（Current Biology，2014），使其成为世界上种类最丰富的琥珀生物群之一，填补了始新世时期亚洲大陆琥珀生物群的空白，表明5千万年前欧亚大陆两端已经存在广泛的生物交流；该团队还于2018年首次报道了白垩纪晚期缅甸提林琥珀生物群的面貌特征（Nature Communications，2018），使得2400万年的昆虫化石间断空白得以补充，极大程度地帮助了科学家对白垩纪末大灭绝事件前后昆虫演化的了解。如今，漳浦琥珀生物群是该团队完成的第三个经过多学科、系统性研究的琥珀生物群。该生物群是近百年来新发现的最丰富的琥珀生物群，是世界四大琥珀生物群之一，该发现也彰显了我国是一个琥珀资源富饶的国家。

漳浦生物群生态复原图（图片绘制：南京古生物所 杨定华）

漳浦琥珀含有大量的动、植物化石。从节肢动物多样性看，目前漳浦琥珀生物群凭借已发现的250个科居于多样性第三位，仅次于缅甸克钦琥珀生物群（白垩纪中期，约1亿年前；近600个科）和波罗的海琥珀生物群（始新世，约4800~3400万年前；近600个科），高于多米尼加琥珀生物群（中新世中期，约2000~1500万年前；约200科）。

在发现的琥珀中，以昆虫最为丰富，包括至少20目200科。其中最常见的是双翅目，约占总数的55%；其次为膜翅目（各种蜂和蚂蚁）；再次为鞘翅目（甲虫）以及半翅目（蚜虫、蝉、蝽等）。此外，琥珀中还包含有大量羽毛、植物、腹足类和微生物化石。

漳浦琥珀中代表性植物和动物（图片来源：南京古生物所）

与其他大部分琥珀不同，漳浦琥珀有精确的地质年龄和古气候数据，可用于清晰了解琥珀生物群的环境背景。漳浦琥珀生物群中绝大部分节肢动物（特别是蚂蚁、蜜蜂、跳虫、蟋蟀、蚊类等）都是现生属，为各类群的分子系统学研究提供了很好的时间校正点。属级阶元的稳定性表明，亚洲热带雨林生物群早在1500万年前就已达到现今的生态结构，这也支持了“热带雨林是生物多样性的博物馆”的观点。

更重要的是，漳浦琥珀生物群也是最丰富的用于科研采集（非商业开采）的琥珀生物群，完整保留了初始的古生态和埋藏学信息，为其他琥珀生物群的古生态恢复和埋藏学（化石形成学）偏差矫正提供了珍贵的对比数据。

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漳浦琥珀中代表性昆虫（图片来源：南京古生物所）

漳浦琥珀中各类蚂蚁（图片来源：南京古生物所）

以史为鉴，可知气候变迁

经研究分析，植物群的区系组成和叶相组成都显示漳浦中中新世植物群代表一个热带季雨林，其叶相组成与现今泰国中部，印度中部和恒河三角洲的植被非常类似。植物化石叶相古气候分析显示，漳浦地区中中新世处于热带北缘，年均温22.5 ± 2.4 °C，夏季均温27.1 ± 2.9 °C，冬季均温17.2 ± 3.6 °C，生长季约12个月，生长季降水1929 ± 643 mm，春季是最干旱的季节。叶相分析定量重建的漳浦地区中中新世夏季气温比冬季约高10 °C，低于现今漳浦的季节性气温差异（约15 °C）。此外，中中新世漳浦地区季节性降水的差异与现今接近。

同时，在漳浦生物群化石中含有大量典型的东南亚热带生物类群，例如部分有花植物、苔藓、蜗牛、蜘蛛以及许多蚂蚁、蜜蜂、蟋蟀、甲虫等昆虫，目前都只分布于东南亚热带雨林地区（甚至大洋洲北部）。在中中新世温室效应的背景下，漳浦地区冬季最低气温明显上升，减弱了冻死效应（winterkills），可能是导致热带生物群向北迁移的最重要因素。热带生物群的“北伐”运动带来了大量入侵种，并引起了当地生物链、生物地球化学循环和气候条件的变化，从而可能强烈地影响了东亚原有的生物类群，进一步塑造了当今的东亚生物区系。

“十年磨一剑”，此项研究成果是团队所有人历时十年辛勤劳动和无私奉献的结晶。本研究是漳浦生物群的初步成果，着重展现漳浦生物群的总体面貌，但仍有大量化石需要详细鉴定（例如目前只鉴定了8000余枚虫珀）。研究团队将陆续对一些重要动、植物类群开展深入的分类学、系统发育学和古生态学研究。该研究为了解现代亚洲热带雨林生态系统的演化及其如何响应未来气候变暖也提供了重要参考。

相关研究成果由中国科学院南京地质古生物研究所、中国科学院大学、中科院西双版纳热带植物园、中科院动物所、中山大学、中国农业大学、首都师范大学、临沂大学、曲阜师范大学、香港大学、英国开放大学、德国哥廷根大学、慕尼黑大学、森肯伯格自然历史博物馆、法国自然历史博物馆、雷恩大学、美国印第安纳大学香槟分校、美国自然历史博物馆、堪萨斯大学、波兰格但斯克大学、黎巴嫩大学组成的国际研究团队共同完成。相关研究于2021年4月30日在线发表于《科学进展》(Science Advances)。

该研究工作由中国科学院、科技部和国家自然科学基金委资助。福建省地质调查研究院和漳州滨海火山国家地质公园为本研究的开展提供了重要支持。化石爱好者朱利先生发现众多新的琥珀矿点并开展长期收集工作，磨制了2万余枚标本，为本次虫珀研究提供了重要支持。沈华柱先生为漳浦化石收集提供了大量支持。

参考文献：

[1] Wang Bo*, Shi Gongle*, Xu Chunpeng, Spicer R.A., Perrichot V., Schmidt A.R., Feldberg K., Heinrichs J., Chény C., Pang Hong, Liu Xingyue, Gao Taiping, Wang Zixi, Ślipiński A., Solórzano-Kraemer M.M., Heads S.W., Thomas M.J., Sadowski E.-M., Szwedo J., Azar D., Nel A., Liu Ye, Chen Jun, Zhang Qi, Zhang Qingqing, Luo Cihang, Yu Tingting, Zheng Daran, Zhang Haichun, Engel M.S. (2021) The mid-Miocene Zhangpu biota reveals an outstandingly rich rainforest biome in East Asia. Science Advances, 7: eabg0625. https://doi.org/10.1126/sciadv.abg0625.