環(huán)境

地球生命萌芽的另類條件

氮是組建地球生命所必需的基本組成部分，但在地球早期，氮一開始只是以氮?dú)獾男问酱嬖冢獨(dú)庠诨瘜W(xué)上并不是一種積極參加化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)。分解大氣中的氮分子是一個(gè)非常高能的過(guò)程，這讓生物可以更好地利用重組后的氮元素。近期,研究者通過(guò)天文望遠(yuǎn)鏡，對(duì)與太陽(yáng)類似的年輕恒星大規(guī)模噴出的高能粒子風(fēng)暴進(jìn)行了觀察，推測(cè)早期的太陽(yáng)可能也有類似恒星風(fēng)暴，并頻繁地向地球拋出高能粒子，這些叫作超級(jí)耀斑的太陽(yáng)風(fēng)暴觸發(fā)了早期地球大氣化學(xué)變化。研究者估計(jì)，帶電粒子云當(dāng)時(shí)襲擊地球的頻率很高，可能一天多次襲擊地球。超級(jí)耀斑和地球間互動(dòng)的數(shù)值模擬表明，超級(jí)耀斑擾亂了地磁場(chǎng)，在地球兩極制造出大量地磁缺口，從而讓高能粒子能夠穿過(guò)大氣層。研究者隨后發(fā)現(xiàn)，高能太陽(yáng)粒子和地球大氣層的成分，包括氮分子相互作用，產(chǎn)生一氧化二氮和氰化氫。氰化氫可能給構(gòu)建例如氨基酸的生物分子提供了氮源，而一氧化二氮這種強(qiáng)有力的溫室氣體可能幫助地球表面溫度上升到了可以支撐液態(tài)水和生命的溫暖程度。這一過(guò)程可能也對(duì)火星早期環(huán)境產(chǎn)生影響，并可能對(duì)環(huán)繞類似太陽(yáng)的年輕恒星的類地行星的氣候以及是否存在生命產(chǎn)生影響。(NatureGeoscience2016，9：452-455)

早三疊世極端災(zāi)難的誘因

在早三疊世，地球上發(fā)生了多次極端高溫事件和大洋缺氧事件，使整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的重建持續(xù)了500萬(wàn)年之久。目前，國(guó)際上對(duì)這一系列大災(zāi)難的發(fā)生時(shí)間和確切原因尚無(wú)定論。近期，研究者對(duì)華南地區(qū)的四條早三疊世剖面開展研究，校準(zhǔn)了早三疊世各個(gè)亞階的持續(xù)時(shí)間，改寫了國(guó)際上對(duì)早三疊世系列災(zāi)難發(fā)生時(shí)間的認(rèn)識(shí)。相關(guān)成果還指出，在2.5億年前的地球上，每天的時(shí)間長(zhǎng)度只有22個(gè)小時(shí)，一年有398個(gè)日出日落。之后由于潮汐摩擦等自然現(xiàn)象不斷消耗地球自轉(zhuǎn)能量，地球自轉(zhuǎn)速度變慢，拉長(zhǎng)了每天的時(shí)間長(zhǎng)度，使原來(lái)的22個(gè)小時(shí)變成現(xiàn)在的24個(gè)小時(shí)。研究者還檢測(cè)到了120萬(wàn)年斜率周期信號(hào)，首次發(fā)現(xiàn)該信號(hào)的強(qiáng)弱與早三疊世的多次災(zāi)難的發(fā)生時(shí)間有對(duì)應(yīng)關(guān)系。這表明，天文因素深刻影響了早三疊世百萬(wàn)年尺度的全球氣候變化與生態(tài)系統(tǒng)演化。（Geology2016,44: 623-626）

晚中新世至上新世亞洲夏季風(fēng)逐漸增強(qiáng)

亞洲季風(fēng)是全球氣候系統(tǒng)的重要組成部分，其與厄爾尼諾活動(dòng)和熱帶輻合帶的相互作用是改變大尺度熱量和水分平衡的關(guān)鍵因素，對(duì)亞洲乃至全球生存環(huán)境都具有重要作用，具有無(wú)可置疑的區(qū)域和全球意義。同時(shí)，季風(fēng)降水維系了東南亞占世界人口一半以上居民的生存和發(fā)展，季風(fēng)區(qū)的暴雨洪澇災(zāi)害，也構(gòu)成了我國(guó)自然災(zāi)害的重要組成部分。近期，研究者通過(guò)最新高精度磁性地層學(xué)研究確定，黃土高原東部的石樓紅黏土序列的底界年代為約8百萬(wàn)年。據(jù)此重建了晚新近紀(jì)夏季風(fēng)演化序列，結(jié)果表明夏季風(fēng)從820萬(wàn)年-260百萬(wàn)年前呈逐漸增強(qiáng)的演化趨勢(shì)。研究者還提出，晚中新世至上新世南極冰量生長(zhǎng)對(duì)同時(shí)期夏季風(fēng)在長(zhǎng)時(shí)間尺度上不斷增強(qiáng)的趨勢(shì)變化具有重要作用，且數(shù)值模擬顯示，隨著南極冰蓋的逐步擴(kuò)張，夏季風(fēng)逐漸增強(qiáng)。關(guān)于亞洲季風(fēng)受到南極冰蓋生長(zhǎng)影響的觀點(diǎn)，填補(bǔ)了人們理解8百萬(wàn)年-4百萬(wàn)年前亞洲季風(fēng)控制因素的空白。（EarthandPlanetary ScienceLetters2016，444：75-87）

金絲猴屬適應(yīng)高海拔的遺傳機(jī)制

金絲猴屬屬于靈長(zhǎng)目，猴科，疣猴亞科，包括5個(gè)近緣物種：滇金絲猴，怒江金絲猴，川金絲猴、黔金絲猴和越南金絲猴。金絲猴屬所有物種均被列為紅色物種名錄，為瀕危物種。除了具有重要的保護(hù)生物學(xué)價(jià)值，金絲猴屬物種不僅演化出以樹葉為食的特化食性，而且占據(jù)了從低海拔（800米）到高海拔（4500米）的生境類型。黔金絲猴和越南金絲猴分別生活在中國(guó)貴州和越南北部的低地山區(qū)，滇金絲猴，川金絲猴和怒江金絲猴生活在西藏和中國(guó)中部不同的高海拔區(qū)域。其中滇金絲猴，目前僅存于我國(guó)滇藏交界的高寒森林中，海拔高度都在4000米左右，是除人類外世界海拔分布最高的靈長(zhǎng)類動(dòng)物。金絲猴屬物種為研究動(dòng)物對(duì)高海拔環(huán)境適應(yīng)性進(jìn)化遺傳機(jī)制提供了很好的動(dòng)物模型。近年來(lái)，研究者對(duì)金絲猴屬物種高海拔環(huán)境適應(yīng)遺傳機(jī)制開展研究，發(fā)現(xiàn)滇金絲猴中顯著擴(kuò)張基因家族中的基因顯著富集在DNA修復(fù)和氧化磷酸化過(guò)程；能量代謝相關(guān)組織（心臟和肌肉）中高表達(dá)基因在物種間的組織比物種內(nèi)不同組織之間表現(xiàn)出更大的相似性，而且高表達(dá)基因富集在與氧化磷酸化和心臟肌肉收縮相關(guān)通路；在三個(gè)高海拔金絲猴物種中（滇金絲猴，怒江金絲猴和川金絲猴）發(fā)現(xiàn)6個(gè)基因中的8個(gè)共有氨基酸替換，這些基因與肺功能，DNA修復(fù)和血管生成相關(guān)，突變可能有助于金絲猴在高海拔環(huán)境中對(duì)紫外線的抵抗；川金絲猴存在群體之間的重疊和各群體特異的受選擇基因，這些基因與DNA修復(fù)，心臟和血管發(fā)育，缺氧反應(yīng)，能量代謝和血管生成相關(guān)。（Nature Genetics,DOI:10.1038/ng.3615）

恐龍?jiān)庥龅碾p重災(zāi)難

在距今大約6600萬(wàn)年前，白堊紀(jì)與古近紀(jì)分界時(shí)發(fā)生的一次大滅絕事件，讓非鳥類恐龍和四分之三的物種從地球上消失。但引發(fā)這一事件的原因卻一直存在爭(zhēng)議。目前較有代表性的觀點(diǎn)把?？颂K魯伯隕石撞擊歸于主要原因，火山噴發(fā)被視為次要原因。但從時(shí)間節(jié)點(diǎn)上看，兩者非常接近，化石證據(jù)不足，區(qū)分起來(lái)極為困難。近期，研究者在南極西摩島找到一些完整的高質(zhì)量化石，并借此對(duì)大滅絕事件進(jìn)行了研究。他們使用了一種新的地球化學(xué)方法——碳酸鹽二元同位素古溫度測(cè)定法。該技術(shù)能讓他們更準(zhǔn)確地計(jì)算出白堊紀(jì)與古近紀(jì)分界時(shí)，記錄在軟體動(dòng)物貝殼中的溫度變化。研究顯示，物種大滅絕和兩次溫度的迅速上升恰好對(duì)應(yīng)。第一次滅絕事件與印度德干暗色巖火山開始爆發(fā)對(duì)應(yīng)，第二次規(guī)模稍小的滅絕事件和希克蘇魯伯隕石撞擊的時(shí)間更加接近。第一次滅絕事件增加了生態(tài)系統(tǒng)的壓力，讓第二次滅絕事件的影響更為嚴(yán)重。兩者的疊加給地球白堊紀(jì)生物帶來(lái)了滅頂之災(zāi)。但即便如此，目前非常清晰地將兩次滅絕事件各自的作用區(qū)分開來(lái)還是很難。（NatureCommunications2016，7：12079）

亞洲板塊和印度板塊碰撞后的生物交流

生物交流是現(xiàn)有生物多樣性的重要形成途徑之一，大多發(fā)生于板塊間具有適宜氣候和溫度的陸橋處。東南亞地區(qū)的大部分物種都是由岡瓦納大陸經(jīng)過(guò)印度次大陸擴(kuò)散而來(lái)，使之成為現(xiàn)今世界上物種最豐富的地理區(qū)系之一。近期的研究表明，自始新世以來(lái)，印度板塊和亞洲板塊物種交流開始出現(xiàn)。自4400萬(wàn)年后，東南亞大陸與印度次大陸之間的生物類群交流頻次加強(qiáng)，并在1500萬(wàn)年達(dá)到峰值。這與中新世中期在喜馬拉雅山隆起的過(guò)程中，從緬甸到不丹的低喜馬拉雅山麓雨林帶區(qū)域的形成時(shí)間一致。而從1400萬(wàn)年后，印度板塊和亞洲板塊的物種交流減弱，這與印度北部和西北部季風(fēng)氣候的轉(zhuǎn)變及氣候的干旱影響相關(guān)。（Nature Communications2016，7：12132）

中國(guó)喀斯特地貌中的生物多樣性

中國(guó)西南地區(qū)的喀斯特地貌是世界上最大的，也是全球范圍內(nèi)25個(gè)生物多樣性熱點(diǎn)地區(qū)之一，包含很多中國(guó)特有的和瀕危物種。然而，學(xué)術(shù)界對(duì)于該地區(qū)的物種豐富度（一處不同物種的數(shù)量）了解甚少，并且也缺乏數(shù)據(jù)集來(lái)評(píng)估現(xiàn)有的自然保護(hù)區(qū)在物種保護(hù)上的有效性。近期，研究者通過(guò)文獻(xiàn)和實(shí)地考察，以及咨詢動(dòng)物學(xué)家和野生動(dòng)物管理人員，整理了1204個(gè)陸生脊椎動(dòng)物的清單以及評(píng)估了此地271個(gè)自然保護(hù)區(qū)的保護(hù)能力。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在中國(guó)西南喀斯特地貌中的陸生脊椎動(dòng)物中，哺乳動(dòng)物180種，占全國(guó)總量的30%；鳥類643種，占全國(guó)總量的48%；爬行動(dòng)物205種，占全國(guó)總量的53%；兩棲類175種，占全國(guó)總數(shù)的58%。分析表明貴州省的保護(hù)效率遠(yuǎn)低于廣西和云南省——貴州的自然保護(hù)區(qū)很少覆蓋生物多樣性高的地區(qū)。研究者表示建設(shè)新的自然保護(hù)區(qū)和擴(kuò)張現(xiàn)有的保護(hù)區(qū)都應(yīng)該基于生物多樣性的情況。自然保護(hù)區(qū)的管理不應(yīng)該只關(guān)注于瀕危物種，也應(yīng)該注意對(duì)于它們棲息的喀斯特地貌的保護(hù)。（ScientificReports2016，6：27297）