古代生物分子在第四纪研究中的应用

从第四纪化石和沉积物中获得的古代生物分子为第四纪研究者提供了丰富和独特的有关古代生物、遗传和古环境信息的定量和高分辨率的数据.过去10多年的研究证实来自第四纪材料中的各种古代生物分子的分离、鉴定和应用的能力在不断增加.文章总结了古代生物分子在第四纪研究中的最新进展,主要包括以下几个方面的内容:1)不同类型的古代生物分子在地质体中的保存和降解;2)古DNA和古蛋白序列中的生物遗传学信息;3)单体分子同位素与第四纪古环境和古气候研究;4)建于古代生物分子水平上的第四纪年代学.作者预见对第四纪地层中的原位和分散保存的古代生物分子的研究将在广度上以多分子综合研究而深度上与单体分子同位素技术相结合,为第四纪科学家们提供大量解决地质学和演化生物学问题的高精度数据.随着地球化学和分子生物学技术的不断改进以及人们对古代生物分子的降解过程和机制的进一步理解,对古代生物分子的研究无疑将进一步促进和推动第四纪科学研究的发展.     

农业资源生态学

自有农业以来,人们就一直在与农业生物与其环境打交道,并在协调生物和环境关系方面获得了丰富的经验。中国在古代就形成了天、地、生物、人相统一的思想;古希腊和古罗马也有大量关于生物习性与环境之间相互关系的记载;而近代生物科学的发展,尤其是Humbolt(1807)和Darwin(1859)系统地搜集整理了生物资源和它们与环境之间关系的大量材料,为生态学的形成和发展奠定了基础。随着生态学理论和研究方法的不断发展,农业生态学也逐渐萌芽和形成。Klages(1928,1942)、Papadokis(1938)和Azzi(1955)等分别阐述和强调了在认识农作物分布及其环境之间的复杂关系时应考虑影响作物分布和适应能方的一些农学、     

古环境DNA与环境考古

古环境DNA(ancient environmental DNA,简称ancient eDNA)指保存于古环境样品中的生物古DNA(ancient DNA,简称aDNA).与直接从古代生物遗存内获取的单一物种古DNA不同,古环境DNA为多种生物的混合DNA,常常以小片段DNA分子形式吸附在腐殖质和矿物颗粒上,主要从粪化石、牙结石、肠道残留物、冰川、冻土、泥炭、湖泊、海洋、洞穴和遗址沉积物等环境样品中获得.古环境DNA研究自1998年开始兴起,经历了早期的DNA条形码(DNA barcoding)古代物种鉴定,到DNA宏条形码(DNA metabarcoding)古代生物类群恢复,再到近期的鸟枪法宏基因组(shotgun metagenomic)古生态系统重建等发展历程,目前已形成了完善的研究体系,可以完成对古环境样品中大部分动物、植物和微生物物种的检测.相比于传统的动植物化石形态鉴定手段,古环境DNA研究具有样品用量少、方法简单快捷、不依赖于化石、一次实验可以确定大量物种信息等优势.目前,国际上的古环境DNA研究在古生态环境重建、古代农业发展、古代人类食性、人类扩散历史和人类活动对环境影响等环境考古领域的应用都取得了良好的进展并发表了大量成果,但国内相关研究还少有报道.本文综述了古环境DNA技术的发展、研究方法、应用方向及存在的问题等内容,认为随着古环境DNA研究技术的日趋完善,其在环境考古学中的应用前景也将更加广阔.     

古生态学一个新分枝——痕量元素古生态学

古生态学是研究古生物(化石生物)与古环境之间相互作用、相互关系的学科。古环境的各种因素都直接间接地控制着、影响着古生物的生长、繁殖及各个方面的特点。古生物所形成的化石处处都打下了古环境的烙印,我们力图查明古环境各种因素与古生物各方面特征之内在联系,尽可能从化石上去挖掘古环境的一切信息。我们对生物化石进行分析,找出一些痕量元素的分布特征及其规律性,尤其是它与环境条件的有机联系,从而以它作为恢复古     

现代酸性矿山废水环境中的真核微生物:生物多样性、生理学、生物地球化学特征及其对古环境和早期生命演化的指示

现代酸性矿山废水(AMD)环境被认为是地球早期环境的理想对应物.AMD的水环境具有金属含量高、pH低的特点,这与太古代-早元古代时期海洋的某些环境条件十分类似.然而,尽管AMD的环境条件恶劣,但仍然栖息着非常丰富的原核和真核微生物,在这其中那些嗜酸的、营光合作用的真核微生物类群(特别是Euglena mutabilis)更是引起众多科学家极大的研究兴趣.本文全面概述了在AMD环境中发现的真核微生物Euglenids种群的生物化学、生理学和生物地球化学特征,以及这些特征对于理解生命演化和早期地球环境条件等方面的指示性作用.Euglenids的细胞具备区域化功能,因而具备需氧和厌氧的蜡酯和甾醇的双生物合成途径,同时它们还可以形成生物膜,所有这些均使得Euglenids能够在早期地球极端恶劣的环境条件下生存并持续演化.在AMD酸性环境中发育的富铁叠层石、嗜酸微生物的脂类化合物及其碳同位素比值以及它们独特的生理和生化特征可用于阐述真核生物的演化、地球早期大气中氧气的产生、条带状富铁建造的形成以及地球早期的环境演化等.     

沉积学报1991年增刊介绍

本期增刊是中国科学院地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室论文专辑,包括该室研究人员(含客座研究人员)的研究论文25篇。有机地球化学是地质学、有机化学、生物学、生态学等多门学科综合渗透交叉形成的边缘学科,其主要任务是研究生物圈(主要是地质体)中有机质的组成、结构、分布、演化及与人类资源、燃料、环境、生命起源的关系等基础理论问题及应用基础理论问题。在当前人类资源、能源日益短缺,生存环境日益恶化的情况下,有机地球化学的研究正发挥着越来越主要的作用。     

生物岩石学的定义

生物岩石学是研究生物岩（即生物成因岩石）的特征、形成机制、形成环境及其与矿产资源关系的一门新兴交叉学科,其研究内容至少包括生物矿化、现代生物礁、古代生物礁、现代微生物岩石和古代微生物岩石5个方面。生物矿化作用和现代生物岩研究为古代生物岩研究提供了认识基础。由于现代生物圈和环境不同于古代,现代生物矿化作用和生物岩的研究成果并不能全部直接应用于古代生物岩研究。古代生物岩和生物矿化作用的类型比现代丰富得多,不可能全部从现代生物岩和生物矿化作用中找到参照,但可以为现代生物矿化实验研究提供设计思路。生物岩石学的相关学科包括生物学、微生物学、古生物学、古微生物学、沉积学、沉积岩石学、矿物学、地球化学、地质微生物学等。生物岩石学研究需要应用这些学科的知识,也会反哺这些学科。     

皖北奥陶系碳酸盐岩稀土元素地球化学特征及其古岩溶意义

依据安徽北部刘桥二矿奥陶系碳酸盐岩隐伏剖面 (下奥陶统顶部 ) 17个碳酸盐岩样品的稀土元素 (15个项目 )的测试资料 ,针对不同岩性 ,分类阐述了它们的REE总量和配分模式、LREE和HREE、δEu和δCe的地球化学特征及其剖面变化特点。在此基础上 ,详细讨论了碳酸盐岩稀土地球化学特征成因机理与古岩溶发育环境的关系 ,为在岩溶岩地球化学特征与其形成环境及溶蚀程度间建立定量识别标准提供了依据。     

浅谈前寒武纪条带状铁建造的沉积-变质成矿过程

条带状铁建造(BIF)是3.5～1.8Ga前陆架和洋盆的常见沉积物.前寒武纪条带状铁建造构成了世界上重要的铁矿资源.虽然它们成矿过程及其演化的许多方面的问题仍未解决,但人们普遍认为,它们沉积方式的长期变化与地球的环境和地球化学演化有关.条带状铁建造记录了前寒武纪古海洋、古环境、大气条件和细菌代谢条件以及铁的来源和沉积过...     

湖相沉积物有机地球化学在古环境研究中的应用

湖相沉积物中的有机质蕴含着丰富的地球化学信息,是古环境研究中必要的基础资料之一。文章综述了近年来湖相沉积物有机地球化学在古环境研究中的应用,结果表明:1在应用有机地球化学信息探讨古环境时,首先要根据有机质组成特征区分其来源,不同来源的有机质,其地球化学特征存在差异;2有机质碳同位素(δ13Corg)是研究古气候变化的常用指标,在区分暖湿、暖干、冷湿、冷干气候类型时需结合沉积物中总有机质丰度(TOC)、总有机氮丰度(TN)、自生碳酸盐氧同位素(δ18O)等资料;3脂肪酸不饱和度可作为恢复古环境温度的定性指标,UK37和UK37'在定量恢复古湖水表层温度中有较好的应用效果,TEX86有望应用在古湖水表层温度的重建;4生物标志化合物可较好地区分沉积物中有机质的来源、沉积水体的盐度及氧化还原性。可见,有机地球化学是研究古环境常用且有效的技术手段,多项有机地球化学参数相互验证能够更精确地重建古环境并预测其演化趋势。     

扬子西缘瓦斯沟花岗岩的元素-Nd同位素地球化学——岩石成因与构造意义

对扬子地块西缘康滇裂谷北段的瓦斯沟花岗质杂岩进行了系统的岩石学、元素-Nd同位素地球化学研究,结果表明该岩体为I型花岗岩,是由前存年轻(中元古代末-新元古代初)岛弧地壳物质部分熔融形成的.早期的花岗岩形成于扬子地块西缘由会聚挤压向陆内伸展的转折环境,晚期的花岗闪长岩形成于板内环境,很可能与新元古代地幔柱事件有关.它们显示的"岛弧地球化学特征"是继承了源岩地球化学特征的结果,不代表其形成时的构造环境.     

中国西南低温成矿域铊(含铊)矿床某些找矿问题研究

由于中国西南低温成矿域独特的地质成矿环境,从而形成了矿种齐全,不同规模的矿床组合,特别是大型和超大型金属矿床组合.它们包括Tl、Hg、As、Sb、Cu、Pb、Zn、Cd、Ge、Sn、Au和Ag等在内的一套亲铜族元素组合的系列矿床.在矿产资源紧缺的今天,研究它们的成矿和找矿问题尤显重要.基于对Tl的亲硫亲砷性质、区域地质成矿环境、表生地球化学循环和生物地球化学研究,本文以铊矿床为例,从铊(含铊)矿物、元素组合、多岩性岩、生物成矿和表生地球化学5个方面对铊(含铊)矿床找矿某些问题进行阐述.     

Ecogeochemistry in Mountain Region-Definition, Progress and Prospection

生态地球化学是生态学和地球化学相结合的学科,研究自然界中化学、物理、地质和生物过程,以及这些过程之间的相互作用及其对生态系统发生、发展所产生的影响,具体而言生态地球化学通过化学物质在生态系统中的分布、分配、迁移、转化规律研究,评价生态系统状态及发展方向.生态地球化学虽然形成较晚,西方科学家甚至很少用“生态地球化学”这一名词,但国内外都已取得了长足进展,形成了以生态地球化学填图为基础,生态安全和健康评价为目的的多个独立生态系统的生态地球化学研究方向,如城市生态地球化学、湿地生态地球化学等.山地是陆地最主要的地貌单元,具有独特的生态系统特性,国内外山地生态地球化学研究尚未系统开展,但在山地元素地球化学、生物地球化学和生态地球化学评价等方面均已有相当显著的成果,今后山地生态地球化学研究在加强理论研究的同时,要注重建立完善的方法体系、研究体系和生态效应评价体系,为山地生态地球化学预警和生态保护、恢复提供依据.     

用功能形态分析对寒武纪分类位置有疑问的古杯动物的生态学解释

古杯动物是寒武纪海洋中分布最广泛,并具钙化骨骼的生物类别之一。它们在寒武纪又明显地完全绝灭,导致很难说明其系统分类位置。仅仅根据其形态学的标志,它们被置于不同的藻类、原生生物、海绵类等。最终,它们被作为一个独立的门,然而,几乎无人对其生态学进行探讨。对现生及化石钙质海绵研究的新进展允许我们对古杯的一些问题做一新的探讨:1)已发现海绵动物的骨骼或许并非骨针构成(Vacclet,1977);2)海绵动物和古杯动物的骨质纤     

广西来宾栖霞组缺氧沉积环境地球化学特征

地层的岩石地球化学特征是判断其形成环境氧化还原条件的重要手段之一。本文对广西来宾铁桥剖面栖霞组中层纹状灰岩和含泥质灰岩进行地球化学分析，结合栖霞组沉积学和古生态学特征，对栖霞组沉积环境进行了探讨。岩石微量元素含量、黄铁矿矿化程度（DOP值）、痕量元素V／Cr、Ni/Co、U/Th、V/(V Ni)等比值的研究结果显示，研究区具有缺氧沉积成因的地球化学特征。     

浙江全新世海滩岩的综合研究

浙江全新世海滩岩是目前公认的中国最北的海滩岩，对它的研究在古气候、古环境、古海面变化等方面都具有重要意义。笔者对浙江海滩岩进行了综合研究，提示其古动物学、岩石学、矿物学、元素地球化学、氧碳稳定同位素和＾１４Ｃ测年等特征，从中提取了古气候、古环境信息。研究表明，浙江海滩岩由８个岩石类型组成。     

地球化学背景与地球化学基准

探讨了地球化学背景和地球化学基准的概念、含义和确定方法.认为随着地球化学的发展,地球化学背景的概念和含义都发生了很大的变化,由初期的注重其“量”到目前的关注其“质”,研究的目的不同,背景值的确定途径也不同.无论是地球化学背景还是地球化学基准,共同之处在于它们独特的参考功能,正是这种参照性质使地球化学背景和地球化学基准的研究在进行环境质量评价和环境立法时具有重要的理论意义和实用价值.     

应用地球化学在中国发展的前景

应用地球化学发展的前景将是(1)立足于地球化学填图--区域性、国家性、全球性的,这将使过去从事应用地球化学研究的物理、化学、生物及地学出身的工作者扩大眼界,发现更多研究局部难以发现的问题;(2)需要多学科的融合,使多年从事地球化学填图的勘查地球化学工作者得到其他应用地球化学工作者的合作,使研究工作更加深入;(3)多学科的融合还需要大科学计划,使填图、研究、调查、勘查、工程一体化,使应用地球化学能更好地解决资源、环境、农业、生态中的大问题,并使这一学科本身得到发展.列举了已经进行和正在进行的大科学计划,这些大科学计划之所以取得成功是由于它们都立足于区域化探全国扫面计划取得的巨大成果的基础之上.构成良性循环,应继续坚持并在此基础之上开展一些新的大科学计划,以取得更大的成果.     

太古代地表环境（Ⅰ）：太古代页岩和砂岩的常量与痕量元素地球化学证据

本研究课题由Tohoku大学和宾夕法尼亚州立大学共同承担,其目的是加强我们对太古代地表环境的理解,特别是太古代温度、大气、海洋和上部陆壳的化学组成,海洋中生物活动,海底热液作用过程以及板块构造的影响等。这些研究内容大多通过格陵兰Isua、澳大利亚Pilbara—Hamersley、南非巴比顿和加拿大Noranda等地区的海相沉积岩(包括海底热水沉积)的地球化学(包括有机地球化学和稳定同位素)调查得以实现。     

海底冷泉系统硫的生物地球化学过程及其沉积记录研究进展

地球表层甲烷的迁移转化与气候变化、全球碳硫循环、海底生态环境等密切相关。现代海底冷泉是典型的富甲烷环境,冷泉系统中与甲烷厌氧氧化耦合的微生物硫酸盐还原作用(AOM-MSR)是甲烷最主要的消耗方式。该过程导致了孔隙水地球化学特征的变化,并最终以元素含量和同位素异常的形式记录在相应的自生矿物(黄铁矿、碳酸盐、重晶石)等载体中。因此,冷泉系统中硫的生物地球化学过程及其沉积记录的研究为探究甲烷在地球表层环境演化中的角色奠定了基础。本文围绕冷泉系统中硫的生物地球化学过程,综述了其在确定甲烷渗漏通量和识别古冷泉活动(富甲烷环境)等研究中的进展,重点阐述了在这些研究方向中应用"高维"稳定同位素(~(32)S/~(33)S/~(34)S/~(16)O/~(18)O)所取得的突破性成果。目前已经建立了识别地质历史时期富甲烷环境的方法体系,但其在地史研究中的应用尚在起步阶段。同时,未来应开展富甲烷环境中碳硫循环与环境效应具体关联及其沉积记录的深入研究,以期深化对甲烷在调节地球环境和气候变化中的作用等重大科学研究中的认识。