分子地层学的原理、方法及应用实例

当前分子地层学研究已涉及蛋白质、核酸、碳水化合物、类脂物和木质素等多种生物化学组分。在地层中,分子化石具有分布的广泛性、定量的准确性、应用的指纹性和信息的多样性等特点,其地层学应用的主要原理是依据分子化石的生物源信息和其离开生物体后发生的一系列转化途径来实现的,其表述方法可以是含量、相对丰度、碳数分布和单体同位素特征等。在各类年代学框架下,由这些分子化石参数所揭示的各类生物事件和环境事件可以成为区域性乃至全球性地层对比的主要依据。分子地层学与分子古生物学、生物地球化学、有机地球化学密切相关,它与传统三大地层学分支学科明显不同,目前还没有明确的分子地层单位,也没有进行广泛的分子地层划分与对比工作。对各类生物事件与环境事件有重要指示作用的分子地层学,与生态地层学、事件地层学等地层学分支学科类似,其主要任务是在传统生物地层学或其他年代学框架下,提高地层划分和对比的精度。以浙江长兴煤山二叠纪-三叠纪界线地层和第四纪泥炭为例,以高分辨率的生物事件与环境事件为切入点,分别探讨在生物地层学或其他年代学框架下的分子地层工作,由此提出了分子地层学的分类单位——分子化石带。     

中国东部季风区与西北干旱区 降水变化的石笋记录对比

中国东部季风区和西北干旱区分别受控于季风和西风环流,是全球变化响应的敏感区域.过去50年全球升温,西北干 旱区降水显著增加,而东部季风区的降水变化不明显.在未来全球继续变暖的情况下,两个地区降水将如何变化尚不清楚.利 用湖北神农架三宝洞和新疆特克斯科桑洞的石笋生长速率记录,考察它们对降水变化的响应,研究冰期-间冰期旋回中两地 的降水变化及其差异,为未来气候变暖下的中国降水模型预测提供一个验证实例.研究表明,500ka以来中国东部季风区和西 部干旱区降水呈现冰期-间冰期波动变化,气温偏高的间冰期降水量大.但是,中国西北干旱区降水的响应滞后于东部季风 区,指示两地降水对温度变化的响应可能并非完全同步.      

微生物四醚膜脂化合物在湖泊环境中的研究进展

近十几年来,甘油二烷基甘油四醚类化合物(GDGTs)已成为生物地球化学研究的热点,此类化合物广泛分布在海洋、湖泊、土壤、泥炭以及热泉等不同类型的环境载体中,并且携带丰富的环境信息,基于此类化合物分布构建的参数已成为重建古环境变迁的重要指标。本文首先从GDGTs化合物的结构以及生物来源出发,重点阐述了基于此类化合物构建的几个指标TEX86、BIT、MBT/CBT以及ACE在湖泊环境研究中的应用及存在的不足,随后概述了特殊类型湖泊即富营养、高盐度湖泊中GDGTs化合物的分布特征,最后对GDGTs化合物在湖泊环境的研究提出总结以及展望。     

2001-2010年生物地球化学研究进展与展望

阐述了21世纪第一个十年生物地球化学领域的重要研究进展和未来可能的重点发展方向。在近代陆-海系统碳循环的库和通量上已经取得了重要进展,并发现了一些参与氮、硫循环新的微生物功能群。阐述了显生宙生物大灭绝期间碳循环异常的特点及其可能的原因,但对氮、硫循环的了解比较薄弱。地球早期的碳、硫循环与生命起源、大气和海洋水化学条件的关系已经取得重要认识。生物地球化学过程可以通过生态毒理,以及大气成分和海洋水化学条件的改变影响生命系统。微生物地球化学功能的微区、原位、痕量示踪等技术得到快速发展。未来将加强地质历史时期碳、氮、硫循环的定量分析以及空间变化的研究,各种元素循环之间的相互关系及其界面过程、极端环境的生物地球化学过程将进一步受到重视。生命科学领域重要技术的引入将提升生物地球化学过程的研究。     

碱式水解法提取红土分子化石: 以安徽宣城更新世网纹红土为例

红土中种类丰富的分子化石为红土古生态研究提供了直接证据, 但较低含量的分子化石限制了传统索氏抽提方法的推广应用.本次研究尝试性地运用碱式水解法提取安徽宣城更新世红土中的分子化石, 在25g样品中检测到了含量明显、种类丰富的有机物, 且该方法可以显著地降低空白污染, 这说明碱式水解法在分子化石含量低的地质体(如红土) 研究中具有一定的应用潜力.本次研究检测出除了传统索式抽提得到的正构烷烃、脂肪酸、脂肪醇等以外, 还提取到了二元羧酸这一重要化合物, 它的存在为网纹红土可能形成于多水环境提供了新的证据.测试样品中各类分子化石组合信息显示出红土有机物以微生物为主的来源特征, 表明网纹红土形成过程受到了微生物活动的影响, 同时伴有大量低等菌、藻来源有机质的输入, 初步结果为红土形成环境研究提供了新的证据.      

专题：地球生物学前沿

地球生物学（geobiology）研究地圈．生物圈耦合系统,即生物圈与地球其他圈层如大气圈、水圈和岩石圈的相互作用机制及其过程．地球生物学、地球化学和地球物理学分别构成了研究地球系统的生物过程、化学过程和物理过程的学科体系．地球生物学的核心是生命与地球环境的相互作用与协同演化．我们过去讲地球与生命的关系,主要强调的是地球环境影响生命,生命适应地球环境,这是一个单向作用的关系．但地球与生命之间应为相互作用的关系,而且是协同演化的．生命演化能否影响地球环境演变,生物过程能否影响地球环境,这是一个重大科学问题．地球生物学对此作出了肯定的回答．生命与地球的协同演化这一概念符合地球系统科学的总体观,也符合人与自然协调发展的科学发展观．     

编者按

正地球生物学(geobiology)研究地圈-生物圈耦合系统,即生物圈与地球其他圈层如大气圈、水圈和岩石圈的相互作用机制及其过程.地球生物学、地球化学和地球物理学分别构成了研究地球系统的生物过程、化学过程和物理过程的学科体系.地球生物学的核心是生命与地球环境的相互作用与协同演化.我们过去讲地球与生命的关系,主要强调的是地球环境影响生命,生命适应地球环境,这是一个单向作用的关系.但地球与生命之间应为相互作用的关系,而且是协同演化的.生命演化能否影响地球环境演变,生物过程能否影响地球环     

赣西北前寒武系首次发现内波内潮汐沉积

本文详细论述了赣西北前寒武系首次发现的深水牵引流内波内潮汐沉积特征的沉积构造、岩石组合和沉积序列。沉积构造主要发育双向和单向交错层理、曲线型和干涉波痕及波状、脉状、透镜状层理;常产于深水重力流之上或与之共生。岩石粒度结构特征为明显的牵引流性质。共划分出双向交错层理砂岩组合,单向交错层理砂岩组合,薄层砂岩——板岩组合和波状、脉状、透镜状细砂岩——粉砂岩——板岩组合;可识别出双向递变、单向递变和对偶层递变序列。在综合研究和分析的基础上,进一步阐述了内波内潮汐沉积与浊流沉积的异同点和相互关系以及内波内潮汐沉积的保存条件、沉积环境和控制机理。深水牵引流内波内潮汐沉积学特征的系统研究,对正确阐明沉积盆地的大地构造背景及形成演化具有重要意义。     

对地球生物学、生物地质学和地球生物相的一些探讨

在简要介绍国内近年来地球生物学研究概况之后,探讨了地球生物学和生物地质学的定义以及这两者之间的区别．地球生物学是由生命科学和地球科学交叉融合而形成的一级学科,而生物地质学则是由生物学和地质学交叉而形成的二级学科,因此,地球生物学所研究的领域包含了生物地质学的研究范围．列举了这两门学科的分支学科．地球生物相是指包含了生物与环境相互作用的全过程的一个地质体的相．讨论了地球生物相、生物相和有机相之间的区别．生境型、生物组成和生产力、古氧相以及埋藏效率是确定一个地球生物相的主要参数．对上述参数作了详细探讨,并据此提出了地球生物相的半定量评估方案．推荐地球生物相的二维命名法,每一维分别代表地球生物学全过程中的生物方面和环境方面的特征．     

地质样品中硫化物形式铁的分离和测定

提出一个利用次氯酸钠氧化铁硫化物碱性磺基水杨酸提取并直接测定碳酸盐相中铁硫化物的方法。结果表明,30%的NaClO溶液浸泡样品40h以上,可以完全释放铁硫化物并形成氢氧化铁胶体。0.1g/mL的碱性磺基水杨酸溶液则较容易地溶解新生成的氢氧化铁胶体,形成黄色的铁-磺基水杨酸络合物,可被分光光度法定量测定。该方法集选择性分离、富集和测定于一体,分析流程简单,结果可靠,适合地质样品中硫化物形式铁的测定。