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2013-11-29 10:37:37 作者:整理 来源:化石网 浏览次数:195 文字大小【】【】【

摘要: 还原多彩的古昆虫世界——记中国科学院南京地质古生物研究所国家重点实验室研究员张海春 (化石网)据中国科学报(张丽):古昆虫学是古生物学的一个重要分支,是研究保存在岩层中的昆虫遗体和遗迹的科 ...

还原多彩的古昆虫世界——记中国科学院南京地质古生物研究所国家重点实验室研究员张海春

 

还原多彩的古昆虫世界——记中国科学院南京地质古生物研究所国家重点实验室研究员张海春

 

(化石网)据中国科学报(张丽):古昆虫学是古生物学的一个重要分支,是研究保存在岩层中的昆虫遗体和遗迹的科学。

“我国的昆虫化石研究始于上世纪20年代,但直到上世纪80年代,古昆虫学在我国的发展一直都非常缓慢,因此这门学科在我国古生物学领域长期以来都是一个不起眼的小学科。”这番介绍来自中国科学院南京地质古生物研究所国家重点实验室研究员张海春。1992年,在南京地质古生物研究所获得硕士学位的他留所工作,开始在古昆虫学领域播撒科研的种子。然而,这门小学科却直到上世纪90年代末才逐渐开始受到重视,坐了六七年“冷板凳”的张海春才开始忙碌起来。

从不受重视的小学科,到受到国家自然基金、“973”计划项目等重大国家项目的青睐,张海春见证着古昆虫学的成长与发展,作为参与其中的科学家,他也由衷地为自己的事业感到骄傲。在这片追溯时间与探秘自然的领域里,张海春几十年如一日地耕耘着,为这门学科的崛起默默贡献着自己的智慧与力量。

化石寻宝

在一片小小的化石上,我们看到的只是斑驳的影子,而张海春看到的却是一个多彩缤纷的古昆虫世界。

如今,张海春在昆虫化石及地层、中生代陆地生态系统的研究领域开拓着科研的疆界。他的主要科研工作围绕昆虫化石的分类学展开,并以此为基础讨论重要昆虫类群的起源、演化,地质历史中昆虫与其他生物之间的关系,昆虫多样性的演变及其与重大地质事件的关系,重建重要时段和重点地区的陆地生态系统,昆虫埋藏学等。

自上世纪90年代末古昆虫学迎来学科发展的春天以来,张海春已主持了国家自然科学基金项目4项,国家重点基础研究发展计划(“973”计划)子课题3项(其中两项为第二负责人),参加国家自然科学基金重点项目2项、中国科学院知识创新工程重要方向项目2项。

探秘细腰亚目

在这些重要项目中,国家自然科学基金面上项目“膜翅目细腰亚目昆虫的起源和早期演化的一些细节——来自化石的证据”是张海春近年来主持的一个比较重要的项目。膜翅目为昆虫纲中最为进化的一个目,也是昆虫纲中分异度最高的三个目之一,已记录的现生种类大约11.5万种。膜翅目中的细腰亚目具有的“蜂腰”结构,便于雌虫控制长长的产卵器,以精确地把卵产在别的动物体内或体表。膜翅目系统发育、特别是细腰亚目的起源和早期演化已成为当今昆虫学研究的热点之一。近年来,随着分支(支序)系统学理论方法的广泛应用、分子系统学的发展、比较形态学和生物学研究的不断深入,特别是大量化石的发现与研究,使昆虫学家对这一问题有了比较深入的了解。

现在学界一致认为尾蜂总科(Orussoidea)是细腰亚目的姊妹群,但在细腰亚目内部各总科的关系上各家分歧很大。通过对我国中生代晚期保存精美的大量昆虫化石的研究,项目在膜翅目细腰亚目的起源和早期演化上取得了一系列新认识,诸如Vespina(Euhymenoptera;=Orussoidea+Apocrita)的共同祖先是长颈树蜂科Xiphydriidae的姊妹群,具有Karatavitidae科的一些特征;对细腰亚目最重要的特征(适用于化石和现生类群)进行了修订;细腰亚目最重要的特征——“蜂腰”(wasp-waist)是通过不同的途径获得的,而不是以前认为的是一次性演化而来,即旗腹蜂总科Evanioidea和细腰亚目其他类群通过不同的演化路线分别演化出“蜂腰”等。

这一项目成果丰硕,先后有25篇学术论文发表于国内外重要学术刊物上,使我国在该领域的国际研究中占据了一席之地。

复原昆虫演化史

20世纪末以来,在我国冀北—辽西一带的中生代晚期地层中发现了大量保存精美的化石,特别是大量的鸟类、长毛恐龙、翼龙、两栖类、昆虫化石和早期被子植物,为研究当时的陆地生态系统提供了宝贵的资源。

从2000年到2011年,张海春先后承担了两个“973”项目子课题,以热河生物群和道虎沟生物群为主要研究对象,探讨各主要生物门类化石的多样性演化和重要类群的起源;通过对热河群地层和地球化学的分析,恢复热河生物群的生存环境;在此基础上进一步研究各门类生物演化的相互作用及其与环境变化的关联,从而增进人们对白垩纪地球陆地生物多样性及其生态系统形成的认识。

10余年的持续性工作,带给张海春和他的团队的是一系列崭新的认识:

发现并建立了新的昆虫分类群,包括2个新科,1个新亚科,40余新属和80余新种,并对前人建立的一些属种进行了重新研究和修订。

提出古蝉类昆虫演化过程和飞行模式演化模型。通过研究中生代的一类大型昆虫——古蝉类的大量标本,阐明了古蝉前后翅种内变异特征和古地理分布规律,首次提出古蝉灭绝是植物类群演替和新兴捕食者的出现共同导致的结果;重建古蝉飞行模式,定性分析了其飞行速度和灵活性的演化。

在著名的辽西热河生物群研究中,通过对昆虫群的综合研究,将热河昆虫群划分为早、中和晚期三个发展阶段,并揭示了白垩纪早期昆虫物种多样性和生态多样性的变化规律。

提出我国北方著名的道虎沟生物群的时代意见。对内蒙古宁城道虎沟地区的大量膜翅目昆虫化石进行了系统研究,并将该昆虫群与哈萨克斯坦南部的晚侏罗世较原始的昆虫群和德国早侏罗世晚期、吉尔吉斯斯坦和西伯利亚早/中侏罗世界线附近的较进步的昆虫群进行比较研究,进而推断道虎沟昆虫群的时代应为中侏罗世。这一结论得到了其他研究的支持。

在国内首次开展昆虫埋藏学研究,利用扫描电子显微镜和X射线能谱分析等技术方法,发现道虎沟化石群中的昆虫化石在形成过程中也存在“化石封套”模式;发现我国白垩纪黄铁矿化昆虫化石的形成多与火山作用密切相关,并详细分析了其形成原因;在国际上首次开展了定量昆虫埋藏学研究。

如今,作为国内古昆虫学学术带头人之一,张海春领导他的团队在膜翅目、鞘翅目、半翅目和直翅目等重要类群的起源与演化,古蝉昆虫的飞行模式研究,昆虫多样性演变研究,昆虫埋藏学研究等领域,处于国内领先水平,部分成果还得到了国际同行的好评。

尽管成果颇丰,张海春却谦虚地表示,自己在古昆虫学领域还只是揭开了面纱的一角,为了呈现一个更加完整的古昆虫世界,他还要砥砺前行,让播撒下的科研种子开花结果。

让事业延续

同许多科学家一样,在承担科研工作的同时,张海春还是一位教师,肩上有学科延续发展的重担。自2004年以来,他指导硕士、博士研究生数名。无论科研工作的压力有多大,张海春都要分出尽量多的时间和精力花在学生的培养中。

在古昆虫学领域奋战了20年的张海春,喜欢将人才培养与科研的实战经验结合在一起。做他的学生,入学后便接触化石。在观察化石、现生材料和翻阅文献的过程中,张海春又引导学生不断发现问题,促使学生查阅更多资料,并到野外去查找相关信息。张海春常说:“兴趣是最好的老师。”张海春关注的是引发学生对科研的兴趣,使他们主动去寻找科研答案。

此外,张海春还十分注重研究生野外工作能力的培养,“古生物学的第一手材料包括化石、地层和其他地质信息,要获得第一手材料,必须具备足够的野外工作能力”。因此,在执行科研任务时,他常利用野外地质考察的机会,开展这方面的教学、指导工作。在结束硕士阶段的学习之前,学生们都能独自完成野外工作。

在研究生科研能力的培养上,张海春也下了很多功夫。古生物学是基础学科,它的舞台是国际性的,因此能够在国际重要刊物上发表论文是古生物学科研能力的一个重要体现。在基础课基本结束、观察大量化石和阅读一定文献的基础上,张海春鼓励学生用英文撰写论文。对于学生的论文,他常常经过反复的修改和讨论,有时多达10次,使其符合出版要求。在论文署名上,他采取“谁撰写谁当第一作者”的原则,鼓励学生多动手。而中文写作能力的提高主要通过撰写学位论文来完成。

王博是张海春的第一个学生,他的成长完美地体现了张海春的教学理念。2003年,还是大四学生的他,就有机会跟随张海春到内蒙古参加野外考察,他第一次接触到昆虫化石,并对昆虫化石产生了极大兴趣。入学一年后,在张海春的鼓励和支持下,王博的第一篇论文初稿完成,经过反复修改,论文很快被一古生物学领域的国际刊物接受发表。随后,王博的多篇论文在国际重要刊物上陆续发表。由于成绩优异,王博还获得了江苏省优秀博士论文奖、中科院优秀博士论文奖和中国科学院院长特别奖,并在获得博士学位后很快得到德国洪堡科研奖金资助,成为研究所有史以来最年轻的洪堡学者。

凭借出色的教学成果,张海春先后获得了2008年度中国科学院“朱李月华优秀教师”奖,2009年度中国科学院“优秀研究生导师”奖,2010年度中国科学院“优秀研究生指导教师”奖。教学成为他继科研之后另一片收获硕果的土地。

由于昆虫化石门类众多,且多为压膜保存,其研究难度可想而知。“由于过去我国专业人员缺乏,每个专业人员不得不研究众多的类群,导致研究水平不高。”1997年,张海春主攻膜翅目化石,并与国际著名的A.P.Rasnitsyn教授合作研究热河生物群中的膜翅目化石,大大提高了我国在这一领域的研究水平。基于这一经验,在以后带研究生时,他也非常注意这个问题,每个学生都以一个目或重要的科为研究对象,打好分类基础。同时,鉴于古昆虫学与地质学的密切关系,张海春也要求他的学生和每位团队成员都必须得到足够的地质训练,并在一定时间内具备一定的地质学基础。

如今,张海春的团队与国内古昆虫学和相关领域的同行长期保持着密切的联系,利用各种机会进行学术交流。同时邀请国际同行来研究所进行合作研究、作学术报告,组织团队成员出访参加国际会议,到相关研究方向的国际同行那里交流、学习。近年来,团队吸引了一批国际同行,建立了相对稳定的合作关系,团队中还有外籍博士后、中科院外籍青年科学家和外国专家特聘研究员。

这支国际化、多元化的团队现在正朝着一些综合性问题进发:注意学科交叉、适度关注热点问题,同时根据我国化石材料的特点开辟新的研究方向,并重视科普工作的推进。一系列新工作让这支队伍愈加焕发出活力与生机。

学科的发展正迎来上升期,曾经的小学科如今已从国内走向国际。为了抓住这难得的发展机遇,张海春还在马不停蹄地为学科发展奋斗着。他的努力让人们看到了一个真实多彩的古昆虫世界,也让人们看到了科学的真谛与魅力。

本文引用地址:http://web.uua.cn/news/show-15990-1.html

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