开栏的话:
曲靖是世界古生物研究业内公认的“鱼的故乡”、全球独一无二的“古鱼王国”。从年丁文江先生发现曲靖第一片古鱼化石开始,过去的年时间里,国内外众多的古生物学家“朝圣”般地来到曲靖,通过寻觅采掘和研究,先后发现了百余种古鱼类化石,这些鱼化石的形成在4亿年左右。古生物学家们把这些世界上最古老的鱼用“曲靖”这个地域作为“姓氏”,最终确立了曲靖在生物进化史上“鱼的故乡”之历史地位。
为了助力曲靖的经济、文化、生态建设,助推曲靖的云南省副中心城市建设,做好鱼化石的科普工作,并为“曲靖鱼化石国家地质公园”“珠江源世界地质公园”的申报,最终让“曲靖鱼化石”进入“世界自然与文化遗产名录”作贡献,曲靖日报社与中国科学院古脊椎动物与古人类研究所、曲靖师范学院携手,组织有关人员撰写曲靖古鱼化石科普文章,复原化石图像,素描鱼的模样,讲述“曲靖鱼化石”故事,在《曲靖日报·珠江源晚刊》开设《鱼的故乡一周一鱼》栏目,随后组合刊出,以飨读者。
写在开栏之际
朱敏
年1月18日,习近平总书记在联合国日内瓦总部发表题为《共同构建人类命运共同体》的主旨演讲,指出“世界怎么了、我们怎么办?回答这个问题,首先要弄清楚一个最基本的问题,就是我们从哪里来、现在在哪里、将到哪里去?”习近平总书记同时指出:“我们要从历史中汲取智慧。”习近平总书记在十九大报告中进一步提出“人与自然生命共同体”理念,强调人与自然和谐共生,推动建设生态文明强国。
“以自然之道,养万物之生。”云南是我国重要的生物多样性宝库,今年10月联合国生物多样性大会将在昆明召开,将确定年全球生物多样性保护的目标。云南也是享誉世界的古生物多样性宝库,从5.2亿年前的澄江生物群,到4.3亿年前至3.8亿年前的曲靖“古鱼王国”,2.4亿年前的罗平生物群,1.8亿年前至1.6亿年前的禄丰恐龙动物群,再到万年前的元谋人,构成了一部完整的“从鱼到人”的生命史书。生命演化研究是历史唯物主义萌发的重要思想源泉,给人类知识体系不断添砖加瓦。其中古生物多样性的研究为生物多样性的保护提供了历史借鉴,也有力地支撑了“生命共同体”理念。
在这部生命史书中,曲靖“古鱼王国”的化石发现占据了多个篇章的头条位置。4亿多年前,曲靖地处赤道附近的滨海环境,各种早期鱼类在温暖的海水中游弋、追逐于礁石之间。这里是最早的肉鳍鱼类起源与分化的摇篮。肉鳍鱼类拥有肌肉发达的鳍,最终登上陆地演化出包括人类在内的所有陆地脊椎动物。倘若没有在曲靖出现早期肉鳍鱼,就不会发生后面的肉鳍鱼类登陆事件,地球上也就不会有今天的飞禽走兽和我们人类自己,曲靖因此被国际学术界公认为“4亿年前人类远祖的发祥地”。
曲靖古鱼化石填补了脊椎动物演化史上多个关键的“缺失环节”,为解决演化生物学领域一些长期争论不休的重大问题,如颌的起源、人面骨骼(与人类面部骨骼同源的骨)的出现、硬骨鱼纲起源、肉鳍鱼亚纲起源、内鼻孔的出现、鱼类登陆等,提供了关键性的实证,强有力地推动了学术界对“从鱼到人”演化进程的深入探索,在国际上连续产生重大影响。年和年在曲靖两次召开早期脊椎动物国际研讨会,各国古鱼类学家齐聚珠江源头,“朝圣”鱼类发祥地。基于曲靖古鱼化石的研究,已先后在国际顶级学术刊物《自然》和《科学》上发表了10篇论文,很多研究成果被载入国内外权威生物学、古生物学教科书;相关研究项目“华南泥盆纪鱼化石研究”与“硬骨鱼纲起源与早期演化”先后获年度及年度国家自然科学奖二等奖。
从年丁文江先生开启第一次西南科学考察算起,曲靖“古鱼王国”的研究历史已逾百年。经过几代人的不懈努力,曲靖古鱼化石已描述了72属种,呈现出门类齐全、出现时代早、原始类型多、地区性属种多、化石保存精美等主要特点,是当之无愧的世界级古生物化石宝库,具有不可替代的科学研究价值。曲靖已被公认为脊椎动物几个重要类群,如盔甲鱼类、有颌类、胴甲鱼类、瓣甲鱼类和肉鳍鱼类的起源中心,这一珍贵自然遗产的许多方面在全球范围内均属独一无二。
习近平总书记指出:“科技创新、科学普及是实现创新发展的两翼,要把科学普及放在与科技创新同等重要的位置。”为了响应国家对于创新发展两翼的倡议,我们在做出世界领先的科技创新和突破的同时,有必要将这些前沿成果普及到更广大的受众群体中,服务知识的普及,服务“生命共同体”理念的推广,服务文化自信与生态文明建设的需求。为此,曲靖日报社、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所,以及曲靖师范学院共同倡议在此开设《鱼的故乡一周一鱼》专栏,系统介绍曲靖“古鱼王国”的重要发现以及发现背后的故事,旨在普及知识,弘扬科学家精神,增强公众的自然保护意识,提升曲靖市对外开放的整体形象和国际影响力,服务曲靖地区社会与经济发展。
是为开篇。
作者简介
朱敏,男,年10月生。中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员、前所长。年度国家杰出青年基金获得者,入选新世纪“百千万人才工程”国家级人选、科技部重点领域创新团队负责人、国家“万人计划”领*人才,并先后获得中国科学院研究生院集中教学突出贡献奖、中国高校自然科学奖一等奖(第五完成人)、中国青年五四奖章、中国青年科技奖、中国青年科学家奖(地球科学)、国家自然科学奖二等奖(第一完成人)和何梁何利科技进步奖等奖项。迄今,朱敏已发表学术论著篇(部),包括Nature、Science和Cell论文16篇,相关研究获得国内外同行的广泛认可,大大加深了学界对早期脊椎动物演化与多样性的认识,使中国早期脊椎动物研究居于国际前沿水平。
丁氏甲鳞鱼
(Sparalepistingi)
朱敏
丁氏甲鳞鱼标本照片。
脊椎动物演化。
●分类位置:硬骨鱼纲
●产地:云南曲靖麒麟区潇湘街道石灰窑村
●层位与时代:关底组,志留纪卢德洛世,大约4.25亿年前
●命名人与命名年代:苏柏恩等,年
硬骨鱼类的起源与早期分化在脊椎动物演化史上占有非常重要的位置。然而,直到20世纪末,早期硬骨鱼类的化石依旧十分稀少,且多为零散化石。由于过渡化石的缺失,肉鳍鱼类与辐鳍鱼类之间,以及硬骨鱼类与其他有颌类之间存在着巨大的形态学鸿沟。
20世纪末以来,曲靖早泥盆世西屯动物群的众多精美化石(如斑鳞鱼、无孔鱼、弥曼鱼等)的发现使得这些鸿沟一步步缩小。年发现的志留纪潇湘动物群,则为探索有颌类崛起的格局打开了一扇全新的窗户。
早泥盆世西屯动物群(苏柏恩绘)。
作为潇湘动物群的成员,丁氏甲鳞鱼有20多厘米长,是继梦幻*鱼之后第二种被报道的较完整保存的志留纪硬骨鱼,它的独特之处在于身体覆盖厚而紧密关节在一起的鳞片,如同身穿盔甲的武士,属名意指其鳞片类似于古波斯步兵手持的柳条编织而成的矩形盾牌,种名则献给云南曲靖志留纪剖面的命名人、中国地质学奠基人之一丁文江先生(-)。
丁氏甲鳞鱼生态复原图(苏柏恩绘)。
甲鳞鱼与*鱼、斑鳞鱼一样,具有由棘刺支撑的膜质骨腰带和肩带,这曾被认为是盾皮鱼独有的特征,为“腰带与肩带可能有着接近的发育模块”这一假说提供了新的化石证据。系统发育分析显示,甲鳞鱼与*鱼、斑鳞鱼和无孔鱼都属于肉鳍鱼类干群,它们既具有早期硬骨鱼的特征,但又具有类似盾皮鱼的肩带、腰带和背鳍棘,以及类似全颌鱼的头部膜质骨,这些特征组合填补了早期硬骨鱼类和其他有颌类之间,以及肉鳍鱼类和辐鳍鱼类之间的形态学鸿沟,也指示了盾皮鱼类的一支可能演化出了后来的硬骨鱼类。甲鳞鱼奇特的鳞列构造表明,早期硬骨鱼类的形态分异度远比之前所认知的大。随着潇湘动物群新材料的不断发现,这一演化历程将会变得越来越清晰。
■背景故事:
寥廓山徐霞客塑像。
曲靖城南的寥廓公园,矗立着明代旅行家徐霞客的石刻坐像,以纪念徐霞客在曲靖的考察活动。《徐霞客游记》中,“滇游日记”最为翔实而引人入胜。徐霞客在云南所到之处,今天大多成为著名的旅游热门地区,如腾冲火山地貌、大理蝴蝶泉、红河泸西阿庐古洞等等,但徐霞客在云南的一大科学成就却是在曲靖完成的。他根据在曲靖的踏勘和观察,在《盘江考》中把南盘江(珠江)的源头上溯到沾益区的炎方。多年前,徐霞客盘桓十余日的佛教圣地翠峰山不曾想正是曲靖“古鱼王国”的核心区。由于历史的原因,徐霞客的科学成就在清代两百多年间并不为世人所知,譬如他是最早提出金沙江就是长江上游的地理学家。《徐霞客游记》今日的家喻户晓,离不开一位民国科学大家,被誉为“20世纪徐霞客”的丁文江先生的发掘与推广,也正是丁文江,开启了曲靖“古鱼王国”的研究史。
丁文江先生。
胡适著作等身,但他平生只写过一本传记,就是《丁文江的传记》,说他是“一个天生能办事,能领导人,能训练人才,能建立学术的大人物”。在中国近代科技事业(尤其是地质事业)的发展进程中,丁文江是一位关键人物,他在任上英年早逝。他是中国近代地质事业的开拓者,是我国地球科学,特别是地质学的创始人与奠基人之一。*汲清先生在《我国地质科学工作从萌芽阶段到初步开展阶段中名列第一的先驱学者》一文中,列举了30项名列第一的开拓性工作,其中丁文江就占了7个第一,分别是:第一位地质教学机构“地质研究所”的首脑,第一位地质调查所所长,第一篇正式地质调查报告的学者,第一位远征边疆的学者,第一位进行煤田地质详测并拟订钻探计划的学者,第一位发表中国矿产资源论文的学者,第一位发表《矿产纪要》的学者(与翁文灏合著)。
丁文江年少成名,一生传奇,是中国西南地层研究的奠基人,与曲靖“古鱼王国”的最终发现有着不解之缘。年3月31日,滇越铁路开通,从越南海防经河口到达云南昆明。年4月,获得格拉斯哥大学动物学、地质学双学科毕业证书的丁文江,结束了7年的留英生活,踏上了回国旅程。他没有直接回江苏泰兴老家,而是选择在越南北部港口海防登岸,开启了他的第一次中国西南考察。丁文江5月10日登岸后便改乘滇越铁路从河口入境,经蒙自于12日抵达昆明。在昆期间,时任云南高等学堂监督的叶浩吾提示他阅读《徐霞客游记》。5月29日,丁文江婉谢叶氏的挽留,“装了假辫子,留了胡子,穿上马褂袍子,戴着黑纱的瓜皮小帽,同九个夫子,两名护勇,九点钟从昆明出发了”。一行取滇黔湘驿道,过马龙、曲靖、沾益、富源,经贵州,至湖南常德,再坐船回苏。这是丁文江与曲靖古生物化石宝库的初次邂逅。
丁文江云南考察照片,中为彝族向导。
年2月,丁文江受北洋*府农商部之命到云南调查矿产。他从上海出发,取道香港、越南,乘滇越铁路火车于2月13日抵达昆明,开始长达10个月的第二次西南考察,重走徐霞客的考察路线。这次野外考察,丁文江成果丰硕,“一方面改正法人Deprat的错误,一方面建立滇东地层之基础,为后来调查之基”(*汲清,)。是年8月22日,丁文江从贵州威宁进入宣威的可渡关,11月15日离开马龙回昆明,他在曲靖市辖区考察了86天,足迹遍及宣威、罗平、陆良、沾益、麒麟等地,两次深入考察曲靖“古鱼王国”的含鱼地层,采集了大量化石,包括一些鱼化石。这批化石送交美国史密森学会的华可脱(C.D.Walcott)做初步鉴定。标本托运回国途中,标签不幸被弄乱,导致葛利普教授在描述这批标本时,发现一些化石与它们的地层层位不相吻合。为解决该问题,年王曰伦先生受地质调查所的派遣前往云南,重新考察曲靖和马龙地区的寒武纪和志留纪地层,同时发现了更多的鱼化石。滇东早古生代地层的框架由此建立起来,包括今天已经鼎鼎大名的志留纪关底组、妙高组和玉龙寺组,都在这时建立起来。
年,杨钟健先生报道了王曰伦送葛利普鉴定的曲靖翠峰山鱼化石。年,杨钟健再次报道丁文江和王曰伦采集的鱼化石;同时报道孙云铸、谢家荣团队成员新采集的鱼化石标本。年,孙云铸、王鸿祯两位先生报道了寥廓山(妙高山)的鱼化石标本。遗憾的是,由于历史原因,这批鱼化石标本早已不知所终,不过还是为后面的重要发现提供了关键线索。
年春,年至年冬春,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所两次组队到云南曲靖考察,重走丁文江等先生的野外路线,曲靖鱼化石的发现与正式描述工作由此掀开新的一页。年,刘玉海先生描述了在沾益龙华山发现的中泥盆世沟鳞鱼化石——云南沟鳞鱼,年描述了在寥廓山麓(古城墙对面)发现的早泥盆世云南鱼化石——计氏云南鱼,年描述了在寥廓山和翠峰山发现的早泥盆世盔甲鱼化石——张氏真盔甲鱼、小眼南盘鱼以及廖角山多鳃鱼。其后经过几代人的不懈努力,描述的曲靖志留纪—泥盆纪鱼类已逾百种,加上大量仍亟待描述的新属种,呈现出极高的物种多样性。徐霞客和丁文江先生当时可能并未想到,他们栉风沐雨、披荆斩棘考察的曲靖地质宝库中蕴含的纷繁多样的古鱼化石,对整个生命演化史研究和人类知识体系会产生如此重大的影响。饮水不忘掘井人,我们在丁文江先生诞生年之际(年),将在曲靖麒麟区志留纪关底组发现的甲鳞鱼种名献给了他,以纪念先生为曲靖“古鱼王国”的发现所做的奠基工作。