楊嬌

古生物學是地球科學與生命科學的交叉學科，主要研究地質(zhì)歷史時期生物的起源、進化和生物多樣性的演變、地球的環(huán)境變化、以及生物與環(huán)境的關(guān)系。古生物學研究可使人們認識地質(zhì)歷史中的生物多樣性、更深入地了解自然歷史，可使人類充分認識生物與環(huán)境的相互依存關(guān)系，可為未來全球氣候和環(huán)境變化提供預(yù)測的基礎(chǔ)，可為石油、天然氣、煤炭等礦產(chǎn)資源的勘探、開發(fā)提供強有力的支持。

北京大學是近代中國較早開展古生物學教學和科研工作的機構(gòu)之一。1909年，京師大學堂設(shè)立地質(zhì)學門，之后改名為北京大學地質(zhì)學門。上世紀20年代以來，著名古生物學家李四光、葛利普等在此任教，培養(yǎng)了大批人才，他們中有20余位成為中國科學院院士，為我國古生物學事業(yè)的早期發(fā)展做出了重大貢獻。20世紀50年代，北京大學設(shè)立地層古生物學專業(yè)。2002年，在原古生物學與地層學專業(yè)的基礎(chǔ)上，組建而成立史前生命與環(huán)境研究所（下文簡稱“研究所”）。目前，該研究所共有教員12人，其中中科院院士1名（兼職）、教授7名（包括長江特聘教授1名）、“青年千人計劃”研究員1名、副教授3名。學術(shù)隊伍梯隊合理，研究方向多樣，涵蓋地球生物學、演化古生物學、地層學、沉積學和古環(huán)境研究等多個領(lǐng)域。

得益于近百年的學術(shù)積淀、以及中國得天獨厚的地域優(yōu)勢和豐富的化石資源，研究所在以下三個領(lǐng)域取得了一系列具有國際影響的成果：（1）古生代無脊椎動物群、地層學及古環(huán)境研究；（2）志留—泥盆紀維管植物登陸及其演化分異研究；（3）中生代海生脊椎動物群和兩棲類、爬行類的研究。新組建的前寒武紀地球生物學研究團隊，也已形成一定的學術(shù)影響力。近5年來，主導或合作發(fā)表大量科研成果，其中包括3篇Nature、2篇Science、1篇Nature Communications及3篇PNAS論文。

古生代無脊椎動物群、地層學和古環(huán)境是研究所的重點研究領(lǐng)域。近10余年來，該所在中國寒武紀—石炭紀地層中系統(tǒng)采集數(shù)萬枚動物化石標本，對其形態(tài)、結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)分類的研究，增進了人們對華南、華北、新疆等地區(qū)古生代海生無脊椎動物多樣性的認識；在中國寒武紀地層發(fā)現(xiàn)化石胚胎Markuelia，發(fā)現(xiàn)一系列寒武紀“奧斯坦型”磷酸鹽化保存的三維軟軀體節(jié)肢動物；詳細研究了寒武—奧陶紀微生物礁和最早的苔蘚動物礁；發(fā)現(xiàn)華南早奧陶世軟軀體埋藏的淺水型群落——分鄉(xiāng)動物群；系統(tǒng)描述、厘定及新建立泥盆—石炭紀腕足、牙形類、介形類、珊瑚、菊石等多門類海洋動物數(shù)百種，并以此為依據(jù)，建立或厘定華南和北疆關(guān)鍵地區(qū)的中泥盆世—早石炭世生物組合帶；依據(jù)對海生無脊椎動物化石的深入研究，對中國若干關(guān)鍵地區(qū)的區(qū)域地層（特別是泥盆系-下石炭統(tǒng)）進行精細劃分和對比，系統(tǒng)研究了泥盆紀晚期的弗拉—法門之交的絕滅事件（顯生宙五次大絕滅之一）、泥盆—石炭紀之交的生物事件，提出弗拉—法門之交生物的階梯式絕滅模式，揭示了華南泥盆—石炭紀之交的底棲動物演替規(guī)律。近10余年來，該研究所在這一領(lǐng)域的研究成果在Nature、Palaeontology、PalaeogeographyPalaeoclimatology-Palaeoecology等國際重要期刊發(fā)表SCI論文160余篇。

維管植物登陸及其早期演化的研究，是研究所的一大特色方向。新發(fā)現(xiàn)或重新研究早期陸生維管植物的代表分子50余屬，使得華南成為研究“植物登陸”的關(guān)鍵地區(qū)之一。一系列保存精美的新植物的發(fā)現(xiàn)，修正了維管植物演化模式的傳統(tǒng)認識。基于華南證據(jù)，該所提出植物根系、葉器官在早泥盆世的多次起源，提出早泥盆世維管植物大爆發(fā)假說；發(fā)現(xiàn)東亞地區(qū)多樣化的早期種子植物；發(fā)現(xiàn)最古老的具根系土壤，揭示了早期維管植物的成土作用（Xue et al.， 2016， PNAS封面文章）。

研究所以江大勇教授等為主導，組建了國際團隊，對中生代海生爬行動物的起源和多樣性演變、古環(huán)境背景等開展了近20年的長期研究，取得了一系列研究成果。2010年Science雜志以“Excavation Yields Tantalizing Hints of Earliest Marine Reptiles （科學發(fā)掘揭示最早的海生爬行動物）”為題對該團隊在安徽巢湖的科學考察進行焦點報道。2014年，該團隊發(fā)表Nature文章，報道了最原始的魚龍形動物——柔腕短吻龍，填補了陸地祖先與完全適應(yīng)海洋生活的魚龍之間的演化環(huán)節(jié)，提出魚龍類很可能起源于中國的科學假說。后續(xù)，該團隊又提出魚龍形動物在早三疊世晚期演化速度非常快，且在其起源后的最初一百萬年（斯帕斯亞期）里生物多樣性快速發(fā)展，并快速占據(jù)不同的生境。

研究所的長江特聘教授高克勤長期致力于中生代陸地脊椎動物的研究，多次主持和參加冀北-遼西、山東山旺、甘肅北山以及外蒙戈壁等地區(qū)的科學考察和化石發(fā)掘，采集并系統(tǒng)研究了大量脊椎動物化石，在侏羅紀-白堊紀離龍類生態(tài)、形態(tài)分異及系統(tǒng)演化以及蠑螈類起源、分支系統(tǒng)演化及生物古地理分析等方面做出了突出貢獻。2012年，研究命名了一種蠑螈類——建平北燕螈（Gao and Shubin， 2012， PNAS），代表蠑螈亞目最早的化石記錄，為研究確定蠑螈亞目的起源時間提供了重要的化石證據(jù)。高克勤教授還參加了恐龍羽毛顏色的聯(lián)合攻關(guān)研究，復(fù)原了赫氏近鳥龍、小盜龍的羽毛顏色（Li et al.，2010，2012， Science），發(fā)現(xiàn)帶羽毛恐龍的關(guān)鍵生理轉(zhuǎn)變（Li et al.， 2014， Nature）。2012年，該研究所引進“青年千人計劃”沈冰博士，組建了前寒武紀地球生物學研究團隊。2016年，沈冰課題組通過對新元古代臼齒碳酸鹽巖的鎂、硫同位素分析，提出了新元古代海底甲烷大量釋放這一新的假說，這為探索地球早期氣候變遷提供了新的思路（Shen et al.， 2016， Nature Communications）。同年，該課題組利用鎂同位素揭示了新元古代全球冰期結(jié)束過程中強烈的化學風化作用，直接驗證了雪球地球理論，但該項研究成果也對雪球地球理論進行了修正（Huang et al.， 2016， PNAS）。

秉承傳統(tǒng)、開拓創(chuàng)新。在未來的 5至10年，該研究所擬在上述領(lǐng)域繼續(xù)保持傳統(tǒng)優(yōu)勢，發(fā)表更多高水平研究論文，鼓勵并推動古生物學的綜合性、理論性研究以及學術(shù)專著和高水平教材的出版，擬擴大國際合作與交流，增加對國際學術(shù)活動的領(lǐng)導權(quán)。通過努力奮斗，研究所以期建立具有國際引領(lǐng)作用的學術(shù)力量，立足于中國的區(qū)域性、案例性研究優(yōu)勢，培育原始創(chuàng)新，推動理論創(chuàng)新，在更為普遍的進化生物學與環(huán)境演化問題上，在國際學術(shù)圈形成北大獨特的影響力。