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科研机构  

山东省国土资源厅地质与古生物重点实验室

山东省国土资源厅地质与古生物重点实验室以山东省“十二五”重点学科自然地理学和临沂大学博物馆(山东天宇自然博物馆)等创新载体和科研基地为依托,对古生物与古生态开展研究,以地球环境与生命演化研究为核心,已开展了6年多的合作攻关,实验室科研团队专业结构和年龄结构合理,团结协作,勇于探索,具有持续创新能力,近5年内在美国《Science》等刊物发表重要学术论文数十篇,主持国家自然科学基金项目13项,具有完善的硬件设施、工作氛围和环境条件,已取得取得重大研究成果和重要经济与社会效益。

实验室主任为郑晓廷教授。

一、实验室主要研究领域和方向

地质与古生物重点实验室旨在结合国家中长期科技发展战略和“十二五”规划,瞄准国内外地质古生物学研究的前沿课题,解决主要陆生生物类群(特别是中生代鸟类、恐龙类)的起源、演化和分布与重大全球构造运动及古地理环境变迁的关系的关键问题,解决化石保护等世界性难题,取得标志性原创成果,在研究鸟类起源和分异规律的基础上,探索新的理论和研究方法;对于目前野外化石和馆藏化石的风化和被侵蚀方面,寻找合理而有效的保护技术方法;为珍贵的化石保护和科学研究提供技术支撑和创新平台。

实验室依托临沂大学自然博物馆(山东天宇自然博物馆),采取校、所、地合作模式,即依托临沂大学自然博物馆(山东天宇自然博物馆),采取校(临沂大学)、所(中科院北京古脊椎动物与古人类研究所)、地(山东天宇自然博物馆)合作,资源共享,共建科研平台的创新模式,充分进行资源整合,学科融合、渗透和交叉,凝聚人才,并着力于体质创新,将实验室建设成为国际知名的、具有原始创新能力的研究基地,建成一个以地球环境与生命演化为共同目标,分工协作开展研究工作;以理论与应用研究相结合的重点实验室。

实验室目标:1、为生物演化理论提供支持和社会发展的需求

当前,我们面临最大的问题是环境、资源和人口问题。环境变化和未来的发展趋势是我们最为迫切研究的科学问题。根据以今论古的原则,研究地球过去的环境变化和生物对其的适应问题尤为重要,实验室的目标是从化石的角度对古环境特征提出来自陆地生物证据,来证明地球环境变化和生物进化之间的关系,研究成果可以为国家提出的文化建设提供支持和保证,这是社会发展的需要。

中国具有世界上最为丰富的化石资源,而临沂大学博物馆是中国收藏古生物化石标本最多的博物馆,也是世界上最大的博物馆,包括三叠纪贵州关岭生物群、侏罗纪-白垩纪辽西热河生物群、新生代甘肃和政生物群和山东山旺生物群等动植物化石,对早期脊椎动物研究、早期陆生植物的演化、裸子植物和被子植物的演化等方面都提供了化石证据,为生物演化过程中许多重要演化环节提供了直接证据,实验室可以继续保持中国在生物类群起源、系统演化和地层学等方面的已有优势,而且可以使得中国在陆地生物演化和环境的关系以及陆地生态系统演化的研究等方面迈向一个新的台阶。

2、探索学科发展创新模式

20年来,随着我国对科技工作的重视,政府科研经费投入、对外学术交流的不断增加,我国的科研工作取得了显著进步,已经成为世界的科技大国,但是我国的科普工作却远远滞后,相距科研强国甚远。究其原因,主要是科研活动远离社会实际,重基础研究,轻应用研究,轻宣传,甚至不宣传,导致我国在国际总体实力竞争中处于劣势,人们的文化素质不高。天宇自然博物馆是世界上最大的化石宝库,但是全省、全国人们知道的很少。这种状况既不利于我国科普工作的开展,也滞后于经济社会的发展和人们文化的需要,也不利于取得重大创新研究成果,推动学科发展。

实验室充分利用临沂大学博物馆(天宇自然博物馆)的古生物化石资源优势,整合学科研究队伍,发挥众多学科的学科优势,宣传优势,同时与中科院古脊椎动物与古人类研究所紧密合作,探索出一条“所、校、地”合作的学科创新发展模式。深入开展地质与古生物学研究,为国土稀有资源——古生物化石的保护、科学研究、合理开发与利用做出独特的贡献,为培养高素质的国土资源科技创新人才、国土资源保护与开发应用性人才做出应有的贡献。

二、实验室已取得成果

在过去的十余年里,随着大量的各种早期鸟类化石在世界范围内的白垩世地层中的发现,有关中生代鸟类研究成为世界范围内的研究热点。其中,来自中国辽宁早白垩世的发现是最多的。来自中国,北美洲,阿根廷和蒙古的许多特殊的似鸟的兽脚类恐龙,尤其是中国辽宁早白垩世的长羽毛的恐龙已经激起了人们对鸟类起源的争论,也点燃了公众对此的热情。对以前的化石如始祖鸟,长鳞龙的再一次研究,为有关早期鸟类演化的争论增添了新的观点。对鸟类及其祖先的种系发生,形态功能和演化踪迹的研究使我们对早期鸟类演化有了进一步的理解。对现生鸟类种系的分子学研究为现生鸟类主要种群的起源和分化提供了新的设想。

随着对中生代鸟类及其预设祖先的发现和研究的增多,中生代鸟类已经成为鸟类古生物和演化学会会议上的最流行话题,相当数量的有关鸟类及其飞翔起源的书籍文献已经出版发行。

实验室充分利用馆藏标本的条件,在国家自然基金的资助下,对辽西生物群中恐龙和鸟类化石进行了部分研究,并得到一批高水平的研究成果,相继在包括NatureScience等在内的学术期刊上发表论文十余篇,并出版了2部专著。今年7月我校特聘教授徐星研究员发表在Nature上的郑氏晓廷龙更是引起学术界的震惊,并动摇了150年来始祖鸟是鸟类祖先的理论和地位,引来众多相关学者来馆研究该件化石标本。

实验室在区域环境变化研究方面也取得了突出成绩,取得一批重要的科研成果,并获得十余项国家自然基金的支持。

三、实验室工作规划

在国土资源部“十二五”国土资源建设总体规划指导下,针对山东省地质与古生物方面的丰富资源,从研究、开发、保护、利用入手,立足于地球科学与生命科学前沿和社会发展需求,整合现有优势资源,优化研究团队,进一步凝练研究方向,强化实验室条件建设,突出研究特色,重视参与国际合作与竞争。古生物、古地质与古环境研究方向继续强化建设,分子古生物与化石保护研究方向需要重点建设。加强与中国科学院古脊椎动物与古人类研究所、中国科学院南京地质古生物研究所、中国地质科学院、中国地质大学、山东省地质科学实验研究院等科研院所的合作研究与学术交流。经过五年的建设,将实验室建成国土资源科学技术创新、人才聚集和培养、开放合作的重要基地,建成自主创新的重要平台。

实验室在古地质与古环境研究方面有了良好的基础,承担了多项国家自然科学基金及省自然科学基金项目,初步形成了实力较强的学术团队。今后本研究方向在前期研究的基础上,开展中生代鸟类起源研究与与地质环境变迁的研究,使该方向研究更加集中、稳定和深入,并进一步拓展研究内容,力争该方向的研究形成亮点、凸显特色。

分子古生物研究方向在“十二五”期间,以10万年内的古生物化石和沉积物为研究对象,重点研究哺乳动物如猪、牛、羊等DNA分子,探索生物系统分类、演化和谱系发生的规律。

化石保护研究方向,立足于中国面临的大量古生物化石亟待保护的实际,通过材料合成与方法研究,集成、开发和推广成套的工程技术和方法,重点解决目前在该领域的化石保护问题的关键性技术难题。该方向将提高我国古生物化石和地质遗迹保护工程技术水平、扩大先进技术成果的辐射范围,为实现化石保护技术的跨越式发展提供有力的支撑。

四、科研队伍及科技人才培养

目前,实验室已经形成以郑晓廷教授为学科带头人、由27名科研人员构成的学术团队,其中教授9名、副教授10人、讲师8人,学术团队中具有博士学位人员14人,占52.9%,形成了老中青相结合、学历层次高、创新能力强的学科研究队伍。实验室聘请了美国科学院院士古生物学家周忠和研究员、国际知名古生物学家徐星研究员、侯连海研究员、陈丕基研究员等专家为兼职教授和学术顾问。

实验室主任为郑晓廷教授,他在中生代鸟类功能形态学与系统分类学研究方面取得突出成绩,在《Science》上发表论文1篇,在《Nature》上发表论文3篇,在《Proc. Natl. Acad. Sci. USA》、《Proc. Biol. Sci.》等知名专业刊物发表论文6篇;出版个人学术专著《鸟类起源》和《地球生物起源》2部。主持自然科学基金项目“早白垩世热河群鸟类化石综合研究(NFS41172016)”,参与国家自然科学基金项目“热河生物群研究(NSF40721091)”、中科院知识创新工程重要方向项目-“脊椎动物化石亚细胞结构及皮肤衍生物等软组织的同源性分析(KZCX2-EW-105)”研究,已在古脊椎动物尤其是爬行动物与鸟类的功能形态学与系统分类学研究上形成了显著特色。

实验室现有古生物、古地质与古环境、分子古生物和化石保护4个研究方向。

古生物研究方向:研究生命起源、发展历史、生物宏观进化模型、节奏与作用机制等,研究保存在地层中的生物遗体、遗迹、化石,用以确定地层的顺序、时代,了解地壳发展的历史,推断地质史上水陆分布、气候变迁和沉积矿产形成与分布的规律。重点研究中生代鸟类起源与演化。古生物方向现有教授1名、副教授3名、讲师2名。

古地质与古环境研究方向:研究地球发展历史过程中的环境变迁与演化,以及环境演变对古生物和人类发展的影响。该方向现有教授5人,副教授2人,讲师2人。具有博士学位人员7人。目前研究项目有沂沭河流域古洪水与环境考古、沂蒙山区树木年轮与气候变化、山东地区黄土沉积与气候等,在对山东省特别是沂沭河流域古地质与古环境研究方面已经取得了一批标志性成果,在全省处于领先地位。方向带头人申洪源教授,中国地理学会会员,山东省地理学会理事,临沂市地理学会理事长。山东省“十二五”重点学科自然地理学负责人,精品课程《自然地理学》主持人。山东省水土保持与环境保育重点实验室学术委员会委员、学科带头人,山东省国土资源厅 “地质与古生物重点实验室”学科带头人,山东省教育厅资源与环境分析化学重点实验室学科带头人。主要研究区域环境演变及其对全球变化的响应,在全新世中国季风边缘区环境演变模式、不同地区环境演变对新石器文化发展的影响差异、全新世古洪水对气候变化的响应等方面有较深入的研究。研究团队已在《Earth Surface Processes and Landforms》、《地理学报》、《土壤学报》等刊物发表论文100多篇。主持国家自然科学基金10余项。

分子古生物研究方向:利用现代测试技术从古代生物分子水平探索生命起源与生物演化、环境和气候变迁及生物成矿作用等问题。分子古生物方向现有教授1名、副教授3名、讲师3名,方向学术带头人为林光哲教授。已对现生生物在分子水平(DNA、蛋白质)进行了较深入的研究,并且形成了成熟的分子研究技术与手段。通过对古DNA、类脂物分子化石等生命过程的微观记录研究,提取多层次的生物地质与环境地质事件信息,探讨生物演化与环境变化的关联性,认识历史时期生物对环境突变事件的响应和反馈作用。团队成员先后获得了3个国家自然科学基金项目,已在分子水平对古脊椎动物开展了相关初步研究,先后有10余篇高水平科研论文被SCI收录,利用分子生物学技术开展古生物学研究特色鲜明。

化石保护研究方向:针对已发掘的化石容易风化与损坏的问题,研究化石保护的材料与技术方法。化石保护方向现有教授2名、副教授2名、讲师1名,方向带头人彭安顺教授已在化石保护的相关材料合成等方面取得较多探索性研究成果