对哈密翼龙蛋化石进行的研究发现白色蛋壳的主要成分是氟磷灰石

作者:小菜 更新时间:2022-07-14 点击数:
简介:(神秘的地球uux.cn报道)据中国科学院古脊椎动物与古人类研究所:近日,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所汪

【菜科解读】

(神秘的地球uux.cn报道)据中国科学院古脊椎动物与古人类研究所:近日,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所汪筱林研究团队的博士研究生李颖等与中国科学院大学人文学院罗武干副教授等共同对天山哈密翼龙(Hamipterus tianshanensis)蛋化石进行研究,发现白色蛋壳的主要成分是氟磷灰石,而非碳酸钙成分,此发现对翼龙蛋研究和保护具有重要意义。

论文发表于《遗产科学》(Heritage Science)上。

 


翼龙属于羊膜动物,产羊膜卵。

由于翼龙蛋化石标本非常稀少,学界对翼龙蛋的认知仍十分有限。

在哈密翼龙蛋发现之前,世界范围内发现报道的翼龙蛋化石仅仅4枚,部分含有胚胎,对它们的研究主要集中于蛋的宏观形态和显微结构方面。

汪筱林研究团队在我国新疆哈密戈壁发现大量三维立体保存的翼龙蛋与胚胎化石,仅一块标本上就有200余枚翼龙蛋和十多枚胚胎,为研究翼龙繁殖、胚胎发育和羊膜卵演化等方面提供了很好的材料。

 


对哈密翼龙蛋化石进行的研究发现白色蛋壳的主要成分是氟磷灰石


图1 天山哈密翼龙蛋化石产地及化石标本


早在2014年发表于Current Biology上有关哈密翼龙研究的论文中,就发现其蛋壳中含有大量钙、磷元素。

当时研究者认为其蛋壳成分与大多数羊膜卵的硬质外壳一样为碳酸钙。

为了明确蛋壳内含磷物质的具体化学成分,研究团队利用扫描电镜能谱仪和拉曼光谱仪对蛋壳开展了进一步研究。

扫描电镜能谱仪可用于获得蛋壳显微结构和元素信息;拉曼光谱仪可用于获得物质的分子结构信息从而明确蛋壳的物质组成,作为一种原位无损分析技术在古生物学与考古学研究中具有很大前景。

 


哈密翼龙蛋化石的蛋壳呈白色,扫描电镜图像显示翼龙蛋壳的厚度极薄,最厚处也只有大约50 μm,蛋壳截面均可见不规则颗粒,呈现疏松多孔的结构。

能谱点扫描显示蛋壳含有大量氧、钙、磷、氟元素和少量碳、硅元素。

蛋壳截面的能谱面扫描结果表明钙、磷、氟元素存在相同的面分布模式,说明蛋壳是以钙质和磷质的矿物组成。


对哈密翼龙蛋化石进行的研究发现白色蛋壳的主要成分是氟磷灰石


图2 天山哈密翼龙蛋壳截面的显微照片和成分信息(图片上方为蛋壳外)


a-d. 蛋壳截面的显微照片;e. 图d红十字处的能谱点扫描结果;f. 图d的能谱面扫描结果


为了确定蛋壳中含钙矿物和含磷矿物的具体物相,采用激光共聚焦拉曼显微镜对样品进行测试。

点扫描显示,在拉曼光谱中,蛋壳于966 cm-1附近存在高强度拉曼特征峰,表明其是磷灰石类矿物,而不见碳酸钙的特征峰(最强峰1086 cm-1附近)。

为了进一步明确磷灰石在蛋壳中的分布,研究者对蛋壳截面进行拉曼光谱面扫描,结果显示蛋壳自内而外均含有磷灰石,结合蛋壳中含有的氟元素,推测蛋壳的主要矿物成分是氟磷灰石。

 


对哈密翼龙蛋化石进行的研究发现白色蛋壳的主要成分是氟磷灰石


图3 天山哈密翼龙蛋壳的拉曼光谱(点扫描)


a. 以638 nm为激发光源检测到的拉曼谱图;b. 以532 nm为激发光源检测到的拉曼谱图,红色区域为荧光干扰


对哈密翼龙蛋化石进行的研究发现白色蛋壳的主要成分是氟磷灰石


图4 天山哈密翼龙蛋壳的拉曼光谱(面扫描)


a-b. 检测区域光镜照片(图片左侧为蛋壳外);c. 面扫描结果,红色区域表明963 cm-1处信号强,蓝色表示峰强很弱


现生绝大多数羊膜动物所产外层硬质蛋壳的主要化学成分为碳酸钙,通常以文石、方解石、球文石矿物形式存在,只在极个别物种中报道有磷灰石蛋壳。

对于哈密翼龙蛋壳中缺少碳酸钙这一结果,研究人员提出了两种可能的解释:一是天山哈密翼龙的蛋壳与现生的一种蜥蜴——Salvator merianae的蛋壳一样,罕见地由羟基磷灰石组成,而羟基磷灰石经地质作用后转化成了氟磷灰石;二是天山哈密翼龙产软壳蛋,之前的研究也显示其为软壳蛋,与现生锦蛇蛋极为相似,硬质的外层很薄,而软质的内层壳膜较厚,而氟磷灰石是壳膜在埋藏过程中磷酸盐化的结果。

有机软组织磷酸盐化是一种保存软组织的主要形式。

在近期报道的晚白垩世巨型软壳蛋(Antarcticoolithus bradyi)、原角龙的软壳蛋以及大量软躯体动物的胚胎化石都是以磷酸盐化的方式保存的。

在磷酸盐化过程中,有机质膜提供模板和磷源,促使磷酸钙沉积,另外埋藏环境的微生物也可能促使磷酸钙沉积。

 


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研究者认为蛋壳中碳酸钙的缺失表明,不应将哈密翼龙蛋壳与中新生代及现生羊膜动物的碳酸钙蛋壳进行对比,对翼龙蛋壳成分和结构的判断应当更加谨慎。

羊膜卵蛋壳在地质历史上可能具有更高的演化多样性。

后续翼龙蛋化石的深入研究还将继续借助于新的技术手段,保护工作也应考虑蛋壳成分和结构,以此为基础进行加固材料和保护技术研究。

 


自2006年以来,汪筱林研究员领导的中科院古脊椎所哈密科考队连续十多年在哈密戈壁雅丹进行科考工作,发现重要的白垩纪哈密翼龙动物群,包括大量不同发育阶段的雌雄翼龙化石、三维立体保存的翼龙蛋与胚胎等被发现,为深入了解翼龙的生长发育繁殖等提供了珍贵的化石材料。

哈密也是目前已知世界上最大的翼龙化石分布区和最富集的翼龙化石产地,是名副其实的翼龙伊甸园。

而产自强干旱高盐碱地区的化石标本,当其保存环境发生变化时就会产生严重化学风化现象,威胁化石保存。

论文第一作者李颖近年来一直从事天山哈密翼龙化石及其围岩的风化机理研究和化石保护工作,本研究也是这一领域研究的继续,其他作者还包括朱旭峰、王强、蒋顺兴,杨益民、罗武干(通讯作者)和汪筱林(通讯作者)。

 


研究项目获得了国家自然科学基金(42288201和41572020)、国家社会科学基金(20VJXG018)、中央高校基本科研业务费专项基金(E1E40905X2)、北京市社会科学基金(21DTR046)和哈密市政府合作项目的资助。

(原标题:拉曼光谱揭示哈密翼龙蛋壳化石成分)


原文链接:https://heritagesciencejournal.springeropen.com/articles/10.1186/s40494-022-00720-7

嫡长子继承制在外国是如何实行的?和中国是一样的吗

日本 日本长期采用。

21世纪的民法虽然规定各子女可平均继承父母遗产,但到了21世纪仍有不少人让长子继承父母的全部土地。

在明治时代之前有各式各样的继承方式。

由于还没有统一的继承相关法令,因此许多家族屡屡产生了不少纷争。

明治时代起,华族和士族规定使用长子继承制,长子可以世袭爵位。

甚至也规定一般平民使用长子继承制。

在这个旧法令中长子继承制实行得相当彻底,嫡长子具有绝对的优先继承权。

昭和22年,民法修订,废除原有的继承法,法律上废止嫡长子继承制,规定各子女的继承权平等。

但到2009年仍然有不少家庭让长子继承较多遗产。

朝鲜 古朝鲜古代亦使用嫡长继承制,在朝鲜王朝时更是严格实行,除非正室无子,否则只有嫡子有继承权,正室无子时也只有良妾之子有机会得到继承权。

但也有几个君主是以庶子身份继位的。

英国 英国的财产继承制,强调的长子的绝对继承权,这和中国的嫡长子继承制还是有着很大的区分。

英国的长子继承制亦即长子享有绝对的继承权,幼子以及女儿没有财产的继承权,他们只能选择去参军或者去修道院,所以说17世纪的英国出现了这样一种奇特的现象:1、参军的人数大为增加。

2、修道院事业大为发展。

3、晚婚、甚至是终生不婚。

嫡长子继承制对于中国的具体运行方式更具有无比深远的影响。

无论是嫡长制本身还是它的各种变态形式,在“家国同构性质下的专制政治”这一大前提下,都只能流了一种非智能的选择方式,都必然导致君主在权力和实际能力之问发生严重的脱节和矛盾。

同时,也正是这种矛盾运动,使专制君权有可能突破“家天下”的、“私”的格局,在客观上成为一种代表统治阶级整体利益的“公共权力”。

随机文章世界十大天坑望而生畏,燕子洞天坑深达426米(可跳伞)重庆神秘天书之谜,打开书页竟然一个字都不认识导弹和火箭的主要区别是什么,导弹成本更高(千万美元一枚)蛇的白化种白蛇罕见异常,日本成功繁育出白蛇(最受欢迎的宠物蛇)揭秘雷利为什么不救艾斯,雷利不知情还是因为意志不同(死无遗憾)

地球与月球:相辅相成的宇宙共生体

在浩瀚宇宙中,地球与月球这对相距38.4万千米的天体,以独特的方式演绎着相辅相成的共生关系。

从地质演化到气候调节,从生物节律到空间探索,月球的存在深刻塑造了地球的生态特征与文明进程,而地球的引力场与磁场又为月球的演化提供了稳定框架。

这种跨越45亿年的协同进化,构成了太阳系中最具启示性的天体互动范例。

一、引力交互:塑造地球生态的隐形之手月球对地球的引力作用堪称地球生态系统的"无形建筑师"。

根据NASA喷气推进实验室的精确测量,月球引力引发的潮汐力使地球海洋每天经历两次涨落,潮差幅度最高可达13米(如加拿大芬迪湾)。

这种周期性运动不仅塑造了海岸线地貌,更深刻影响着海洋生态系统的物质循环——潮间带生物通过潮汐获取食物与氧气,珊瑚礁借助潮汐水流进行营养交换。

在地质层面,月球引力引发的地球自转减速效应具有深远影响。

地球自转速度每世纪减缓约1.7毫秒,这种变化虽微小却持续累积。

地质记录显示,40亿年前地球自转周期仅6小时,而月球的存在使这一数值逐渐稳定至24小时。

这种变化直接影响了地球的板块运动模式,使得洋中脊扩张速率与俯冲带活动强度形成动态平衡,维持着地球磁场的持续生成。

月球引力场对地球大气层的扰动作用同样不可忽视。

通过激光雷达观测发现,月球引力可引发大气电离层电子密度出现周期性波动,这种"气潮"效应影响着无线电通信质量。

更值得关注的是,月球引力对地球磁场的影响机制:当月球轨道偏心率达到0.0679时(约每18.6年周期),地球磁层顶位置会发生显著偏移,这种变化可能影响极光活动强度与空间天气事件的发生频率。

二、气候调节:月球周期与地球节律的协同月球轨道参数对地球气候的影响存在多尺度特征。

在千年尺度上,米兰科维奇循环理论揭示了月球引力作用下的地球轨道偏心率、黄赤交角变化如何驱动冰期-间冰期转换。

当月球轨道偏心率达到极值时,地球接收的太阳辐射分布出现显著差异,这种变化通过冰川反馈机制引发全球气候突变。

在年际尺度上,月球相位与季风系统存在微妙关联。

印度季风区的降水强度与月球朔望周期呈现0.3的相关性,这种关联可能源于月球引力对海洋-大气相互作用的影响。

当新月与满月期间,海洋热盐环流强度出现0.5%的周期性变化,这种变化可能通过厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)系统影响全球气候。

月球周期对生物圈的影响更具启示性。

珊瑚礁年轮记录显示,生物钙化速率与月球周期存在14.76天的共振周期,这种生物钟机制使珊瑚能够精确预测潮汐变化。

更令人惊奇的是,人类睡眠周期中的褪黑素分泌节律与月球朔望周期存在0.08的相位滞后,这种跨物种的节律同步现象暗示着月球引力可能通过地磁场作用于生物体。

三、地质演化:月球起源与地球板块运动的耦合大碰撞假说为理解地月关系提供了关键框架。

根据阿波罗计划带回的月球岩石样本分析,月球玄武岩的氧同位素组成与地球地幔完全一致,这种"基因"相似性支持了火星大小天体撞击地球形成月球的假说。

撞击产生的能量相当于1亿亿吨TNT当量,形成的岩屑环在引力作用下聚集成月球,这一过程同时改变了地球的自转轴倾角与板块运动模式。

月球的存在对地球板块运动具有稳定作用。

数值模拟显示,若失去月球引力,地球自转轴倾角将在0-85之间剧烈摆动,这种混沌运动将导致极端气候事件频发。

月球引力场通过潮汐摩擦消耗地球自转动能,使自转轴倾角稳定在23.51.3范围内,这种稳定性为生命演化提供了必要条件。

月球对地球内部结构的影响存在深层机制。

地震层析成像揭示,月球引力引发的潮汐力使地幔对流速度降低3%,这种变化影响了地核热对流模式。

月球的潮汐锁定效应使地球自转产生的科里奥利力方向保持稳定,这种稳定性对板块运动边界的形成与演化具有关键作用。

四、空间探索:月球基地与地球未来的共生关系月球作为深空探测的战略支点,其资源开发对地球可持续发展具有战略意义。

月球南极-艾特肯盆地存在约66亿吨水冰资源,这些水冰经电解可生产氧气与氢气,不仅能满足月球基地生命维持需求,还可作为深空探测的推进剂。

根据NASA的"阿尔忒弥斯计划",到2030年将建立可持续运行的月球科研站,这标志着人类首次在地球外天体建立永久性设施。

月球资源开发对地球能源结构转型具有潜在影响。

月球土壤中富含的氦-3是核聚变反应的理想燃料,100吨氦-3即可满足全球一年能源需求。

中国嫦娥五号带回的月球样品分析显示,月壤中氦-3含量高达20ppb,这种清洁能源的开发将彻底改变地球能源格局。

月球基地建设将推动空间技术革命。

月球低重力环境(1/6g)为材料科学提供了独特实验平台,3D打印技术在月壤利用方面已取得突破,可实现就地取材建造栖息地。

月球轨道空间望远镜阵列的部署将使人类对宇宙暗物质、暗能量的研究取得突破性进展,这种科学发现将反哺地球物理学与天文学的发展。

五、文明启示:地月关系对人类未来的昭示地月系统为人类文明提供了独特的时空坐标系。

月球周期作为最古老的天文历法,深刻影响了人类文化的形成。

从玛雅历法到中国农历,从伊斯兰历到犹太历,不同文明均将月球周期作为时间划分的基础。

这种天文历法不仅指导农业生产,更塑造了人类社会的宗教信仰与艺术创作。

月球作为地球的"太空实验室",为人类认知宇宙提供了天然平台。

月球无大气层的环境使天体观测不受大气湍流影响,阿波罗17号任务拍摄的"蓝色弹珠"照片改变了人类对地球的认知。

月球基地的建设将推动人类开展地外生存实验,这种经验积累对未来火星殖民具有直接参考价值。

地月关系揭示了文明发展的辩证法则。

月球对地球的潮汐作用既带来自然灾害,也创造了生态机遇;月球资源的开发既可能缓解地球资源危机,也可能引发新的地缘政治冲突。

这种双重性提示人类在追求科技进步的同时,必须建立可持续发展的伦理框架。

结语地球与月球的共生关系构成了宇宙中最精妙的协同进化范例。

月球作为地球的"时空标尺",通过引力作用塑造着地球的生态节律;作为"能量纽带",通过资源开发推动着地球的文明跃迁;作为"文明镜鉴",通过空间探索启示着人类的未来方向。

这种相辅相成的关系不仅体现了自然法则的精妙,更昭示着文明发展的辩证法则:在危机中孕育机遇,在限制中创造可能。

当我们仰望星空时,看到的不仅是两个天体的永恒舞蹈,更是宇宙智慧给予人类的最深刻启示。

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