本刊记者　周珈慧

　　
　　古生物化石是指人类史前地质历史时期形成并赋存于地层中的生物遗体和活动遗迹，包括植物、无脊椎动物、脊椎动物等化石及其遗迹化石。它是地球历史的见证，是研究生物起源和进化等的科学依据。古生物化石不同于文物，它是重要的地质遗迹，是宝贵的、不可再生的自然遗产。
　　前不久，中科院南京地质古生物研究所研究员张海春等在内蒙古发现了一件保存几近完整的昆虫前翅标本。研究人员们确认，这是蜻蜓目弯脉蟌蜓科的一个新属种，并命名为赵氏修复蟌蜓，以纪念我国已故著名昆虫学家、蜻蜓专家赵修复教授。
　　看似轻松的过程，张海春为之付出了巨大的心血。走近张海春，走近他的科研世界，感受到的不仅是他对古生物科学研究的付出，更多的，还是对于我国科技事业的执着追求。
　　
前沿领域结硕果
　　
　　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，但据最保守估计它的总量可达60-120万种。
　　膜翅目分为两个亚目：并系的广腰亚目和单系的细腰亚目；其中细腰亚目包括了膜翅目的大部分种类，如我们日常见到的蚂蚁、蜜蜂、马蜂等。该目最早的记录是三叠纪中或晚期，为现生科—广腰亚目长节蜂科的分子，而其它科在此时还没有记录。细腰亚目的最早记录是早侏罗世，为Ephialtitidae、Mesoserphidae和Megalyridae等科的分子。细腰亚目区别于广腰亚目的最主要特征是“蜂腰”的存在，这样的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成为当今昆虫学研究热点之一。近年来，随着分支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，使昆虫学家对这一问题有了比较深入的了解。特别是大量化石的发现与研究，对推动这些问题的解决起到了重要作用，因为现生类群仅是我们现在能够看到、高度进化并处于谱系树末端的少数类群。现在一致认为尾蜂总科（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。
　　另外，其他昆虫类群，如鞘翅目和半翅目，其中的一些重要类群的起源和早期演化也是现代昆虫学的热点，这些问题的解决也要依赖大量化石的发现与研究。
　　张海春团队以上述国际热点为研究方向，利用我国丰富的昆虫化石资源，开展了长期的研究，并取得了非常丰硕的成果。
　　20世纪末以来，在我国冀北、辽西和内蒙古东南部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化石，为研究当时的陆地生态系统提供了宝贵的资料。
　　作为第二负责人，张海春主持的两项973项目子课题“中生代生物的辐射、鸟类的起源与环境的关系”、“热河生物群与白垩纪陆地生物多样性的形成”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，从而增进我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。
　　通过上述课题的开展，张海春与他的工作团队力争达到国际领先或先进水平，并已取得了一系列喜人的成果：
　　他们发现并建立新的昆虫分类群，包括３个新科，1个新亚科，50余新属和100余新种，并对前人建立的一些属种进行了重新研究和修订；在探讨膜翅目细腰亚目的起源和早期演化中取得重要进展：主要基于我国中生代的化石材料，结合现生类群，揭示细腰亚目最重要的特征—“蜂腰”是通过不同的途径获得的；这个解释不同于以前所认为的一次性演化的认识；同时对细腰亚目的特征进行了修订。
　　他们提出部分古昆虫飞行模式等重要昆虫演化模型。通过研究中生代的一类大型昆虫—古蝉类的大量标本，比较和系统研究了我国中生代、英国早白垩世和德国晚侏罗世的古蝉化石，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；
　　在半翅目的研究上，首次提出了沫蝉总科及其化石姊妹群的演化系统树，初步建立了中生代沫蝉化石的分类框架，揭示了沫蝉总科的演化历史；修订了全球蝉总科化石记录，首次提出蝉鸣行为在古新世业已出现；首次提出白垩纪中期之前的化石螽蝉科是现生螽蝉科和蝉科共同的祖先类群；
　　在鞘翅目的研究上，通过对化石和现生侏罗甲（Jurodidae）的综合研究，厘清了其亚目分类位置，并发现该类群在形态学上保持了1.6亿年的相对稳定，是名符其实的“活化石”；发现粗厚步甲科（Trachypachidae）在中生代已占据了多种生态位，并认为该类群衰落与被子植物的兴起无直接关系；发现花蚤类的出现和早期演化可能与裸子植物关系密切，其独特的身体结构并非先前所认为的“因花而生”，而是直接继承了祖先类群的身体构建；认为化石裂尾甲科(Coptolavidae)可能不是一个单系类群，大部分类群可归入龙虱总科，白垩纪晚期裂尾甲科的灭绝可能是由于硬骨鱼的兴起以及豉甲、龙虱的生态竞争所导致；
　　在著名的辽西热河生物群研究中，他们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热河昆虫群物种多样性和生态多样性的变化规律；
　　提出了我国北方著名的道虎沟生物群的时代意见。他们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；
　　在国内首次开展昆虫埋葬学研究：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，同时表明当时的湖泊体系中存在着不同的微环境；首次在湖相沉积中发现了大量二维或立体保存的黄铁矿化昆虫化石，认为这种独特的保存方式可能与火山作用密切相关，并对其形成过程进行了详细分析；通过对比昆虫化石的保存状况，发现昆虫的翅面/体重比、翅的折叠方式、体型大小与化石保存方式与质量密切相关……
　　正是这些成果，填补了我国该领域的空白。
　　人生没有设限，未来更没有上限，正是本着心中对昆虫研究的热爱，对科技事业的关怀，选择了这条无悔的科研人生路，将全部精力与心血都献给了古生物学研究这一片锦绣天地。
　　
科研高峰勇攀登
　　
　　在成功面前，张海春不敢陶醉，他目光定格的地方，便诞生对周遭深沉的思考。
　　琥珀，被称之为是世界上最古老最饶富趣味的饰物宝石。起缘于千万年前的树脂，一次偶然的凝聚使她拥有了美丽迷人的温存色泽和隐约其中的深刻内涵。并被世人誉为生命的“活化石”。
　　已知最早的琥珀发现于石炭纪中期，而最古老的具昆虫等内含物的琥珀发现于黎巴嫩的侏罗纪最晚期。琥珀中常常包含了一些立体保存的植物、昆虫、蜘蛛甚至羽毛、真菌等化石，这些化石提供了许多重要的生物演化和古生态学证据，因此一直是国际古昆虫学术界研究的热点。
　　初步统计，2000年以来仅在Science、Nature、PNAS三个杂志刊登的琥珀论文已有17篇，涉及的研究方向包括：琥珀生物群的综合性研究；传粉昆虫和社会性昆虫的演化；蜘蛛网的演化；羽毛的演化。
　　抚顺琥珀是目前我国唯一的含虫琥珀资源，蕴藏于亚洲最大的露天煤矿的中部煤层中。抚顺琥珀地质时代为早始新世Ypresian期，处于早始新世气候适宜期，当地古气候为亚热带，年均温15－20℃，年均降水＞1000mm。此时恰处于温室气候时期，植物和昆虫多样性急剧增加，同时低纬度类群向高纬度迁移；而始新世中期，东亚季风气候形成，开始逐步影响陆地生态系统。因此，抚顺琥珀将为我们了解温室效应以及季风气候的形成对东亚生物群的影响提供珍贵的证据。
　　始新世北半球出现多个特异保存的化石昆虫群，例如：欧洲昆虫群；北美昆虫群。特别是2010年发现的隶属于冈瓦纳昆虫群的印度琥珀，其产出时代、赋存方式、保存特征与我国抚顺琥珀非常相似。始新世，印度板块开始与亚洲板块碰撞，印度板块上的冈瓦纳昆虫群通过岛链与亚洲昆虫和植物群开始交流。另外，在始新世早期，部分昆虫类群从东北亚沿高纬度陆桥向北美迁徙，形成著名的格雷分布。因此，抚顺琥珀也将为我们了解欧洲-亚洲-北美昆虫群分布格局的演化提供宝贵的资料。
　　上世纪30年代，日本在对抚顺煤矿疯狂掠夺中，已经秘密开始了琥珀的搜集和研究工作，但未有正式成果发表。本世纪初，虽有抚顺琥珀昆虫的研究成果问世，但由于各种原因，这些成果并未得到学术界认可。例如，抚顺琥珀和印度琥珀保存了亚洲两个最丰富的始新世昆虫群，其时代相同、埋藏学相似、地理位置相近，更具有对比意义，但2010年关于印度琥珀生物群的PNAS论文在欧亚和印度生物地理对比时主要依据了波罗的海琥珀，竟然只字未提中国的抚顺琥珀。国际上最新出版的古昆虫教科书或琥珀昆虫专著也都未对抚顺琥珀进行介绍。
　　张海春项目组关于蛾蚋科化石的文章是迄今唯一一篇发表于国际刊物的抚顺琥珀论文，并引起了国际同行的广泛关注。除昆虫以外，抚顺琥珀中的微体化石研究也尚未开展。因此，抚顺琥珀所蕴含的学术价值还需要进一步挖掘，其国际影响力还需要大力提高。
　　张海春与他的工作团队初步研究已发现昆虫至少12个目，超过300种，以及蜘蛛、盲蛛、拟蝎等节肢动物和大量的微体化石。目前，抚顺琥珀内含物多样性已远超过同时代的印度琥珀和法国琥珀，保存精美程度可媲美于著名的波罗的海琥珀。抚顺煤矿中不同层位的琥珀，其色彩、硬度、透明度等有较大差异，形成不同的亚类群，可能代表了不同的植物来源。
　　“这需要我们利用多种化学分析手段，分析抚顺琥珀不同亚类的化学特征，并结合微体化石证据，综合推断其植物来源。另外，抚顺琥珀中往往含有大量微体化石，例如孢粉、原生动物、真菌等。早期成像技术无法详细观察，而现在成熟的超薄切片以及高精度CT技术为我们研究这些化石提供了保证。”张海春说。
　　由于早期琥珀价格低廉，只有很少部分抚顺琥珀被采集，而大部分化石作为煤炭用掉。90年代，琥珀的宝石价值逐渐得到重视，逐步出现了专业的采集和加工人员。但抚顺琥珀一直被国家视为一种民间工艺品，允许交易收藏，甚至出口。因此，许多珍贵的标本现在保存于日本、台湾、抚顺等私人博物馆。项目组于上世纪90年代即开始收集琥珀标本，经过近20年的积累，目前已掌握了丰富的研究材料。
　　“随着标本不断充实，本所标本馆已成为中国琥珀收藏最丰富的馆藏单位。目前，抚顺煤矿已经停产，等待回填，其琥珀资源也已枯竭，当地琥珀商家还留有部分存货。这些遗存标本以及本所的馆藏标本为我们系统研究抚顺琥珀提供了最后的机会。”张海春说。
　　项目“早始新世抚顺琥珀生物群研究”将对抚顺琥珀中昆虫、蜘蛛、宏体植物、孢粉、原生动物、菌类等化石多样性进行细致调查，并重点寻找一些具有重要演化意义和古生态意义的类群，在如下四个方面进行深入研究及探索：利用成熟的高分辨率计算机三维重建技术，重建琥珀昆虫及蜘蛛的外部形态结构；重建琥珀昆虫及蜘蛛的内部形态结构；首次利用有机碳同位素、核磁共振、热裂解色谱-质谱等分析技术，分析抚顺琥珀各亚类的植物来源以及产生原因；利用计算机三维重建技术和超薄切片技术，对孢粉、原生动物、真菌等微体化石进行分析。
　　“项目将会总结抚顺琥珀中生物群古生态面貌，对比分析北半球始新世昆虫群的古地理分布，描述部分具有重要演化意义的化石，并揭示抚顺琥珀的植物学来源。”张海春说。
　　在学术梯队建设、人才培养等方面，他取得了同样突出的成绩。张海春率团队成员们一次又一次创造出的我国古生物科学发展的惊喜，印证了他们的光荣与梦想，也印证了无悔的青春岁月，更印证了一句富于哲理和启示的话——“千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金。”我们期待他们能带来更多的惊喜。