关于古生物化石资源的保护分析

中国拥有五千多年的历史,是世界四大文明古国之一,古生物化石资源非常丰富。这些古生物化石资源对研究历史文化和生命的演变过程有着重要的作用,是非常珍贵的历史文化遗产。但是对于的古生物化石资源保护来讲,我国仍然存在着很多问题。本文通过了解我国古生物化石资源保护的现状,来发现问题,并为对古生物化石的保护提供一些可行性的对策。

计算流体力学在古生物学中的应用--以寒武纪始海百合在COMSOL软件中的模拟为例

关于古生物生态位和功能形态学方面的研究通常是推测性的,而定量分析工作较少。此外由于缺少现生生物做对比等诸多因素,使得有些假说存在争议。计算流体力学CFD(computational fluid dynamics)在验证这些推测性假说上具有极大的潜力,并为了解古生物的生活环境以及解释生物在进化过程中的形态变化提供了新的契机。COMSOL Multiphysics作为一款多物理场仿真软件,适用于对古生物的CFD模拟,本文以凯里组始海百合Globoeocrinus模型在COMSOL中的流体实验为案例,来论证关于Globoeocrinus螺旋的腕会使附近的水体形成湍性流动进而帮助滤食这一假说的可能性。流体模拟结果表明在水流流速0.01-0.5 m/s的范围内,Globoeocrinus腕周围并没有出现湍性流动的涡,而是形成了低流速域。低流速域的形成有利于增加始海百合滤取食物的概率。同时文章详细介绍了在COMSOL中进行案例研究的操作步骤,以期望帮助更多的古生物研究者理解和应用CFD技术。

浅谈大数据语境下的古生物学研究

近半个世纪以来,基于数据的古生物学研究日益占据重要位置。当下的科学研究进入大数据时代已得到公认,虽然囿于总体上非实验性学科的特点,古生物学数据产出速度有限,目前尚难符合大数据的多数基本特征,但大数据时代及相关理念显然对古生物学研究产生了积极效应,比如近年来古生物学数据产出的多元化,数学方法与模型的复杂化均与之密不可分。本文主要基于作者研究经验,浅议了古生物学定量化研究历史三个阶段,同时考虑古生物不同门类数据的相通性,在大数据语境下将古生物学数据分为结构型、半结构型与非结构型,并简介了基本研究方法。在讨论了定量古生物学与分析古生物学两大研究视角的异同后,基于古生物学代表期刊最新论文的小样本抽样,本文强调了分析古生物学的研究思路与统计模型较传统统计方法的优势。近年来古生物学展示了数据驱动型研究的特点,未来可能需要同时重视模型驱动的研究视角,将自上而下问题导向的模型设计与自下而上基于数据的收集分析相结合,以保证古生物学数据研究的可持续发展。此外,古生物学不是数据密集型科学,未来将之与地学其他领域的数据有机整合,会促成古生物学在学科交叉方向的深入。最后,统计学领域最新的倡议同样需要古生物学者重视,对统计模型的选择与对数据的解读需要考虑系统的复杂性与多解性,统计显著性相关的因果规律识别尤其需要慎重。

定量古生物学及重要名词释义

定量方法在古生物学研究中的应用由来已久。经过一个半世纪的逐步发展,尤其是上世纪七十年代随着计算机技术的快速普及,各种数学理论及方法很快应用于化石的形态、分类、分布和演化过程等领域的研究,并演变出许多重要的交叉学科和新的研究方向。笔者等初步总结了中国定量古生物学近四十年的发展历史,并对当前定量古生物学的一些重要名词进行释义,以便中国同行对定量古生物学这一学科的概念、理论、方法和手段等获得较为全面的概要认识。

定量古生物学常用R型多变量线性回归方法例析

R型多变量线性研究之中回归方法是定量古生物学研究中经常使用的方法之一,常用于样本分类、寻求生物特征之间的关联和变化趋势等。R型回归方法关注研究对象的特征(在原始数据中以变量形式存在),直接对其进行分析,进而展示特征之间的关联或者样本间的整体差异。本文详细讨论了多元变量线性回归分析中的R型分析和Q型分析的区别和联系,并主要介绍了常用的R型多变量线性回归方法,包括主成分分析(Principal component analysis)、典型变量分析(Canonical variate analysis)和R型因子分析(R-factor analysis)的分析思路。以瓜迪亚纳河入海口大陆架地区底栖有孔虫分布特征研究为例,对比展示了上述三种方法分析的直接结果与间接推论,详解了这些多变量线性回归分析方法在化石生物数据定量分析中的具体应用。

主流分子钟定年方法的原理、误差来源和使用建议

近年来,分子钟定年方法(molecular dating methods)得以广泛运用,为宏观进化研究尤其是生物多样性及其格局形成历史的相关研究提供了不可或缺且十分详尽的进化时间框架。贝叶斯方法(Bayesianmethods)和马尔可夫链蒙特卡罗方法(Markov chain Monte Carlo)可容纳多维度、多类型的数据和参数设置,因此以BEAST、PAML-MCMCTree等软件为代表的贝叶斯节点标记法(Bayesian node-dating methods)逐渐成为分子钟定年方法中最为广泛使用的类型。贝叶斯框架的优势之一在于其可以利用复杂模型考虑各种不确定性因素,但是该类方法中各类模型和参数的设置都可能引入误差,从而影响进化分化时间估算的可靠性。本文介绍了贝叶斯分子钟定年方法的原理和主要类型,并以贝叶斯节点标记法为例,重点讨论了分子钟模型、化石标记的选择与放置、采样频率及化石标记点年龄先验分布等因素对节点定年的影响;提供了贝叶斯时间树构建软件的使用建议、节点年龄的讨论原则和不同模型下时间树的比较方法,针对常见的引起节点年龄潜在高估和低估风险的情况作了分析并给出了合理化建议。我们认为,合理整合多种贝叶斯方法和模型得出的结果并从中择优,能够提高定年结果的可靠性;研究人员应对时间树构建结果与其参数设置的关系开展讨论,从而为其他学者提供参考;化石记录的更新与分子钟定年方法的改进应同步不断跟进。

(竹蜓)类化石同物异名问题的微机定量研究——模糊数学在古生物化石研究中的应用

同物异名(同义名)是古生物分类中十分常见的问题,以往对它的研究多基于定性的方法.本文对此提出一种用模糊数学的贴近度来研究化石同物异名问题的定量方法.通过计算出同义名化石之间的贴近度值来定量地衡量它们之间的相似程度,并通过依据权重所确定的阈值λ来最终判定同义名化石的隶属关系.这一方法已用微机在(竹蜓)类化石上得以实现.本文亦藉此对(竹蜓)类化石同义名的归并进行了讨论.