寒武纪腕足动物起源及冠轮动物谱系演化

寒武纪大爆发是地球动物门类爆发性出现和地球生态系统演化发生转折的重要时期。自此,地球海洋生态系统从前寒武纪菌藻类支撑的2极食物链生态系统转变为动物消费驱动的3极食物链生态系统,成为地球隐生宙和显生宙的分水岭,是研究和探索显生宙地球宜居性演化的关键。寒武纪大爆发以地球海洋突然大量、快速出现的两侧动物和矿化壳体为标志。这些帽状、管状的壳体化石,除了少量蜕皮类,大多数属于不明亲缘关系的冠轮动物。因此,寒武纪早期冠轮动物的起源与谱系演化是古生物学乃至现代生物学颇具争议的热门研究课题之一。腕足动物是地质历史上化石保存最为丰富、地史延限最长的冠轮动物重要分支类群,是寒武纪演化动物群的核心代表,其研究对于了解古生态学、古地理学和地球生物宏演化具有十分重要的意义。目前对于腕足动物起源存在多种假说,主要包括帚虫状祖先起源、蛤氏虫起源、托莫特壳起源和胶结质椎管状触手冠动物起源等假说。该文以寒武纪腕足动物起源为主线,以化石系统实证或证伪国内外腕足动物起源假说为目的,全面总结了寒武纪腕足动物化石生物学的重要发现和认识,探讨了地球已知最早的内肛动物、笼头虫和分节的威瓦西虫,以及胶结质椎管状腕足动物玉玕囊形贝发现对揭示寒武纪腕足动物起源和冠轮动物多样性及其谱系演化的重要意义。然而,寒武纪大爆发与腕足动物起源的诸多研究问题远未解决,因此在后续研究中,结合多种埋藏相(包括特异型化石库和碳酸盐岩赋存的壳体化石),对于多门类冠轮动物化石开展综合解剖学和壳体显微结构对比研究,尤其是动物壳体矿化类型和显微结构的精细研究,是解决腕足动物乃至冠轮动物超门起源与演化问题的关键。

寒武纪冠轮动物化石研究进展与假体腔动物的实证起源

冠轮动物（Lophotrochozoa，即Spiralia）几乎涵盖了所有的非蜕皮类原口动物，包括许多不同的动物门类。目前主要分为三个支系，即由软体动物、环节动物、纽形动物、腕足动物、帚虫动物和星虫动物门组成的担轮动物（Trochozoa），由环口动物、内肛动物和苔藓动物门组成的群居虫类（Polyzoa），以及由许多小的动物门类组成的扁形动物（Platyzoa）。最近，寒武纪大爆发期间冠轮动物的形态和系统学研究取得了很大的进展，但群居动物和扁形动物两大冠轮分支的化石记录几乎仍是空白。最近，西北大学早期生命研究所对新近收集的400多个瘤状杯形虫（Cotyledion tylodes Luo et Hu,1999）化石进行了重新研究，表明澄江化石库中早期发现的这类疑难类化石可能代表一类具骨骼的干群内肛动物。研究表明这类生物身体呈高足杯形，由杯形萼部和圆柱形的固着柄组成，固着柄的末端具有盘状的吸盘，用以附着在其他生物的外骨骼或身体上。杯体内具有U形的消化道，两端分别洞开于口和肛门，均包围在由一圈可自由伸缩的柔韧触手组成的纤毛环内。然而与现生的假体腔内肛动物相比，瘤状杯形虫个体较大，身体高度可达8～56 mm，身体表面覆盖一层疏松或紧密排列的圆形或椭圆形的骨片。另外，化石观察表明瘤状杯形虫固着柄的中央具有杯体向后延伸的体腔，属于有体腔类动物。因此，现生内肛动物体腔的丧失可能是衍征（apomorphy），其微型的身体以及解剖和体壁的简化可能是动物小型化作用（miniaturization）的结果，或者是现生内肛动物群居附着生活的适应性演化有关。具骨骼干群内肛动物的发现对理解早期冠轮生物的系统演化和相互关系有重要意义。

变速器冠轮和中间轴齿轮崩裂原因分析

某汽车CVT变速器冠轮和中间轴齿轮在台架试验时发生崩裂。对崩裂的冠轮和中间轴齿轮进行了断口的宏观和微观分析,检测了二者的表面和心部硬度、有效硬化层深度、化学成分和显微组织,以揭示其崩裂的原因。结果表明:冠轮和中间轴齿轮的齿条根部有凸起缺陷和较深的机加工刀痕,导致由于应力集中冠轮疲劳断裂和中间轴齿轮偏载性快速崩裂。在采取优化机加工工艺、装配工艺和改进热处理工艺等措施后,冠轮和中间轴齿轮崩裂的问题得到解决。

装配变速器冠轮抓取失效的问题分析

在汽车变速器冠轮的装配工艺过程,为保证冠轮压装的同轴度,防止冠轮压装后或者冠轮和差速器壳体被带出,需要对卡爪提出要求。分析说明了压机设备的系统结构、工作原理及卡爪力,简述了装配变速器冠轮时,抓取失效的问题分析及优化的过程。

苏联/俄罗斯“闪电”怀表的一些技术性认识

笔者在2015年第4期《钟表》杂志上发表《苏俄“闪电”怀表及其他》一文。该文对“闪电”怀表发展史做了概括介绍但限于篇幅,对闪电怀表的机心技术方面涉及不多,现对此做专门介绍,同时也对前文做必要的补充和纠正,不足之处求方家斧正。

双自由度半球型锥齿轮设计与接触分析

为了提供合理的一种双自由度半球型锥齿轮传动设计方法,基于双自由度啮合理论对该齿轮副传动进行研究。根据双自由度齿轮传动原理分析,建立冠轮与半球型锥齿轮共轭运动模型,基于双参数包络原理推导该锥形齿轮齿面方程。通过仿真计算获得齿面坐标数据,联合Pro/E软件建立几何模型。采用有限元方法对半球型锥齿轮副进行接触应力分析。研究表明:当相交轴夹角增大时,最大齿根弯曲应力与接触应力随之增大。

Halkieria系统进化及其化石分类学研究进展

Halkieria是寒武纪一类躯体上披有骨质鳞片的疑难后生动物,前后各有一个大壳板,两侧对称,其钙质骨片在软躯体上排列形成几条规律的纵向带。半个世纪以来,学术界对Halkieria生物系统确切位置的讨论以及Halkieriidae不同属种亲缘关系的探索从未停止。本文总结了Halkieria化石在骨片属种分类、古地理和地层分布、生物系统分类学的研究进展,对当前的生物系统分类归纳出以下几种观点:1)Halkieria为腕足动物的祖先,并与托莫特壳类有一定的亲缘关系;2)Halkieria与Wiwaxia等骨片化石具有单源性,组成一种新的分类单元Halwaxiidae,属于软体动物干群或腕足动物和环节动物的干群;3)Halkieria为软体动物有刺亚门干群,与无板纲、多板纲更为亲近;4)Halkieria为环节动物的祖先。目前,虽然多数人根据Halkieria与现生多板纲的骨片排列一致将Halkieria归属软体动物有刺亚门的干群,但近年来世界各地新化石材料的陆续发现及壳体发育研究使得Halkieria的系统分类位置出现新的争议。通过对化石分类学的系统厘定和生物分类研究进展的总结梳理,本文进一步讨论了Halkieria对小壳化石的分类、骨片系重建及冠轮动物各门类的起源和谱系演化关系等方面的重要意义,并提出当前Halkieria研究存在的问题及今后工作重点。

Halwaxiids系统进化研究进展

Halwaxiids是一类体表覆有骨质鳞片的寒武纪后生动物,它包含了在早期后生动物进化中占据关键位置的两个化石动物类群Halkieriids和Wiwaxids。但自1995年以来包含Halkieria和Wiwaxia在内的Halwaxiids进化枝在不断被修正,而近年来,随着新化石和新证据的出现,围绕Halkieria和Wiwaxia的分类归属展开了更激烈的争论。争论焦点集中在以下问题:Halkieria和Wiwaxia的亲缘关系到底如何?Halkieria究竟属于冠轮动物的基群,还是可直接归为软体动物或环节动物?Wiwaxia是软体动物还是环节动物的基群?这些问题的解决将为确定Halwaxiids的系统分类地位提供重要依据,将使描述环节动物与软体动物在分化初期的身体构造趋势成为可能,也将为软体动物、环节动物和腕足动物的起源与分化关系提供重要线索和基本资料。

亲历伟大的探险家们前进的足迹

葡萄牙探险家麦哲伦(Fernand de Magellan)和中国航海家郑和表盘上的……时光飞转虽然表盘上所绘制的探险家们的路线图静止不动,但是腕表上的小时数字则不断在运行着。跨过陆地,渡过海洋,探访搪瓷表盘上每一位探险家所发现的地域。功能完备的自动上弦机械机芯,具备一系列独创的计时装置:阔大的可旋转小时冠轮、调校位置的装置以及由马耳他十字公司徽号操控的可旋转小时数字。

化石

恐龙时代长刺和毛的哺乳动物化石人们关于古生物的大部分知识都来源于硬体组织(骨骼、壳体和牙齿)的化石遗迹。近期,一个来自恐龙时代的保存精致的小型哺乳动物化石揭示了各种软组织,包括皮肤、软毛和体刺的信息,甚至包括石化的外耳残留物。该化石发现于西班牙中部地区具有1.25亿年历史的岩层中,并命名为Spinolestes xenarthosus。这种动物活着时大约有24厘米长,体重在50克至70克之间。