项目申报书(973)1（精选）.doc

项目计划名称:若干重大地质环境突变的地球生物学过程
首席执行专家:谢树成中国地质大学(武汉)
项目起止年限:
项目依托部门:教育部
二、项目预期目标
(一)总体目标
对比和阐明现代与地质历史时期不同环境微生物功能群的组成特征、对地质环境的影响,以及它们对地质环境突变事件的响应规律。查明不同地质时期的古生产力组成和古埋藏环境条件上的异同点,弄清自养和异养微生物的地质作用,阐述地质微生物对重大地质环境的响应和影响。同时也为我国海相烃源岩评价和当代全球变化的研究提供地球生物学方面的新思路和新方法。
促进地球科学和生命科学的交叉结合,推进高校和科研院所在相关研究领域的交流和合作,将中国的一些经典地层学剖面建设成为国际上地球生物学研究的典范,使之成为生命与环境相互作用研究的理论培育基地。提高中国科学家在地球生物学领域的综合学术优势,培养和造就一批国际知名的中青年专家,使中国地球生物学的研究提高到一个新高度,为发展地球生物学理论和应用做出原创性贡献。
(二)五年预期目标
(1)查明现代极端环境的微生物组成及其功能群的地质作用,从实验模拟角度探索某些微生物功能群对碳酸盐岩沉积的贡献及机制、不同微生物功能群与粘土矿物和氧化物之间的相互作用,阐述第四纪异常环境的微生物及其地质作用,建立评估地质时期古生产力及其生物组成、古环境条件(古氧相)的地球生物学指标。
(2)查明导致中元古代缺氧硫化环境、显生宙重大地质突变期富CO2环境以及新元古代极端气候环境时期的微生物功能群及其典型的微生物地质过程。阐明中元古代甲烷厌氧氧化作用对缺氧硫化海洋环境的重要性、微生物功能群对新元古代极端地质环境条件的响应和影响、显生宙重大地质突变期海洋微生物对地质环境事件的响应和反馈。
(3)在国际重要SCI刊物上发表50-70 篇高质量的科学论文,争取在重要刊物上出版地球生物学方面的论文专辑,出版总结地球生物学方面的系统专著。组织地球生物学方面的重要会议。
(4)培养博士研究生30名左右、硕士研究生50名左右、相关研究领域中青年学术带头人和科研骨干10名左右,造就一支既相对稳定又充满活力的多学科交叉的地球生物学研究队伍。
三、项目研究方案
(一)总的学术思路
本着“选准方向、突破关键、切入重点、引领前沿”的思想,以微生物地质过程为主线,以重大地质环境突变为切入重点,通过实验模拟和地质样品测试,研究现代典型环境和不同地质时期微生物功能群的地质过程。在研究思路上,围绕一个核心科学问题,遵循从地球生物学现代过程的解剖,再到地质过程的解剖与对比的研究思路,建立碳循环异常地质环境、硫循环异常地质环境和除此以外的极端地质环境这三类地质环境的地球生物学过程。
(二)总的技术途径
遵循以上总体方案,需要借助现代生命科学和地球科学两大领域一些技术方法才能取得重要突破。
首先,地球生物学过程的研究必须借助现代生命科学领域的最新技术方法。现代微生物学和生态学的现场调查和模拟控制实验为研究地质时期的地球微生物学过程提供了重要参考。可以说,没有现代生命科学技术的应用,一些地球生物学过程的机制研究难以深入。
其次,地球上的生命运动都是在一定地质时期和多种地质环境下发生的,地球生物学的研究必须借助于地球科学领域的关键技术。地质时期地球生物学过程的研究首先必须建立特定地质环境的生态地层格架,可以采用传统的古生物学和地层学的方法来建立。同时,生命运动本身包含着物理和化学运动,地球生物学的研究需要借助现代地球科学领域的技术手段。
经过长期的工作积累和不懈努力,我们已经初步形成了一些具有特色的技术和方法。总的技术路线是,利用传统古生物学和地层学的方法和技术建立地质环境及其相关的生态体系格架(纲);在此地质环境背景框架下,利用生命科学和地球科学两大领域的各种技术研究特定生态体系格架下的重要地球生物学过程,特别是地球微生物学过程(目)。因此,各类地质环境与生态体系格架的建立是
“纲”,重要的地球生物学过程研究是“目”。下面简单分述本项目涉及到的这些技术方法。
a. 地质环境和生态体系格架的重建技术方法
生态体系格架的建立需要生态地层学的工作,它以生物的群落分析为基础,研究地层中化石群落的时空分布及演替规律,用以恢复古环境。海、陆、大气演化控制着生态系的演化,并保存在地层和化石群落中,利用古生态反演可以识别海平面升降、古气候梯度变化、海洋温度和盐度梯度变化、古水温曲线或离岸远近曲线等环境因子。
b. 地球微生物学技术
包括传统的微体古生物学技术和微生物沉积组构识别技术。采用微体古生物学方法一方面是研究微体古生物的形貌,确定其类型。另一方面是研究微生物的生物量或其所反映的原始生产力。由微生物及其生命活动产生的各种微生物成因沉积构造和矿物组构可以