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喜获科考新发现,中美科学家揭示三叠纪昆虫特异飞行模式

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北京大学教授江颖在做实验。记者沈慧摄

新华社记者张建松摄

图为短脉螽科昆虫化石翅膀的扫描电子显微成像及能谱分析。南古所供图

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5月24日,我国“南海深部计划”西沙深潜航次圆满结束,来自全国14个单位60名考察队员乘坐“探索一号”科考船返回三亚。在本航次中,我国科学家乘坐“深海勇士”号载人深潜器在南海首次发现“冷水珊瑚林”和新的冷泉活动喷口。图为5月23日,“深海勇士”号完成西沙深潜航次的最后一次下潜任务回到母船。

中国科学院南京地质古生物研究所5月24日发布消息,该所与美国相关研究人员共同利用扫描电镜和能谱分析技术,从美国三叠纪昆虫标本中发现直翅目昆虫存在一种特殊的翅痣结构,揭示了昆虫的一种全新飞行模式。

水合离子输运幻数效应的效果图。

(原载于《人民日报海外版》2018-05-2501版)

科研人员介绍,获得飞行功能是动物界将生存空间拓展到三维空间的标志性事件。昆虫在演化历史中发展出多种类型的飞行模式,其中蝗虫类具有极强的飞行能力,可以在数千公里的大陆内迁移。

当盐遇见水,水溶解了盐,于是有了盐水。在科学界,盐和水的结合有个专属名字——水合离子。数百年来,无数科学家潜心研究,其微观结构及动力学一直未有定论。

然而,包括现生蝗虫在内的的蝗亚目的起源问题,长期以来一直存在极大争议。

日前,我国科学家利用自主研发的高精度显微镜,首次揭开这一神秘物质的“终极面纱”:继2014年获得世界首张亚分子级分辨的水分子图像后,研究团队再次宣布,将分辨率推向了原子极限,首次得到了水合离子的原子级分辨图像,并进一步揭示了其“运动习性”

近期,中国科学院南京地质古生物研究所方艳工程师与美国弗吉尼亚理工大学肖书海教授团队以及伊利诺伊州立大学的科研人员共同完成了这项全新研究。

日前,我国科学家在全球首次得到了水合离子的原子级分辨图像。“这可能就是原子水平观测的极限了。”该课题组成员、中国科学院院士王恩哥说。据介绍,这一研究成果已于近日发表在国际顶级学术期刊《自然》上。成果由北京大学量子材料科学中心江颖课题组、徐莉梅课题组、北京大学化学与分子工程学院高毅勤课题组与中国科学院王恩哥课题组合作完成。

本次研究发现,直翅目短脉螽科昆虫的前翅存在一种特异翅痣结构,这种结构在现生直翅目的昆虫中并不存在。然而,已经绝灭的短脉螽科昆虫虽然翅膀的外形与现生直翅目相似,却具有可以飞行的特异翅痣结构。

熟悉的“陌生人”

科研人员介绍,这种翅痣结构通常认为用来保持飞行的稳定性。与现生的蜻蜓类、蜂类不同,短脉螽科昆虫的翅痣区不仅仅是角质加厚,而且存在较多明显的横脉组合,这种带横脉组合的翅痣类型通常被认为是翅痣的原始类型。

由于水分子结构无法直接套用较为简单的经典粒子模型来研究,加之与其他物质的相互作用非常复杂,因此其成为人类最不了解的一种物质

据了解,虽然短脉螽科昆虫为中生代一种全球广布类型,有非常久的研究历史,然而,关于该科昆虫的生态习性讨论仍然十分缺乏,本研究为短脉螽科昆虫的生态学研究提供新的实证。

水是自然界中最丰富、人们最为熟悉,同时也是最不了解的一种物质。《科学》杂志创刊125周年之际,曾公布了本世纪125个最具挑战性的科学问题,其中就包括:水的结构如何?2015年,《德国应用化学》也将水的相关问题列入未来24个关键化学问题。

明明寻常可见,缘何如此神秘?这与水的组成有关。水的分子结构很简单:H2O,其中的H是元素周期表中最轻的原子。一般来说,如果原子核较重,我们可以近似地把它处理为经典粒子,但H这一近似电子重量的原子,却无法直接套用较为简单的经典粒子模型来研究。

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