人物小傳

宋海軍，1983年生，中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）地球科學(xué)學(xué)院教授、生物地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)國家重點實驗室副主任，中國古生物學(xué)會副理事長，國家杰出青年科學(xué)基金獲得者。他和團隊發(fā)現(xiàn)了中生代最早的特異埋藏化石庫貴陽生物群，構(gòu)建了地球生物學(xué)特色數(shù)據(jù)庫。曾獲國家自然科學(xué)獎二等獎和中國青年科技獎特別獎等榮譽。

湖北武漢東湖之畔，在中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）地球科學(xué)學(xué)院的實驗室內(nèi)，各種古生物化石標本擺滿陳列柜。長達近一米的腔棘魚，小到肉眼不可見的有孔蟲……這些都是中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）地球科學(xué)學(xué)院地球生物學(xué)教授宋海軍和同事們多年來從世界各地挖掘到的“寶貝”。

宋海軍說，通過研究化石，不僅能夠還原古生物生前的樣子，還可以推斷出它們的生活環(huán)境、埋藏年代等信息，從而探究地球演化的奧秘。

多年來，宋海軍專注于重大地質(zhì)突變期地球生物學(xué)研究，比如古環(huán)境演變等，他和同事們發(fā)現(xiàn)了中生代最早的特異埋藏化石庫，探究古生物與氣候、環(huán)境之間相互作用和協(xié)同演化的一系列規(guī)律，為更好保護自然環(huán)境提供了支撐。

立足實證科考，分析微生物化石承載的意義

宋海軍出生于山東濟寧農(nóng)村，從小就喜歡親近大自然，填報大學(xué)志愿時便選擇了地質(zhì)學(xué)專業(yè)。從大二開始，他就跟著老師到浙江、貴州等地進行野外科考，研究有孔蟲等古生物化石。經(jīng)過本碩博9年的學(xué)習(xí)，宋海軍于2012年畢業(yè)并留校任教。

在距今約2.52億年的二疊紀和三疊紀之交，發(fā)生過一次生物滅絕事件。揭開這次事件中的種種謎團，是中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）幾代科研人接力奮斗的方向。

“已經(jīng)存在數(shù)億年的有孔蟲，分布廣泛，具有易于保存為化石的殼，可以通過分析這種單細胞微生物化石出現(xiàn)的先后順序，來確定地層的年代，從而揭示生物演化規(guī)律。”宋海軍系統(tǒng)研究了從野外采集到的6000多個有孔蟲化石，再結(jié)合其他化石類別，取得了一些發(fā)現(xiàn)。“此前，關(guān)于這次生物滅絕事件的原因，有學(xué)者認為可能是由于小行星撞擊地球，但通過研究，我們認為，可能是由于極端高溫和缺氧。”宋海軍說。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，大約2.5億年前，在今天俄羅斯的西伯利亞地區(qū)，發(fā)生了一次超大規(guī)模的火山爆發(fā)，持續(xù)了超過100萬年，導(dǎo)致全球變暖、海洋大面積酸化、缺氧以及有毒氣體的釋放。如今，那里還有一片面積達200萬平方公里的火成巖區(qū)域。基于扎實的證據(jù)，宋海軍的研究得到學(xué)界的認可，相關(guān)成果發(fā)表在《自然·地球科學(xué)》等刊物上。

創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用，推動學(xué)科交叉融合

在中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）未來城校區(qū)，身穿白色實驗服的宋海軍正帶著團隊成員在海洋生態(tài)模擬實驗室做實驗。他們依次調(diào)整溫度、pH值等參數(shù)，并透過玻璃水缸觀察模擬海洋環(huán)境中的海螺、貝殼等實驗生物的反應(yīng)，記錄詳細數(shù)據(jù)。

“實驗?zāi)M、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)的應(yīng)用，給我們的研究帶來了新機遇。”宋海軍說，學(xué)校搭建的海洋生態(tài)模擬實驗室，可以同時模擬10個以上環(huán)境梯度，通過觀察其中的生物響應(yīng)，并與古生物化石中發(fā)現(xiàn)的信息作對比，可以了解古海洋環(huán)境與古生物演化之間的關(guān)系。

氣候變化是影響生物多樣性的重要因素。10多年來，宋海軍基于古溫度和化石大數(shù)據(jù)展開研究。

“水的氧同位素比例隨著溫度、降水量的變化而變化，通過分析化石中的氧同位素序列，可以重建當(dāng)時的氣候環(huán)境。”宋海軍帶領(lǐng)團隊利用85萬多條化石記錄，計算出4.5億年以來海洋生物變化情況。基于2萬多條氧同位素記錄，研究古溫度變化規(guī)律。經(jīng)過反復(fù)的模擬和計算，宋海軍提出了生物變化情況的溫度臨界點，即“氣候閾值”。

“地質(zhì)學(xué)的研究要以古示今、將今論古。”宋海軍說。他們的研究成果，有助于人們分析研究地球溫度變化的長期趨勢和影響，多次被聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會報告引用。

此外，宋海軍還積極推動學(xué)科交叉融合，探索將人工智能技術(shù)與地質(zhì)學(xué)相結(jié)合。2018年起，他帶領(lǐng)學(xué)生從基礎(chǔ)的編程和數(shù)據(jù)處理技能開始，逐步探索如何將深度學(xué)習(xí)算法應(yīng)用于地質(zhì)學(xué)。他們基于近50萬張化石和巖石照片的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，研發(fā)了基于深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的化石人工智能鑒定平臺，對古生物化石門類鑒定準確率超過了90%、巖石類別鑒定準確率超過80%。“這一交叉領(lǐng)域目前還存在較大的研究空白，我們還要繼續(xù)探索。”宋海軍說。

從興趣出發(fā)，培養(yǎng)高水平基礎(chǔ)研究人才

貴州省貴陽市和龍里縣交界的一個小山包上，宋海軍帶著幾名學(xué)生進行野外踏勘。突然間聽到一聲呼喊。宋海軍循聲趕來，只見大三學(xué)生代旭手中握著一塊奇特的化石碎片，上面的生物形態(tài)他從未見過……

9年前這次不經(jīng)意的發(fā)現(xiàn)，揭開了地球生命演化歷程中的重要環(huán)節(jié)——貴陽生物群的神秘面紗。經(jīng)過鑒定，代旭手中的這塊碎片是人類迄今為止發(fā)現(xiàn)的最古老的龍蝦，距今2.508億年。去年，由宋海軍團隊主導(dǎo)完成的論文《中生代一個新的特異埋藏化石庫揭示現(xiàn)代類型海洋生態(tài)系統(tǒng)》在《科學(xué)》雜志發(fā)表，稿件的第一作者，便是已成為團隊重要成員的代旭博士。

代旭說：“2015年以來，我們在貴陽周邊地層中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了魚、菊石、蝦、有孔蟲等12個綱40多種生物，為我們理解自然界的生命恢復(fù)速度和模式提供了新素材。”

“興趣是最好的老師，也是高水平基礎(chǔ)研究人才能夠脫穎而出的關(guān)鍵因素。”宋海軍說，地球科學(xué)相關(guān)專業(yè)的理論知識比較枯燥，如果一開始就讓學(xué)生讀文獻，教學(xué)效果并不好。所以，他常帶學(xué)生去野外挖掘化石、去實驗室做樣品分析，先培養(yǎng)興趣，再做理論研究。

代旭原本在經(jīng)濟管理學(xué)院就讀。“偶然聽到宋老師講的‘普通地質(zhì)學(xué)’課程，讓我對古生物領(lǐng)域產(chǎn)生了興趣。”代旭說，后來他研究生考到了地球科學(xué)學(xué)院，跟著宋海軍在各地做野外科研。

如今，宋海軍帶了10多個碩士、博士，還給本科生、研究生開設(shè)了“古生態(tài)學(xué)”“地球生物學(xué)”等課程，受到同學(xué)們的歡迎。每年他還會安排一兩個月時間，帶學(xué)生去做野外科研，他們的足跡已遍布20多個省份。

這幾年，宋海軍還積極參加各類科普活動。“希望通過我們的各種努力，讓更多人了解、喜歡這門‘以古示今’的學(xué)科。”宋海軍說。

記者手記

每一次新發(fā)現(xiàn)都令人驚喜

宋海軍的書架上，擺著一本本書頁已經(jīng)泛黃的“野外記錄簿”。一幅幅手繪的地層分布圖上，細致描述著不同巖層的各種特點……他的不少研究成果，正是源自這些珍貴的原始資料。

野外考察充滿挑戰(zhàn)。地質(zhì)科研工作者要面對的，是一望無際的荒漠戈壁、人跡罕至的荒山野嶺，以及嚴寒酷暑甚至極端天氣。

對大多數(shù)人來說，探究一塊塊巖石中的細節(jié)，無疑是繁瑣枯燥的。然而，那些重大地質(zhì)突變期的關(guān)鍵線索，那些暗藏地球變遷奧秘的蛛絲馬跡，正隱藏其中。

宋海軍說，每一次野外考察中的新發(fā)現(xiàn)都令人驚喜，這讓他更加熱愛自己從事的事業(yè)。熱愛，是廣大地質(zhì)科研工作者在漫長歲月中上下求索的不竭動力。

原刊于《 人民日報 》（ 2024年04月20日 第 05 版）

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