簡介
現代古生物學和地層學國家重點實驗室現代古生物學和地層學國家重點實驗室於2001年由國家科技部批准建設，其前身是1989年中國科學院批准成立的現代古生物學和地層學開放研究實驗室，依託單位為中國科學院南京地質古生物研究所。這是目前我國唯一的古生物學和地層學國家重點實驗室，主要研究地質歷史時期生命的起源和演化過程及其環境背景等，在2005年國家科技部對地球科學領域國家和部門重點實驗室進行的評估中，實驗室繼2000年之後連續第二次被評為優秀類實驗室。
人才隊伍
實驗室現有固定成員41人，其中研究人員34人，包括中國科學院院士3人、973項目首席科學家2人、國家傑出青年基金獲得者6、“千人計畫”入選者2人，中科院“百人計畫”入選者5人，國家自然基金委資助的優秀創新群體1個。有10多位專家在國內外學術組織中擔任主席、副主席、選舉委員或理事長、副理事長、常務理事等職務，是一支名符其實的老中青相結合的優秀科技團隊。
人才培養
為確保實驗室在國內外本學科領域的優勢地位，組成一支能在國際地層古生物舞台上與國際同行進行平等交流、合作與競爭的科技團隊是實驗室工作的重中之重。
實驗室堅持“在國際交流與合作中培養人才”的理念，採取的具體措施包括：(1) 努力為固定研究人員營造國際合作與交流的學術氛圍：每年拿出一部分經費，支持固定成員邀請國際同行來實驗室合作以及出國短期訪問和參加相關國際會議。(2) 盡力為研究生搭建國際大舞台：主動邀請所內外、國內外知名專家來實驗室作系列講座；鼓勵參加國際會議並進行學術交流。(3) 實驗室數位研究人員主講了“現代古生物學進展”的系列學術報告，並進行了野外現場教學，不僅鞏固了他們所學書本知識，而且鞏固了其專業思想，激發了專業熱情。
2006年度內，實驗室有一人晉升為研究員，新引進研究人員7人、國家傑出青年基金獲得者2人。實驗室在讀碩士研究生34人（畢業9人）、博士研究生21人（畢業4人）；在站博士後4人（出站1人）。
擁有設備
實驗室擁有包括LEO1530VP型可變壓場發射掃描電子顯微鏡、JEM-1230型透射電子顯微鏡、VIX-M150型軟X射線透射儀、ABI Prism 310全自動DNA遺傳分析儀以及與從事同位素地球化學和生物標誌化合物研究相關的MAT253同位素質譜儀、氣相（液相）-串聯四極桿質譜等十多台大型儀器設備。已成為國際上三大地層古生物研究中心之一。
科研項目
實驗室先後主持或承擔各類科研項目382項，其中科技部973項目2項、基金委重點基金和重大國際合作項目11項，國家傑出青年基金項目6項和國家自然科學基金近百項。
重點研究領域
現代地層學綜合研究
研究全球界線層型剖面和點位（“金釘子”），確定劃分地質時代和所形成地層的年代標準或“共同語言”，形成研究地球各種物質和生命過程及地質事件所參照的統一時間框架《全球地質年表》和《國際地層表》；研究在“金釘子”確立後的全球年代地層精確對比。“金釘子”的確立體現了一個國家地學研究的綜合實力和水平，代表國家的榮譽。
地球陸地生態系統演變綜合研究
陸地生態系統演變過程對地球生物圈演變極為重要。《寒武紀大爆發》後，海洋生物開始艱難而漫長的登入過程。低等植物是陸地生態系統形成的開拓者。5.2億年前陸地出現兩棲陸生植物，4.8億年前陸生維管植物成功登入過程，並開始建立穩定陸地生態系統。植物的成功登入為隨後的動物登入創造了全新繁衍環境，陸生無脊椎動物在距今4.1億年前後開始出現，陸生脊椎動物在3.6億年前成功登入並占領多種生態域。從此，大氣圈、水圈和岩石圈表層發生本質的變化，環境大為改善。陸生維管植物的出現在陸地生態系統形成和早期演化具有決定性作用，為陸地自然環境的改善和最佳化創造了不可或缺的條件。志留紀-二疊紀是陸生維管植物起源、早期演化到不同植物群發育的演變時段，通過中國該時段植被的綜合研究，進而分析陸地生態系統形成和演變過程；探討當時“冰室-溫室”條件下植被與氣候的回響機制和規律，對現代陸地生態系統的保護提供借鑑。中、新生代陸地生態系統的演變過程為當今陸地生態系統確定具有重要的意義。
近5年內擬解決的關鍵科學問題包括：（1）地球陸地生態系統的新形成和早期演變；（2）石炭-二疊紀“冰室-溫室”條件下植被與氣候的回響機制和規律，對現代陸地生態系統的保護提供借鑑；（3）我國東北和內蒙古東部包括海侵（泛）、火山－構造活動、盆地成因、盆地發育歷史、不同盆地之間的關係等內容在內的古地理，揭示古地理變遷與聚煤成油、湖泊生物甚至湖泊周邊陸地生物的發生、繁盛、衰亡和集群死亡的關係； （4）重建我國東北地區早白堊世湖泊生態系統，解釋古代湖泊中生命的形成和生活環境間的相互作用；（5）選取中生代以來具有較連續化石記錄的裸子植物和被子植物門類，探究植物對重要環境事件的應對策略及可能產生的影響；（6）在地史時期中，大氣CO2濃度經歷了動盪演變過程。利用生物某些參數，反演和重建大尺度古大氣圈碳循環特徵；（7）開展不同地史時期海陸生態系統對比研究，為地球陸地生態系統協同演變提供依據。
主要研究方向
在地球早期生命進化史中，發生在元古代（距今25億-5.4億年）的真核生物起源和早期輻射是最引人注目的進化事件之一。我國的元古代地層連續、出露全，保存了豐富的真核生物化石。如，山西五台山地區保存了太古代至早元古代的過渡沉積岩層，能為我們探討真核生物起源提供化石生物學證據；天津薊縣早元古代地層和山西永濟的中元古代地層中保存了豐富的微體真核生物化石組合，是研究早期真核生物形態分異的主要依據；中國南方新元古代地層產出了四個特異保存的多細胞生物化石庫，它們的保存方式，甚至絕大多數化石類型都是該時期世界同期地層中獨一無二的。它們是目前為止人們認識和了解新元古代多細胞真核生物圈演化的最重要實證。這四個化石庫是：以陡山沱期甕安生物群為代表的磷酸鹽化多細胞生物化石庫、以廟河生物群為代表的頁岩相宏體藻類化石庫、燈影期高家山磷酸鹽化Cloudiniid類化石庫和新發現的碳酸鹽化三維保存的埃迪卡拉生物化石庫。
寒武紀大爆發是指地球上生命在大約5.3億年前的寒武紀早期發生的一次快速輻射演化事件，這一事件主要表現為在一個很短時間內，動物展現了從起源到各種基本造型（包括脊椎動物）的演化過程。在生命長達30多億年的演化史上，為什麼複雜、高級的動物只是到前寒武紀-寒武紀過渡時期這一特定的時間段內才起源，並較快地達到造型的多樣性？而其中的複雜多變的演化過程又是怎樣進行的呢？這一長期困擾科學界的難題，與生命起源、智慧型起源一起被稱之為生命科學的三大謎題之一。
近5年內擬解決的關鍵科學問題包括：（1）真核生物最早期的化石形態學證據以及環境背景；（2）真核生物早期分化的化石記錄；（3）多細胞真核生物（包括動物和多細胞藻類）在“寒武紀爆發”前夕的適應輻射和環境背景；（4）最早的動物出現於什麼時候，又是什麼模樣? （5）動物從起源到寒武紀大爆發經歷了多長時間和什麼樣的過程？（6）寒武紀大爆發中出現的各種生物的系統關係？ （7）動物起源和寒武紀大爆發時期的古氣候、古海洋和大地構造背景；（8）動物起源和寒武紀大爆發時期生命與環境的協同演化過程。
早期地球生命起源及演化更多地涉及到早期地球有機化學環境、有機化合物分餾、光合作用途徑、能量來源和代謝途徑等現代生命科學技術和理論的套用。生物圈演化不再局限於單一的化石地質記錄，更加強調大氣圈、水圈的環境效應，包括大氣氧富集程度與生物光合作用表現的制約關係、極端環境（如雪球事件、缺氧和硫化氫富集事件）與地史時期重大生物事件的相互關係等。通過地質記錄的碳、氧、硫等同位素檢測全球碳庫和碳通量、氣侯變化和各種地質作用的非常規變化對地球生態系統的影響。
近年來古生物學和地層學的研究已經從傳統的以化石描述、分類為主的古生物學、地層學等單一的研究方法轉換為多學科交叉的綜合古生物學和地層學研究。這一過程正是利用我國擁有豐富獨特的古生物化石資源和穿越整個地史時期、沉積類型多樣的地質記錄，積極走向地球生物學理論高度的一個過程。在研究過程中，如澄江生物群、甕安生物群、熱河生物群，以及各關鍵時期生物的轉折性變化沉積記錄，都與重大環境事件的氧化－還原環境、沉積、水體化學和微生物生態背景等有著密切的關係，但是卻一直困於對這些生物巨大變化的規律性解釋。而現代生物學理論和技術的滲透，則為合理地解釋各類型環境變化指標和地質生物事件的關聯規律提供了契機。
化石記錄與分子系統學的綜合研究將構築現代生物科學與古生物學之間的學科交叉的橋樑，是系統生物學、進化生物學和古生物學領域的一次重要的跨學科交叉探索。古生物學這個古老學科經過200多年的發展，應當更認真地考察歷史生物界漫長演化的結局—現今生物界的系統信息；同樣，現代進化生物學和系統生物學，作為生命科學領域的一個重要理論支柱，需要直面歷史證據；這與國際學術界關於整合生物學（integrative biology）的理念和發展趨勢是一致的。
近5年內擬解決的關鍵科學問題包括： (1）從全球的角度了解地質歷史時期關鍵時段的環境變化，預測未來可能發生的環境災難；(2）重建地球演化歷史，分析關鍵地史時期生命－環境協同作用的起因和結果；(3）通過地球相似環境的模擬，探索外星體生命痕跡; (4）根據分子、形態和化石證據，構建相關生物類群的多重證據系統樹；(5）根據化石記錄和分子進化速率，為“生命之樹”標註分支進化的時間表
古生代海洋動物的多樣性演變和環境變化事件
古生代演化動物群在顯生宙三大海洋動物群中處於承前啟後的位置，歷時2億多年。在其宏演化歷程中發生過多次大規模的全球性生物多樣性變化事件。奧陶紀—志留紀是古生代演化動物群起源與早期演化的關鍵時期，特別是奧陶紀生物大輻射和奧陶—志留紀之交的大滅絕及其後的殘存、復甦與再輻射，構建了古生代演化動物群的基本框架並使之逐步取代寒武紀演化動物群在海洋生命世界中的霸主地位。近年來的工作逐步精確了地層劃分與對比，在奧陶系達瑞威爾階和赫南特階被國際地科聯確認為全球對比的標準，給上述研究奠定了可靠的基礎。石炭紀—二疊紀曆時約1.2億年，包含了地球歷史上歷時最長的穩定發展期和影響最深遠的生物大滅絕、全球規模最大的冰期、超大陸的聯合等獨特的生物和環境演化事件，以及在全球變化中具有關鍵意義的特提斯洋的存在。包括我國在內的東特提斯地區具有世界上最為完整的晚古生代地層和石炭系—二疊系的碳酸鹽岩記錄。經過近十年的努力，晚古生代關鍵時期地層的研究精度迅速提高，尤其是二疊紀上部樂平統及其內部的長興階和吳家坪階被國際地科聯確認為全球對比的標準；我國石炭系和二疊系地層系統在新的地層典中重新厘定後，對比精度顯著提高。
近5年內擬解決的關鍵科學問題包括：（1）以筆石和牙形類為主，建立高解析度的生物地層格架，實現區內、區外的精確對比；（2）深入研究各海洋生物類群的系統古生物學，充分揭示各主要類群的宏演化細節（生命過程）及其複雜性；（3）結合多變數統計新的分析方法，特別是分支系統學的概念和方法，研究主要海洋生物類群的群落生態和相的時空分布，考察其橫向演變和縱向演替，從群落生態多樣性（β-diversity）和生物地理多樣性（γ-diversity）兩個層次揭示大輻射、大滅絕及其後殘存、復甦與再輻射的實質；（4）加強微體古生物及其生物間多種共生關係、生態分層（tiering）的研究，揭示古食物網的面貌；（5）通過高解析度的沉積學和地球化學研究，建立主要沉積相區關鍵地史時期的海洋環境過程，探討其與生物多樣性之間的協同演變關係；（6）將系統識別和綜合研究前樂平統和二疊紀末兩次生物大滅絕事件和環境背景；（7）岡瓦納型和過渡型石炭紀—二疊紀生物群及其古生物地理的系統研究；（8）石炭紀—二疊紀中期的生物超長慢速演化以及環境對應、石炭－二疊紀穩定期和二疊紀末大滅絕期以及冰室效應期到溫室效應期的轉換期的地層對比以及環境機制、陸地生態系統的演化、不同區域不同岩相、海陸相地層中生物與環境協同演變的規律等。
