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1.8億年前的化石記錄下遠古蜉蝣舉行“飛行婚禮”的珍貴場景

化石


1.8億年前的化石記錄下遠古蜉蝣舉行“飛行婚禮”的珍貴場景


1.8億年前蜉蝣婚飛復原圖 。（中科院南京地質古生物研究所楊定華繪制）

1.8億年前的化石記錄下遠古蜉蝣舉行“飛行婚禮”的珍貴場景


此次發現的蜉蝣化石 。（中科院南京地質古生物研究所供圖）

1.8億年前的化石記錄下遠古蜉蝣舉行“飛行婚禮”的珍貴場景


蜉蝣化石局部放大圖 。（中科院南京地質古生物研究所供圖）
（）據新華社南京6月9日電（采訪人員 王玨玢）：“寄蜉蝣于天地，渺滄海之一粟 。”提起蜉蝣這類古老而微小的昆蟲，很多人都不陌生 。不過 ， 你知道蜉蝣是怎樣“結婚”的嗎？近日 ， 中科院南京地質古生物研究所與廣西地質調查院的研究人員新發現一層1.8億年前的蜉蝣化石，記錄下了遠古蜉蝣舉行“飛行婚禮”的珍貴場景 。相關成果已發表在國際期刊《地質學》和《歷史生物學》上 。
中科院南古所研究員王博介紹，此次發現的蜉蝣化石位于廣西賀州市，其中蜉蝣個體數量多達381只 。
“人們常認為蜉蝣‘朝生暮死’，壽命極短，但其實它們變為成蟲前，會在水中度過一段時間 ?！蓖醪┱f，蜉蝣生命周期中的大部分時間生活在水中，羽化后的成蟲通常只能存活數小時至幾天 。
在短暫的成蟲階段，蜉蝣需要完成繁殖任務：雄蟲在空中形成密集的集群，雌蟲飛入并穿過雄蟲的集群 ， 找到雄蟲交配，再找到合適的地方產卵 。在生物學上，蜉蝣成蟲的這種大規模的集體“飛行婚禮”，被稱為婚飛 。
據介紹，婚飛是昆蟲的一個基本行為，許多昆蟲都有這一習性 。本次發現表明，這種復雜的婚飛行為在1.8億年前就已經存在 ， 這也是目前發現的最古老的昆蟲婚飛行為 。（_原題為：科學家發現1.8億年前蜉蝣“飛行婚禮”化石）
相關報道：“西灣生物群”化石重現1.8億年前蜉蝣“婚飛”場景
（）據新華日報（采訪人員 張宣）：“寄蜉蝣于天地，渺滄海之一粟 ?！焙芏嗳硕贾捞K軾的這一名句，但鮮為人知的是，賦中描述的蜉蝣出現在地球上已有數億年 。近日，中科院南京地質古生物研究所（簡稱“南古所”）發現的蜉蝣成蟲集群化石表明，距今大約1.8億年 ， 蜉蝣成蟲就有“婚飛”行為，這是目前最古老的昆蟲“非誠勿擾”現?。?揭示了昆蟲資源脈沖效應 。日前，相關成果發表于《地質學》和《歷史生物學》 。
36年后又有新驚喜，大量動植物化石露面
西灣盆地中生界研究歷史悠久 ?！爸锌圃涸菏克剐薪『椭苤狙自谀暇┕派锼ぷ髌陂g ， 都曾研究過產自西灣的植物化石 ?！蹦瞎潘┦可鷱埱捌旄嬖V采訪人員，早在1986 年，所里的古昆蟲學家林啟彬老師也集中報道了產自這個區域的昆蟲化石 ?！?6年沒有研究了，我們想再去看看 ?！?021年4月和5月，論文第一作者張前旗在研究員王博和張海春的指導下，與廣西壯族自治區地質調查院等機構合作，兩次前往廣西西灣盆地踏勘研究 。
當課題組到達西灣盆地時 ， 發現要找的山已經被推平成一個文化廣??，抱着试疏€吹男睦恚?他們沿賀江南岸尋找，幸運地在一個公路邊坡邊上找到了一個新的化石層剖面點 ?！爱敃r非常興奮，一直都守在這個剖面旁，一刻不停歇地挖化石再背回南京研究 。”張前旗介紹，這個剖面自下而上為石炭系、三疊系和侏羅系 。
張前旗等人在侏羅系石梯組的泥巖中發現了各類動植物化石 ， 通過開展地層學、古植物學、古昆蟲學、沉積學多學科綜合性研究，他們將石梯組發現的鯊魚卵鞘、昆蟲以及植物等化石與前人報道過的其他化石綜合命名為“西灣生物群” 。
化石上蜉蝣密密麻麻 ， 已知保存最完整
從張前旗帶到現場的蜉蝣成蟲集群化石上可以看到，數百只蜉蝣附著在化石表面一層，猶如飛蚊集聚在一起 ?！膀蒡錾核?，盡其樂”……作為一名古文愛好者，張前旗引用西漢淮南王劉安關于蜉蝣的詩句介紹，蜉蝣的生命周期很短，長為成蟲后的壽命只有數小時至幾天不等 ?！膀蒡龌泻芏?nbsp;， 但有的只有翅膀，有的只有身體，沒有一個完整顯示的化石 。而此次采集到的蜉蝣成蟲集群化石，既有身體又有翅膀，數量特別多，保存了完整的生物信息 。”
更令人驚奇的是，這些蜉蝣并不是無緣無故集聚在一起 ， 它們之所以附在化石表面，是因為婚飛 。“婚飛行為指的是昆蟲羽化之后集群繁殖的現象 。”張前旗進一步解釋 ， 現生蜉蝣生命周期的大部分時間都生活在水中，羽化后短暫的成蟲階段 ， 雄性個體在空中形成密集的集群，雌性個體必須在飛入并穿過雄性集群過程中找到雄蟲交配 ， 再找到合適的地方產卵，才能實現后代的繁衍 。
蜉蝣集群婚飛行為過去僅發現于蜉蝣冠類群中 。此次發現表明，這種復雜的集群婚飛行為在1.8億年前的早侏羅世就已經存在于蜉蝣基干類群中 ?！斑@些蜉蝣被歸為一新分類群——張氏侏羅沙蜉，歸入沙蜉科，在分類位置上屬于蜉蝣的基干類群 ?！睆埱捌煺f，這是沙蜉科在中國首次被發現，并且是該科已知保存最完整的化石 。
化石層中381只成蟲方向的統計數據圖顯示，這些蜉蝣化石無明顯的定向性 。上述證據表明，該蜉蝣集群化石保存于低能的沉積環境中，屬于原地埋藏 。張前旗大膽地指出：“大量同種蜉蝣成蟲集中保存在同一層面上，同時又缺少其他生物類群，反映了它們當時的集群生活習性 ?！?br>水生昆蟲扮演重要角色，揭示最古老的昆蟲資源脈沖效應
在自然界中 ， 資源波動有時以脈沖形式發生，呈現出頻率低、強度高和持續時間短等特征 。資源脈沖是指短時間內出現大量可用資源的事件 。資源脈沖事件是不同生態域之間能量、營養和生物量運移的一個重要機制 。該現象廣泛存在于現代生態系統之中，比如昆蟲的婚飛行為等，但我們對其在地質歷史中的記錄所知甚少 。
“本次研究揭示了最古老的昆蟲資源脈沖效應 。”張前旗說，水生昆蟲在食物網中扮演著重要角色，是水生植物的分解者和消費者，同時又成為魚類和其他捕食者的食物 。當水生昆蟲從水中羽化、擴散到陸地并尋找配偶時，它們便成為了陸地食物網的重要組成部分 。除了為捕食者提供食物外，突然出現的昆蟲集群還可以對湖泊和溪流附近的植物群落產生“增肥效應”，原因在于這些昆蟲的集群死亡和分解能夠轉變成生態系統的肥料 。
這項研究結果表明 ， 侏羅紀蜉蝣短時間之內從水中集群羽化，形成了從水到陸的昆蟲“脈沖” ， 這可能會導致濱水棲息環境生態系統通量的巨大變化，進而影響基礎生態、生物地球化學循環 。
“作為水生昆蟲的代表，蜉蝣昆蟲短時間內集中羽化形成了一次資源脈沖事件，凸顯了昆蟲在深時陸地生態系統中關鍵的生態角色 ， 蜉蝣昆蟲在從水生生態系統到周圍陸地生態系統的營養運輸中發揮了重要作用 ?！睆埱捌熘赋?，這種水生—陸生生態系統的聯系可能是中生代湖泊生態系統中能量運移的重要特征 。因此，西灣生物群中蜉蝣集群的發現為研究中生代水—陸生態系統之間的聯系（“中生代湖泊革命”）打開了一個窗口，研究成果也揭示了目前已知的最古老的昆蟲資源脈沖效應 。