政在你身边
蚊子比你想象的要强!2.37亿年前昆虫的“大复苏”,让湖泊变活了
来源:扬子晚报网 2018-09-06 07:10:02

    很久很久很久以前,地球上的湖泊都是一片死气沉沉的水体,没有生物。在距今约2.5亿年前的二叠纪,地球曾经出现过一次“大灭绝事件”,90%的物种灭绝。然而此后昆虫到底是从何时开始“复苏”的呢?我们湖泊又是从何时开始变成生机盎然?近日,中科院专家领衔的团队对位于陕西和新疆的两个三叠纪昆虫化石群开展了深入研究,证实了如蝴蝶、蚊子、苍蝇、蛾子等全变态昆虫和水生昆虫,在约2.37亿年前的三叠纪中、晚期经历了快速辐射和多样化。将之前报道的时间提前了2000万年;比国外研究者提出的“中生代湖泊革命”时间提前了至少5000万年。该研究于9月5日在线发表于美国《科学》杂志子刊《科学进展》(Science Advances)。

 

图片

 
背景
      二叠纪生物大灭绝后“百废待兴”
     在距今约2.5亿年前的二叠纪,地球曾经出现过一次“大灭绝事件”,科学家估计地球上有90%的物种灭绝,其中96%的海洋生物和70%的陆地脊椎动物灭绝。是地球经历的五次大灭绝中最严重的一次。中国科学院南京地质古生物研究所研究员王博告诉记者,“大灭绝”引发了严重的陆地生态系统危机,包括昆虫数量和多样性的急剧减少。
     三叠纪(2.5亿至2亿年)是现代生态系统起源的第一步,因而被称作“现代生态系统的黎明”。而被“灭绝”的昆虫,如蚊子、苍蝇、蝴蝶等何时开始“东山再起”的,也是国内外科学家一直在探索的课题。“此时期,在陆地生态系统中,脊椎动物类群异常繁盛,植物和昆虫同样经历了重要的发展。但由于早、中三叠世昆虫化石极度稀缺,我们对于三叠纪昆虫复苏这一重要事件的认识严重不足。”王博研究员如是说。
 
探索  
       近十年“无人区”科考,挖掘近千枚昆虫化石
       从2009年开始,中国科学院南京地质古生物研究所张海春研究员领导的“现代陆地生态系统起源与早期演化”团队,对西北地区三叠系地层开展了详细的考察工作。
       该团队成员郑大燃博士、王博研究员等与香港大学、长庆油田等科研人员合作,对陕西铜川和新疆克拉玛依的昆虫群进行了研究。科研人员克服了无数常人难以想象的艰辛,忍受克拉玛依户外50摄氏度的酷热,在荒无人烟的戈壁滩一干就是近十年,迄今已采集了近千枚昆虫化石。
       其中,铜川昆虫群包含至少11目28科,是世界范围内三叠纪最丰富的昆虫群之一,该昆虫群拥有超过14个科的全变态昆虫,占所有昆虫化石的约65%。克拉玛依昆虫群包含6目10科,以石蚕巢和划蝽为代表。三叠纪的鞘翅目化石大多仅保存了鞘翅,而铜川昆虫群中保存了大量身体完好的甲虫。

图片

 
 新收获
 蚊蝇、蝴蝶等“大复苏“时间提前2000万年
     科学家发现,两个昆虫群都拥有多样性最高的“全变态昆虫”。什么是全变态昆虫呢?王博研究员解释说,昆虫在个体发育中,经过卵、幼虫、蛹和成虫等4个时期的叫“完全变态发育”,简单的说,幼虫的模样与成虫的完全不同,常见的如蚊、蝇、蝴蝶、蜜蜂等。
     而铜川和克拉玛依昆虫群中全变态昆虫的数量之多、种类之丰富,揭示了中三叠世全变态昆虫出现了一次“大辐射”事件。
    所谓的“大辐射”事件,是指多种类的生物在短时间内出现,化石证据证实了全变态昆虫在中三叠世晚期,也就是约2.3亿年前,经历了一次爆发性的大复苏。而通过对昆虫化石层的放射性同位素年代学和生物地层学年代限定,证实了三叠纪中、晚期昆虫大辐射这一演化事件。这比之前科学家们推算的时间往前推了2000万年。
 

图片

新观点
湖泊在2.3亿年前就“生机勃勃”
    就拿玄武湖来说,假如我们穿越到三亿年前,可不会是现在这样有鱼有昆虫、有大型藻类等水生植物。那时候还没有形成这样典型的湖泊生态系统,玄武湖就是一片死气沉沉的水体。那究竟是什么时候开始,湖泊里面有了昆虫,有了植物?变得生机勃勃了?
   王博研究员告诉记者,国外学者曾根据地质学研究,提出“中生代湖泊革命”理论,认为在中生代中期,曾经出现过淡水生态系统的扩张和演化,出现了一些水生宏体植物和如蜉蝣、蝽类、甲虫、蚊类等水生生物。因为有了这些活的生命体,湖泊形成了自己的一套生态循环链,水体也活了起来,也为今后的生物多样性打下基础。
    根据“中生代湖泊革命”理论,水生昆虫被定义为出现在1.8亿年前。不过,在中国科学院南京地质古生物研究所专家,在克拉玛依昆虫群中发现的大量划蝽(一种昆虫),也是最早的水生蝽类。
    “克拉玛依处于吐鲁番盆地,在几亿年前就是一片湖泊。”王博研究员说,该研究表明水生昆虫的多样化在中三叠世晚期,也就是2.3亿年前已经出现,将中生代湖泊革命提前了至少5000万年。也就是说,在2.3亿年前,我们的湖泊就已经是生机勃勃。

图片

 
几个疑问
化石长啥样?
 
     昨天,王博研究员给扬子晚报记者展示了从克拉玛依采集来的昆虫化石——“石蚕巢”,只有2到3个毫米那么大,“我们在采集的过程中,都得用上放大镜。”
     “毛翅目成虫称为石蛾,幼虫叫石蚕”,王博告诉记者,石蛾是一种非常古老的昆虫,它的幼虫石蚕生活在湖泊和溪流当中。
     “石蚕喜欢给自己做窝。”王博说,这些幼虫自行以沙粒、贝壳碎片或植物碎片,筑成可拖带移动的巢壳,而这样的巢壳就变成了化石。而铜川和克拉玛依昆虫群中发现的石蚕巢化石,则将石蛾的起源和筑巢行为追溯到了三叠纪拉丁期。
 

图片

年代如何确定?
   此次发现还有一个重要意义,是确定了精确陆相地层年龄,为生物群演化提供了标尺。
   专家告诉记者,研究人员还在化石层剖面上找到了火山灰的痕迹。“火山喷发形成的火山灰,沉积下来之后是可以保存的。而火山灰里的锆石等成分可以用来测定火山喷发的时间,精度也很高。
   同时,含化石层位也是长庆油田和克拉玛依油田的重要产油层,同位素年代学和生物地层学的研究结果也为油气资源勘探提供了新的定年和化石证据。

图片


“大复苏”的开关是如何启动的?
   这些水生昆虫“大复苏”的开关是如何启动?研究人员表示目前还不清楚。从采集的化石推断,这一时期昆虫的大辐射演化已经开始。王博研究员说,推测在“大灭绝”后,生态系统全部打乱了,在早期空出了很多生态的位置,与其他昆虫相比,全变态昆虫可能更能适应早三叠世环境变化;加之又没有竞争者,所以出现了大规模的复苏;而到了中三叠世植物快速发展,可能进一步促进了全变态和水生昆虫的辐射。
 
通讯员 盛捷 扬子晚报/扬眼记者 于丹丹
| 微矩阵

扬子晚报网(江苏扬子晚报有限公司)版权所有,未经授权不得转载或建立镜像 版权声明

地址:南京市建邺区江东中路369号新华报业传媒广场 邮编:210092 联系我们:025-96096(24小时)