昆蟲化石與“湖泊生態革命”
（神秘的地球uux.cn報道）據中國科學報（記者 沈春蕾 通訊員 陳孝政 盛捷）：在距今約2.5億年前的二疊紀末，地球曾經出現過一次生物滅絕事件，90%的物種滅絕。進入三疊紀，在陸地生態系統中，脊椎動物類群異常繁盛，植物和昆蟲同樣經歷了重要的發展。“由於早、中三疊世昆蟲化石極度稀缺，我們對於三疊紀昆蟲復甦這一重要事件的認識嚴重不足。”中國科學院南京地質古生物研究所（以下簡稱南京古生物所）研究員王博告訴《中國科學報》記者。
近日，南京古生物所的科研團隊對位於陝西和新疆的兩個三疊紀昆蟲化石群開展了深入研究，發現國外學者提出的“中生代湖泊革命”應提前至少5000年；證實全變態昆蟲大輻射出現於中三疊世，比之前的推算時間提前了2000萬年；還確定了精確陸相地層年齡，為生物群演化提供了標尺。相關研究成果於9月5日在線發表於美國《科學》雜誌子刊《科學進展》。
全變態昆蟲何時出現
昆蟲經過受精卵、幼蟲、蛹、成蟲四個形態完全不同的發育階段的生活史，叫作全變態，比如蚊子、蒼蠅、蝴蝶、蜜蜂、甲蟲等。王博告訴記者：“現生全變態昆蟲在昆蟲中佔據最大比例和多樣性，所以全變態昆蟲什麼時候繁盛也暗示了現代生態系統的誕生。”那麼這些全變態昆蟲是從何時開始出現在地球上的呢？
大約4億年前，地球上出現了第一隻昆蟲；大約3億年前，地球上開始出現全變態昆蟲，但種類很少。進入三疊紀，海洋和陸地生態系統迅速發展，是現代生態系統起源的第一步，因而被稱作“現代生態系統的黎明”。“此時期，在陸地生態系統中，脊椎動物類群異常繁盛，而植物和昆蟲同樣經歷了重要的發展。”王博說。
南京古生物所科研團隊通過研究陝西和新疆的兩個三疊紀昆蟲化石群后，不僅發現了一些現生昆蟲的最早化石記錄，也為同時期昆蟲群對比提供了時代參考。
其中，科研團隊發現陝西銅川和新疆克拉瑪依昆蟲群中全變態昆蟲的數量眾多、種類豐富。團隊用近十年的時間，採集了大量的昆蟲化石標本，找到了距今約2.37億年的昆蟲化石，並證實了全變態昆蟲和水生昆蟲在約2.37億年前的三疊紀中、晚期經歷了快速輻射和多樣化。這裡的快速輻射是指多種類生物在短時間內出現並急速增加。
王博告訴《中國科學報》記者：“我們通過對昆蟲化石層的放射性同位素年代學和生物地層學年代限定，以及昆蟲群面貌研究，提出了三疊紀中、晚期昆蟲大輻射這一演化事件。這比之前科學家們推算的時間往前推了2000萬年。”
十年科考路
十年來，南京古生物所研究員張海春帶領“現代陸地生態系統起源與早期演化”團隊，對西北地區三疊系地層開展了詳細的考察工作。在陝西和新疆兩個化石產地，迄今團隊已採集了近千枚昆蟲化石。
近期，該團隊成員鄭大燃、王博等與香港大學、長慶油田等科研人員合作，對陝西中三疊世晚期銅川昆蟲群和新疆晚三疊世早期克拉瑪依昆蟲群進行了研究。
“我上週日剛從新疆回來。”王博告訴記者，“我們的採集點距離克拉瑪依20多公里，需要穿過戈壁灘，沿途幾乎荒無人煙，還沒有手機信號，科考途中偶爾會發生‘丟人’事件。”王博自己就曾經在穿越山溝的時候，因為臨時要回車上取補給，結果發現車不在了，原來司機已經開去終點等待，幸虧同行人員擔心他走丟而選擇在原地等待。
雖然採集的過程比較艱苦，但看著滿滿的化石還是頗有收穫。王博說：“分析採集到的化石，我們發現銅川昆蟲群包含至少11目28科，是世界範圍內三疊紀最豐富的昆蟲群之一。”該昆蟲群擁有超過14個科的全變態昆蟲，佔所有昆蟲化石的約65%。
科研團隊還發現，三疊紀的鞘翅目化石大多僅保存了鞘翅，而銅川昆蟲群中保存了大量身體完好的甲蟲。另外，在兩個昆蟲群中都發現了毛翅目幼蟲構築的巢穴——石蠶巢。團隊採集的克拉瑪依昆蟲群包含6目10科，其中以石蠶巢和劃蝽為代表。王博向記者展示了石蠶巢化石：“石蠶巢”大小隻有幾毫米，需要用放大鏡才能觀察清楚。
毛翅目是鱗翅目的姊妹類群，鱗翅目最早記錄是來自三疊紀—侏羅紀界線地層，而毛翅目最早記錄來自西伯利亞早侏羅世的石蠶巢化石。銅川和克拉瑪依昆蟲群中發現的石蠶巢化石則將毛翅目的起源和築巢行為追溯到了三疊紀拉丁期。
此外，兩個昆蟲群都擁有多樣性最高的全變態昆蟲，以長翅目和鞘翅目為代表。前人的研究顯示，全變態昆蟲在石炭紀早期已經出現，並在早、中三疊世多樣化，但它們直到中生代中期才在全球佔據主導地位。
王博還告訴記者，含化石層位也是長慶油田和克拉瑪依油田的重要產油層，團隊採用的同位素年代學和生物地層學的研究結果，也為油氣資源勘探提供了新的定年和化石證據。
現代湖泊如何起源
作為現今地球上生物多樣性最高的生態環境之一，湖泊可以說是眾多水生動植物的“快樂家園”。然而，在3億多年前的湖泊中，這樣生機勃勃的場景卻並不存在。尤其是在2.5億年前的二疊紀大滅絕之後，整個陸地生態系統中，75%的生物受到了毀滅性打擊。由於氣候乾旱，當時的湖泊更是稀少，僅有的湖泊中，也只有少數幾種生物生存。
直到一場“中生代湖泊革命”的到來，湖泊才開始逐漸擁有了“生機”。2003年，亞利桑那大學教授Andrew Cohen在他的專著《古湖泊學》中首次提出，可能是在侏羅紀到白堊紀，存在著一次“中生代湖泊革命”，從而形成了現代湖泊生態系統的雛形。
王博指出，學界一直存在這樣的疑問，如何考證湖泊生態革命真的是從侏羅紀才開始的？南京古生物所科研團隊通過採集研究兩個三疊紀地層中的昆蟲化石群，發現一些重要的水生全變態昆蟲可以追溯到中三疊世。
比如，克拉瑪依昆蟲群中發現的大量劃蝽也是最早的水生蝽類。這些多樣的水生昆蟲屬於“中生代湖泊革命”的一部分，南京古生物所團隊的研究表明水生昆蟲的多樣化在中三疊世晚期已經出現，為淡水生態系統的早期演化提供了新的視角：“中生代湖泊革命”在三疊紀就已經開始。
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