這些毫米級昆蟲化石:反映中生代湖泊經歷的"大革命"

　　來源：科學大院

　　昆蟲與湖泊，貌似沒多少關係。然而，我們今天要講的，卻偏偏是「小不點」昆蟲化石與中生代湖泊「大革命」的故事。

　　速看全文版：近來，中科院率領的科研團隊在陝西和新疆兩個三疊紀昆蟲化石群中發現了一些現生昆蟲的最早化石記錄，證實了全變態昆蟲和水生昆蟲在約2.37億年前經歷了快速輻射和多樣化，將「中生代湖泊革命」提前了至少5000萬年。該研究於9月5日在線發表於美國《科學》雜誌子刊《科學進展》（Science Advances）。

本次研究發現的銅川和克拉瑪依昆蟲群典型分子

　　如果看完上面這段內容你還有（bu）點（zhi）興（suo）趣（yun），那就試著繼續往下看一看。

　　湖泊生態革命，從侏羅紀開始？

　　談到湖泊，就看我國五大淡水湖，多是風光旖旎，魚米足。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，你可曾想到，在2億多年前的湖泊中，這種生機勃勃的場景卻並不存在。特別是在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。由於乾旱，湖泊更是稀少，僅有的湖泊中，也只有少數幾種生物生存，一片死氣沉沉。

　　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」。亞利桑那大學Andrew Cohen教授2003年在他的專著《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」，形成了現代湖泊生態系統的雛形。 

示意湖泊生態系統的演化，中間深色標誌為湖泊生態革命（Cohen，2003）

　　然而，湖泊生態革命，真的是從侏羅紀才開始的嗎？

　　由中國科學院南京地質古生物研究所「現代陸地生態系統起源與早期演化」團隊採集的、來自中國西北地區兩個三疊紀地層中的昆蟲化石群，為了解這個過程打一扇新的窗口，表明Cohen教授所說的「中生代湖泊革命」，早在三疊紀就已經開始！

　　「毫米級」昆蟲化石告訴我們什麼？

　　團隊成員鄭大燃博士、王博研究員等與香港大學、長慶油田等科研人員，用了近十年時間，對陝西銅川昆蟲群和新疆克拉瑪依昆蟲群進行了科學考察和化石發掘，先後收集了近千枚昆蟲化石。

科研人員在銅川昆蟲群（左）以及克拉瑪依昆蟲群（右）進行現場挖掘

　　通過研究發現，兩個生物群中的昆蟲化石個體普遍很小，體長大都是毫米級的。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，占所有昆蟲化石的約65%。克拉瑪依昆蟲群包含6目10科，以石蠶巢和劃蝽為代表。

　　全變態昆蟲的一生分為四個階段：卵——幼蟲——蛹——成蟲。幼蟲與成蟲在外部形態及生活習性上有很大差異，在幼蟲老熟脫皮化蛹時，幼蟲形態消失，而蛹期形態與成蟲基本接近，如鱗翅目（蛾、蝴蝶）、鞘翅目（甲蟲）。（圖片來源：網路）

　　在這千餘枚昆蟲化石中，包括：

　　1、銅川昆蟲群中保存了大量身體完好的甲蟲；

　　2、 在兩個昆蟲群中都發現了毛翅目幼蟲構築的巢穴-石蠶巢（毛翅目是鱗翅目的姊妹類群，即蝴蝶、飛蛾的遠親），毛翅目的起源和築巢行為追溯到了三疊紀拉丁期；

此次發現的世界上最早的石蠶巢

現生的石蠶和它的巢穴（圖片來源：網路）

　　3、兩個昆蟲群都擁有當時多樣性最高的全變態昆蟲，以長翅目和鞘翅目為代表；

銅川昆蟲群中的昆蟲種類，紅框中的表示幾類當時很繁盛的昆蟲

　　4、克拉瑪依昆蟲群中發現的大量劃蝽也是最早的水生蝽類。

克拉瑪依昆蟲群中發現的劃蝽

現生劃蝽（圖片來源：網路）

　　銅川和克拉瑪依昆蟲群中全變態昆蟲的高多樣性及高丰度，揭示了中三疊世全變態昆蟲發生了大輻射（即突然增多），全變態昆蟲大輻射的時間比過去認識的至少要早2000萬年。

中三疊世全變態昆蟲演化和三疊紀陸地生物復甦

　　此次，大量水生昆蟲（如：水生蝽類）的發現，表明水生昆蟲的多樣化在中三疊世晚期已經出現。這一事實，將原本假設的「中生代湖泊革命」的時間向前推進了5000萬年。

　　而毫米級的昆蟲體長，也說明在二疊紀末大滅絕之後，昆蟲的復甦也經歷了艱難漫長過程（想想大滅絕之前70厘米長的大蜻蜓）。

　　此外，為確定相關化石群的準確年齡，研究團隊還在銅川昆蟲群產出層位上下採集了凝灰質砂岩樣品（火山灰），對樣品中鋯石進行了鈾-鉛同位素年代學測試分析，結果顯示銅川昆蟲群的絕對年齡約為2.37億年，為同時期生物群對比提供了時代依據。

銅川昆蟲群鈾-鉛同位素年代學測試結果

　　結語

　　總之，這些毫米級「小不點」昆蟲化石的發現，證實了全變態和水生昆蟲在中三疊世晚期經歷了一次大輻射，也反映了真正的中生代湖泊「大革命」！

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