2017年全球古生物学研究依然朝气蓬勃。早期生命研究、琥珀特异保存化石群、脊椎动物演化等研究仍然非常活跃,特别在澄江生物群、古植物学、古人类学和应用古生物学等领域出现了值得关注.研究热点新技术(如高分辨率同步辐射X射线层析显微术、3D打印、MicroCT)和新方法(如计算机数字仿真)的应用越来越迅速和普及。中国科学家仍在多个方向引领国际古生物研究。应本刊邀请,蔡华伟和两位研究员选取了2017年古生物研究中一些具有代表性和重要意义的成果,以反映该领域的研究进展。这篇文章是这篇手稿的第四篇。
该部分主要介绍了几亿年前琥珀特有的保存化石所揭示的生物多样性和生物习性的演化过程。
作为一种特殊的保存环境,琥珀中的化石往往保留着最精美的细节,这为研究地质历史上的生物外貌和行为提供了最好的条件。因此,琥珀化石的研究成为近年来古生物学研究的热点之一,2017年。
还有很多相关成果发表在。这些成果涉及生物多样性、生物习性进化、动植物相互作用、有机地球化学等。
白垩纪伞菌的多样性
蘑菇是一种大型和各种高等真菌,属于担子菌亚门和姬松茸属。食用菌属于这一类,如香菇、牛肝菌、金针菇等。伞状真菌子实体大,通常肉眼可见,属于生殖器官。它的生命周期很短,质地柔软,缺乏几丁质角质层或矿化外壳,也没有高等植物的维管束结构,很难作为印痕化石保存下来。
目前已知的蘑菇化石全部来自琥珀,描述了5种蘑菇化石,其中3种来自中新世多米尼加琥珀(约2000万年前),2种来自白垩纪新泽西琥珀(约9000年前)
一万年前)和缅甸琥珀。已知最古老的蘑菇来自中白垩纪(约1亿年前)的缅甸琥珀。因此,人们对蘑菇的早期演化史,尤其是中生代演化史知之甚少。
由中国、新西兰和美国科学家组成的研究团队研究了大量缅甸琥珀,发现了多种蘑菇,并通过食蘑菇甲虫的化石记录和功能形态学分析论证了白垩纪蘑菇的多样性。
最早的蘑菇是在缅甸琥珀中发现的,但这个标本保存得并不好,只保存了伞盖。这项研究发现了许多保存完好的小蘑菇,为中生代蘑菇的多样性提供了直接证据。这些蘑菇含有4种
三种新类型都属于姬松茸目,极大地丰富了白垩纪蘑菇的多样性。
更有意思的是,研究人员还在缅甸琥珀中发现了多种形状特殊的甲虫,即大隐翅虫。所有的现代巨须隐翅虫(约100
物种)是严格以蘑菇为食的昆虫,而不同的甲虫类型以不同种类的蘑菇为食。琥珀中巨须隐翅虫的形态特征与现代类型非常相似,尤其是它们高度特化的口器,:,的下唇须末端呈斧形,末端覆盖着微小的嗅觉感受器,以探索蘑菇并判断其新鲜程度。此外,它们的上颚内侧呈锯齿状,用于切割和喂养蘑菇。在缅甸琥珀中一共发现了3种巨型隐翅虫,这也从另一个角度说明了蘑菇种类的多样性(图7)。
图7白垩纪姬松茸的多样性及其与昆虫的关系
此外,拥有类似特化口器的巨型隐翅虫的进化历史至少可以追溯到早白垩世(约1.25亿年前)的热河生物群,其中至少有3
形态各异的巨须隐翅目物种,由此旁证了早白垩世蘑菇的多样性,并将蘑菇的起源向前推了至少2000万年。
昆虫行为演化
由于琥珀保存的特殊性,人们可以观察到亿万年前生物习性的特征和演化过程,尤其是昆虫行为的演化,如社会行为、求偶、捕食等。
群居昆虫(如蚂蚁、白蚁和蜜蜂)与自然界的其他动物有着非常密切的关系。白蚁是已知最古老的群居昆虫,其社会性起源于侏罗纪晚期,明显早于其他群居昆虫。白蚁巢穴经常居住着各种各样、形状特殊的小动物(主要是昆虫)。它们中的一些离不开巢穴。他们被称为白蚁爱好者,这可以被称为社会寄生。目前已知并相信奇克的所有化石都来自中新世多米尼加和墨西哥琥珀(约1900年
一万年前)。已知最古老的白蚁化石发现于早白垩世,对中生代黑客的研究对于了解白蚁社会性的起源、白蚁巢内共生生物的早期演化以及昆虫之间复杂的相互关系具有重要意义。
研究人员发现,在白垩纪中期缅甸琥珀(约1
1亿年前,发现了两个保存完好的隐翅目化石。它们的形状非常特殊,头部、触角、前肢和中足都收缩到身体的腹面,呈现出典型的马蹄蟹状。这种甲虫腹部有许多向后的刚毛,后脚飞节上有一排排梳状刺,这些刺都起着保护作用。更有意思的是,它们的后脚异常粗壮,不活动时可以缩在后胸腹板的超级大腿板下,运动时可以伸到身体后面。强壮的后腿段、发育中的大腿板和后腿段末端的刺都是与跳跃有关的适应性特征,提示它们可能有跳跃的习性,从而有效地避免了白蚁的干扰。由于现今鳞翅目科的所有属种都是严格意义上的鳞翅目,结合形态特征推测这种鳞翅目化石也有类似的生活方式,代表了目前已知最古老的鳞翅目化石,将鳞翅目化石的记录提前了约8000年。
年份(图8(a)和(b))。
src='https://p3.toutiaoimg.com/large/66b20000688865235671' />图8 保存在琥珀中的昆虫行为
中生代首例螱客的发现不仅证明了白蚁的社会性在白垩纪中期已经形成,而且表明了社会性昆虫的巢穴在其演化的早期阶段已经被其他动物所利用。
求偶行为广泛存在于现生昆虫的各个类群,但化石记录极为罕见。科研人员在缅甸琥珀中发现了3
枚具求偶行为的雄性豆娘(蜻蜓的一种)化石,命名为黄氏憶人扇蟌(图8(c)、(d))。现生雄性扇蟌科和鼓蟌科豆娘具有增生胫节,用于求偶期间的性展示和驱赶其他领地侵犯者。雄性扇蟌科豆娘具有白色羽毛状的胫节增生足,在交配前,它们在雌性面前缓缓飞行,来展示他们美丽的足部。黄氏憶人扇蟌标本具有类似带斑纹的薄豆荚状的巨大胫节,推测同样用以吸引异性:它们会在雌性面前翩翩起舞,展示其美丽的六足,并用巨足来驱赶其他雄性,以获取成功交配的机会。另外,黄氏憶人扇蟌标本胫节透明,并有两条窄的棕色斑纹,后足胫节巨大、极度增生而呈豆荚状,这种极端特化的情况在现生和化石蜻蜓中还是首次发现。
蜻蜓属于视力很好的捕食者,黄氏憶人扇蟌标本胫节上的眼点可能更多的是用于吸引异性而非吓阻捕食者,功能类似于孔雀羽毛上的眼点。然而,极度增生的胫节很可能会令他们飞行缓慢,因此成为一些更强大的捕食者(如鸟类或者翼龙)的盘中之餐,这很可能是导致它们灭绝的原因。
此外,科研人员还在白垩纪中期缅甸琥珀中发现了一类形态极其特化、专性捕食跳虫的苔甲化石,并且揭示了早期苔甲特化的形态特征与专性捕食跳虫的行为适应,深化了对早期陆地生态系统中捕食者与被捕食者之间演化关系的认识(图8(e))。
与体长一般为1~3 mm的现生苔甲相比,恐怖古鞭苔甲体长可达6~7
mm,可算“超大”。其下颚须长棒状,上颚具齿,足超长;更为有趣的是,它的触角极其修长,基部两小节明显加长,且其腹面具有两排规律排列的大刚毛。触角第一小节和第二小节之间可自由弯曲,当触角第二小节向下弯曲时,便形成了由众多大刚毛构成的“触角毛状陷阱”。这一特征与现生一类极其特化的步行虫——毛角步甲(Loricerinae)十分类似,这类步甲行走迅速,专门以捕食陆地上极其常见的小型生物——跳虫(弹尾纲)为生。通过对化石苔甲触角细节特征的分析以及与现生毛角步甲的习性对比推测,这类白垩纪苔甲很有可能具有与毛角步甲类似的捕食行为。
白垩纪特化苔甲的发现代表了专性捕食跳虫的最早化石记录,这对进一步理解早期生态系统中捕食者与被捕食者之间的演化关系具有重要意义。(责任编辑 陈广仁)
文 / 蔡华伟,杨群
作者简介:
蔡华伟,中国科学院南京地质古生物研究所,研究员,研究方向为古无脊椎动物学;杨群(通信作者),中国科学院南京地质古生物研究所,研究员,研究方向为微体古生物学和分子古生物学。
注 : 本文节选自《科技导报》2018 年第1期《2017 年古生物学热点回眸》一文,敬请关注。

