來源：【科學(xué)網(wǎng)】
西灣盆地早侏羅世生態(tài)系統(tǒng)復(fù)原圖（楊定華繪制）
在自然界中，資源脈沖是指短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)大量可用資源的事件。資源脈沖事件是不同生態(tài)域之間能量、營養(yǎng)和生物量運(yùn)移的一個(gè)重要機(jī)制。該現(xiàn)象廣泛存在于現(xiàn)代生態(tài)系統(tǒng)之中，比如昆蟲的婚飛行為等，但學(xué)術(shù)界對(duì)其在地質(zhì)歷史中的記錄所知甚少。
近期，中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所（以下簡(jiǎn)稱南京古生物所）領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)在廣西省賀州市西灣盆地下侏羅統(tǒng)石梯組中發(fā)現(xiàn)豐富的海陸相動(dòng)植物化石，建立并命名“西灣生物群”，從而揭示了最古老的昆蟲婚飛行為，這也是最古老的昆蟲資源脈沖現(xiàn)象。日前，相關(guān)成果發(fā)表于《地質(zhì)學(xué)》和《歷史生物學(xué)》。
命名“西灣生物群”
西灣盆地中生界研究歷史悠久，中國科學(xué)院院士斯行健和周志炎在南京古生物所工作期間，都曾研究過產(chǎn)自西灣的植物化石。1986 年，我國昆蟲學(xué)家、南京古生物所研究員林啟彬集中報(bào)道了產(chǎn)自這個(gè)區(qū)域的石梯組昆蟲化石。
隨后幾十年時(shí)間里，這個(gè)區(qū)域的化石研究陷入沉寂期。
“我們想去看看?！闭撐牡谝蛔髡?、南京古生物所博士研究生張前旗在研究員王博和張海春的指導(dǎo)下，與廣西地質(zhì)調(diào)查院等合作，分別于2021年4月和5月兩次前往西灣盆地踏勘研究。
然而，此時(shí)西灣盆地早已發(fā)生了翻天覆地的變化。“我們要找的那座山已經(jīng)被推平改造為文化廣場(chǎng)?！睆埱捌旄嬖V《中國科學(xué)報(bào)》，“總不能白來一趟。我們沿賀江南岸尋找，在一處公路邊坡找到了新的化石層剖面點(diǎn)。
這個(gè)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(fā)現(xiàn)了各類動(dòng)植物化石，通過開展地層學(xué)、古植物學(xué)、古昆蟲學(xué)、沉積學(xué)多科學(xué)的綜合性研究，他們將石梯組發(fā)現(xiàn)的鯊魚卵鞘、昆蟲以及植物等化石與前人報(bào)道過的其他化石綜合命名為“西灣生物群”。
中國首次發(fā)現(xiàn)沙蜉科
數(shù)百只蜉蝣附著在化石表面，它們?cè)诟墒裁茨兀?/p>
答案是婚飛。張前旗告訴《中國科學(xué)報(bào)》，““婚飛行為指的是昆蟲羽化之后集群繁殖的現(xiàn)象?！?/p>
他進(jìn)一步解釋道，現(xiàn)生蜉蝣生命周期的大部分時(shí)間都生活在水中，羽化后的成蟲通常只能存活數(shù)小時(shí)至幾天。在短暫的成蟲階段，雄性個(gè)體在空中形成密集的集群，雌性個(gè)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(chǎn)卵，才能實(shí)現(xiàn)后代的繁衍。
蜉蝣集群婚飛行為過去僅發(fā)現(xiàn)于蜉蝣冠類群中，本次發(fā)現(xiàn)表明這種復(fù)雜的集群婚飛行為在1.8億元前早侏羅世就已經(jīng)存在于蜉蝣基干類群中。
“寄蜉蝣于天地，渺滄海之一粟”“蜉蝣朝生暮死，而盡其樂”“蜉蝣不食不飲，三日而死”……張前旗是一位古文愛好者，他指著滿是蜉蝣的化石感嘆道，“蜉蝣的生命周期很短，長為成蟲后的壽命只有數(shù)小時(shí)至幾天不等，它們卻被集中保存到一塊，著實(shí)不容易?！?/p>
這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?！斑@是沙蜉科在中國的首次發(fā)現(xiàn)，并且是該科已知保存最完整的化石?！睆埱捌煺f。
根據(jù)化石層中381只成蟲方向的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)圖顯示，這些蜉蝣化石無明顯的定向性。上述證據(jù)表明，該蜉蝣集群化石保存于低能的沉積環(huán)境，屬于原地埋藏。張前旗指出：“這種大量同種蜉蝣成蟲集中保存在同一層面上，同時(shí)又缺少其他生物類群，反映了它們當(dāng)時(shí)的集群生活習(xí)性。”
研究人員利用元素能譜分析和拉曼組分分析的結(jié)果表明，“西灣生物群”化石最外層主要為鐵的氧化物和粘土礦物殘留，但是化石表面成分則仍以碳元素為主，由此推斷鐵的氧化物可能是后期成巖過程中風(fēng)化作用的產(chǎn)物。
從水到陸的昆蟲“脈沖”
水生昆蟲在食物網(wǎng)中扮演著重要角色，是水生植物的分解者和消費(fèi)者，同時(shí)又成為魚類和其他捕食者的食物。
“當(dāng)水生昆蟲從水中羽化、擴(kuò)散到陸地并尋找配偶時(shí)，它們便成為陸地食物網(wǎng)的重要組成部分?！睆埱捌旖榻B，除了為捕食者提供食物外，突然出現(xiàn)的昆蟲集群還可以對(duì)湖泊和溪流附近的植物群落產(chǎn)生“增肥效應(yīng)”，原因在于這些昆蟲的集群死亡和分解能夠轉(zhuǎn)變成生態(tài)系統(tǒng)的肥料。
研究發(fā)現(xiàn)，侏羅紀(jì)蜉蝣短時(shí)間之內(nèi)從水中集群羽化，形成了從水到陸的昆蟲“脈沖”，這可能會(huì)導(dǎo)致濱水棲息環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)通量的巨大變化，進(jìn)而影響基礎(chǔ)生態(tài)、生物地球化學(xué)循環(huán)。
“作為水生昆蟲的代表，蜉蝣昆蟲短時(shí)間內(nèi)集中羽化形成了一次資源脈沖事件，凸顯了昆蟲在深時(shí)陸地生態(tài)系統(tǒng)中關(guān)鍵的生態(tài)角色，蜉蝣昆蟲在從水生生態(tài)系統(tǒng)到周圍陸地生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)運(yùn)輸中發(fā)揮了重要作用?！睆埱捌熘赋?，這種水生—陸生生態(tài)系統(tǒng)的聯(lián)系可能是中生代湖泊生態(tài)系統(tǒng)中能量運(yùn)移的重要特征。
因此，西灣生物群中蜉蝣集群的發(fā)現(xiàn)為研究中生代水—陸生態(tài)系統(tǒng)之間的聯(lián)系（“中生代湖泊革命”）打開了一個(gè)窗口，進(jìn)一步深入了解中生代湖泊生態(tài)系統(tǒng)的特征和演化歷程。
相關(guān)論文信息：
https://doi.org/10.1130/G50055.1
https://doi.org/10.1080/08912963.2022.2077649
本文來自【科學(xué)網(wǎng)】，僅代表作者觀點(diǎn)。全國黨媒信息公共平臺(tái)提供信息發(fā)布傳播服務(wù)。
ID：jrtt
