作者:沈春蕾 来源:中国科学报 发布时间:2021/4/13 14:30:15
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琥珀化石揭秘白垩纪甲虫取食花粉

 

“蔡晨阳等人首次证明了化石记录中的昆虫传粉行为出现得远比之前认识的早。”

近年来,中科院南京地质古生物研究所(以下简称南京古生物所)科研团队在缅甸琥珀中发现了甲虫为铁树传粉关系,随后在国内外掀起了白垩纪甲虫传粉研究的热潮。上述评价来自美国学者Stephen Carmichael。

日前,中科院南京地质古生物研究所(以下简称南京古生物所)研究员蔡晨阳带领的一支国际合作团队,不仅在白垩纪中期缅甸琥珀(距今约9900万年前)中发现了一枚极其罕见的短翅花甲化石,还在其身体表面和附近发现了高等被子植物的花粉和花粉簇,以及两枚由大量花粉组成的甲虫粪便,为白垩纪甲虫取食花粉的提供了直接证据。相关成果4月12日在线发表于《自然—植物》。

记者获悉,《自然—植物》自2015年建刊以来,古生物论文不超10篇,古昆虫相关论文仅此一篇。

众所周知,大多数被子植物(开花植物)是依靠昆虫等动物的传粉来维持植物种群的繁衍,例如蜜蜂、蝴蝶、蛾子、甲虫、蝇类等昆虫在陆地生态系统中扮演着重要的角色,维持着生态系统的正常运作,为全球农业生产和人类生存提供营养物质。

蔡晨阳告诉《中国科学报》:“人们对被子植物的虫媒传粉模式的起源知之甚少,因为有助于阐释被子植物传粉起源的化石证据更是极其罕见。”

他解释道,甲虫是自然界种类最多、分布广泛、适应性强的一类昆虫,有着漫长的演化历史,因而常被认为是被子植物最早的传粉者。白垩纪甲虫和被子植物之间的密切关系促进了这两大类群的辐射演化。“目前,甲虫传粉的化石证据大都基于传粉昆虫与花粉粒保存在一起,或是基于与传粉相适应的形态特征,或是根据以花粉为食的现生类型进行推断,这导致了解释甲虫和早期被子植物相互作用的化石记录具有不确定性。”

这些年来,南京古生物所中生代陆地生态系统研究中心研究员蔡晨阳和黄迪颖系统收集和研究了大量缅甸琥珀昆虫化石,初步揭示了“白垩纪陆地革命”以来(距今1.25亿年~8000万年前),被子植物逐渐替代裸子植物而主宰陆地过程中昆虫与植物之间的传粉关系。

蔡晨阳、黄迪颖通过对大量中生代琥珀甲虫化石的系统收集和研究,在白垩纪中期缅甸琥珀中发现了一枚极其罕见且保存精美的甲虫化石。该化石被鉴定为短翅花甲科的1新属1新种,即新生粉花甲。短翅花甲科是鞘翅目扁甲总科中一个较小的科,已描述14个现生属,约95种,主要分布在温带和亚热带地区。

蔡晨阳介绍道,研究人员在这枚琥珀甲虫化石的身体表面(腹部、腿部等)和虫体附近发现了许多高等被子植物的花粉和花粉簇,并首次在琥珀甲虫化石中发现了两枚三维保存的、由三沟型花粉组成的长柱状粪便,与甲虫距离最近的粪化石不到2mm。

“我们通过对粪化石形状、大小、组分等综合研究表明,其与现生甲虫粪便和在植物化石中发现的甲虫粪便十分相似。”蔡晨阳表示,以上一系列证据为白垩纪中期甲虫取食花粉这一生态关系的建立提供了直接可靠的证据,证明了白垩纪中期甲虫与高等真双子叶植物之间已经建立了一直延续至今的传粉关系,揭示了白垩纪中期高等被子植物传粉甲虫的多样性,为研究现代陆地生态系统中昆虫与被子植物的协同演化关系的演化提供了关键例证。

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41477-021-00893-2

白垩纪中期缅甸琥珀中发现的新生粉花甲(Pelretes vivificus)及其传粉相关的适应性特征(绿色为激光共聚焦图).jpg

白垩纪中期缅甸琥珀中发现的新生粉花甲及其传粉相关的适应性特征(绿色为激光共聚焦图)

缅甸琥珀中与新生粉花甲保存在一起的三沟型花粉簇以及两枚由同样花粉组成的甲虫粪便化石(绿色为激光共聚焦图).jpg

缅甸琥珀中与新生粉花甲保存在一起的三沟型花粉簇以及两枚由同样花粉组成的甲虫粪便化石(绿色为激光共聚焦图)

甲虫为早期高等被子植物传粉的生态复原图(孙捷绘制).jpg

甲虫为早期高等被子植物传粉的生态复原图(孙捷绘制)

 
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