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一亿年前缅甸琥珀中发现极其罕见的白垩纪短翅花甲科甲虫化石
2021-04-13 15:46:55   来源:化石网   评论:0 点击:

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)甲虫为早期
 
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)
 
 
甲虫为早期高等被子植物传粉的生态复原图(孙捷绘制)
 
(化石网整理)据中国科学报(沈春蕾):“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
 
相关报道:1亿年前缅甸琥珀中现“花香”甲虫粪便 揭秘新传粉方式
 
(化石网整理)据中新网南京4月13日电(杨颜慈):中国科学院南京地质古生物研究所13日消息,科研人员在一枚白垩纪中期缅甸琥珀中,发现了极其罕见的短翅花甲化石,并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提供了直接证据。
 
相关成果于4月12日在植物学顶级刊物《自然—植物》(Nature Plants)上以长文形式在线发表。
 
最近,中国科学院南京地质古生物研究所蔡晨阳研究员(兼任英国布里斯托大学荣誉研究员)指导布里斯托大学大一学生Erik Tihelka,并与南古所李丽琴博士等人合作,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,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。
 
“我们在两万余枚缅甸琥珀中,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。在切割打磨研究过程当中,发现了被子植物的花粉。在虫体的边上不到一毫米的地方,发现了有两枚甲虫的粪便。”蔡晨阳说。
 
这是研究人员首次在琥珀化石中发现的两枚三维保存的、由三沟型花粉组成的长柱状粪便。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。
 
蔡晨阳介绍,“通过显微镜观察之后,我们发现粪便竟然是同样的花粉组成的。通过甲虫的形态,包括甲虫旁边的花粉、粪便,可以推测甲虫应该是给真双子叶植物传粉的。”
 
蔡晨阳解释称,甲虫食用的花粉壳是比较硬的,内部的营养被甲虫吸收掉之后,从而产生粪便。研究发现,粪便也是由花粉组成的,并且花粉的形态保存得比较完好。通过研究,我们发现甲虫身上携带的花粉以及旁边的花粉簇形态是一致的,都属于三沟型花粉。证明了这只甲虫是直接给一亿年前真双子叶植物传粉的。
 
研究人员认为,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。
 
相关报道:琥珀中藏“便便”?南京古生物学家“抓获”一亿年前的“采花大盗”
 
(化石网整理)据现代快报(记者 阿里亚):琥珀封住一只小昆虫不是什么稀奇的事儿,但你见过琥珀里还藏着昆虫的粪便吗?近日,中国科学院南京地质古生物研究所的科研人员,在距今约一亿年前的缅甸琥珀中发现了一枚极其罕见的甲虫化石。
 
令科研人员感到惊奇的是,这枚甲虫的腹部、腿部等部位和身体附近有许多高等开花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。相关研究成果于4月12日在线发表在植物学顶级刊物《自然—植物》上,为甲虫取食被子植物的花粉提供了直接证据。
 
不起眼的化石,一个英国高中生参与研究
 
现代快报记者在中科院南京地质古生物研究所看到了这枚琥珀。琥珀晶莹剔透,只有指甲盖大小。里面包裹着一只小甲虫,肉眼看上去就是一个小黑点。
 
“我是从事缅甸琥珀研究的,我们的团队从两万多块标本中一一筛选,最终发现了这一枚甲虫化石。”中科学院南京地质古生物研究所副研究员蔡晨阳介绍,这枚琥珀产于缅甸北部胡康河谷一带。
 
“那还是在2016年,琥珀最初拿到手的时候,我没觉得它有多重要。”2018年,蔡晨阳到英国开展为期两年的工作学习。期间,他认识了正在英国读高中的捷克男孩Erik。Erik对古生物兴趣浓厚,在蔡晨阳的指导下,他们对琥珀展开了细致的研究并有了意想不到的收获。
 
“经鉴定,里面的甲虫是短翅花甲科的1新属1新种,即新生粉花甲。”蔡晨阳告诉现代快报记者,短翅花甲科是鞘翅目扁甲总科中一个较小的科,主要分布在温带和亚热带地区,幼虫和成虫都是食花的。
 
打开琥珀有惊喜,里面有甲虫便便
 
最初,蔡晨阳完全没有料到这只甲虫附近会有花粉。当琥珀被打磨得非常薄之后,他感到非常惊喜:甲虫被超过100枚花粉颗粒包围,甲虫附近有四个聚集而成的花粉簇。更为重要的是,琥珀中还发现了两枚长柱状粪便。这两枚粪便都由大量的花粉组成,大小约0.5毫米。与甲虫距离最近的不到两毫米,另外一个稍远一些。
 
地球上有30多万种被子植物(也称开花植物)。它们不仅提供了人类大部分的粮食,绚丽多姿的花朵点缀大地,让我们的地球变得更加美丽。
 
“在植物里面,被子植物占97%以上。”蔡晨阳说,早期的植物出现在海洋里,直到距今1.25亿年前至8000万年前,植物都延伸到陆地上。在植物进化的过程中,许多种类的植物都消失了。而被子植物进化得非常成功,逐步取代裸子植物成为自然界的主导。
 
“有些昆虫本来是给裸子植物传粉的,裸子植物大规模灭绝后,它们转而给被子植物传粉。”蔡晨阳告诉现代快报记者,绝大多数被子植物都需要昆虫授粉。在植物延伸到陆地上的那个时期,甲虫也变得非常多,成为物种多样性最为丰富的昆虫。
 
虽然甲虫常被认为是被子植物最早的传粉者,但是长期以来缺少化石证据。蔡晨阳表示,这次新发现的琥珀化石为这一结论提供了直接可靠的证据。
 
“尤其是甲虫的粪便非常关键,甲虫把花粉吃下去之后,吸收了其中的营养。但花粉的壳是比较硬的,所以直接被拉出来了。经分析表明,甲虫身上的花粉和花粉簇以及粪便里的花粉都是同一种花粉,表明这种甲虫确实是吃花粉的。”蔡晨阳说,这也是在琥珀中首次发现甲虫粪便化石。
 
一亿年前,甲虫就开始传粉
 
当小甲虫被树脂包裹的时候,它正在给哪种花传粉?这是一个令人好奇的问题。
 
研究团队对琥珀标本打磨处理后,利用实体显微镜、生物荧光显微镜和激光共聚焦显微镜进行观察研究,发现包围在甲虫附近的是高等植物的花粉和花粉簇。花粉颗粒呈椭圆形,直径约20 毫米。经鉴定,可归入真双子叶植物中的五瓣花类。
 
樱花、梅花、梨花……生活中,五瓣花类非常常见。那么,具体是其中哪一种花呢?基于对甲虫粪便的研究,科研人员推测可能属于蔷薇类和菊类。“但具体是哪一类还不太确定。”
 
蔡晨阳告诉现代快报记者,以上一系列证据证明了一亿年前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。同时也揭示了一亿年前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。

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