西灣盆地早侏羅世生態(tài)系統(tǒng)復(fù)原圖 中科院南古所楊定華繪制

本報(bào)南京6月4日電（記者蘇雁 通訊員姬尊雨）近期，中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所（以下簡(jiǎn)稱“中科院南古所”）博士生張前旗在王博研究員和張海春研究員的指導(dǎo)下，與廣西地質(zhì)調(diào)查院等合作，對(duì)我國(guó)南方多個(gè)地區(qū)的中生代早期陸相地層開(kāi)展了調(diào)查工作。研究人員在廣西賀州市西灣盆地下侏羅統(tǒng)石梯組中發(fā)現(xiàn)了豐富的海陸相動(dòng)植物化石，建立了“西灣生物群”并揭示了最古老的昆蟲(chóng)婚飛行為，這也是迄今最古老的昆蟲(chóng)資源脈沖現(xiàn)象。該成果為深入了解中生代湖泊生態(tài)系統(tǒng)的特征和演化歷程，以及水-陸生態(tài)系統(tǒng)間的聯(lián)系提供了重要證據(jù)，相關(guān)成果發(fā)表于《地質(zhì)學(xué)》和《歷史生物學(xué)》期刊。

每年的夏季，是白蟻等昆蟲(chóng)羽化之后集群繁殖的高峰期，這種現(xiàn)象被稱為婚飛。昆蟲(chóng)的婚飛行為等現(xiàn)象又是資源脈沖效應(yīng)的體現(xiàn)。資源脈沖是指短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)大量可用資源的事件。在自然界中，資源波動(dòng)有時(shí)以脈沖形式發(fā)生，呈現(xiàn)出頻率低、強(qiáng)度高和持續(xù)時(shí)間短等特征，是不同生態(tài)域之間能量、營(yíng)養(yǎng)和生物量運(yùn)移的一個(gè)重要機(jī)制。盡管該現(xiàn)象廣泛存在于現(xiàn)代生態(tài)系統(tǒng)中，但科學(xué)界一直對(duì)其在地質(zhì)歷史中的記錄所知甚少。

西灣盆地在中生界研究歷史悠久，本次研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了地層學(xué)、古植物學(xué)、古昆蟲(chóng)學(xué)、沉積學(xué)多科學(xué)的綜合性研究，將石梯組發(fā)現(xiàn)的鯊魚卵鞘、昆蟲(chóng)以及植物等化石與前人報(bào)道過(guò)的其他化石綜合命名為“西灣生物群”。

基于沉積學(xué)、埋藏學(xué)分析，該研究揭示了最古老的昆蟲(chóng)婚飛行為。研究團(tuán)隊(duì)在石梯組發(fā)現(xiàn)了一層壯觀的蜉蝣成蟲(chóng)集群化石。這些蜉蝣為新分類群——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。這是沙蜉科在中國(guó)的首次發(fā)現(xiàn)，并且是該科已知保存最完整的化石。

石梯組下部水平紋層發(fā)育，化石層中蜉蝣成蟲(chóng)互相重疊，蟲(chóng)體朝向各異。化石層中381只成蟲(chóng)方向的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)圖顯示，這些蜉蝣化石無(wú)明顯的定向性。這種大量同種蜉蝣成蟲(chóng)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。蜉蝣集群婚飛行為過(guò)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早侏羅世就已經(jīng)存在于蜉蝣基干類群中。

這一研究還揭示了最古老的昆蟲(chóng)資源脈沖效應(yīng)。當(dāng)水生昆蟲(chóng)從水中羽化、擴(kuò)散到陸地并尋找配偶時(shí)，它們便成了陸地食物網(wǎng)的重要組成部分。研究結(jié)果表明，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(chóng)“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(chóng)的代表，蜉蝣昆蟲(chóng)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(chóng)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(chóng)在從水生生態(tài)系統(tǒng)到周圍陸地生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)運(yùn)輸中發(fā)揮了重要作用。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。”張前旗說(shuō)。