來源：【科學網】

西灣盆地早侏羅世生態(tài)系統(tǒng)復原圖（楊定華繪制）

在自然界中，資源脈沖是指短時間內出現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)和生物量運移的一個重要機制。該現象廣泛存在于現代生態(tài)系統(tǒng)之中，比如昆蟲的婚飛行為等，但學術界對其在地質歷史中的記錄所知甚少。

近期，中國科學院南京地質古生物研究所（以下簡稱南京古生物所）領銜的研究團隊在廣西省賀州市西灣盆地下侏羅統(tǒng)石梯組中發(fā)現豐富的海陸相動植物化石，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象。日前，相關成果發(fā)表于《地質學》和《歷史生物學》。

命名“西灣生物群”

西灣盆地中生界研究歷史悠久，中國科學院院士斯行健和周志炎在南京古生物所工作期間，都曾研究過產自西灣的植物化石。1986 年，我國昆蟲學家、南京古生物所研究員林啟彬集中報道了產自這個區(qū)域的石梯組昆蟲化石。

隨后幾十年時間里，這個區(qū)域的化石研究陷入沉寂期。

“我們想去看看?！闭撐牡谝蛔髡摺⒛暇┕派锼┦垦芯可鷱?span id="apfsmz8" class="wpcom_tag_link">前旗在研究員王博和張海春的指導下，與廣西地質調查院等合作，分別于2021年4月和5月兩次前往西灣盆地踏勘研究。

然而，此時西灣盆地早已發(fā)生了翻天覆地的變化?！拔覀円业哪亲揭呀洷煌破礁脑鞛槲幕瘡V場?！睆埱捌旄嬖V《中國科學報》，“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。

這個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)現了各類動植物化石，通過開展地層學、古植物學、古昆蟲學、沉積學多科學的綜合性研究，他們將石梯組發(fā)現的鯊魚卵鞘、昆蟲以及植物等化石與前人報道過的其他化石綜合命名為“西灣生物群”。

中國首次發(fā)現沙蜉科

數百只蜉蝣附著在化石表面，它們在干什么呢？

答案是婚飛。張前旗告訴《中國科學報》，““婚飛行為指的是昆蟲羽化之后集群繁殖的現象?！?/p>

他進一步解釋道，現生蜉蝣生命周期的大部分時間都生活在水中，羽化后的成蟲通常只能存活數小時至幾天。在短暫的成蟲階段，雄性個體在空中形成密集的集群，雌性個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卵，才能實現后代的繁衍。

蜉蝣集群婚飛行為過去僅發(fā)現于蜉蝣冠類群中，本次發(fā)現表明這種復雜的集群婚飛行為在1.8億元前早侏羅世就已經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小時至幾天不等，它們卻被集中保存到一塊，著實不容易?！?/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，并且是該科已知保存最完整的化石。”張前旗說。

根據化石層中381只成蟲方向的統(tǒng)計數據圖顯示，這些蜉蝣化石無明顯的定向性。上述證據表明，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，同時又缺少其他生物類群，反映了它們當時的集群生活習性?！?/p>

研究人員利用元素能譜分析和拉曼組分分析的結果表明，“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化作用的產物。

從水到陸的昆蟲“脈沖”

水生昆蟲在食物網中扮演著重要角色，是水生植物的分解者和消費者，同時又成為魚類和其他捕食者的食物。

“當水生昆蟲從水中羽化、擴散到陸地并尋找配偶時，它們便成為陸地食物網的重要組成部分?！睆埱捌旖榻B，除了為捕食者提供食物外，突然出現的昆蟲集群還可以對湖泊和溪流附近的植物群落產生“增肥效應”，原因在于這些昆蟲的集群死亡和分解能夠轉變成生態(tài)系統(tǒng)的肥料。

研究發(fā)現，侏羅紀蜉蝣短時間之內從水中集群羽化，形成了從水到陸的昆蟲“脈沖”，這可能會導致濱水棲息環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)通量的巨大變化，進而影響基礎生態(tài)、生物地球化學循環(huán)。

“作為水生昆蟲的代表，蜉蝣昆蟲短時間內集中羽化形成了一次資源脈沖事件，凸顯了昆蟲在深時陸地生態(tài)系統(tǒng)中關鍵的生態(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)運輸中發(fā)揮了重要作用?！睆埱捌熘赋觯@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)中能量運移的重要特征。

因此，西灣生物群中蜉蝣集群的發(fā)現為研究中生代水—陸生態(tài)系統(tǒng)之間的聯(lián)系（“中生代湖泊革命”）打開了一個窗口，進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。

相關論文信息：

https://doi.org/10.1130/G50055.1

https://doi.org/10.1080/08912963.2022.2077649

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