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許多昆蟲都有婚飛這一行為。每當(dāng)春夏之際，成群飛蟲聚集在一片區(qū)域飛舞，其實就是婚飛。而該研究表明，這種復(fù)雜的集群婚飛行為在1.8億年前的早侏羅世就已存在于蜉蝣基干類群中。

尋找中意的配偶并繁殖下一代，是生物重要的本能行為。近日，中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所(以下簡稱南京古生物所)的科研人員，在廣西賀州市西灣盆地下侏羅統(tǒng)石梯組中發(fā)現(xiàn)了豐富的海陸相動植物化石，建立了“西灣生物群”并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。通俗來說，婚飛行為就是一次大型“集體婚禮”。

該成果為我們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。

1.8億年前的早侏羅世昆蟲相親大會

南京古生物所博士生張前旗在研究員王博和研究員張海春的指導(dǎo)下，與廣西地質(zhì)調(diào)查院等合作，對我國南方多個地區(qū)的中生代早期陸相地層開展了詳細(xì)的調(diào)查工作。他們在廣西賀州市西灣盆地發(fā)現(xiàn)了豐富的海陸相動植物化石。

西灣盆地中生界研究歷史悠久，南京古生物所院士斯行健、周志炎都曾研究過產(chǎn)自西灣的植物化石，其中石梯組的昆蟲化石曾由研究員林啟彬集中報道。這一次，研究團(tuán)隊開展了地層學(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，并將在石梯組發(fā)現(xiàn)的鯊魚卵鞘、昆蟲以及植物等化石與前人報道過的其他化石綜合命名為“西灣生物群”。

在所挖掘的化石中，研究團(tuán)隊在石梯組發(fā)現(xiàn)了一層壯觀的蜉蝣成蟲集群化石，蜉蝣個體數(shù)量高達(dá)數(shù)百只。這些蜉蝣為一新分類群——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。這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。

化石層中蜉蝣成蟲互相重疊，蟲體朝向各異。化石層中381只成蟲保存方向的統(tǒng)計數(shù)據(jù)圖，顯示這些蜉蝣化石無明顯的定向性。

“蜉蝣常被認(rèn)為‘朝生暮死’，壽命極短，但其實它們變?yōu)槌上x之前，要在水中度過一段時光。”張前旗告訴記者，現(xiàn)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(shù)小時至幾天。就在短暫的成蟲階段，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(chǎn)卵，才能實現(xiàn)后代的繁衍。

許多昆蟲都有婚飛這一行為。每當(dāng)春夏之際，成群飛蟲聚集在一片區(qū)域飛舞，其實就是婚飛。而該研究表明，這種復(fù)雜的集群婚飛行為在1.8億年前的早侏羅世就已存在于蜉蝣基干類群中。

最古老的昆蟲資源脈沖效應(yīng)

在自然界中，資源波動有時以脈沖形式發(fā)生，呈現(xiàn)出頻率低、強(qiáng)度高和持續(xù)時間短等特征。資源脈沖是指短時間內(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)和生物量運移的一個重要機(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，但我們對其在地質(zhì)歷史中的記錄所知甚少。

本次研究揭示了最古老的昆蟲資源脈沖效應(yīng)。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者，同時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，它們便成為了陸地食物網(wǎng)的重要組成部分。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。

這項研究結(jié)果表明，侏羅紀(jì)蜉蝣短時間之內(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)打開了一個窗口，研究成果也揭示了目前已知的最古老的昆蟲資源脈沖效應(yīng)。

(記者 張 曄)