1974年，陜西省臨潼區(qū)西楊村的村民在打井時(shí)偶然發(fā)現(xiàn)了陶俑殘片，從此便揭開了秦始皇兵馬俑發(fā)掘的序幕……而2021年4-5月，在廣西壯族自治區(qū)賀州市西灣盆，沙蜉科昆蟲化石被中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所的科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)，而這些化石便是昆蟲化石研究領(lǐng)域的“兵馬俑”。圖片來源：中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所沙蜉科昆蟲化石的首次發(fā)現(xiàn)意義重大，不僅揭示了最古老的昆蟲婚飛行為，還為我們深入了解中生代湖泊生態(tài)系統(tǒng)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)。沙蜉科昆蟲化石發(fā)現(xiàn)于廣西壯族自治區(qū)賀州市西灣盆地下侏羅統(tǒng)石梯組地層，科學(xué)家將其命名為張氏侏羅沙蜉（Jurassephemera zhangi Zhang et al., 2022），目前全球該科的記錄只有4個(gè)種。
張氏侏羅沙蜉集群剛“出土”時(shí)的樣子
圖片來源：張前旗拍攝
廣西發(fā)現(xiàn)的新屬種與其他3個(gè)種存在一定的區(qū)別，主要體現(xiàn)在新屬種前翅MA脈的分支更靠近基部，并且張氏侏羅沙蜉還具有保存數(shù)量多、蟲體完整、前翅清晰等特點(diǎn)。此次發(fā)現(xiàn)的化石保存了沙蜉科這一滅絕類群目前已知最詳盡的形態(tài)分類學(xué)演化信息。出土的由張氏侏羅沙蜉組成的蜉蝣集群個(gè)體數(shù)量高達(dá)數(shù)百只，并且蜉蝣昆蟲化石翅膀保存完整，身體朝向各不相同，屬于昆蟲集群婚飛死亡之后的原地埋藏沉積，這一點(diǎn)與“兵馬俑”十分類似，因此說它們是昆蟲化石研究領(lǐng)域的“兵馬俑”也不為過。除了保存完整之外，此次蜉蝣昆蟲化石的發(fā)現(xiàn)意義還不止于此，它還向大家展現(xiàn)了一場跨越億萬年的集體婚禮。如果大自然是一臺(tái)相機(jī)，那么蜉蝣昆蟲化石便是大自然留給人類的一張“底片”，這張化石“底片”直觀展示了距今約1.8億年前，在我國南方的一處湖邊昆蟲羽化之后集群繁殖的生動(dòng)景象，這種生物學(xué)現(xiàn)象還有一個(gè)詩意的術(shù)語——“婚飛”。化石“底片”中的蜉蝣昆蟲熙熙攘攘、姿態(tài)各異、首尾相顧，很明顯是在完成生殖繁衍后靜謐死去的壯觀景象，直到1.8億年后的今天才被科學(xué)家重新發(fā)現(xiàn)。社會(huì)性的昆蟲經(jīng)歷婚飛這一過程才能繁衍后代，進(jìn)而形成新的群體，生生不息，組成絢麗多彩的大自然。西灣盆地早侏羅世生態(tài)系統(tǒng)復(fù)原圖婚飛行為其實(shí)在日常生活中也很常見，春夏之際，成群飛蟲聚集在一片區(qū)域飛舞，其實(shí)就是“婚飛”。“婚飛”廣泛存在于現(xiàn)在的陸地生態(tài)系統(tǒng)之中，該現(xiàn)象最早的化石記錄多報(bào)道于白堊紀(jì)化石之中，如熱河生物群。通過對(duì)這張“底片”進(jìn)行“沖洗”，科學(xué)家們對(duì)蜉蝣化石的認(rèn)識(shí)越來越清晰。結(jié)合此次產(chǎn)出的地質(zhì)年代，科學(xué)家表示西灣盆地的蜉蝣集群化石代表的是已知最古老的昆蟲婚飛行為。西灣盆地的蜉蝣集群化石是已知最古老的昆蟲婚飛行為，同時(shí)也是最古老的昆蟲資源脈沖現(xiàn)象。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。而資源脈沖是指短時(shí)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(yùn)移的一個(gè)重要機(jī)制。該現(xiàn)象雖廣泛存在于現(xiàn)代生態(tài)系統(tǒng)之中，但我們對(duì)地球億萬年前遠(yuǎn)古時(shí)期的類似記錄所知甚少。所以，此次西灣盆地的蜉蝣集群化石正好能夠幫助我們了解億萬年前的生態(tài)系統(tǒng)。西灣盆地的蜉蝣集群化石揭示的資源脈沖效應(yīng)可以體現(xiàn)在兩方面：作為食物和作為肥料。首先來看第一個(gè)方面——作為食物。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(fèi)者，同時(shí)又成為魚類和其他捕食者的食物。巧合的是，蜉蝣昆蟲的生活習(xí)性決定了此類蜉蝣昆蟲生于水體之內(nèi)、終老水面之上的生命歷程?！氨F(tuán)”的蜉蝣昆蟲從水中羽化、擴(kuò)散到陸地并尋找配偶時(shí)，它們便會(huì)成為了陸地食物網(wǎng)的重要組成部分。這一資源脈沖效應(yīng)在石梯組地層發(fā)現(xiàn)的大量多門類化石（無脊椎動(dòng)物、鯊魚卵鞘以及植物等，這些化石統(tǒng)稱為西灣生物群。）中得到了印證。除了為生物群中的捕食者提供食物外，突然出現(xiàn)的蜉蝣集群還對(duì)湖泊和溪流附近的植物群落產(chǎn)生“增肥效應(yīng)”，以脈沖的形式對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)帶來一次大量的可用資源，簡單來說就是這些昆蟲集群死亡和分解后能夠轉(zhuǎn)變成生態(tài)系統(tǒng)的肥料。這一昆蟲資源脈沖效應(yīng)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)。西灣生物群中發(fā)現(xiàn)的蜉蝣集群“兵馬俑”代表了已知最古老的昆蟲羽化之后形成的昆蟲資源脈沖事件，這一昆蟲資源脈沖也顯示了中生代湖泊生態(tài)系統(tǒng)中能量運(yùn)移的重要渠道之一是從水生到陸生生態(tài)系統(tǒng)。一只小小的蜉蝣，朝生暮死，卻通過自然的力量跨越億萬年的時(shí)間來到大家面前，并用自己的方式告訴我們微小的身軀也能創(chuàng)造出巨大的價(jià)值?？蒲腥藛T在相關(guān)方面的探究是一場穿越時(shí)空的對(duì)話，而最終影響的將是當(dāng)代以及未來的發(fā)展。出品：科普中國
作者：張前旗，王博 （中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所）
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