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Science子刊:中科院南京古生物所王博研究员等发现古代昆虫伪装行为

摘要 : 2016年6月27日,国际顶尖学术期刊《Science》旗下《Science Advances》杂志上在线发表了中国科学院南京地质古生物研究所王博研究员等人的一篇论文,论文介绍了研究人员发现的白垩纪琥珀中昆虫的伪装行为。

 2016年6月27日,国际顶尖学术期刊《Science》旗下《Science Advances》杂志上在线发表了中国科学院南京地质古生物研究所王博研究员等人的一篇论文,论文介绍了研究人员发现的白垩纪琥珀中昆虫的伪装行为。

在漫长的地质历史中,昆虫演化出不同的伪装术,例如拟态、保护色。其中,极少数昆虫可以主动利用环境中的各种材料遮盖体躯,达到伪装效果(覆物行为)。覆物行为是昆虫伪装术中最奇特、最复杂的一类,需要昆虫同时具有辨别、采集、携带材料的能力以及相关的形态学适应。该行为的化石证据极其稀少,因此对该行为的早期演化了解甚少。近期,中国科学院南京地质古生物研究所中生代研究团队在1亿年前的缅甸、法国和黎巴嫩琥珀中发现了大量证据,表明在有花植物大辐射之前已有至少3大类昆虫独立演化出覆物行为。

南京古生物所副研究员王博与上海夏方远先生等合作对国内外馆藏的超过30万件白垩纪缅甸、法国和黎巴嫩虫珀标本进行了系统调查,先后发现了39枚伪装昆虫。这些昆虫分别是已知最古老的草蛉幼虫、蚁蛉总科幼虫(包括细蛉幼虫、蝶角蛉幼虫)和猎蝽。尽管这三大类昆虫都具有相似的伪装行为,但它们采取了不同的演化路线,各自独立演化出一套特化的采集行为和形态结构,代表了一个典型的行为趋同演化的范例,也表明该伪装行为具有高度的演化可塑性。研究结果为脉翅目和半翅目昆虫的早期生态演化提供了新见解,也为重建白垩纪古环境以及昆虫-植物之间生态关系提供了新线索。

该研究涉及的草蛉幼虫包括来自缅甸和黎巴嫩琥珀的4个形态种类,它们都具有一些现今未知的形态特化:其身上具有许多特化的长刺,每根长刺上又排列一些小刺,用于盛装伪装物;与现生类群类似,它们可用大鄂铲取伪装材料,然后向后扬在背上。缅甸和法国琥珀中带伪装的蚁蛉总科幼虫包括6个形态种类,分别隶属于两个科(细蛉科和蝶角蛉科)。它们头部和背部具有一层软毛,适合粘附伪装物;它们利用前足附节粘附伪装材料,扬在头部和背上。缅甸琥珀中带伪装的猎蝽幼虫包括3个形态种类,它们身上具备大量带钩硬毛,可以钩住伪装物;它们利用后足粘附伪装材料,扬在头部、背以及腿上。其中一枚具伪装的猎蝽明显属于猎蝽科较进步的类群,证明猎蝽的早期分化时间比先前分子系统学的结果要早得多。

该研究还分析了各种伪装材料。其中一只草蛉幼虫背负有两个小型昆虫躯体,可能是其取食后遗留的猎物,此种行为和几类现生草蛉幼虫类似,表明“披着羊皮的狼”的伪装术在距今1亿年前就已经出现了。其它草蛉幼虫主要利用木质纤维和蕨类植物里白科的毛状体,其中两只幼虫只背负了里白科的毛状体。另外,该毛状体也在缅甸蛉类幼虫琥珀中作为伴生化石大量出现。白垩纪的里白科往往是野火事件后的先驱分子,表明当时缅甸古森林很可能存在广泛的野火事件。缅甸当时较高的年均温也是野火高频率发生的促进因素。而伴随缅甸琥珀的往往有大量火山灰沉积,表明部分野火事件可能是由火山活动所导致的。

缅甸琥珀中蚁蛉总科幼虫利用砂粒、土壤尘粒、各类植物碎屑、碳化的植物茎秆碎片;猎蝽幼虫利用土壤尘粒、各类植物碎屑。伪装物分析结果表明这些昆虫主要栖息于地面表层,这些伪装物不仅减弱了虫体与背景差异(视觉伪装),可能也掩盖了虫体的气味,提供了化学伪装。该研究也首次发现蜘蛛捕食蝶角蛉幼虫的化石,提供了已知最古老的蜘蛛捕食的直接证据。

蜘蛛正在捕食蝶角蛉幼虫

原文链接:

Debris-carrying camouflage among diverse lineages of Cretaceous insects

原文摘要:

Insects have evolved diverse methods of camouflage that have played an important role in their evolutionary success. Debris-carrying, a behavior of actively harvesting and carrying exogenous materials, is among the most fascinating and complex behaviors because it requires not only an ability to recognize, collect, and carry materials but also evolutionary adaptations in related morphological characteristics. However, the fossil record of such behavior is extremely scarce, and only a single Mesozoic example from Spanish amber has been recorded; therefore, little is known about the early evolution of this complicated behavior and its underlying anatomy. We report a diverse insect assemblage of exceptionally preserved debris carriers from Cretaceous Burmese, French, and Lebanese ambers, including the earliest known chrysopoid larvae (green lacewings), myrmeleontoid larvae (split-footed lacewings and owlflies), and reduviids (assassin bugs). These ancient insects used a variety of debris material, including insect exoskeletons, sand grains, soil dust, leaf trichomes of gleicheniacean ferns, wood fibers, and other vegetal debris. They convergently evolved their debris-carrying behavior through multiple pathways, which expressed a high degree of evolutionary plasticity. We demonstrate that the behavioral repertoire, which is associated with considerable morphological adaptations, was already widespread among insects by at least the Mid-Cretaceous. Together with the previously known Spanish specimen, these fossils are the oldest direct evidence of camouflaging behavior in the fossil record. Our findings provide a novel insight into early evolution of camouflage in insects and ancient ecological associations among plants and insects.

来源: Science Advances 浏览次数:0

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