琥珀中藏"便便"?南京古生物学家"抓获"一亿年前的"采花大盗"

2021-04-12 23:47:17 现代快报

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现代快报讯(记者阿里亚)琥珀封住一只小昆虫不是什么稀奇的事儿,但你见过琥珀里还藏着昆虫的粪便吗?近日,中国科学院南京地质古生物研究所的科研人员,在距今约一亿年前的缅甸琥珀中发现了一枚极其罕见的甲虫化石。

△缅甸琥珀 现代快报+/ZAKER南京记者阿里亚 摄

令科研人员感到惊奇的是,这枚甲虫的腹部、腿部等部位和身体附近有许多高等开花植物的花粉和花粉簇,以及两枚由大量花粉组成的甲虫粪便。相关研究成果于4月12日在线发表在植物学顶级刊物《自然—植物》上,为甲虫取食被子植物的花粉提供了直接证据。

不起眼的化石,一个英国高中生参与研究

现代快报记者在中科院南京地质古生物研究所看到了这枚琥珀。琥珀晶莹剔透,只有指甲盖大小。里面包裹着一只小甲虫,肉眼看上去就是一个小黑点。

△缅甸琥珀

“我是从事缅甸琥珀研究的,我们的团队从两万多块标本中一一筛选,最终发现了这一枚甲虫化石。”中科学院南京地质古生物研究所副研究员蔡晨阳介绍,这枚琥珀产于缅甸北部胡康河谷一带。

△蔡晨阳和Erik Tihelka

“那还是在2016年,琥珀最初拿到手的时候,我没觉得它有多重要。”2018年,蔡晨阳到英国开展为期两年的工作学习。期间,他认识了正在英国读高中的捷克男孩Erik。Erik对古生物兴趣浓厚,在蔡晨阳的指导下,他们对琥珀展开了细致的研究并有了意想不到的收获。

△新生粉花甲

“经鉴定,里面的甲虫是短翅花甲科的1新属1新种,即新生粉花甲。”蔡晨阳告诉现代快报记者,短翅花甲科是鞘翅目扁甲总科中一个较小的科,主要分布在温带和亚热带地区,幼虫和成虫都是食花的。

打开琥珀有惊喜,里面有甲虫便便

最初,蔡晨阳完全没有料到这只甲虫附近会有花粉。当琥珀被打磨得非常薄之后,他感到非常惊喜:甲虫被超过100枚花粉颗粒包围,甲虫附近有四个聚集而成的花粉簇。更为重要的是,琥珀中还发现了两枚长柱状粪便。这两枚粪便都由大量的花粉组成,大小约0.5毫米。与甲虫距离最近的不到两毫米,另外一个稍远一些。

△在琥珀中首次发现甲虫粪便化石

地球上有30多万种被子植物(也称开花植物)。它们不仅提供了人类大部分的粮食,绚丽多姿的花朵点缀大地,让我们的地球变得更加美丽。

△被子植物逐渐取代裸子植物,成为自然界的主导

“在植物里面,被子植物占97%以上。”蔡晨阳说,早期的植物出现在海洋里,直到距今1.25亿年前至8000万年前,植物都延伸到陆地上。在植物进化的过程中,许多种类的植物都消失了。而被子植物进化得非常成功,逐步取代裸子植物成为自然界的主导。

“有些昆虫本来是给裸子植物传粉的,裸子植物大规模灭绝后,它们转而给被子植物传粉。”蔡晨阳告诉现代快报记者,绝大多数被子植物都需要昆虫授粉。在植物延伸到陆地上的那个时期,甲虫也变得非常多,成为物种多样性最为丰富的昆虫。

虽然甲虫常被认为是被子植物最早的传粉者,但是长期以来缺少化石证据。蔡晨阳表示,这次新发现的琥珀化石为这一结论提供了直接可靠的证据。

△甲虫的腹部、后足腿部和虫体附近发现了许多高等被子植物的花粉和花粉簇

“尤其是甲虫的粪便非常关键,甲虫把花粉吃下去之后,吸收了其中的营养。但花粉的壳是比较硬的,所以直接被拉出来了。经分析表明,甲虫身上的花粉和花粉簇以及粪便里的花粉都是同一种花粉,表明这种甲虫确实是吃花粉的。”蔡晨阳说,这也是在琥珀中首次发现甲虫粪便化石。

一亿年前,甲虫就开始传粉

当小甲虫被树脂包裹的时候,它正在给哪种花传粉?这是一个令人好奇的问题。

△花粉形态表明其属于真双子叶植物

研究团队对琥珀标本打磨处理后,利用实体显微镜、生物荧光显微镜和激光共聚焦显微镜进行观察研究,发现包围在甲虫附近的是高等植物的花粉和花粉簇。花粉颗粒呈椭圆形,直径约20毫米。经鉴定,可归入真双子叶植物中的五瓣花类。

樱花、梅花、梨花……生活中,五瓣花类非常常见。那么,具体是其中哪一种花呢?基于对甲虫粪便的研究,科研人员推测可能属于蔷薇类和菊类。“但具体是哪一类还不太确定。”

蔡晨阳告诉现代快报记者,以上一系列证据证明了一亿年前甲虫与高等真双子叶植物之间已经建立了一直延续至今的传粉关系。同时也揭示了一亿年前高等被子植物传粉甲虫的多样性,为研究现代陆地生态系统中昆虫与被子植物的协同演化关系的演化提供了关键例证。

(除标注外,图片均由中科院南京地质古生物研究所提供)

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