談到湖泊,就看我國五大淡水湖,多是風光旖旎,魚米足。作為現今地球上生物多樣性最高的生態環境之一,湖泊可以說是眾多水生動植物的“快樂家園”。
然而,你可曾想到,在2億多年前的湖泊中,這種生機勃勃的場景卻并不存在。特別是在2.5億年前的二疊紀大滅絕之后,整個陸地生態系統中,75%的生物受到了毀滅性打擊。由于干旱,湖泊更是稀少,僅有的湖泊中,也只有少數幾種生物生存,一片死氣沉沉。
直到一場“中生代湖泊革命”的到來,湖泊才開始逐漸擁有了“生機”。亞利桑那大學Andrew Cohen教授2003年在他的專著《古湖泊學》中首次提出,可能是在侏羅紀到白堊紀,存在著一次“中生代湖泊革命”,形成了現代湖泊生態系統的雛形。
示意湖泊生態系統的演化,中間深色標志為湖泊生態革命
然而,湖泊生態革命,真的是從侏羅紀才開始的嗎?
由中國科學院南京地質古生物研究所“現代陸地生態系統起源與早期演化”團隊采集的、來自中國西北地區兩個三疊紀地層中的昆蟲化石群,為了解這個過程打一扇新的窗口,表明Cohen教授所說的“中生代湖泊革命”,早在三疊紀就已經開始!
“毫米級”昆蟲化石告訴我們什么?
團隊成員鄭大燃博士、王博研究員等與香港大學、長慶油田等科研人員,用了近十年時間,對陜西銅川昆蟲群和新疆克拉瑪依昆蟲群進行了科學考察和化石發掘,先后收集了近千枚昆蟲化石。
科研人員在銅川昆蟲群(左)以及克拉瑪依昆蟲群(右)進行現場挖掘
通過研究發現,兩個生物群中的昆蟲化石個體普遍很小,體長大都是毫米級的。銅川昆蟲群包含至少11目28科,是世界范圍內三疊紀最豐富的昆蟲群之一。該昆蟲群擁有超過14個科的全變態昆蟲,占所有昆蟲化石的約65%。克拉瑪依昆蟲群包含6目10科,以石蠶巢和劃蝽為代表。
全變態昆蟲的一生分為四個階段:卵——幼蟲——蛹——成蟲。幼蟲與成蟲在外部形態及生活習性上有很大差異,在幼蟲老熟脫皮化蛹時,幼蟲形態消失,而蛹期形態與成蟲基本接近,如鱗翅目(蛾、蝴蝶)、鞘翅目(甲蟲)。(圖片來源:網絡)
在這千余枚昆蟲化石中,包括:
1、銅川昆蟲群中保存了大量身體完好的甲蟲;
2、 在兩個昆蟲群中都發現了毛翅目幼蟲構筑的巢穴-石蠶巢(毛翅目是鱗翅目的姊妹類群,即蝴蝶、飛蛾的遠親),毛翅目的起源和筑巢行為追溯到了三疊紀拉丁期;
此次發現的世界上最早的石蠶巢
現生的石蠶和它的巢穴
3、兩個昆蟲群都擁有當時多樣性最高的全變態昆蟲,以長翅目和鞘翅目為代表;
銅川昆蟲群中的昆蟲種類,紅框中的表示幾類當時很繁盛的昆蟲
4、克拉瑪依昆蟲群中發現的大量劃蝽也是最早的水生蝽類。
克拉瑪依昆蟲群中發現的劃蝽
現生劃
銅川和克拉瑪依昆蟲群中全變態昆蟲的高多樣性及高豐度,揭示了中三疊世全變態昆蟲發生了大輻射(即突然增多),全變態昆蟲大輻射的時間比過去認識的至少要早2000萬年。
中三疊世全變態昆蟲演化和三疊紀陸地生物復蘇
此次,大量水生昆蟲(如:水生蝽類)的發現,表明水生昆蟲的多樣化在中三疊世晚期已經出現。這一事實,將原本假設的“中生代湖泊革命”的時間向前推進了5000萬年。
而毫米級的昆蟲體長,也說明在二疊紀末大滅絕之后,昆蟲的復蘇也經歷了艱難漫長過程(想想大滅絕之前70厘米長的大蜻蜓)。
此外,為確定相關化石群的準確年齡,研究團隊還在銅川昆蟲群產出層位上下采集了凝灰質砂巖樣品(火山灰),對樣品中鋯石進行了鈾-鉛同位素年代學測試分析,結果顯示銅川昆蟲群的絕對年齡約為2.37億年,為同時期生物群對比提供了時代依據。
銅川昆蟲群鈾-鉛同位素年代學測試結果
本文標題:2億多年前的湖泊一片死氣沉沉,中生代湖泊革命后才有了生機
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