科技日報

許多昆蟲都有婚飛這一行爲。每當春夏之際，成羣飛蟲聚集在一片區域飛舞，其實就是婚飛。而該研究表明，這種複雜的集羣婚飛行爲在1.8億年前的早侏羅世就已存在於蜉蝣基幹類羣中。

尋找中意的配偶並繁殖下一代，是生物重要的本能行爲。近日，中國科學院南京地質古生物研究所（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石梯組中發現了豐富的海陸相動植物化石，建立了“西灣生物羣”並揭示了最古老的昆蟲婚飛行爲，這也是最古老的昆蟲資源脈衝現象。通俗來說，婚飛行爲就是一次大型“集體婚禮”。

該成果爲我們深入瞭解中生代湖泊生態系統的特徵和演化歷程，以及水—陸生態系統間的聯繫提供了重要證據。相關成果發表於《地質學》和《歷史生物學》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下，與廣西地質調查院等合作，對我國南方多個地區的中生代早期陸相地層開展了詳細的調查工作。他們在廣西賀州市西灣盆地發現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自西灣的植物化石，其中石梯組的昆蟲化石曾由研究員林啓彬集中報道。這一次，研究團隊開展了地層學、古植物學、古昆蟲學、沉積學多科學的綜合性研究，並將在石梯組發現的鯊魚卵鞘、昆蟲以及植物等化石與前人報道過的其他化石綜合命名爲“西灣生物羣”。

在所挖掘的化石中，研究團隊在石梯組發現了一層壯觀的蜉蝣成蟲集羣化石，蜉蝣個體數量高達數百隻。這些蜉蝣爲一新分類羣——張氏侏羅沙蜉，歸入沙蜉科，在分類位置上屬於蜉蝣的基幹類羣。這是沙蜉科在中國的首次發現，並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計數據圖，顯示這些蜉蝣化石無明顯的定向性。

“蜉蝣常被認爲‘朝生暮死’，壽命極短，但其實它們變爲成蟲之前，要在水中度過一段時光。”張前旗告訴記者，現生蜉蝣生命週期的大部分時間都生活在水中，羽化後的成蟲通常只能存活數小時至幾天。就在短暫的成蟲階段，雄性個體在空中形成密集的集羣，雌性個體必須在飛入並穿過雄性集羣過程中找到雄蟲交配，再找到合適的地方產卵，才能實現後代的繁衍。

許多昆蟲都有婚飛這一行爲。每當春夏之際，成羣飛蟲聚集在一片區域飛舞，其實就是婚飛。而該研究表明，這種複雜的集羣婚飛行爲在1.8億年前的早侏羅世就已存在於蜉蝣基幹類羣中。

最古老的昆蟲資源脈衝效應

在自然界中，資源波動有時以脈衝形式發生，呈現出頻率低、強度高和持續時間短等特徵。資源脈衝是指短時間內出現大量可用資源的事件。資源脈衝事件是不同生態域之間能量、營養和生物量運移的一個重要機制。該現象廣泛存在於現代生態系統之中，比如昆蟲的婚飛行爲等，但我們對其在地質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衝效應。水生昆蟲在食物網中扮演着重要角色，是水生植物的分解者和消費者，同時又成爲魚類和其他捕食者的食物。當水生昆蟲從水中羽化、擴散到陸地並尋找配偶時，它們便成爲了陸地食物網的重要組成部分。除了爲捕食者提供食物外，突然出現的昆蟲集羣還可以對湖泊和溪流附近的植物羣落產生“增肥效應”，原因在於這些昆蟲的集羣死亡和分解能夠轉變成生態系統的肥料。

這項研究結果表明，侏羅紀蜉蝣短時間之內從水中集羣羽化，形成了從水到陸的昆蟲脈衝，這可能會導致濱水棲息環境生態系統通量的巨大變化，進而影響基礎生態、生物地球化學循環。

作爲水生昆蟲的代表，蜉蝣昆蟲短時間內集中羽化形成了一次資源脈衝事件，凸顯了昆蟲在深時陸地生態系統中關鍵的生態角色，蜉蝣昆蟲在從水生生態系統到周圍陸地生態系統的營養運輸中發揮了重要作用。這種水生—陸生生態系統的聯繫可能是中生代湖泊生態系統中能量運移的重要特徵。因此，“西灣生物羣”中蜉蝣集羣的發現爲研究中生代水—陸生態系統之間的聯繫（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衝效應。