科學家發現一億年前專性捕食跳蟲的苔甲化石

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近日,中國科學院南京地質古生物研究所博士蔡晨陽、研究員黃迪穎和上海師範大學副教授殷子為、教授李利珍,在白堊紀中期緬甸琥珀中發現了一類形態極其特化、專性捕食跳蟲的苔甲化石,並且揭示了早期苔甲特化的形態特征與專性捕食跳蟲的行為適應,深化了對早期陸地生態系統中捕食者與被捕食者之間演化關係的認識。這項研究成果於3月7日發表在英國學術期刊《科學報告》(Scientific Reports)上。

昆蟲常發育有與其行為密切相關的形態特征,通過對特化的形態特征的闡釋有助於揭示昆蟲的某些行為特征。最近在緬甸琥珀中發現的苔甲化石,在分類上屬於隱翅蟲科(Staphylinidae)、苔甲亞科(Scydmaeninae)、鞭苔甲族(Mastigini)。鑒於其極其特化的觸角、口器和鞘翅等特征,建立了一新屬種——恐怖古鞭苔甲(Cascomastigus monstrabilisYin & Cai, 2017)。

與體長一般為1-3毫米的現生苔甲相比,恐怖古鞭苔甲體長可達6-7毫米,可算“超大”。其下顎須長棒狀,上顎具齒,足超長;更為有趣的是,它的觸角極其修長,基部兩小節明顯加長,且其腹面具有兩排規律排列的大剛毛。觸角第一小節和第二小節之間可自由彎曲,當觸角第二小節向下彎曲時,便形成了由眾多大剛毛構成的“觸角毛狀陷阱”。這一特征與現生一類極其特化的步行蟲——毛角步甲(Loricerinae)十分類似,這類步甲行走迅速,專門以捕食陸地上極其常見的小型生物——跳蟲(彈尾綱)為生。通過對化石苔甲觸角細節特征的分析以及與現生毛角步甲的習性的對比推測,這類白堊紀苔甲很有可能具有與毛角步甲類似的捕食行為。

研究表明,跳蟲起源很早,是最早出現在陸地上的六足動物之一。已知最古老的跳蟲化石發現於距今約4億年前的泥盆紀早期萊尼燧石中,而中、新生代各個琥珀生物群中均發現了種類多樣的跳蟲化石。雖然現生的苔甲由於某種原因已失去了捕食跳蟲的能力,但根據特殊形態特征,研究人員推測在白堊紀中期跳蟲這一龐大的生物質來源曾被苔甲所利用,而且這一特殊的捕食跳蟲的習性曾至少一直延續到始新世中期。

現生鞭苔甲族的地理分布較為有趣,其間斷分布於歐洲和非洲南部。而鞭苔甲族的化石分布更為廣泛,之前曾被報道發現於始新世波羅的海琥珀中,最近在白堊紀緬甸琥珀中發現此類群,極大地擴展了該族的分布範圍,揭示了其可能經曆了嚴重的滅絕事件,而現生分布模式很可能為孑遺分布。

目前已知特化的跳蟲捕食者包括多個類群,包括鞘翅目和膜翅目。其中,隱翅蟲科中的突眼隱翅蟲(Stenus spp.)也具有特殊的利用可伸縮的下唇捕食跳蟲的行為,但這一特化特征僅發現於始新世波羅的海琥珀中。因此,白堊紀特化苔甲的發現代表了專性捕食跳蟲的最早化石記錄,這對進一步理解早期生態系統中捕食者與被捕食者之間的演化關係具有重要意義。

該項研究得到中科院戰略性先導B類項目、科技部、國家自然科學基金項目以及江蘇省自然科學基金的資助。

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圖1.緬甸琥珀中特化的苔甲化石

圖2.跳蟲和專性跳蟲捕食者的系統演化圖

圖3.世界鞭苔甲族的地理分布圖

圖4.恐怖古鞭苔甲化石

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