生 態

琥珀揭示甲蟲為被子植物傳粉的直接證據

甲蟲是自然界種類最多、分布廣泛、適應性強的一類昆蟲，有著漫長的演化歷史，因而常被認為是被子植物最早的傳粉者。白堊紀甲蟲和被子植物之間的密切關系促進了這兩大類群的輻射演化。甲蟲傳粉的化石證據大都基于傳粉昆蟲與花粉粒的共存，或是基于與傳粉相適應的形態特征，也有的是根據以花粉為食的現生類型所作的推斷，這導致了解釋甲蟲和早期被子植物相互作用的化石記錄具有不確定性。近來，研究人員在白堊紀中期緬甸琥珀中發現了一枚極其罕見且保存精美的甲蟲化石，為白堊紀中期甲蟲取食花粉這一生態關系的建立提供了直接可靠的證據。這只被命名為新生粉花甲（Pelretes vivificus）的甲蟲標本與現生類型十分相似，在其身體結構上進化出了與訪花和取食花粉相適應的特征，如下顎須末端的感受器、跗節腹面用于攀附的柔毛以及腹部背面密布的可攜帶花粉的柔毛等。研究人員還在這枚甲蟲的身體表面（腹部、腿部等）和蟲體附近發現了許多高等被子植物的花粉和花粉簇，花粉粒數目超過100枚，聚集成4個花粉簇。這些花粉屬于典型的三溝型花粉，花粉顆粒呈橢圓形，直徑約20微米，可歸入化石形態屬Tricolpopollenites中，屬于真雙子葉植物，與菊亞綱和薔薇亞綱植物的花粉接近。植物花粉簇的形成表明其很可能是一類蟲媒植物，而風媒植物的花粉通常是以單粒的形式散播。在琥珀化石中還發現了兩枚三維保存的、由三溝型花粉組成的長柱狀糞便，最近的糞化石與甲蟲相距不到2毫米。通過對糞化石形狀、大小、組分等的綜合研究表明：其與現生甲蟲糞便和在植物化石中曾發現過的甲蟲糞便十分相似。（Nature Plants, 2021, https://doi.org/10.1038/s41477-021-00893-2）

會在海底打洞的藍細菌

在距今6.35到5.39億年前的埃迪卡拉紀海洋里，先后出現了許多形態獨特的生物類型。在鄂西的陡山沱組地層中就發現了一些奇特的管狀結構，它們被稱為Polybessurus，屬于埃迪卡拉紀硅化保存的微體化石。它們由數個到數十個不等的半月形小碟疊套組成，每個半月形小碟開口方向相同或相近，彼此側壁延伸并疊覆，層層疊套形成或直或彎的管狀。最長管體可超過一毫米，直徑（也就是半月形碟的開口大小）則在數十至數百微米不等。這些管狀物很可能是一些球狀藍細菌的產物。球狀藍細菌生活在未固結的沉積物中，靠分泌胞外聚合物（EPS）推動球狀細胞移動，并在后方形成由新月形結構堆疊而成的Polybessurus。由于Polybessurus的形態變化范圍較大，它可能代表了不止一種具有相似生活方式的生物。在尚無可自主運動的動物出現的埃迪卡拉紀早期，這類生物可能對改變沉積物的結構和微環境起到了不容忽視的作用。（Palaeoworld, 2021, https://doi.org/10.1016/j.palwor.2021.03.001）

新生代最豐富的熱帶雨林化石庫

中中新世氣候適宜期（Middle Miocene Climatic Optimum）出現于1700萬—1400萬年前的中新世中期，是地質歷史時期中一次強烈的增溫事件。當時大氣二氧化碳含量顯著高于現今水平，全球年均溫較現今高3—7℃，這與目前預測所得的2100年時的氣候環境存在很大的相似性。福建東南沿海漳浦縣佛曇群地層中的漳浦生物群，其地質時代（約1470萬年前）恰處于中中新世氣候適宜期的晚期。從漳浦生物群發現至今的十年間，對該生物群的多樣性、古生態和古氣候的詳細研究表明：漳浦生物群是一個物種極其豐富的熱帶季雨林化石庫，其中漳浦琥珀生物群是世界四大琥珀生物群之一，共獲25000余枚含蟲琥珀和逾5000塊植物壓型/印痕化石標本。其中，植物葉化石包括蕨類2種，單子葉植物3種，雙子葉植物78種；此外還有20余種果實和種子化石。琥珀中已發現節肢動物（包括昆蟲）超過250科。漳浦生物群中植物群的區系組成和葉相組成都顯示漳浦中中新世植物群代表一個熱帶季雨林，其葉相組成最類似于現今泰國中部、印度中部和恒河三角洲的植被。也就是說，在中新世中期，熱帶季雨林曾分布至福建南部（北回歸線以北）。在中中新世的溫室效應背景下，漳浦地區冬季最低氣溫明顯上升，減弱了凍死效應（winterkills），熱帶生物群“北伐”運動帶來了大量入侵種，可能強烈影響了東亞原有的生物類群，進一步塑造了當今的東亞生物區系。此外，漳浦生物群中節肢動物的屬級階元的穩定性，表明亞洲熱帶雨林生物群早在1500萬年前就達到了現今的生態結構，顯示了森林生態系統具有“點斷平衡”的演化特征，并支持了“熱帶雨林是生物多樣性的博物館”的觀點。（Science Advances, 7,eabg0625）

青藏高原最古老的化石生物群

我國科學家在執行我國第二次青藏科考任務期間，在青藏高原柴達木板塊北緣的全吉山地區發現了典型的埃迪卡拉生物群化石。這是繼湖北三峽地區之后，在中國發現的第二個埃迪卡拉生物群化石產地；也是迄今為止在青藏高原發現的最古老的化石生物群。這些化石發現于皺節山組，以恰尼蟲（Charnia）為代表。恰尼蟲是埃迪卡拉紀晚期固著生長于海底的葉狀體生物，也是埃迪卡拉生物群中最為典型的化石之一。此外，皺節山組產出數量更為豐富的陜西跡（Shaanxilithes）化石。陜西跡是一種具有密集排列橫紋的條帶狀化石。恰尼蟲和陜西跡在皺節山組的共同出現，說明皺節山組的沉積時代很可能為距今5.5-5.39億年前。這段地層與華北地臺西緣和南緣的新元古代地層非常相似，且華北板塊和柴達木板塊在埃迪卡拉紀晚期就發育冰川。因此，柴達木板塊在埃迪卡拉紀晚期可能位于華北板塊附近，而且在該時期這兩個板塊很可能處于中—高緯度地區，而非此前認為的低緯度地區。（Geology,49, https://doi.org/10.1130/G48842.1）

熱河哺乳形動物的挖掘趨同演化

早白堊世熱河生物群的兩個哺乳形動物新屬新種，產自九佛堂組的三列齒獸中國掘獸（Fossiomanus senensis）和義縣組的真三尖齒獸陳氏掘齒獸（Jueconodon cheni），都具有明顯的、適應掘土穴居生活的肢骨特化，是熱河生物群中首次發現的前爪挖掘型穴居動物。對這兩種哺乳形動物的研究表明：穴居和挖掘適應在不同哺乳形動物中獨立演化了多次，骨骼表現除了肢骨的特化，還伴隨有椎體的形變和量變；根據現生哺乳動物的體節發生（somitogenesis）中基因調控中軸骨數目和體節分區形態機制，結合化石記錄，研究人員提出哺乳動物化石軀干的多樣性表型變化范圍和現生哺乳動物的類似，體現了具有一定可塑性的發育機制，這種機制在中生代哺乳形動物中已經形成，并保持到現生種類中。在這個發育機制下，物種為適應自然選擇而產生的生態習性和生物力學需求，產生了哺乳形動物身體軀干的多樣性。研究推斷，一個物種適應自然選擇而產生的生態習性和生物力學需求，如運動的快慢、背部穩定性、步態對稱性以及新陳代謝效率等，會影響胚胎發育機制，在不同種類中形成多樣的椎骨數量和形態的變化，使其軀干具多種變化，適應不同環境。行動緩慢的物種，椎骨數量趨向明顯增加；而貓科動物那種具有背部大幅運動的快速奔跑種類，椎骨數量趨于穩定。穴居的中國掘獸和掘尖齒獸，也體現了這種關系。但這并不是一個穩定的規律，不具有一般性。在化石和現存的哺乳動物形態中觀察到的多種模式表明，發育和選擇壓力可能對特定物種的作用方式是不同的。但發育機制的可塑性和多樣的選擇壓力，對哺乳形類動物中軸骨形態多樣性演化起了關鍵作用。（Nature, 592: 577-582）