中新網(wǎng)北京7月7日電 (記者 孫自法)毛翅目昆蟲(俗稱石蛾)是蛾蝶類的姐妹群。石蛾具有的婚飛行為是其生存繁衍的重要策略，這一行為在地球上穿越億萬(wàn)年時(shí)空如何演化？新生代之前占據(jù)優(yōu)勢(shì)的毛翅目為何后來(lái)被其姐妹群鱗翅目反超？……
這些備受古生物界關(guān)注的問(wèn)題，最近被中國(guó)學(xué)者主導(dǎo)完成的、通過(guò)對(duì)上百件昆蟲聚集行為琥珀標(biāo)本的深入研究而揭開神秘面紗：早在白堊紀(jì)中期，石蛾就已經(jīng)存在婚飛行為，并且作為毛翅目的祖先特征，婚飛行為在演化過(guò)程中也受到同時(shí)期新演化出掠食者壓力的影響。
白堊紀(jì)中期石蛾婚飛行為復(fù)原圖。左笑然/供圖揭秘毛翅目“前世今生”的這一重要研究，由首都師范大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所、河北地質(zhì)大學(xué)、國(guó)家自然博物館和美國(guó)堪薩斯大學(xué)等機(jī)構(gòu)科研同行合作完成，成果論文近日以《白堊紀(jì)中期婚飛石蛾》為題在自然科學(xué)綜合性學(xué)術(shù)期刊《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》發(fā)表。
論文通訊作者、首都師范大學(xué)任東教授介紹說(shuō)，婚飛(swarm)行為是昆蟲活躍聚集在一起的現(xiàn)象，蜉蝣、石蛾、石蠅以及雙翅目昆蟲具有婚飛的習(xí)性。昆蟲婚飛時(shí)，成群結(jié)隊(duì)的雄性昆蟲產(chǎn)生信息素或者聲音來(lái)吸引遠(yuǎn)方的雌性，能大大提高昆蟲找到配偶交配的幾率。
他指出，很多古老的昆蟲類群能夠歷經(jīng)億萬(wàn)年的環(huán)境變遷，而繁衍至今，都因?yàn)槠洫?dú)特的生存策略，毛翅目也一樣，很多毛翅目昆蟲都具有婚飛行為。
本項(xiàng)研究中，論文第一作者、首都師范大學(xué)王佳佳博士通過(guò)檢視上百件昆蟲聚集行為的琥珀標(biāo)本發(fā)現(xiàn)，標(biāo)本中石蛾的口器極其退化、陽(yáng)莖延長(zhǎng)、雌雄交配時(shí)雌性腹部明顯膨大、雄蟲復(fù)眼更大的突出、翅形狀寬闊、蟲體的翅磨損相異、雌雄數(shù)量差異較大。隨后，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)和測(cè)量了標(biāo)本的各項(xiàng)形態(tài)學(xué)參數(shù)，依據(jù)婚飛的昆蟲有典型的性二型現(xiàn)象，通過(guò)主成分分析等最終證實(shí)，這些白堊紀(jì)的石蛾因婚飛聚集在一起。
本次研究的昆蟲聚集行為琥珀標(biāo)本。研究團(tuán)隊(duì)/供圖這些婚飛的石蛾標(biāo)本共新發(fā)現(xiàn)5個(gè)滅絕種，包括小石蛾科下的分支琴瑟石蛾、蝶石蛾科下的鵲橋古氏石蛾、七夕古氏石蛾、聚集古氏石蛾和繡球古氏石蛾。任東稱，“大自然以它的方式定格下了世間最美的愛情，所以我們給這些新種起了充滿愛意的名字”。
在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步探尋婚飛行為在毛翅目中的演化歷史，他們通過(guò)全證據(jù)系統(tǒng)發(fā)育分析，基于毛翅目16個(gè)科75個(gè)種(包括現(xiàn)生種及化石種)的數(shù)據(jù)集構(gòu)建出毛翅目演化樹，對(duì)毛翅目各類群婚飛存在與否進(jìn)行祖先狀態(tài)分析。結(jié)果顯示，婚飛行為是毛翅目的共有衍征，在毛翅目剛出現(xiàn)時(shí)可能就已具有婚飛行為；在隨后的演化歷史中，婚飛行為僅在環(huán)須亞目蝶石蛾科和多距石蛾的少數(shù)物種中喪失，而在完須亞目中，婚飛行為則在多個(gè)支系中缺失，包括小石蛾科、原石蛾科、舌石蛾科、鱗石蛾科、沼石蛾科和齒角石蛾科等。
論文作者、首都師范大學(xué)客座教授史宗岡認(rèn)為，婚飛行為雖然能夠大大增加繁殖的效率，但是同時(shí)也增加了被捕食的幾率，因?yàn)榇罅坷ハx個(gè)體聚集在一起，對(duì)于捕食昆蟲的掠食者來(lái)說(shuō)是天然的“盛宴”。
論文作者、河北地質(zhì)大學(xué)張維婷副研究員說(shuō)，中生代以來(lái)，飛行昆蟲面臨的主要威脅是越來(lái)越多的飛行捕食者。古生代時(shí)主要的飛行掠食者僅有蜻蜓，三疊紀(jì)時(shí)期最早的翼龍出現(xiàn)了。
論文作者、國(guó)家自然博物館裘銳博士表示，根據(jù)牙齒和頭骨結(jié)構(gòu)，三疊紀(jì)到中侏羅世的很多基干翼龍類主要以昆蟲為食，從晚侏羅世開始，新生鳥類成為昆蟲的主要飛行捕食者。在新生代早期，蝙蝠出現(xiàn)并很快輻射全球，頭骨化石顯示基干的蝙蝠伊神蝠已具備回聲定位的能力，說(shuō)明它們主要在夜間活動(dòng)，而牙齒化石顯示其主要以昆蟲為食。
論文作者、美國(guó)堪薩斯大學(xué)的邁克爾·恩格爾教授(Michael Engel)認(rèn)為，為了避免被蝙蝠的回聲定位監(jiān)測(cè)到，在始新世之后很多昆蟲類群演化出能夠檢測(cè)超聲的特征，如夜蛾總科、螽斯科和蟋蟀科的鼓膜聽器等，但現(xiàn)生及化石中的毛翅目都缺乏這一特征，也就意味著毛翅目昆蟲不具備偵測(cè)蝙蝠超聲波的能力。研究顯示，婚飛的石蛾是蝙蝠最喜愛的食物之一，因?yàn)榇罅坷ハx聚集時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)比單個(gè)的昆蟲更容易被超聲波偵測(cè)到。
本次研究的毛翅目婚飛行為的宏觀演化。研究團(tuán)隊(duì)/供圖任東指出，雖然中生代時(shí)鳥類、翼龍和蜻蜓對(duì)飛行昆蟲造成很大的被捕食壓力，但祖先狀態(tài)分析結(jié)果顯示，中生代僅有極個(gè)別毛翅目的演化支系出現(xiàn)了婚飛行為的消失，這是因?yàn)榻^大多數(shù)翼龍、鳥類和蜻蜓是晝行性動(dòng)物，石蛾的婚飛主要發(fā)生在黃昏和夜晚。不過(guò)，到了新生代，情況變得嚴(yán)峻，因?yàn)槌霈F(xiàn)夜間的飛行掠食者蝙蝠。
研究團(tuán)隊(duì)總結(jié)認(rèn)為，很可能因?yàn)轵鸬拇嬖冢瑢?duì)毛翅目的婚飛行為產(chǎn)生了強(qiáng)大的捕食壓力，很多毛翅目的支系因此在始新世早期失去了婚飛行為，這很可能是對(duì)蝙蝠捕食的一種響應(yīng)。作為毛翅目的姐妹群，得益于被子植物的出現(xiàn)，鱗翅目實(shí)現(xiàn)與花的完美邂逅，在新生代發(fā)生大規(guī)模輻射，迅速超越毛翅目成為昆蟲綱第二大目。(完)