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琥珀封存1亿年前被子植物甲虫传粉起源秘事

  甲虫是从什么时候开始化身成为被子植物的“红娘月老”?4月12日在植物学顶级刊物《自然—植物》刊发中国科学院南京地质古生物研究所一项新发现:一枚9900万年前的琥珀化石中包裹着的短翅花甲及花粉、粪便,为白垩纪甲虫取食花粉的生态关系的建立提供了直接证据。

  陆地生态系统中被子植物(也称开花植物)占绝对的主导地位,大多数被子植物是依靠昆虫或其它动物传粉来维持植物种群的繁衍。被子植物的传粉者在陆地生态系统中至关重要,例如蜜蜂、蝴蝶、蛾子、甲虫、蝇类等访花昆虫扮演着不可替代的角色。然而,目前人们对被子植物的虫媒传粉模式的起源知之甚少。

  中国科学院南京地质古生物研究所蔡晨阳研究员指导布里斯托大学的学生Erik Tihelka,并与李丽琴博士等人合作,通过对大量中生代甲虫化石的系统收集和研究,在白垩纪中期缅甸琥珀中发现了一枚极其罕见且保存精美的甲虫化石。该化石被鉴定为短翅花甲科的1新属1新种,即新生粉花甲。

  琥珀中发现的新生粉花甲与现生类型十分相似,在其身体结构上进化出了与访花和取食花粉相适应的特征,如下颚须末端的感受器、跗节腹面用于攀附的柔毛以及腹部背面密布的可携带花粉的柔毛等。研究人员还在这枚甲虫的身体表面和虫体附近发现了许多高等被子植物的花粉和花粉簇。

  研究团队对琥珀标本打磨处理后,利用实体显微镜、生物荧光显微镜和激光共聚焦显微镜进行观察研究,发现甲虫被超过100枚花粉颗粒包围,甲虫附近有四个聚集而成花粉簇。这些花粉属于典型的三沟型花粉。经鉴定属于真双子叶植物,与菊亚纲和蔷薇亚纲植物的花粉接近。

  更为重要的,研究人员首次在琥珀化石中发现了两枚三维保存的、由三沟型花粉组成的长柱状粪便,与甲虫距离最近的粪化石不到2毫米。通过对粪化石形状、大小、组分等综合研究表明其与现生甲虫粪便十分相似。

  以上一系列证据为白垩纪中期甲虫取食花粉这一生态关系的建立提供了直接可靠的证据,证明了白垩纪中期甲虫与高等真双子叶植物之间已经建立了一直延续至今的传粉关系,揭示了白垩纪中期高等被子植物传粉甲虫的多样性,为研究现代陆地生态系统中昆虫与被子植物的协同演化关系的演化提供了关键例证。