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研究新发现:2.5亿年前的昆虫如何在大灭绝中“逃生”

作者: 汪新 发布时间: 2021年11月25日 09:38:04

  昆虫作为现今地球上多样性最高的生物,自石炭纪开始繁盛,在二叠纪已成为陆地生态系统中的重要角色。二叠纪末发生了地质历史上规模最大的生物灭绝事件,导致了陆地生态系统的崩溃。迄今学界对此时期昆虫的演化过程争议颇大,进而导致我们对于昆虫对大灭绝的响应机制知之甚少。

研究新发现:2.5亿年前的昆虫如何在大灭绝中“逃生”

  今天(12日)记者从中科院南京地质古生物研究所了解到,近日,中国科学院南京地质古生物研究所硕士研究生赵显烨在王博研究员指导下,与中国科学院古脊椎动物与古人类研究所博士生余逸伦以及俄、美等国科研人员合作,依托南京古生物所大数据中心,建立了全球甲虫(昆虫纲:鞘翅目)化石形态数据库。在此基础上,研究人员利用多种数学模型对早二叠世至中三叠世甲虫的分类多样性、形态歧异度、系统发育和生态习性进行了综合分析,重建了甲虫的早期演化历史。研究发现大灭绝事件明显影响了甲虫的早期演化历程,为理解昆虫对大灭绝事件的响应过程和机制提供了新见解。研究还建立了甲虫鞘翅形态数据库,并且利用主坐标分析和非度量性多维标度变换方法,基于多种形态歧异度指标,定量分析了早二叠世至中三叠世甲虫形态差异的变化。

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  结果表明,随着早、中二叠世甲虫干群的辐射,其多样性与形态歧异度同步增加。王博研究员介绍:“在二叠纪末大灭绝事件后,早三叠世的甲虫蛀食性干群近乎完全灭绝,多样性、形态歧异度明显降低。而当时生活在类似沼泽环境中的昆虫得以'逃过一劫',并逐渐繁盛。后来,这些昆虫中的一部分慢慢演化成了蛀食性昆虫。”

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  现代自然界中,昆虫在陆地碳循环中扮演着重要的角色。王博研究员解释,“森林是陆地生态系统中最大的碳储库,植食性昆虫通过分解木质组织,将光合作用固定的碳以二氧化碳形式返回于大气。现今昆虫对森林枯木分解贡献率平均为29%,年排碳量约为3.2±0.9 Pg。甚至在短时间内,植食性甲虫的爆发足以让森林从碳汇转变为碳源。然而,漫长的地质历史时期,昆虫对全球碳循环及气候的影响被长期忽略。”

  近期,新的地球化学模型提出二叠纪陆地植食性动物对碳埋藏的限制可能是大气氧含量下降的主要驱动力。在二叠纪,相对于甲螨、脊椎动物等植食性生物,蛀食性甲虫成为更重要的木材分解者。这些甲虫通过与微生物(例如真菌)的相互作用显著提高了木材的降解速率。因此,二叠纪蛀食性甲虫的辐射可能是二叠纪大气氧含量下降的一个主要驱动力。

研究新发现:2.5亿年前的昆虫如何在大灭绝中“逃生”

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  当今,人类造成的全球变暖与毁林事件导致森林昆虫多样性不断下降,与二叠纪末期灭绝事件十分相似。本研究或许有助于我们更好地了解未来昆虫将如何响应全球气候的变化。

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