中侏罗世昆虫潜叶行为的早期演化研究获新进展

发布时间:2024-01-22

许多昆虫具有潜叶行为,即昆虫在叶片内取食叶肉而不破坏叶片上下表皮。这类具有潜叶行为的昆虫常被生态学家和古生物学家作为模式生物用于研究植物、昆虫和天敌三者的种间或群落关系、物种间的协同演化和生物地理学等。昆虫的潜叶行为可追溯到距今2.4亿年的早三叠世前。然而,对昆虫潜叶行为的早期演化,尤其是作为三叠纪至白垩纪之间的重要中间环节侏罗世昆虫潜叶行为的演化仍缺乏系统的认识。

安博体育王永杰研究员与首都师范大学任东教授和美国自然历史博物馆Conrad C. Labandeira研究员,对我国保存最完好的侏罗纪时期的生物群——内蒙古宁城燕辽生物群九龙山组地层三千余块植物化石进行了研究,并在道虎沟地层中发现了大量昆虫潜道记录,首次补充了中侏罗世燕辽生物群的昆虫潜叶行为记录,提供了三叠纪至白垩纪昆虫潜叶行为演化的重要中间环节,完善了早期昆虫潜叶行为演化历史,极大地丰富了早期昆虫与植物互作关系尤其是内寄生关系的多样性(图1)。

1 内蒙古宁城道虎沟中侏罗世燕辽生物群昆虫潜叶行为复原图,左笑然绘(引自原文)

该研究首次描述了侏罗纪不同寄主植物上的多种潜道类型(图23),这一发现支持并验证了寄主植物的结构形状对潜道形态具有影响,甚至可能大于早期寄主植物的属种差异对潜道形态的影响。通过深入分析8种潜道类型形态特征以及中侏罗世存在的昆虫类群,并对比现生潜道及潜叶昆虫类群,确认昆虫的虫体大小、食性特征、化石记录或分子钟分歧时间,总结出燕辽昆虫群的早期潜叶昆虫类群主要存在于鞘翅目、鳞翅目以及膜翅目类群(图3)。该研究结果为进一步分析不同潜叶昆虫的多次独立起源提供了线索,也探索早期潜叶昆虫的演化提供了重要化石证据。

此外,该研究通过综合分析侏罗纪时期的古环境特征、寄生性昆虫类群情况、寄主植物功能形状,并将所有潜道化石记录投影到对应时期的古大陆板块上,认为中侏罗世潜叶行为的快速多样化主要由大量可利用的寄主植物资源驱动,同时微环境和天敌效应也具有一定的影响。

2 中侏罗世中国道虎沟裸子植物上的潜道痕迹多样性(引自原文)

3 中侏罗世早期潜叶昆虫的谱系发育关系以及不同寄主植物上的潜叶证据(引自原文)

相关研究成果近日发表于植物学TOP期刊《New Phytologist》(生物学一区,IF=10.323)。安博体育博士后肖丽芳为论文第一作者,该所王永杰研究员、首都师范大学任东教授和美国自然历史博物馆Conrad C. Labandeira研究员为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、中国博士后基金、广东省科学院技术发展专项项目、广东省珠江人才计划、广东省优秀青年科研人才国际培养项目博士后项目支持。

原文信息:Lifang Xiao, Conrad Labandeira, Yuekun Wu, ChungKun Shih, Dong Ren*, Yongjie Wang*. 2023. Middle Jurassic insect mines on gymnosperms provide missing links to early mining evolution. New Phytologist, DOI: 10.1111/nph.19517


(昆虫生态与害虫控制研究中心 肖丽芳供稿)

分享到