聯系我們 | 網站地圖 | English | 中國科學院
首頁 概況簡介 機構設置 科研裝備 科研成果 招聘招生 信息公開 國際交流 學術出版物 黨建文化 所內網頁
新聞動態
圖片新聞
頭條新聞
綜合新聞
學術活動
科研進展
政務公開
通知公告
關于申報2015年度中國...
2014年青年攝影大賽征...
中國古生物學會古植物...
相關鏈接


現在位置:首頁 > 新聞動態 > 科研進展
 
中生代葬甲的親代撫育行爲研究取得重要進展
2014-09-15 | 编辑: | 【

  生物進化中的一些複雜行爲很難在化石證據中觀察到。親代撫育(指雙親對後代的保護和喂養)是高等生命在演化過程中出現的一種重要的適應行爲,也是節肢動物具有社會性的關鍵所在。親代撫育行爲在生命進化史中多次獨立演化,廣泛存在于昆蟲和其他節肢動物,以及脊椎動物,如哺乳動物、鳥、恐龍等動物群體中。 

  新11选5黃迪穎研究員的科研團隊,對我國中侏羅世道虎溝生物群(距今約1.65億年),早白垩世熱河生物群(約1.25億年),晚白垩世早期緬甸琥珀(約0.99億年)中葬甲化石的系統演化及超微構造的功能形態學進行了分析,解密了中生代葬甲昆蟲的親代撫育行爲,揭示了一些複雜行爲特性在這些小甲蟲身上的演化奧秘。本項成果于2014916日在線發表于《美國科學院院報》(PNAS)。 

  葬甲科(Silphidae)是昆蟲綱鞘翅目中的一個小科,只有不到200個現生種。科學家對葬甲的關注通常不是分類學,而是它們複雜的行爲學,如它們的亞社會性生活方式、親代撫育行爲、食腐習性及埋葬食物的特性。由于葬甲化石十分稀少,這些複雜行爲的發生起源,背景機制,演化發展都無從知曉。僅有的葬甲化石來自美國科羅拉多州始新世晚期的佛羅瑞森特生物群(約0.35億年)。近年來,黃迪穎及其博士研究生蔡晨陽等發現了大量中生代葬甲化石,包括37塊來自中侏羅世道虎溝生物群,5塊來自早白垩世熱河生物群、6個個體來自晚白垩世緬甸琥珀,在掃描電鏡下發現了葬甲化石腹部的發音锉,觸角上的化學感受器等,爲了解葬甲類昆蟲複雜的行爲機制提供了全新的見解。 

  道虎溝生物群葬甲化石的發現將葬甲科的化石記錄提前了13千萬年,但這些遠古葬甲和現代種類看起來並沒有太大的形態差別,如:棒狀的觸角、巨大的中胸小盾片、橫截的鞘翅——展現了葬甲1.65億年以来的形态稳定性。通过扫描电镜对超微构造的观察,发现这些葬甲化石触角末端密布一些微小的化学感受器,并和现代种类一样,具有球型和锥型两类感受器。现代葬甲依赖这些化学感受器探寻腐肉的恶臭,而它们都是食腐动物——取食腐烂的哺乳类和鸟类尸体。而在丽蝇(常见种类如红头苍蝇,其幼蟲爲蛆)出現之前的中侏羅世,葬甲已經大量出現在生態系統中,扮演了一種重要的清道夫角色。 

  早白垩世熱河生物群中的葬甲化石看起來和中侏羅世的並無明顯區別,但在它們的第3可見腹背板上卻發育兩列由微小橫脊構成的锉狀構造,和鞘翅內緣摩擦可以發出鳴聲。現代葬甲會在腐肉中制造孔穴産卵,並將一窩幼蟲撫養在其中,由“父母”照看後代,屬于一種典型的親代撫育行爲,構成了簡單的社會分工,但還沒有形成森嚴的等級制度,所以葬甲被稱爲亞社會性昆蟲。在葬甲撫育後代的過程中,這種小小的音锉起到了至關重要的作用。現代葬甲的重要天敵之一是隱翅蟲亞科的一些類型,它們長有巨大的上颚,是凶殘的捕食者。蔡晨陽在博士論文研究中發現了隱翅蟲絕大部分亞科的中生代化石記錄,而隱翅蟲亞科的這類凶猛捕食者同樣出現在熱河生物群,甚至和葬甲出自同一化石産地。因而,有理由相信這些大型的捕食性隱翅蟲在當時有可能就是葬甲的天敵。葬甲在受到天敵襲擾時可以用鞘翅摩擦音锉發出尖銳的鳴叫聲嚇退掠食者。也許正是由于致命天敵的出現,才導致了白垩紀葬甲發音锉的産生,體現了一種巧妙的生存策略。另外,葬甲的鳴叫聲也是和幼蟲的一種重要交流手段。由于音锉的出現,熱河生物群中的葬甲已經具備初級的親代撫育習性,如保護幼蟲。 

  熱河生物群葬甲化石的時代早于其他社會性昆蟲的最早地質記錄,如最早的螞蟻發現于白垩紀中期的法國琥珀(約1億年),最早的蜜蜂可能存在于缅甸琥珀(约0.99億年),而目前发现的最早的白蚁也略晚于热河生物群。因而热河生物群亚社会性葬甲的发现也是最早的(亚)社会性昆虫化石记录。 

  盡管道虎溝和熱河生物群的葬甲化石展現出高度的停滯演化特征,但它們觸角特征和現代種類仍有差異,屬于滅絕類型。而距今約1億年的缅甸琥珀中首次发现的葬甲化石触角8-10節呈特化的片狀,和現代類型無顯著形態差異,可以歸入現生的埋葬蟲屬(Nicrophorus)。埋藏蟲屬最奇特的習性是把小型哺乳動物和鳥類(一般200克以下)的屍體埋葬在松軟的土壤下做成屍團,並在其上産卵,作爲幼蟲的長期食物資源。熱河生物群的化石證據表明當時鳥類、哺乳動物已出現明顯分異及小型化。因而,白垩紀中期一些葬甲可能已經具備埋葬小型哺乳動物或鳥類屍體並爲幼蟲貯食以及喂養後代的複雜親代撫育行爲。 

  中生代葬甲的形態穩定性揭示了葬甲科的起源或許可以追溯到三疊紀晚期,隨著哺乳動物的出現葬甲的祖先形成了特有的食腐習性及相適應的形態結構,因而從隱翅蟲科祖先脫離形成獨立的類群。在漫長的地質曆史中生活習性和食物來源的穩定決定了葬甲形態構造變化極其微小。 

  本項研究由科技部重大基礎研究計劃,國家自然科學基金委員會,江蘇省傑出青年基金,現代古生物學和地層學國家重點實驗室聯合資助。 

  論文信息:Chen-Yang Cai, Margaret K. Thayer, Michael S. Engel, Alfred F. Newton, Jaime Ortega-Blanco, Bo Wang, Xiang-Dong Wang, and Di-Ying Huang*, 2014:Early origin of parental care in Mesozoic carrion beetles. PNAS, doi/10.1073/pnas.1412280111 

中生代葬甲的親代撫育行爲研究取得重要進展

左图:中侏罗世道虎沟生物群的葬甲(距今1.65億年);中图:早白垩世热河昆虫群的葬甲(1.25億年);右图:晚白垩世早期缅甸琥珀中的葬甲(0.99億年)

現代和化石葬甲音锉和觸角化學感受器的掃描電鏡照片

現代和化石葬甲音锉和觸角化學感受器的掃描電鏡照片

早白垩世葬甲的生態複原

早白垩世葬甲的生態複原

美國Science網站對該項成果予以報道

美國Science網站對該項成果予以報道




 
  相關新聞
Copyright 2009 新11选5
地址:南京市北京东路39号(210008) 新11选5官网网址:http://www.sjzxfjx.com
蘇ICP備05063896號 蘇公網安備32010202010359號