一亿年前的这位影帝,用生命在演戏
由于硬化且缩短的奇怪翅膀,它被称为昆虫新类群;为了生存,它演过蚂蚁也演过泥蜂……它就是与恐龙同处一个时代,生活于1亿年前白垩纪的“影帝”奇翅虫。
奇翅虫在白垩纪过着怎样的生活?它们和其他的昆虫有着怎样的联系?又为什么说它是影帝呢?今天我们就跟随科学家回到一亿年前白垩纪缅甸地区的热带雨林一探究竟吧!
奇翅虫复原图
(图片来源:南京古生物所 黎家豪绘制)
危机四伏的热带雨林
此时正是响午时分,位于赤道附近的热带雨林闷热潮湿,危机四伏。无论是占统治地位的恐龙,还是正在悄然兴起的鸟类和哺乳动物,抑或是其他的昆虫、蜘蛛等节肢动物,个个饥肠辘辘,都在为今天的午饭发愁。它们虎视眈眈,搜寻着一切可能的猎物,随时准备饱餐一顿。平时喧闹的雨林此时似乎静悄悄的,谁也不敢出声。
可是勤劳的蚂蚁们依旧在外觅食。此时的蚂蚁和我们现在的蚂蚁有很大的不同,主要由已经灭绝的蜂蚁组成,但是这些原始的蚂蚁们已经演化出了社会性行为,即已经出现了分工,如蚁后负责产卵,工蚁则负责照顾幼蚁、觅食、筑巢等其他工作。
蚂蚁们一向很不好惹,它们锋利的大颚和肚子末端的尖刺泛着寒光,表明它们随时准备对任何胆敢打扰它们的入侵者发起反击,而且它们的社会性使单个的蚂蚁做好了随时为家族牺牲的准备。捕食者们打消了吃蚂蚁的念头,太危险了,弄不好小命都没了,更何况蚂蚁并不好吃。
它们注意到附近还有一只有些奇怪的“蚂蚁”。这只“蚂蚁”趴在本内苏铁(一种已经灭绝的裸子植物,外形类似现在的铁树)的茎干上大摇大摆地吃着花粉。
“哼!蚂蚁们现在居然如此嚣张!”,捕食者们心想。
然而它们被骗了。其实,这不是蚂蚁,而是模仿蚂蚁的奇翅虫幼虫。
奇翅虫幼虫(左)和蜂蚁(右)标本照片
(图片来源:南京古生物所)
影帝的第一个角色——蚂蚁
说到这,我们不得不提到昆虫的拟态行为,为了躲避伤害,昆虫们多会通过拟态植物、覆物伪装、保护色等伪装术隐藏自己,以求在自然界中生存下来。不过我们今天聊的奇翅虫则是通过另一种伪装术来保护自己,即蚂蚁拟态行为。
所谓蚂蚁拟态行为是指一些动物从形态和行为上模拟蚂蚁的现象,属于一种特殊的拟态行为,在自然界分布非常广泛,目前已知在11个目2000多种节肢动物中独立演化超过30次。由于蚂蚁往往具有攻击性,所以拟蚁行为可以帮助昆虫减少被掠食者捕食的可能性。
但是由于研究者很难从化石中发现拟蚁行为的确切记录,所以我们对拟蚁行为的起源及其演化机制了解很少。
近日,由中科院南京地质古生物研究所领衔的研究团队对来自中国、美国、德国、斯洛伐克等地的奇翅虫化石展开研究,科学家在其中发现了一种特殊的奇翅虫幼虫,这种奇翅虫的整体的形态特征非常接近缅甸琥珀中的原始蚂蚁(蜂蚁)。
同时,这类奇翅虫的腹部有一定程度的收缩,类似蚂蚁。而且它的触角和腿部也和当时的原始蚂蚁非常接近。这是我们目前已知的地球上最古老的蚂蚁模仿者。
奇翅虫幼虫生态复原图;左下侧为奇翅虫、右下侧两只为蜂蚁
(图片来源:南京古生物所 杨定华绘制)
虽然这种拟态蚂蚁的奇翅虫幼虫打着蚂蚁的“名号”,在白垩纪危险重重的热带雨林中日子过得有滋有味,但是它的“表弟表妹”们的命运就要悲惨许多。在另一块已经报道的琥珀中,一类头胸连接处具有特殊“剪刀”结构的奇翅虫幼虫就沦为了独角蚁的美餐。
奇翅虫幼虫被独角蚁捕食;左为照片、右为复原图
(图片来源:南京古生物所 杨定华绘制)
而科学家们还发现另一类体表具竖纹伪装色的奇翅幼虫则落进了蛉类幼虫(蚁狮,脉翅目昆虫)的血盆大口中。这些记录白垩纪捕食瞬间的琥珀标本再次印证了当时的热带雨林危险四伏,正是这种严酷的环境逼迫奇翅虫演化出了蚂蚁拟态的行为。
奇翅虫幼虫被蛉类幼虫捕食
(图片来源:南京古生物所)
影帝加冕收获第二个角色——泥蜂
很多从小模仿蚂蚁的奇翅虫宝宝靠着“精湛的演技”成功活到了成年,这时他们要经历一次“成人礼”——蜕皮并长出翅膀。但是变成“大人”之后,因为体型的增大以及翅膀的出现,它们就很难再去模仿蚂蚁了。好在热带雨林中的凶猛掠食者不止蚂蚁一种,这时奇翅虫打起了蚂蚁亲戚,也就是蜂类的主意。
要说昆虫界被模仿频率最高的蜂类,那可就非胡峰莫属了,不过在白垩纪,有一种名为泥蜂(一类具狩猎行为的蜂,它们会先用泥巴筑巢, 然后到处寻找猎物, 带回巢中贮存,它们的幼虫就以这些猎物为食)的蜂类早已出现,并且很可能会以奇翅虫为食。俗话说,最危险的地方就是最安全的地方,于是这类奇翅虫就盯上了泥蜂。
这类奇翅成虫的胸腹部会变得很像蜂类的“细腰”,它们的翅膀以及身体的形状和大小,也非常接近当时的一种原始泥蜂:长背泥蜂。这表明这类奇翅虫很可能具有拟态蜂类的行为,这也是目前化石中最古老的蜂类拟态行为的证据。
奇翅虫成虫(左)和长背泥蜂(右)标本照片
(图片来源:南京古生物所)
更有趣的是,这类奇翅虫的若虫和成虫分别拟态蚂蚁和蜂类。该发现提供了目前化石证据中唯一已知的转换拟态行为(即在不同生命阶段拟态不同的对象)的证据。生物从形态和行为上模仿另一种生物的现象称为拟态,这在大自然中并不少见。
但是在生长过程中会转换模仿对象的动物,此前在化石中还从没发现过。小时候假装蚂蚁、长大后假装泥蜂,奇翅虫这种‘超级演员’可谓是认真践行着坦尼斯拉夫斯基的表演体系,一生都在模仿更为凶猛的昆虫。这种绝佳的‘演技’可以吓住天敌,让他们最大程度地保护自己。
转换拟态是一种非常先进的拟态行为,在现在的昆虫界也不多见,神奇的奇翅虫居然在一亿年前就已经习得了这一身“盖世神功”,被科学家认为是当时昆虫界当之无愧的“影帝”。
奇翅虫成虫生态复原图
(图片来源:南京古生物所 杨定华绘制)
影帝的真实身份究竟如何?
小小的奇翅虫居然有如此高强的模仿本领,它们的真实身份到底是什么?别说咱不知道,就连科学家们也为了这个问题吵得面红耳赤。之前的研究结果显示,奇翅虫是网翅总目(包括现在的蟑螂、螳螂、白蚁等)的一个特化的类群,和玉门鞘蠊(另一种原始昆虫)亲缘关系很近,但是奇翅虫到底更接近螳螂还是蟑螂却一直没有定论。
现在科学家通过细致的形态学研究和系统发育分析,揭开了奇翅虫的神秘面纱,表明奇翅虫实际上是现在螳螂的“远古亲戚”。
科学家们发现,在一亿多年前的白垩纪早期,奇翅虫曾经遍布全球,兴盛一时。但在随后的两千万年内,它们又迅速衰落,销声匿迹,只有极少数类群幸存于白垩纪末那场惊天动地的大灭绝。科学家们推测,奇翅虫由盛转衰,可能与当时全球的生物面貌变化有关。
在距今1亿年左右的白垩纪中期,正是裸子植物衰退而被子植物大发展的时期,随着植物类型的变化,整个昆虫类群也随之更替。奇翅虫在当时可能占据着类似于它们“亲戚”螳螂的生态位,但是螳螂特化的捕食性前足使它们具有更强的竞争力。
很可能正是由于它们赖以生存的裸子植物大幅减少,而与之竞争的螳螂又非常繁盛,使奇翅虫的生存需要逐渐无法满足,最终被进化的浪潮淘汰。
只可惜奇翅虫虽然在模仿的功夫上登峰造极,却没有其他的真才实学,最终还是走向了灭绝,只在江湖上留下了一个传说。
参考文献:
[1] Luo Cihang, Beutel R.G., Engel M.S., Liang Kun, Li Liqin, Li Jiahao, Xu Chunpeng, Vrsansky P., Jarzembowski E.A., Wang Bo, 2021. Life history and evolution of the enigmatic Cretaceous–Eocene Alienopteridae: A critical review. Earth-Science Reviews. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2021.103914.
作者单位:中国科学院南京地质古生物研究所
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