從風(fēng)光旖旎的西湖、太湖，到煙波浩渺的鄱陽湖、洞庭湖，我們身邊這些大大小小的湖泊，無一不是水草繁盛、魚鮮蟹肥。作為現(xiàn)今地球上生物多樣性最高的生態(tài)環(huán)境之一，湖泊可以說是眾多水生動植物的“快樂家園”。

　　但是，在2億多年前，地球上的湖泊都是一片死氣沉沉的水體，不用說魚蝦，就連昆蟲和水草都很少。直到一場“中生代湖泊革命”的到來，湖泊才開始逐漸擁有了“生機”。

　　中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所“現(xiàn)代陸地生態(tài)系統(tǒng)起源與早期演化”團隊采集的、來自中國西北地區(qū)兩個三疊紀(jì)地層中的昆蟲化石群，證實了全變態(tài)昆蟲和水生昆蟲在約2.37億年前經(jīng)歷了快速輻射和多樣化，并將“中生代湖泊革命”提前了至少5000萬年，為了解這一生命演化過程打開一扇新的窗口。該研究近日已在線發(fā)表于《科學(xué)進展》上。

　　十年采集千余枚昆蟲化石

　　2009年，一隊拿著地質(zhì)錘、放大鏡和羅盤的人來到陜西銅川市何家坊鎮(zhèn)漆水河村，中科院南京地質(zhì)古生物研究所張海春研究員帶領(lǐng)著“現(xiàn)代陸地生態(tài)系統(tǒng)起源與早期演化”團隊，正在這里進行中國石油集團委托的地質(zhì)勘探。

　　出于職業(yè)習(xí)慣，他們在一個山崖邊，對一處三疊系地層剖面進行試探性的挖掘。沒想到，第一天他們就在此收獲了許多有價值的化石。“這些化石只有毫米級，但是我們通過放大鏡一看，就能判斷是一些以前沒有見過的昆蟲。”團隊成員王博研究員告訴科技日報記者。

　　這些昆蟲屬于什么種類？它們的生活習(xí)性如何？這些化石將為人們帶來哪些新的認識和發(fā)現(xiàn)？

　　此后的十年間，團隊成員鄭大燃博士、王博研究員等與香港大學(xué)、長慶油田等科研人員每年都會來到銅川，收集更多的化石證據(jù)，希望還原數(shù)億年前一幕。同時，他們還遠赴新疆克拉瑪依，在那里進行同樣的科學(xué)考察和化石發(fā)掘，先后收集了近千枚昆蟲化石。

　　通過研究發(fā)現(xiàn)，銅川昆蟲群包含至少11目28科，是世界范圍內(nèi)三疊紀(jì)最豐富的昆蟲群之一。克拉瑪依昆蟲群包含6目10科，以石蠶巢和劃蝽為代表。

　　更加可貴的是，銅川昆蟲群層位有著大量的火山灰，這為確定地質(zhì)年齡提供了絕佳的工具。數(shù)億年前華南板塊與華北板塊的碰撞擠壓，使得秦嶺隆起，并發(fā)生了多次火山噴發(fā)，而這些火山灰中富含鋯石，而鋯石中則有鈾元素。

　　研究團隊在利用質(zhì)譜儀對鋯石進行了鈾-鉛同位素年代學(xué)測試后，認定這個地層年齡大約為2.37億年前。

　　“這個研究的意義就在于，把模糊的年齡更加精確化，使得銅川成為三疊紀(jì)中晚期的標(biāo)準(zhǔn)剖面之一，相當(dāng)于一把尺子。”王博介紹說，含化石層位也是長慶油田和克拉瑪依油田的重要產(chǎn)油層，同位素年代學(xué)和生物地層學(xué)的研究結(jié)果也為油氣資源勘探提供了新的定年和化石證據(jù)。

　　全變態(tài)昆蟲大爆發(fā)有新解

　　蚊子、蒼蠅、蝴蝶、飛蛾……這些生活中常見的昆蟲，它們在學(xué)術(shù)界有一個特定的名字——全變態(tài)昆蟲。“這些昆蟲的幼蟲和成蟲，在不同環(huán)境下生活，吃的食物也不相同，因此叫全變態(tài)昆蟲。”王博介紹說。

　　全變態(tài)昆蟲的一生分為四個階段：卵——幼蟲——蛹——成蟲。幼蟲與成蟲在外部形態(tài)及生活習(xí)性上有很大差異，在幼蟲老熟脫皮化蛹時，幼蟲形態(tài)消失，而蛹期形態(tài)與成蟲基本接近，如鱗翅目（蛾、蝴蝶）、鞘翅目（甲蟲）。

　　現(xiàn)生全變態(tài)昆蟲在昆蟲中占據(jù)最大比例和多樣性，所以全變態(tài)昆蟲什么時候繁盛也暗示了現(xiàn)代生態(tài)系統(tǒng)的誕生。那么這些全變態(tài)昆蟲是從何時開始出現(xiàn)在地球上的呢？

　　大約4億年前，地球上出現(xiàn)了第一只昆蟲；大約3億年前，出現(xiàn)了全變態(tài)昆蟲，但種類很少。而且，在距今約2.5億年前的二疊紀(jì)末，地球曾經(jīng)出現(xiàn)過一次生物滅絕事件，90%的物種滅絕，全變態(tài)昆蟲也難逃厄運。

　　直到2.37億年前的三疊紀(jì)中期，海洋和陸地生態(tài)系統(tǒng)迅速發(fā)展，體型較小的昆蟲先行一步。研究人員發(fā)現(xiàn)，銅川昆蟲群不僅種類數(shù)量多，而且該昆蟲群擁有超過14個科的全變態(tài)昆蟲，占所有昆蟲化石的約65%。

　　根據(jù)前人的研究，全變態(tài)昆蟲在中生代中期才在全球占據(jù)主導(dǎo)地位。因而，銅川和克拉瑪依昆蟲群中全變態(tài)昆蟲的高多樣性和高豐度是始料未及的，揭示了中三疊世全變態(tài)昆蟲的大輻射（即突然增多）。

　　王博說，正是在這次大輻射事件中，出現(xiàn)了蚊子、蒼蠅、蝴蝶、蛾子……這一研究發(fā)現(xiàn)，把全變態(tài)昆蟲和水生昆蟲大輻射出現(xiàn)的時間，提前了2000萬年。

　　“中生代湖泊革命”提前5000萬年

如果穿越到3億年前，地球上的大小湖泊里，只有水，沒有硬骨魚和宏體植物，死氣沉沉的。

那充滿生機的湖泊是什么時候出現(xiàn)的？美國亞利桑那大學(xué)教授科恩2003年在他的專著《古湖泊學(xué)》中首次提出，可能是在侏羅紀(jì)到白堊紀(jì)，存在著一次“中生代湖泊革命”，形成了現(xiàn)代湖泊生態(tài)系統(tǒng)的雛形。

但是，這一推論的時間跨度非常大。中生代包括三疊紀(jì)、侏羅紀(jì)和白堊紀(jì)，從2.5億年前到6700萬年前。無疑，這一推論需要更多的證據(jù)來讓它變得清晰。

而銅川和克拉瑪依兩個昆蟲群恰恰位于兩個巨大凹陷——鄂爾多斯和克拉瑪依盆地中，2億多年前，這里就是巨大的湖泊。那么，這些昆蟲與湖泊究竟有沒有關(guān)系呢？

進入三疊紀(jì)，海洋和陸地生態(tài)系統(tǒng)迅速發(fā)展，是現(xiàn)代生態(tài)系統(tǒng)起源的第一步，因而被稱作“現(xiàn)代生態(tài)系統(tǒng)的黎明”。“此時期，在陸地生態(tài)系統(tǒng)中，脊椎動物類群異常繁盛，而植物和昆蟲同樣經(jīng)歷了重要的發(fā)展。”王博說。

通過研究發(fā)現(xiàn)，兩個昆蟲群化石中有大量的水生昆蟲，比如克拉瑪依昆蟲群中發(fā)現(xiàn)的大量劃蝽就是最早的水生蝽類。而一些毛翅目和水生甲蟲也是水生全變態(tài)昆蟲。

王博說，推測在“二疊紀(jì)大滅絕”后，生態(tài)系統(tǒng)全部打亂了，在早期空出了很多生態(tài)的位置，與其他昆蟲相比，全變態(tài)昆蟲可能更適應(yīng)早三疊世環(huán)境變化；再加上地質(zhì)活動，三疊紀(jì)出現(xiàn)了大量的淡水湖泊，水生宏體植物大量出現(xiàn)，它們給魚、昆蟲等提供了適宜的生存環(huán)境。而這些水生昆蟲也就在那時找到家園樂土。這一事實，將原本假設(shè)的“中生代湖泊革命”的時間向前推進了5000萬年。