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微束分析技术揭示三叠纪昆虫的特异飞行模式
2018-05-22 | 编辑: | 【

  获得飞行功能是动物界将生存空间拓展到三维空间的标志性事件,通过翅膀来获得飞行功能的动物主要有昆虫、鸟类和极少数哺乳动物。昆虫在演化历史中发展出多种类型的飞行模式,其中蝗虫类等具有极强的飞行能力,可以在数千公里的大陆内迁移。然而包括现生蝗虫在内的的蝗亚目的起源问题,长期以来一直存在极大争议。近年来,系统学观点认为中生代绝灭类型短脉螽类昆虫与蝗亚目的起源有密切关系。 

  近期,中国科学院南京地质古生物研究所“现代陆地生态系统起源与早期演化研究团队”利用扫描电镜和能谱分析技术,从美国三叠纪昆虫标本中发现直翅目昆虫存在一种特殊的翅痣结构。和现生的直翅目昆虫不同,该绝灭类型存在可以保持飞行稳定性的翅痣结构,代表了一种新的飞行模式。 

  该项研究是南京古生物所方艳工程师与美国弗吉尼亚理工大学肖书海教授团队以及伊利诺伊州立大学的科研人员共同完成的。利用扫描电子显微镜不同探头的探测差异,以及电压与探测深度之间的相关性,对样品进行Z轴扫描。过去的观点认为扫描电镜只能探测样品表面信息,然而具体的探测深度和化石保存厚度之间的关系较少有具体认识。新的研究表明,在碳质压膜化石表面,不同厚度是可以通过电压与探测深度之间的相关性进行详细研究的,这一方法为研究碳质压膜化石较深层信息保存打开新窗口。 

  本次研究发现直翅目短脉螽科昆虫前翅存在一种特异翅痣结构,这种特异翅痣结构在现生直翅目昆虫中并不存在,现生直翅目昆虫通过肌肉的收缩与舒张提供动力,利用前后翅的扇面结构,扰动周围空气获得升力和向前动力。然而,已经绝灭的短脉螽科昆虫虽然翅膀的外形与现生直翅目相似,却具有可以飞行的特异翅痣结构。这种翅痣结构通常认为用来保持飞行的稳定性,在现生的蜻蜓类、蜂类中也存在不同结构的翅痣。然而通过比较发现,短脉螽科昆虫的翅痣类型与之不同,其特点是翅痣区不仅仅是角质加厚,而且在翅痣区存在较多明显的横脉组合,这种带横脉组合的翅痣类型通常被认为是翅痣的原始类型。 

  短脉螽类昆虫是直翅目的一个特异类群,其分类位置长期以来一直存在争议。最近的系统学观点认为该类型与蝗亚目的起源存在极大的相关性,因此有关短脉螽类昆虫的研究对现代蝗虫等蝗亚目的起源和演化有重要意义。虽然短脉螽科昆虫为中生代一种全球广布类型,有非常久的研究历史,然而,关于该科昆虫的生态习性讨论仍然十分缺乏,本研究为短脉螽科昆虫的生态学研究提供新的实证,同时,新发现的美国短脉螽科昆虫是该类型在北美大陆的首次报道,也是全球最古老的短脉螽科昆虫材料。本研究也为了解该类群的起源和古生态习性提供了新的证据。     

  论文信息:Fang Yan, Muscente A.D., Heads S. W., Wang Bo, Xiao S.H.. (2018). The earliest Elcanidae (Insecta, Orthoptera) from the Upper Triassic of North America. Journal of Paleontology. 

微束分析技术揭示三叠纪昆虫的特异飞行模式

短脉螽科昆虫化石翅膀的扫描电子显微成像及能谱分析:电子束Z轴对比







 
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