昆虫如何响应二叠纪末大灭绝事件？中外学者合作研究有新发现早二叠世至中三叠世甲虫系统

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早二叠世至中三叠世甲虫系统发育树（A）和蛀食类群占比生态变化曲线（B）。研究团队供图
中新网北京11月10日电(采访人员孙自法)作为现今地球上多样性最高的生物，昆虫自石炭纪开始繁盛，二叠纪已成为陆地生态系统中重要角色。距今约2.5亿年的二叠纪末大灭绝事件导致了陆地生态系统的崩溃，这一时期对昆虫的演化过程有何影响，长期以来备受学界关注也颇具争议。
来自中国科学院的最新消息说，中科院南京地质古生物研究所硕士研究生赵显烨在王博研究员指导下，与中科院古脊椎动物与古人类研究所博士研究生余逸伦以及俄、美等国科研人员合作，依托南京地质古生物所大数据中心，建立全球甲虫(昆虫纲鞘翅目)化石形态数据库。在此基础上，合作团队研究发现，二叠纪末大灭绝事件(特别是去森林化)明显影响了甲虫的早期演化过程，为昆虫对大灭绝事件的响应提供出新的见解。

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【昆虫如何响应二叠纪末大灭绝事件？中外学者合作研究有新发现】早二叠世至中三叠世甲虫多样性变化曲线。研究团队供图
昆虫早期演化领域这项重要研究成果论文，近日在国际专业学术期刊《电子期刊-生命科学》(eLife)上发表。合作团队利用多种数学模型对早二叠世至中三叠世甲虫的分类多样性、形态歧异度、系统发育和生态习性进行综合分析，重建甲虫早期演化历史，厘定甲虫部分关键类群，并构建早期甲虫的系统发育树。
最新研究结果表明，随着早、中二叠世甲虫干群的辐射，其多样性与形态歧异度同步增加；晚二叠世其多样性的增加并未伴随着形态歧异度的显著变化。二叠纪末大灭绝事件后，甲虫蛀食性干群近乎完全灭绝，多样性、形态歧异度皆明显降低。

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早期甲虫形态歧异度对比分析。研究团队供图
早三叠世蛀食性甲虫化石记录的空白，与森林生态系统的崩溃(即煤层缺失带)时间一致，表明蛀食性甲虫灭绝可能源于去森林化作用所造成的栖息环境的消失。中三叠世甲虫类群明显恢复，新的蛀食性甲虫类群再次广泛出现，这也与森林生态系统的恢复时间相一致。此时期，甲虫类群也逐渐完成从古生代类群(基干类群为主)到中生代类群(多食亚目为主)的转换。
合作团队指出，现代自然界中，昆虫在陆地碳循环中扮演着重要的角色。森林是陆地生态系统中最大的碳储库，植食性昆虫通过分解木质组织，将光合作用固定的碳以二氧化碳形式返回于大气。然而，地质历史时期昆虫对全球碳循环及气候的影响被长期忽略，古生代陆生植物大辐射伴随着巨量碳储存和氧气释放，这被认为是同期大气氧含量上升的主导因素。

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二叠纪甲虫代表性化石及复原图。研究团队供图
近期，新的地球化学模型提出二叠纪陆地植食性动物对碳埋藏的限制可能是大气氧含量下降的主要驱动力。在二叠纪，相对于甲螨、脊椎动物等植食性生物，蛀食性甲虫是更为重要的木材分解者，这些甲虫通过与真菌等微生物的相互作用显著提高木材降解速率。因此，二叠纪蛀食性甲虫的辐射可能是二叠纪大气氧含量下降的一个主要驱动力。
此次研究首次利用形态歧异度等指标对昆虫化石进行分析，结果表明基于大数据以及多指标、多种模型的联合分析，有助于学界更好揭示地质历史时期生物的演化规律和可能的驱动力。
“当今，人类造成的全球变暖与毁林事件导致森林昆虫多样性不断下降，与二叠纪末期灭绝事件十分相似。本研究或许有助于我们更好地了解未来昆虫将如何响应全球气候的变化。 ”合作团队强调说。 (完)