形态特化的苔甲化石揭示其专性捕食跳虫的生活习性

  
缅甸琥珀中特化的苔甲化石

世界鞭苔甲族的地理分布图

跳虫和专性跳虫捕食者的系统演化图
（神秘的地球uux.cn报道）据中国科学院南京地质古生物研究所：近日，中国科学院南京地质古生物研究所蔡晨阳博士、黄迪颖研究员和上海师范大学殷子为副教授、李利珍教授，在白垩纪中期缅甸琥珀中发现了一类形态极其特化、专性捕食跳虫的苔甲化石，并且揭示了早期苔甲特化的形态特征与专性捕食跳虫的行为适应，深化了对早期陆地生态系统中捕食者与被捕食者之间演化关系的认识。这项研究成果于2017年3月7日发表在英国学术期刊《科学报告》（Scientific Reports）上。
昆虫常发育有与其行为密切相关的形态特征，通过对特化的形态特征的阐释有助于揭示昆虫的某些行为特征。最近在缅甸琥珀中发现的苔甲化石，在分类上属于隐翅虫科（Staphylinidae），苔甲亚科（Scydmaeninae），鞭苔甲族（Mastigini）。鉴于其极其特化的触角、口器和鞘翅等特征，建立了一新属种，恐怖古鞭苔甲（Cascomastigus monstrabilis Yin & Cai, 2017）。
与体长一般为1-3毫米的现生苔甲相比，恐怖古鞭苔甲体长可达6-7毫米，可算“超大”。其下颚须长棒状，上颚具齿，足超长；更为有趣的是，它的触角极其修长，基部两小节明显加长，且其腹面具有两排规律排列的大刚毛。触角第一小节和第二小节之间可自由弯曲，当触角第二小节向下弯曲时，便形成了由众多大刚毛构成的“触角毛状陷阱”。这一特征与现生一类极其特化的步行虫——毛角步甲（Loricerinae）十分类似，这类步甲行走迅速，专门以捕食陆地上极其常见的小型生物——跳虫（弹尾纲）为生。通过对化石苔甲触角细节特征的分析以及与现生毛角步甲的习性的对比推测，这类白垩纪苔甲很有可能具有与毛角步甲类似的捕食行为。
研究表明，跳虫起源很早，是最早出现在陆地上的六足动物之一。已知最古老的跳虫化石发现于距今约4亿年前的泥盆纪早期莱尼燧石中，而中、新生代各个琥珀生物群中均发现了种类多样的跳虫化石。虽然现生的苔甲由于某种原因已失去了捕食跳虫的能力，但根据特殊形态特征我们推测在白垩纪中期跳虫这一庞大的生物质来源曾被苔甲所利用，而且这一特殊的捕食跳虫的习性曾至少一直延续到始新世中期。
现生鞭苔甲族的地理分布较为有趣，其间断分布于欧洲和非洲南部。而鞭苔甲族的化石分布更为广泛，之前曾被报道发现于始新世波罗的海琥珀中，最近在白垩纪缅甸琥珀中发现这里类群，极大地扩展了该族的分布范围，揭示了其可能经历了严重的灭绝事件，而现生分布模式很可能为孑遗分布。
目前已知特化的跳虫捕食者包括多个类群，包括鞘翅目和膜翅目。其中，隐翅虫科中的突眼隐翅虫（Stenus spp.）也具有特殊的利用可伸缩的下唇捕食跳虫的行为，但这一特化特征仅发现于始新世波罗的海琥珀中。因此，白垩纪特化苔甲的发现代表了专性捕食跳虫的最早化石记录，这对进一步理解早期生态系统中捕食者与被捕食者之间的演化关系具有重要意义。
本项研究得到中国科学院战略性先导B类项目、科技部、国家自然科学基金项目以及江苏省自然科学基金的资助。
论文信息：Zi-Wei Yin, Chen-Yang Cai*, Di-Ying Huang & Li-Zhen Li, 2017. Specialized adaptations for springtail predation in Mesozoic beetles. Scientific Reports, DOI: 10.1038/s41598-017-00187-8 (*corresponding author)

(责任编辑：contain)