石頭里的《昆蟲記》

在漫長的生物進(jìn)化歷史中，大量形形色色的昆蟲物種曾經(jīng)出現(xiàn)在地球上。它們中的許多種類在我們?nèi)祟惖絹碇熬鸵呀?jīng)消失，化石成為我們接觸它們的唯一途徑。通過這些大自然印刷在石頭上的《昆蟲記》，我們終于有機(jī)會(huì)閱讀這些遠(yuǎn)古小精靈的故事……

在地球漫長的歷史里，曾經(jīng)生活過無數(shù)的昆蟲，它們死亡后的遺體或者生活遺留下來的痕跡，有時(shí)會(huì)被泥沙掩埋起來。在隨后的歲月中，這些昆蟲遺體內(nèi)的軟體組織被分解殆盡，而外殼等堅(jiān)硬的部分與包圍在周圍的沉積物一起變成了石頭，但是它們?cè)瓉淼男螒B(tài)、結(jié)構(gòu)依然保留著;同樣，它們當(dāng)時(shí)生活留下的一些痕跡也可以這樣保留下來。我們把這些石化了的昆蟲遺體、遺跡統(tǒng)稱為“昆蟲化石”。

下面，就讓我們一起來分享一下昆蟲化石里面蘊(yùn)藏的秘密。

誰為世界“第一朵花”傳粉？

1998年，一個(gè)由中國和美國植物專家合作的研究團(tuán)隊(duì)宣布，從中國遼寧省1.45億年前的侏羅紀(jì)晚期地層里找到了世界上的“第一朵花”——遼寧古果。雖然花本身并沒有被發(fā)現(xiàn)，這只是科學(xué)家們根據(jù)從一塊化石里發(fā)現(xiàn)的豆莢形狀果實(shí)作出的推論，但這已經(jīng)足以讓學(xué)術(shù)界震驚。因?yàn)楣麑?shí)只能由花形成——找到了最古老的果實(shí)就意味著最古老的花的存在。這個(gè)消息吸引了美國、英國和日本等20多個(gè)國家的近百家新聞媒體蜂擁而至，并紛紛以“世界最古老的花在中國”為主題報(bào)道了這一重大發(fā)現(xiàn)。

但是，人們?cè)隗@嘆這一曾經(jīng)令達(dá)爾文困惑并被他稱為“一個(gè)討厭的謎”的謎底終于被揭開的同時(shí)，卻對(duì)“第一朵花的花粉是如何傳播的？”這一問題未有提及，顯然，這個(gè)問題被研究者們忽視了。

作為一個(gè)昆蟲研究者，我對(duì)這個(gè)問題卻很感興趣。眾所周知，花的傳粉分為“自花傳粉”和“異花傳粉”兩大類，而“異花傳粉”則又有“風(fēng)媒”和“蟲媒”兩大類。那么，“世界第一朵花”的花粉是如何傳播的呢？會(huì)是通過昆蟲傳播的嗎？帶著這個(gè)疑問，我與國內(nèi)許多化石收藏者聯(lián)系，希望通過他們找到為世界第一朵花傳粉的昆蟲。但是由于昆蟲化石非常稀少，加上太過微小，收藏者往往對(duì)它們不太感興趣，即使有保存，也多是一些大型昆蟲化石，或者來源不明，不具備科學(xué)研究價(jià)值。因此，我這個(gè)愿望遲遲沒能實(shí)現(xiàn)。

功夫不負(fù)有心人，機(jī)會(huì)來了。2012年2月，一位遼寧省朝陽市（即第一朵花發(fā)現(xiàn)地）的化石收藏家老劉向我提供了一批他收藏的化石照片。在這批照片里我見到了兩件遼寧古果的化石，其中一件的植株還非常清楚完整。他告訴我，這些化石是他在當(dāng)?shù)匕l(fā)現(xiàn)的。當(dāng)我問他在挖掘古果化石過程中是否發(fā)現(xiàn)有昆蟲化石時(shí)，他給了我肯定的回答，并興奮地發(fā)了好些昆蟲化石照片給我。他還告訴我說：“這些昆蟲化石都是在挖掘古果時(shí)同時(shí)發(fā)現(xiàn)的?！睘榱藝?yán)謹(jǐn)起見，我請(qǐng)他拍攝了一批化石埋藏地的照片來證實(shí)。從照片可以清楚地看出，古果和這些昆蟲化石是同一地層發(fā)現(xiàn)的，都來自火山灰形成的沉積巖。這些化石應(yīng)該是源自一次意外的火山爆發(fā)，火山灰將這些昆蟲和古果同時(shí)埋藏，它們便一起形成了化石。我驚喜地看到，火山灰細(xì)小的顆粒使這些化石的細(xì)節(jié)都保存得非常清晰，科研價(jià)值極高。我便立即向他征集了這批昆蟲化石。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)：這批昆蟲化石主要包括蠟蟬、蝽和金龜子等一些以植物為食的昆蟲。顯然，火山爆發(fā)前這里曾經(jīng)是一片熱鬧的昆蟲世界……

一只和蜜蜂很相似的昆蟲吸引了我的注意，它體長7毫米，體積大約只有現(xiàn)代蜜蜂的五分之一，但卻具備現(xiàn)代蜜蜂的基本特征，尤其是那對(duì)翅膀和觸角，與現(xiàn)代蜜蜂幾乎如出一轍。在與現(xiàn)代蜜蜂反復(fù)比較后，我確認(rèn)，這就是一只蜜蜂的始祖，除了比現(xiàn)代蜜蜂更多的腹部分節(jié)和較細(xì)的腿體現(xiàn)了遠(yuǎn)古昆蟲的特征外，其他特征都和現(xiàn)代蜜蜂相似。

大量科研資料已經(jīng)證明，在漫長的進(jìn)化道路上，蜂與花一直就是協(xié)同進(jìn)化的。蜜蜂為被子植物進(jìn)行異花傳粉，幫助它們實(shí)現(xiàn)基因轉(zhuǎn)移，使植物不斷地發(fā)生遺傳變異，在不同環(huán)境條件的影響下，形成新的物種，從而導(dǎo)致了地球上被子植物的遺傳多樣性。世界各地發(fā)現(xiàn)的化石證明，被子植物在進(jìn)化的過程中，花朵由小變大，外形逐漸多樣化。蜜蜂為適應(yīng)花朵的變化，在形態(tài)結(jié)構(gòu)上也發(fā)生了相應(yīng)的變化，身上的絨毛由稀變密，由短變長，使更多的花粉能粘在身上。為了更多地收集花粉，蜜蜂后足逐漸進(jìn)化出花粉框，便于攜帶更多的花粉;口器也進(jìn)化為嚼吸式，有利于吸取花蜜。這只與古果同時(shí)發(fā)現(xiàn)的蜜蜂體型比現(xiàn)代蜜蜂小得多，正好適合可能也同樣微小的古果花朵;它的身體上沒有明顯的絨毛，也與蜜蜂進(jìn)化研究的結(jié)論相吻合。它作為一個(gè)實(shí)物證據(jù)，驗(yàn)證了許多科學(xué)推論的正確性。

那么，它是不是最早的蜜蜂呢？關(guān)于蜜蜂的起源，學(xué)術(shù)界眾說紛紜。歐美大多數(shù)科學(xué)家根據(jù)基因研究推測(cè)認(rèn)為：蜜蜂最早出現(xiàn)于1.2億年前的非洲，但是以前發(fā)現(xiàn)的蜜蜂化石最早記錄只是在6500～7000萬年前。2006年，美國俄勒岡州立大學(xué)的專家在緬甸北部的一個(gè)礦井中發(fā)現(xiàn)了一只嵌在琥珀中的蜜蜂，這個(gè)發(fā)現(xiàn)把蜜蜂的歷史又向前推進(jìn)了3500萬年，它被認(rèn)為是迄今為止所發(fā)現(xiàn)的最古老的蜜蜂。

而我眼前的這只蜜蜂化石與遼寧古果一樣，它來自1.45億年前！

早在幾乎是遼寧古果面世的同時(shí)，北京自然博物館的專家就提出：根據(jù)世界范圍內(nèi)已知的蜜蜂化石的地史分布、古地理變遷，發(fā)展階段以及其共生的動(dòng)、植物化石等資料，推測(cè)蜜蜂起源于1.3億年前的華北古陸。2009年，又有學(xué)者在《中國蜂業(yè)》雜志上一篇紀(jì)念達(dá)爾文誕辰200周年的文章中提出，按照食物鏈中蜂與花始協(xié)同進(jìn)化的規(guī)律，推測(cè)蜜蜂可能在遼寧古果后開始出現(xiàn)。

但是，對(duì)于以上這些推測(cè)，由于一直缺失相關(guān)的蜜蜂化石證據(jù)，使得這些推測(cè)缺乏有力的支撐，因此未能得到國外學(xué)術(shù)界的廣泛承認(rèn)。然而，現(xiàn)在這個(gè)蜜蜂化石的發(fā)現(xiàn)顯然為這些推測(cè)提供了有力證據(jù)。

那么，除了蜜蜂，還會(huì)有其他昆蟲為世界最早的花傳粉嗎？在這批化石中，另外一只同樣體長7毫米，比蜜蜂化石保存得更加清晰完整的虻化石也成為“候選者”。這塊虻化石和現(xiàn)代喜歡訪花的虻類外觀也相當(dāng)相似。與這只蜜蜂一樣，它也應(yīng)該是世界上最早的傳粉者。我眼前仿佛浮現(xiàn)出了這樣一片景象：1.45億年前的我國北方大地上，郁郁蔥蔥的古果類植物叢中，體型嬌小的遠(yuǎn)古蜜蜂和喜花虻類一起，在龐大的恐龍腳邊來回穿梭，為世界最早的花傳粉而忙碌著……

作者簡介

趙力，著名昆蟲學(xué)家，生物和野生動(dòng)物保護(hù)高級(jí)工程師，中央電視臺(tái)科學(xué)顧問，美國國家自然科學(xué)基金會(huì)全球鱗翅目（蝴蝶與蛾類）調(diào)查計(jì)劃中國區(qū)首席專家，世界自然基金會(huì)（WWF）、國際生物多樣性保護(hù)聯(lián)盟（CI）等國際著名自然保護(hù)組織特邀國際專家組成員。在國內(nèi)外出版多部研究和科普專著，被媒體和學(xué)術(shù)界譽(yù)為“中國蝴蝶王子”和“中國的法布爾”。成都華希昆蟲博物館館長。

昆蟲化石

化石（Fossil）一詞來自拉丁文“fossillis”，意思是“挖出來”?；沁h(yuǎn)古生物的遺體或遺跡變成的石頭。從化石上我們可以看到古代生物的樣子，從而可以推斷出它們當(dāng)時(shí)生活的情況，了解生物從古到今的變化。

昆蟲是高等的陸生節(jié)肢動(dòng)物，最早的昆蟲出現(xiàn)在距今4.4億年前，它們的家族一直都非常興旺。今天，昆蟲已經(jīng)是地球上最繁盛的動(dòng)物類群。由于在形成化石的過程中，昆蟲的鈣化能力很弱，所以昆蟲化石的形成很艱難，存世量很少。

世界最早的蜜蜂化石（1.45億年前）

世界最早蜜蜂化石埋藏地環(huán)境

達(dá)爾文的“討厭之謎”

100多年前，英國生物學(xué)家達(dá)爾文曾因被子植物突然在白堊紀(jì)大量出現(xiàn)，并因找不到它們的祖先類群和早期演化的線索而感到困惑不解，稱之為“討厭之謎”。100多年后，“遼寧古果”的出現(xiàn)為解開這個(gè)謎提供了重要依據(jù)。國外有科學(xué)家預(yù)言：由于“遼寧古果”的發(fā)現(xiàn)，有望最終解開達(dá)爾文所稱的“討厭之謎”。

遼寧古果

遼寧古果屬于古果科（該科包括遼寧古果和中華古果兩種化石植物）。

遼寧古果的生存年代為距今 1.45億年的中生代，比以往發(fā)現(xiàn)的被子植物早1500萬年，被國際古生物學(xué)界認(rèn)為是迄今最早的被子植物，就此為全世界的有花植物起源于遼寧西部提供了有力的證據(jù)。從遼寧古果化石表面上看，化石保存完好，形態(tài)特征清晰可見。

遼寧古果化石

1996年，中國古生物學(xué)家孫革在遼寧北票市黃半吉溝村早白堊紀(jì)的火山沉積巖中發(fā)現(xiàn)了迄今世界上最早的被子植物化石——“遼寧古果”。

遼寧古果化石標(biāo)本是遼西熱河生物群的重要組成部分。

1998年11月27日，《科學(xué)》雜志以封面文章發(fā)表了孫革等撰寫的《追索最早的花——中國東北侏羅紀(jì)被子植物：古果》的論文，從而使“遼寧古果”終于得以在世界的注視下顯露了它的“廬山真面目”。一時(shí)間，美國、英國、日本、新加坡等20多個(gè)國家的近百家新聞媒體蜂擁而至，并紛紛以“世界最古老的花在中國”為主題報(bào)道了這一重大發(fā)現(xiàn)。

蜻蜓與狼鰭魚的億年相守

夏天，在農(nóng)家的池塘邊，在山間的溪流旁，我們都可以見到蜻蜓忙忙碌碌地飛來飛去，輕捷掠過空中的身影宛如飛行的寶石。無論是劉禹錫“蜻蜓飛上玉梢頭”的情調(diào)，還是杜甫“點(diǎn)水蜻蜓款款飛”的意境，都表明蜻蜓在我們中國的文化里是一種惹人喜愛的小昆蟲，它們款款的倩影，曾給了我們無限的暇思。但在西方的文學(xué)作品里，它們卻不怎么受歡迎。歐洲人常常把它們與巫術(shù)聯(lián)想到一起，稱它們?yōu)椤澳Ч碇R”“飛龍”等等，連蜻蜓的英文名稱（dragonfly）也是“會(huì)飛的龍”，由“龍”（dragon）和“飛”（fly）組成，而在西方，龍是一種令人恐怖的動(dòng)物。也許我們會(huì)覺得將蜻蜓與龍聯(lián)系起來過于勉強(qiáng)，但是蜻蜓與恐龍卻的確同時(shí)生活過，遠(yuǎn)古蜻蜓的化石就是證據(jù)。

蜻蜓與狼鰭魚化石

2014年11月，我從遼寧北票市收集到一塊非常有趣的化石。在這塊化石上有一只非常完整的蜻蜓，這只蜻蜓翅膀展開寬達(dá)9.8厘米，外觀纖毫畢現(xiàn)，甚至翅膀上的脈絡(luò)和腿上的細(xì)毛也非常清晰，栩栩如生，仿佛還在展翅飛翔。雖然蜻蜓化石在包括中國、美國、蒙古、法國、英國和俄羅斯等地都曾被發(fā)現(xiàn)，但是大多數(shù)只有一片殘破的翅膀，如此完整的蜻蜓化石實(shí)在是鳳毛麟角。這是因?yàn)椋唑焉眢w只有薄薄的一層外骨骼，極易遭損壞，往往來不及形成化石，就被細(xì)菌分解得無影無蹤。例如不久前媒體報(bào)道的一塊1.1億前的蜻蜓化石，就只有一片翅膀被保存下來。

眼前這塊化石更有趣的是，在蜻蜓旁邊，還有一條遠(yuǎn)古魚類——狼鰭魚。狼鰭魚是原始的真骨魚類，種類很多，為中生代后期東亞地區(qū)的特有魚類，早在1.25億年前就已經(jīng)全部絕滅。而這條狼鰭魚則是1.4億年前的物種。它們多數(shù)種類的牙齒較小，可能以浮游生物為食;個(gè)別種類的牙齒略大，可以捕食小昆蟲。我國的狼鰭魚主要發(fā)現(xiàn)在北方，遼西的北票市發(fā)現(xiàn)數(shù)量最多。狼鰭魚化石一般保存完好，屬靜水環(huán)境下的原地埋藏。

關(guān)于這塊化石的成因，經(jīng)過研究，我認(rèn)為是遠(yuǎn)古火山爆發(fā)的產(chǎn)物。因?yàn)槁癫厮鼈兊膸r石是火山灰形成的，可以想象化石形成時(shí)發(fā)生的一幕：大約在1.4億年前的一天，突然發(fā)生了強(qiáng)烈的火山爆發(fā)，大量的火山灰鋪天蓋地而來，這只正在湖泊上空飛舞的蜻蜓遇到高溫火山灰后立即死亡。但火山灰并沒有燒壞它的身體和翅膀，它落在了下方的水面上，漂浮著。與此同時(shí)，突如其來的火山噴發(fā)也驚動(dòng)了水中的狼鰭魚，它們紛紛逃跑，但是為時(shí)已晚，火山噴出的熱焰覆蓋了周圍的一切。伴隨著火山噴發(fā)飛射出來的火山灰降落在湖面上，很快把湖泊填滿，狼鰭魚無處可逃，最后和水面漂浮的蜻蜓一起被灼熱火山灰覆蓋起來。由于火山灰的細(xì)密，加上高溫作用，蜻蜓和魚都被火山灰緊緊地包裹起來，并且迅速炭化，在灰燼里留下了自己的印痕。后來，隨著地質(zhì)變化，上面又覆蓋上了時(shí)代較晚的地層，光陰消逝，被火山灰緊裹的兩個(gè)生命就形成了眼前這個(gè)幾近完美的化石。

比起單獨(dú)的蜻蜓化石，這塊化石能夠更直觀地反映蜻蜓的進(jìn)化歷程和遠(yuǎn)古生活狀態(tài)，是可遇而不可求的珍品。在這塊化石的產(chǎn)地，科學(xué)家們?cè)谕坏貙永?，甚至在和狼鰭魚緊挨著的地方還找到過恐龍化石。其中，既有大型的蜥腳類恐龍，也有小巧玲瓏的鸚鵡嘴龍化石。它們的尸體在同一時(shí)代、同一地方掩埋，有足夠的理由說明，它們?cè)?jīng)是生活在同一時(shí)期的，只不過各自的生活空間不同罷了：狼鰭魚生活在水中，恐龍生活在陸地上，而蜻蜓則自由自在地飛翔在空中……它們共同棲息在侏羅紀(jì)晚期那一片片湖泊和沼澤密布的潮濕溫暖天地里。

恐龍是否熱血沸騰？

恐龍到底是冷血?jiǎng)游镞€是溫血?jiǎng)游铮總鹘y(tǒng)觀點(diǎn)一直認(rèn)為，恐龍是冷血?jiǎng)游?。直?0世紀(jì)70年代，美國哈佛大學(xué)的一位教授才大膽提出恐龍溫血說。于是，在科學(xué)界展開了一場恐龍是否是溫血?jiǎng)游锏拇筠q論?？茖W(xué)家們對(duì)這個(gè)問題各執(zhí)己見，爭論不休。

蚊子化石（1.4億年前）

2009年1月，美國華盛頓大學(xué)的一個(gè)科學(xué)家小組在對(duì)恐龍化石和計(jì)算機(jī)模型的運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行分析后宣稱，恐龍很可能是溫血?jiǎng)游?。不過，這項(xiàng)研究成果還未獲得來自獨(dú)立研究人員的評(píng)估。此外，尚不清楚可借助何種方法來驗(yàn)證這一結(jié)論。

2011年9月，《科學(xué)時(shí)報(bào)》刊發(fā)的一篇題為《大型恐龍是溫血?jiǎng)游镉型鉀Q古生物學(xué)史最久爭論》的文章稱，科學(xué)家利用一項(xiàng)曾為氣候?qū)W家所獨(dú)享的技術(shù)，證明了大型的四足恐龍與哺乳動(dòng)物具有類似的體溫。有證據(jù)表明，它們要么是溫血?jiǎng)游铮幢痊F(xiàn)代爬行動(dòng)物更善于保持體溫。

多年來，幾乎所有科學(xué)家都把研究重點(diǎn)放在了對(duì)恐龍本身的研究上，試圖從恐龍自身的化石上找出證據(jù)。但是，由于可以作為直接證據(jù)的恐龍軟體組織幾乎無法變成化石保存下來，因此這個(gè)爭論一直缺乏證據(jù)。

能否換一個(gè)角度呢？2012年3月，我通過對(duì)收集到的一批恐龍時(shí)代的昆蟲化石進(jìn)行了研究后推斷，恐龍很可能是“溫血?jiǎng)游铩薄?/p>

在研究一批恐龍時(shí)代的昆蟲化石時(shí)，一只保存完整的蚊子化石引起了我的興趣。身長僅1厘米的它來自遼寧省，深埋在地下大約1.4億年前的巖石層中。這個(gè)模糊的年代比較微妙地處于侏羅紀(jì)與白堊紀(jì)交替期，但無論如何都是大恐龍時(shí)代，因此這只蚊子絕對(duì)曾“與恐龍同行”。

蚊子曾“與恐龍同行”

從化石構(gòu)造看，這只蚊子是吸血的種類。現(xiàn)代科學(xué)研究早已經(jīng)證實(shí)，雌蚊是通過紅外線探測(cè)來尋找吸血對(duì)象的。當(dāng)它的觸角接收到輻射熱時(shí)，它就可以通過兩條觸角感應(yīng)到的熱量差異來確認(rèn)溫血?jiǎng)游锏姆轿?，在溫血?jiǎng)游锇l(fā)出的紅外線的指引下朝目標(biāo)飛去。根據(jù)離熱源越近所接收到的輻射熱越多的原理，蚊子就能準(zhǔn)確地測(cè)知輻射熱源的方位，找到吸血對(duì)象。由于只能靠熱源定位，所以蚊子只吸溫血?jiǎng)游锏难骸?/p>

恐龍時(shí)代如果有蚊子，那么必然有它的食物——溫血?jiǎng)游?。這個(gè)時(shí)期，具備溫血的其他動(dòng)物都還沒有出現(xiàn)，那么，雌蚊子最可能的食物來源是什么呢？恐龍血！而且這只蚊子只有一厘米長，只能刺穿較薄的皮膚，如果它以恐龍血為食物，可見恐龍表皮毛細(xì)血管很豐富，這也是溫血?jiǎng)游锏奶卣髦?。與現(xiàn)代蚊子相比，恐龍時(shí)代蚊子還是算比較大型的，也許隨著大型獵物的消失，蚊子的體型也變得苗條起來。

當(dāng)然，這個(gè)推斷也許還存在一些瑕疵。有人也曾在南美洲的雨林拍下過蚊子對(duì)青蛙下毒手，雖然這在全球范圍并不常見。另外，從全球范圍已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的恐龍皮膚化石中，可以推斷出它們的表皮往往覆蓋著厚厚的鱗片，蚊子口器恐怕難以鉆進(jìn)這樣的皮膚。但也不排除一些小型恐龍的皮膚并沒有那么厚。無論如何，這只蚊子就是曾經(jīng)“與恐龍同行”，這已經(jīng)是個(gè)奇跡了。

成都華希昆蟲博物館

成都華希昆蟲博物館作為我國唯一的昆蟲類國家級(jí)博物館，征集到的昆蟲化石達(dá)17個(gè)目，幾乎涵蓋了我國已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的所有昆蟲化石類群，這些化石中不少保存得相當(dāng)精美，蜻蜓的薄翼、蝎蛉的細(xì)嘴、甲蟲鞘翅上的花紋都清晰可見，甚至螞蟻的剛毛在顯微鏡下也歷歷在目……令人嘆為觀止。在這些栩栩如生的昆蟲化石中，有的外形和現(xiàn)代昆蟲差異很大，例如比現(xiàn)代蜉蝣大數(shù)倍的三尾蜉蝣;也有的和它們的后裔幾乎一模一樣，例如連花紋和翅脈也幾乎沒有變化的沫蟬和瓢蟲……在這些石頭里的昆蟲背后，隱藏著一個(gè)個(gè)遠(yuǎn)古的充滿神秘的《昆蟲記》的故事……

成都華希昆蟲博物館收藏的這些形成于1.3億～1.65億年前的昆蟲化石非常珍貴，將在未來新館建成的時(shí)候向觀眾公開展出，讓大家有機(jī)會(huì)見到這些穿越億萬年來自恐龍時(shí)代的小精靈。