在两亿年前，昆虫就会“搞间谍”与“牵红线” | 中生代往事（下）
2022/5/6 7:30:00 科学大院

    

     上一期我们讲完了昆虫帝国中生代四大军团的“军事改革”。这让小个子的昆虫们拥有了巨大力量，也使它们的国家机器开始严丝合缝地运转起来。

     本期笔者将带来最后两个不为人知的“革命”内容，分别是代表“特务政治”的中生代中期拟寄生性昆虫“革命”和自我定位为植物月老的传粉昆虫的辐射和演替。

     残酷的“特务机构”

     一个特务的最高境界，就是打入敌人内部，并用敌人自己的资源将敌人消灭。自然界中的这种行为就叫拟寄生。

     与寄生不同，拟寄生最终会杀死寄主。比起直接的猎杀，这种方式更加残忍无情。寄主会成为拟寄生昆虫幼虫的食物，并给与其幼虫足够的保护，最终被破体而出走向死亡。甚至还有破体而出后不会立即死亡的类型，寄主要继续保护寄生昆虫化茧直至饿死。

     就是因为过于残忍，大量的恐怖电影都模仿了这一繁殖方式，只是寄主成了人类。比如前文提到的异形，结合它的真社会性和外骨骼，这个异形完全就是照着昆虫的特征设计出来的。

     拟寄生昆虫占到如今昆虫多样性的20%。七大家族(脉翅目、鞘翅目、捻翅目、双翅目、毛翅目、鳞翅目、膜翅目)都设立了此特务机构。这其中光膜翅目的机构就占全部拟寄生种类的75%，而双翅目又占了20%。这两个昆虫帝国中的“锦衣卫”和“东厂”对帝国中的其它家族展开了血腥的“特务统治”(很多寄主也是昆虫)。

    

     一只寄生蜂正在往蚜虫体内产卵

     (图源：CSIRO)

     在早侏罗世时，膜翅目就已经设立了“锦衣卫”，演化出了拟寄生行为。而根据幼虫形态证据，鞘翅目和捻翅目在白垩纪时也组建了自己的“特务机构”。

     中生代中期的拟寄生性昆虫革命是整个陆地生态网历史中最为重要的一次演化事件。这种靠寄生打入内部的方式比起直接的捕食来的更有效率。虽然更加残忍，但是却极大地丰富了陆地生态系统的多样性，并且促进了整个生物圈的一次“战备升级”。

     从此“间谍战”与“反间谍战”就成了生物圈中不可缺少的一环。

    

     白垩纪缅甸琥珀中的拟寄生，图C为一只被拟寄生的蟑螂，身体里可能有个雌性的大花蚤，周围有三只雄性，图EF为雄性大花蚤

     (图源：Jan Batelka)

     狂热的植物月老

     讲完了恐怖的“特务机构”，我们来说点八卦。比起见到单身男女就能信手掏出厚厚一叠名单并配对的大爷大妈们，昆虫对于拉郎配更加的热情。只不过它们的对象并不是不堪其扰的“单身狗”，而是植物们。

     作为如今地球上植物界毫无疑问的扛把子，被子植物拥有着植物界最高的多样性。从达尔文时代起，人们就认为多姿多彩的被子植物类群和昆虫的传粉密不可分。因为传粉可以增加相似物种的生殖隔离可能性，从而增加物种的形成率。同时传粉还能提高植物的授粉和种子生产效率，从而降低灭绝的可能。

     以往人们认为，裸子植物比较“原始”的风媒传播是逐渐被被子植物复杂的动物交互传播所取代。然而化石证据却告诉我们整个中生代昆虫都在孜孜不倦地为裸子植物传粉，这种行为早在二叠纪时期就已经出现了。

     这些行为正是给在随后的白垩纪中期大发展的被子植物传粉做着热身准备。化石记录表明至少在昆虫的六个家族里都进化出了给裸子植物传粉的月老，分别是鞘翅目、双翅目、长翅目、脉翅目、缨翅目和奇翅科(一种已经灭绝的网翅总目类群)。

     在中生代，长口器类昆虫(可以在传粉过程中起到虹吸管的作用)种类繁多，是给裸子植物拉郎配的主要月老团体。仅在克钦琥珀中就发现了五个拥有长口器的昆虫类群。

    

     一种中生代长口器类昆虫化石，可以看到框出来的很长的口器，比例尺：5 mm

     (图源：Conrad C. Labandeira)

     研究这些口器的长度就能够知道被传粉植物的花被管的长度。比较有趣的是，和喜欢盯着单一目标猛攻的大爷大妈们不同，克钦琥珀中的长口器昆虫的口器长度大都不同。这说明它们各有所好，并且具有不同的传粉生态位。

     划分较为明确的传粉对应关系也减少了内卷，使传粉效率进一步上升，从而增加新人的配对成功率和月老的多样性。不过这种绑定关系非常紧密的一对一服务也在晚白垩世裸子植物衰退的大趋势下造成了此类昆虫的大量灭绝。

    

     长口器昆虫阿纽蝎蛉帮裸子植物传粉复原图

     (图源：杨定华)

     化石资料显示被子植物的繁盛和辐射是在白垩纪中期开始的，根据分子系统学和化石证据推论其起源应该在白垩纪早期。因为大部分现生的基干(这部分最接近原始被子植物)被子植物都是由昆虫传粉的，所以不难推断昆虫传粉推动了白垩纪早期被子植物的发展。

     化石还保留了昆虫携带被子植物花粉的一些证据。不过在白垩纪这样的化石较为罕见，只有在克钦琥珀中保留了一些较为明确的证据。

    

     克钦琥珀中保存的昆虫给植物传粉证据，图A中是一只传粉甲虫(花蚤)，红框处为被子植物花粉。图B为给裸子植物传粉的传粉丽蛉。

     (图源：王博)

     时代在变化，手段也要跟着变才能顺应。随着白垩纪中期裸子植物和被子植物霸权的交接，这群在正主周围叽叽喳喳的昆虫月老们也开始了自我变革。

     一些昆虫最直接，摇身一变，从给裸子植物传粉变成给被子植物传粉。还有死守底线只给裸子植物传粉的，于是多样性随着裸子植物一起大幅度下降，比如一些特殊的蓟马。而一些长口器昆虫不懂变通就只能灭绝。

     这一时期的最后胜利者是专门给新霸主被子植物服务的新型传粉昆虫，比如蜜蜂。当然一开始拉对象的昆虫还是有点手生的，不像今天这样主要由蜜蜂、虻类、蝴蝶和飞蛾等专业人才来匹配，而是一些小型的甲虫类。

     随着被子植物群体渐渐壮大，这些新贵们终于在晚白垩世至新生代稳固了月老的定位。

     结语

     昆虫帝国在中生代的“二次革命”至此就全部讲完了。在这轰轰烈烈的五大“革命举措”的推动下，昆虫在恐龙横行的时代站稳了脚，并快速从纷繁复杂的新环境中脱颖而出。

     它们不仅摆脱了二叠纪末的帝国坟场带来的毁灭之痛，还在中生代书写了第一帝国没有的篇章。同时紧紧抱住新兴势力被子植物的大腿，取得了任何一个物种都难以望其项背的多样性优势。

     然而人类的一举一动也在影响着这个盘踞地球多年的庞大帝国，昆虫的多样性正在人类的影响下快速下降。

     也许，作为“万物灵长”的我们也该俯下身好好观察这个不起眼却又无比重要的同行者。在化石里翻看它们的奋斗史，去更好地了解和保护脚下这个多彩而美丽的星球!

     参考文献：

     [1] Wang Bo, Xu Chunpeng, Jarzembowski E.A. (2022) Ecological radiations of insects in the Mesozoic. Trends in Ecology & Evolution, https://doi.org/10.1016/j.tree.2022.02.007.

     [2] Luo Cihang, Beutel R.G., Engel M.S., Liang Kun, Li Liqin, Li Jiahao, Xu Chunpeng, Vrsansky P., Jarzembowski E.A., Wang Bo, 2021. Life history and evolution of the enigmatic Cretaceous–Eocene Alienopteridae: A critical review. Earth-Science Reviews. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2021.103914.

     [3] Michener, C.D. and Grimaldi, D.A. (1988) The oldest fossil bee: apoid history, evolutionary stasis, and antiquity of social behavior. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 85, 6424–6426

     [4] Wenzel, J.W. (1990) A social wasp’s nest from the Cretaceous period, Utah, USA, and its biographical significance. Psyche 97, 21–30

     [5] Batelka, J. et al. (2021) The complete life cycle of a Cretaceous beetle parasitoid. Curr. Biol. 31, R118–R119

     [6] Labandeira, C.C. (2010) The pollination of mid Mesozoic seed plants and the early history of long-proboscid insects. Ann. Mo. Bot. Gard. 97, 469–513

     [7] Pe?alver, E. et al. (2012) Thrips pollination of Mesozoic gymno sperms. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 109, 8623–8628

     [8] Xu, C., Wang, B., Fan, L., Jarzembowski, E.A., Fang, Y., Wang, H., Li, T., Zhuo, D., Ding, M., Engel, M.S. (2021). Widespread mimicry and camouflage among mid-Cretaceous insects. Gondwana Research. https://doi.org/10.1016/j.gr.2021.07.025.

     [9] Fan, L., Xu, C., Jarzembowski, E. A., Cui, X. (2021). Quantifying plant mimesis in fossil insects using deep learning. Historical Biology, 1-10. https://doi.org/10.1080/08912963.2021.1952199.

     [10] Heads, S.W. (2008) The fifirst fossil Proscopiidae (Insecta, Orthoptera, Eumastacoidea) with comments on the historical biogeography and evolution of the family. Palaeontology 51, 499–507

     [11] Tapanila, L. and Roberts, E.M. (2012) The earliest evidence of holometabolan insect pupation in conifer wood. PLoS One 7, e31668

     [12] Li Ya, Li Yan-Da, Wang Yong-Dong*, Schneider Harald, Shi Gong-Le, 2022. Re-appraisal of lacewing mimicry of liverworts from the mid-Cretaceous Kachin amber, Myanmar with a description of Selaginella cretacea sp. nov. (Selaginellales, Selaginellaceae). Cretaceous Research, 133:105143. https://doi.org/10.1016/j.cretres.2022.105143.

     作者单位：中国科学院南京地质古生物研究所

    

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