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波罗的海琥珀中新发现的Nebesna sotnia gen. & sp. nov.支持Ameletopsidae科(蜉蝣目)的泛大陆分布假说
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年05月27日 来源:Scientific Reports 3.8
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本研究通过描述波罗的海琥珀中保存的雄性成虫Nebesna sotnia gen. & sp. nov.,证实了蜉蝣目Ameletopsidae科在始新世欧洲的存在,解决了该科化石记录稀缺的问题。研究结合古生物学与系统发育分析,揭示了该科起源于泛大陆分裂前的泛热带分布模式,为理解南半球现生类群的演化历史提供了关键证据。
在昆虫演化史上,蜉蝣目(Ephemeroptera)作为现存最古老的有翅昆虫类群之一,其分布格局常被视为地质历史的活化石。其中Ameletopsidae科因其现生种呈现典型的"环南极分布"(amphinotic distribution)——仅分布于南美洲、澳大利亚和新西兰,长期以来被推测为冈瓦纳古陆起源的代表性类群。然而,该科的化石记录极其稀缺,此前仅有的两例记录(澳大利亚早白垩世的Promirara幼虫和波罗的海琥珀中的Balticophlebia雌虫)难以支撑完整的生物地理假说。
Roman J. Godunko领衔的国际团队在《Scientific Reports》发表的研究,通过一块保存完好的始新世波罗的海琥珀标本,揭开了这个谜题的关键一环。研究人员采用高分辨率显微成像技术对琥珀内含物进行多角度拍摄,结合三维重建分析,详细描述了新属种Nebesna sotnia的形态特征。通过对比现生Ameletopsidae科3属6种及近缘科(Nesameletidae、Oniscigastridae等)的成虫特征,建立包含28个形态特征的矩阵。研究还整合了全球已报道的中生代-新生代蜉蝣化石记录,结合板块构造模型进行生物地理学重建。
研究结果部分,"Systematic palaeontology"章节确立新分类单元Nebesna gen. nov.,其雄性成虫具有独特的复合眼结构(下部眼区明显狭窄)、中胸缝向后弯曲、后胸腹板突起强烈分离等特征。翅脉分析显示前翅MP脉在基部1/4处分叉、4条简单粗壮的肘间脉等特征,与现生Ameletopsidae高度吻合。"Discussion"部分通过系统发育定位指出,该化石支持Ameletopsidae科在泛大陆时期(约2.15-1.75亿年前)就已广泛分布,而非传统认为的冈瓦纳起源。
关键技术包括:1)琥珀标本的显微断层扫描与景深合成技术;2)基于28个形态特征的比较解剖学分析;3)整合分子系统发育与化石校准的时间树构建;4)古地理重建模型应用。
研究结论揭示了三阶段演化历程:早侏罗世该科祖先通过劳亚大陆西部扩散至北美;中侏罗世经非洲-南极走廊抵达东冈瓦纳;始新世-渐新世之交通过南极半岛进入南美洲安第斯山脉。这一模式得到现生类群分子系统学支持——澳大利亚的Mirawara属与(新西兰Ameletopsis+南美Chaquihua/Chiloporter)构成姐妹群关系。该发现不仅将Ameletopsidae科的历史前推至泛大陆时期,还为理解南半球水生昆虫的扩散机制提供了新范式。
琥珀化石中保存的Nebesna sotnia与现生类群在体型(体长仅7.28 mm)和翅脉特征(前翅tornus位置更近基部)上的差异,暗示始新世欧洲种群可能代表一个独立演化支系。研究同时确认了波罗的海琥珀中另一未描述的Ameletopsidae雌虫(多米尼加琥珀)的分类地位,为后续研究留下悬念。这项成果为昆虫地理学"南极生物扩散走廊"假说提供了关键实证,也突显了琥珀化石在重建古生物地理格局中的不可替代性。
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