澳大利亚极地环境中食木白蚁(Isoptera)和螨类(Oribatida)的最早遗迹化石证据

研究人员在澳大利亚东南部上Strzelecki组(Hauterivian-Albian)发现含有复杂遗迹化石的煤化针叶木，通过薄片切片、CT扫描、X射线荧光显微镜和拉曼光谱分析，鉴定出两类隧道和粪粒化石：较大者具六边形横截面，归为Microcarpolithes hexagonalis（与现生干木白蚁Kalotermitidae相关）；较小者为螨类(Oribatida)遗迹。该标本是澳大利亚最早的白蚁记录、化石记录中最南端的白蚁证据，也是极地环境中唯一白蚁遗迹，表明白垩纪早期白蚁已具全球分布格局，同时暗示当时南极圈无永久冻土。

　　

在生命演化的长河中，白蚁(Isoptera)作为最早的真社会性昆虫之一，其起源与扩散一直是古昆虫学研究的热点。这类从侏罗纪蟑螂(Liberiblattinidae)演化而来的生物，通过其独特的食木习性和社会结构，深刻影响着陆地生态系统的碳循环。然而，关于白蚁何时突破地理限制实现全球分布，尤其是能否适应极地环境，学界长期缺乏直接证据。与此同时，作为另一类重要的木材分解者——螨类(Oribatida)与白蚁在化石记录中的交互关系也鲜有报道。

针对这些科学问题，来自Museums Victoria等机构的研究团队在澳大利亚维多利亚州上Strzelecki组（距今约1.27亿年的晚Hauterivian期）发现了一根长达3米的煤化针叶木化石（编号NMV P344746）。通过多学科分析手段，研究人员不仅揭示了白蚁在极地环境的最早生存证据，还首次报道了白蚁与螨类的古生态互动。这项突破性成果发表于《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》，为理解白垩纪温室气候下的极地生态系统提供了关键线索。

研究团队采用薄片切片技术观察木材解剖结构，同步辐射X射线荧光显微镜(XFM)和拉曼光谱分析粪粒化学成分，辅以实验室显微CT和同步辐射显微CT进行三维重建。样本来自澳大利亚吉普斯兰盆地，该地区在白垩纪早期位于南纬75-80度的南极圈内，当时发育着以针叶树为主的极地森林。

4.1 外部形态特征
化石表面可见平行于木纹的隧道系统，填充着砂质沉积物和两类粪粒：大者（0.4-2 mm）呈六边形截面，具有浅色外层与黑色内核的双层结构，抗风化能力显著；小者（40-120 μm）为均质球体，集中于更细的隧道中。木材解剖显示其为裸子植物次生木质部，含明显的生长轮但无损伤反应，表明白蚁在树木死亡后入侵。

4.2 CT成像与化学特征
三维重建证实六边形粪粒内部为低密度碳质，外层为高密度方解石（拉曼峰1086 cm^-1
），XFM显示溴元素在内核富集，而锶、钙、铁在外层富集。这种化学分异与法国渐新世白蚁粪粒的密度差异相呼应，暗示白蚁粪粒存在固有分层结构。小粪粒同样富含溴元素，但缺乏矿物外层。

5.1 极地古生态启示
这是化石记录中首次确认白蚁进入极地圈（南极圈），推翻了过去认为低温限制其极地分布的观点。结合现代白蚁在-2至+3°C即会死亡的特点，证明早白垩世南极圈冬季无持续冰冻。标本中螨类隧道环绕白蚁主隧道的空间分布，首次揭示了两类分解者的生态关系：螨类可能利用白蚁隧道作为移动通道，但较少取食营养贫乏的白蚁粪粒（仅发现1例穿透证据），这与它们在古生代与甲虫、马陆的互动模式形成对比。

这项研究将澳大利亚白蚁记录提前至早白垩世，证实白蚁在1.27亿年前已具备跨越极地的扩散能力。其与螨类的生态互动为理解陆地分解者网络的演化提供了新视角，而极地白蚁的存在更是温室气候的重要生物标志。这些发现促使学界重新评估白垩纪极地森林的碳循环效率——当白蚁这类高效分解者进入极地生态系统，可能显著加速了木质降解速率，进而影响全球碳库平衡。

论文最后指出，当前对白蚁粪粒形态与现生类群的对应关系仍知之甚少，未来需要更多现生白蚁粪粒的化学与结构研究以完善古生物学解释。这项成果不仅填补了冈瓦纳大陆极地昆虫记录的空白，也为探索气候变化下的生物适应性演化提供了深时类比。