中国科学家纠正热河生物群沿用百年的分类错误

我国科学家纠正热河生物群沿用百年的分类错误

　　

    在国家自然科学基金重点项目的资助下,首都师范大学生命科学学院教授任东和他的博士生黄建东,在对中国北方中生代著名的热河生物群中的昆虫化石研究中，发现中国义县组原被认为是类蜉蝣属的化石应归入美丽蜉蝣属，三尾类蜉蝣可能仅分布在西伯利亚的外贝加尔和蒙古共和国，近百年来一直沿用的热河生物群中所谓三尾类蜉蝣在我国并不存在。

    这项研究成果改写了在国际上沿用了100多年的热河生物群(Jehol Biota)典型代表分子为三尾类蜉蝣(Ephemeropsis trisetalis)的观点，由于其重要意义,该成果的相关论文发表在国际重要动物学权威刊物《动物分类》(Zootaxa)(1629期)上。

    据任东介绍，热河生物群是中生代晚期分布在东亚地区尤其是我国辽西、冀北地区的一个非常繁荣的陆相化石群，研究历史已逾百年。近年来相继发现早期鸟类、带毛恐龙、哺乳动物、原始被子植物及访花昆虫化石，引起了国际科学界的广泛关注，目前已有近百篇相关研究论文在国际顶级期刊如Nature，Science上发表。

    而三尾类蜉蝣(Ephemeropsis trisetalis)、东方叶肢介(Eosestheria)、狼鳍鱼(Lycoptera)是热河生物群的3个典型分子，它们在确定地层归属与热河生物群的分布范围上意义重大，因此热河生物群又被称为E-E-L生物群。“以前在中国热河生物群中发现的蜉蝣化石，由于缺乏专业研究，长期以来都被我国学者归为所谓的三尾类蜉蝣，在各类文献和教科书中出现的频率很高，据不完全统计有300余篇的论文及专著涉及到它。我们最近的研究发现，这类标本的命名存在有明显的错误。”任东说。

    繁杂的准备工作

    作为一类非常古老的类群，虽然三尾类蜉蝣昆虫已经绝灭。但是由于其原始的脉序和独特的系统地位，该类化石的研究不仅对探讨蜉蝣类群的起源、进化和生活习性及恢复当时的生态环境等方面具有重要的意义，而且对于研究其他有翅昆虫及其翅的起源与演化，以及不同地质时期古地理、古气候、地球演变和生物进化等具有重要的参考价值。任东向记者介绍说。

    据悉，蜉蝣成虫的生命非常短,古人曾经用朝生暮死来形容它的短暂生命。因此，蜉蝣成虫化石并不容易形成，而要采集到适合于研究的完整蜉蝣成虫化石更是难上加难。

    黄建东告诉记者，他们实验室几十年来收集加上化石爱好者的无偿捐赠总共也只有不到一百件蜉蝣成虫标本，而就是这些标本为接下来的研究工作打下了坚实的基础。

    在标本收集完成后，研究的进一步工作就是对标本进行筛选，并且在显微镜下观察筛选出来的标本，将观察结果与标准的三尾类蜉蝣进行系统比对。“这是非常繁琐和枯燥的工作。”黄建东说，“我要把有研究意义的化石标本手工描绘出来，有时候一天都无法完成一个前翅或者是后翅的绘图。”

    手工绘图完成后还需要经过扫描输入电脑，借助专门的图形编辑软件进行处理。

    另外，由于热河生物群中的三尾类蜉蝣首先由俄罗斯科学家发现，目前相关的权威文献大多是俄文的，研究时必须对那些文献进行翻译，这也需要花费巨大的心血。

    偶然中的必然发现

    在日复一日耐心细致的工作中，黄建东意外发现自己观察的采自辽宁北票、义县和河北平泉的义县组的蜉蝣标本与国外文献中标准的三尾类蜉蝣和类蜉蝣属其他成虫标本在翅展、脉序、中胸背板特征等存在较明显差异。

    黄建东观察的标本与典型的三尾类蜉蝣的不同点，总结起来主要有4点：前翅前缘脉(C)和径脉(RA)之间的末端翅膜加厚；径分脉(RS)的后支(RSp)不分叉；在前翅MP2和CuA1 之间有明显的闰脉(intercary vein)；前翅的翅展在32mm~38.5mm，后翅略长于前翅的1/2。任东课题组据此建立了蜉蝣新属——美丽蜉蝣属(Epicharmeropsis)，并建立了两个新种：E. hexavenulosus，E. quadrivenulosus。

    俄罗斯著名的古生物学家Nina. D. Sinitshenkova获悉这个消息后，特地来到任东所在的实验室进行验证，在共同进行了一个多月的研究后，她率先认可了这个研究成果。

    对于这个结果，任东并不感到意外。他告诉记者，他的导师洪友崇先生早年对蜉蝣化石进行研究时就曾经提出了疑问，但是由于信息不畅，化石标本占有不够等原因未能找到更多的证据来进行验证。

    在获得了相对充足的标本，能够进行较为系统的比对后，这个发现也就水到渠成了。当然，黄建东的细致工作也是研究取得进展的重要因素，任东并没有掩饰对自己学生的赞赏。

    期待连锁反应

    任东告诉记者，目前，蜉蝣目化石的研究内容不再限于形态的描述，还涉及生态、地理分布、地层、系统发育等方面。

    任东认为，此次研究发现的新成果可能引发多米诺骨牌效应。

    首先，此次发现更正了前人的分类错误，原被认为是类蜉蝣属的化石应归入美丽蜉蝣属。近百年来一直沿用的热河生物群典型分子组成需要被改写。另外，蜉蝣系谱的划分也更加明晰。

    其次，作为一种水生昆虫，蜉蝣是按照水系分布的，种群不同意味着分布水系也不一样。例如，黄河流域与长江流域鱼的种群就不一样。所以可以认为，三尾类蜉蝣分布范围可能缩小为西伯利亚的外贝加尔和蒙古共和国。

    最后，曾经有学者按照水生节肢动物的分布情况，提出存在古黑龙江水系的观点。美丽蜉蝣属的发现，对于古黑龙江水系是否存在，起码从昆虫研究观点来看还需要进一步考证。

    “可以预见，美丽蜉蝣属发现和建立将是一系列古生物学新发现的前奏，我们也希望能够在接下来的研究中继续作出自己的贡献。”任东说。