苏铁类植物(俗称铁树)是一类古老而独特的裸子植物。苏铁在中生代极其繁盛,在中生代中晚期的陆地生态系统中占据主导地位。尽管苏铁类植物化石在中生代地层中丰富多样,人们对苏铁类植物传粉模式的起源和早期演化却知之甚少。近日,中国科学院南京地质古生物研究所研究团队通过对缅甸琥珀中大量的甲虫化石进行系统研究,发现了一类独特的扁甲类昆虫和它所取食的聚集成簇的苏铁花粉。
综合对比现代不同大陆上这类甲虫与铁树的传粉关系,证明了甲虫与苏铁之间传粉关系的建立不晚于侏罗纪早期,远早于被子植物及其传粉者的起源和兴盛。该研究于8月16日在线发表于《当代生物学》上。与现生松柏类、银杏类等风媒裸子植物不同,目前认为自然状态下苏铁的传粉和繁殖需要昆虫协助完成,即苏铁是一类严格的虫媒裸子植物,传粉者主要包括多种甲虫(鞘翅目)和一些蓟马(缨翅目)。
苏铁目植物目前种类不多,但是它们起源很早,可以追溯到二叠纪。尽管中生代地层中苏铁类植物化石十分常见,但是一直缺乏苏铁传粉早期演化相关的直接化石证据。研究人员在白垩纪中期缅甸琥珀中发现的一枚保存完好的澳洲蕈甲科昆虫,代表一个新属种,即喜苏铁白垩似扁甲。这类甲虫体长约2mm,口器特征非常特化,下颚须很长,上颚基部具有带毛小窝,这些形态特征与现生取食花粉的甲虫十分相似。
研究人员还在这枚甲虫标本的身体和口器旁发现了许多微小的花粉。花粉椭圆形,具单沟,极轴长约21μm,赤道轴长约14μm。经鉴定,这些花粉很可能来源于苏铁类植物,它们大部分聚集成或大或小的花粉簇,而植物的花粉簇的形成暗示着其很可能是一类虫媒植物。
通过对一枚缅甸琥珀化石的多学科综合研究,证明了甲虫与苏铁之间传粉关系起源很早,不晚于侏罗纪早期,这一个传粉关系的建立远早于人们熟知的被子植物及其传粉者(如蜜蜂、蝴蝶等)的兴盛。证明了这种甲虫与苏铁的传粉关系的相对稳定,至少从侏罗纪早期一直延续至今。这项研究为认识中生代陆地生态系统中裸子植物与昆虫的协同演化关系具有重要意义。