我國科學家糾正熱河生物群沿用百年的分類錯誤

在國家自然科學基金重點項目的資助下,首都師范大學生命科學學院教授任東和他的博士生黃建東,在對中國北方中生代著名的熱河生物群中的昆蟲化石研究中，發現中國義縣組原被認為是類蜉蝣屬的化石應歸入美麗蜉蝣屬，三尾類蜉蝣可能僅分布在西伯利亞的外貝加爾和蒙古共和國，近百年來一直沿用的熱河生物群中所謂三尾類蜉蝣在我國并不存在。

這項研究成果改寫了在國際上沿用了100多年的熱河生物群(Jehol Biota)典型代表分子為三尾類蜉蝣(Ephemeropsis trisetalis)的觀點，由于其重要意義,該成果的相關論文發表在國際重要動物學權威刊物《動物分類》(Zootaxa)(1629期)上。

據任東介紹，熱河生物群是中生代晚期分布在東亞地區尤其是我國遼西、冀北地區的一個非常繁榮的陸相化石群，研究歷史已逾百年。近年來相繼發現早期鳥類、帶毛恐龍、哺乳動物、原始被子植物及訪花昆蟲化石，引起了國際科學界的廣泛關注，目前已有近百篇相關研究論文在國際頂級期刊如Nature，Science上發表。

而三尾類蜉蝣(Ephemeropsis trisetalis)、東方葉肢介(Eosestheria)、狼鰭魚(Lycoptera)是熱河生物群的3個典型分子，它們在確定地層歸屬與熱河生物群的分布范圍上意義重大，因此熱河生物群又被稱為E-E-L生物群。“以前在中國熱河生物群中發現的蜉蝣化石，由于缺乏專業研究，長期以來都被我國學者歸為所謂的三尾類蜉蝣，在各類文獻和教科書中出現的頻率很高，據不完全統計有300余篇的論文及專著涉及到它。我們最近的研究發現，這類標本的命名存在有明顯的錯誤。”任東說。

繁雜的準備工作

作為一類非常古老的類群，雖然三尾類蜉蝣昆蟲已經絕滅。但是由于其原始的脈序和獨特的系統地位，該類化石的研究不僅對探討蜉蝣類群的起源、進化和生活習性及恢復當時的生態環境等方面具有重要的意義，而且對于研究其他有翅昆蟲及其翅的起源與演化，以及不同地質時期古地理、古氣候、地球演變和生物進化等具有重要的參考價值。任東向記者介紹說。

據悉，蜉蝣成蟲的生命非常短,古人曾經用朝生暮死來形容它的短暫生命。因此，蜉蝣成蟲化石并不容易形成，而要采集到適合于研究的完整蜉蝣成蟲化石更是難上加難。

黃建東告訴記者，他們實驗室幾十年來收集加上化石愛好者的無償捐贈總共也只有不到一百件蜉蝣成蟲標本，而就是這些標本為接下來的研究工作打下了堅實的基礎。

在標本收集完成后，研究的進一步工作就是對標本進行篩選，并且在顯微鏡下觀察篩選出來的標本，將觀察結果與標準的三尾類蜉蝣進行系統比對。“這是非常繁瑣和枯燥的工作。”黃建東說，“我要把有研究意義的化石標本手工描繪出來，有時候一天都無法完成一個前翅或者是后翅的繪圖。”

手工繪圖完成后還需要經過掃描輸入電腦，借助專門的圖形編輯軟件進行處理。

另外，由于熱河生物群中的三尾類蜉蝣首先由俄羅斯科學家發現，目前相關的權威文獻大多是俄文的，研究時必須對那些文獻進行翻譯，這也需要花費巨大的心血。

偶然中的必然發現

在日復一日耐心細致的工作中，黃建東意外發現自己觀察的采自遼寧北票、義縣和河北平泉的義縣組的蜉蝣標本與國外文獻中標準的三尾類蜉蝣和類蜉蝣屬其他成蟲標本在翅展、脈序、中胸背板特征等存在較明顯差異。

黃建東觀察的標本與典型的三尾類蜉蝣的不同點，總結起來主要有4點：前翅前緣脈(C)和徑脈(RA)之間的末端翅膜加厚；徑分脈(RS)的后支(RSp)不分叉；在前翅MP2和CuA1 之間有明顯的閏脈(intercary vein)；前翅的翅展在32mm~38.5mm，后翅略長于前翅的1/2。任東課題組據此建立了蜉蝣新屬——美麗蜉蝣屬(Epicharmeropsis)，并建立了兩個新種：E. hexavenulosus，E. quadrivenulosus。

俄羅斯著名的古生物學家Nina. D. Sinitshenkova獲悉這個消息后，特地來到任東所在的實驗室進行驗證，在共同進行了一個多月的研究后，她率先認可了這個研究成果。

對于這個結果，任東并不感到意外。他告訴記者，他的導師洪友崇先生早年對蜉蝣化石進行研究時就曾經提出了疑問，但是由于信息不暢，化石標本占有不夠等原因未能找到更多的證據來進行驗證。

在獲得了相對充足的標本，能夠進行較為系統的比對后，這個發現也就水到渠成了。當然，黃建東的細致工作也是研究取得進展的重要因素，任東并沒有掩飾對自己學生的贊賞。

期待連鎖反應

任東告訴記者，目前，蜉蝣目化石的研究內容不再限于形態的描述，還涉及生態、地理分布、地層、系統發育等方面。

任東認為，此次研究發現的新成果可能引發多米諾骨牌效應。

首先，此次發現更正了前人的分類錯誤，原被認為是類蜉蝣屬的化石應歸入美麗蜉蝣屬。近百年來一直沿用的熱河生物群典型分子組成需要被改寫。另外，蜉蝣系譜的劃分也更加明晰。

其次，作為一種水生昆蟲，蜉蝣是按照水系分布的，種群不同意味著分布水系也不一樣。例如，黃河流域與長江流域魚的種群就不一樣。所以可以認為，三尾類蜉蝣分布范圍可能縮小為西伯利亞的外貝加爾和蒙古共和國。

最后，曾經有學者按照水生節肢動物的分布情況，提出存在古黑龍江水系的觀點。美麗蜉蝣屬的發現，對于古黑龍江水系是否存在，起碼從昆蟲研究觀點來看還需要進一步考證。

“可以預見，美麗蜉蝣屬發現和建立將是一系列古生物學新發現的前奏，我們也希望能夠在接下來的研究中繼續作出自己的貢獻。”任東說。