二叠纪末生物大灭绝，昆虫如何演化？

“全球变暖”与森林过度砍伐导致森林昆虫多样性不断下降，历史上有没有发生过类似的事情?中国科学院南京地质古生物研究所科学家通过建立全球甲虫化石形态数据库，并利用多种数学模型综合分析发现，二叠纪末生物大灭绝事件明显影响了甲虫的早期演化历程。研究成果发表于最新一期国际综合性学术期刊《eLife》。

专家表示，目前“全球变暖”与毁林事件导致森林昆虫多样性不断下降，与二叠纪末期灭绝事件十分相似。该研究或许有助于人类更好地了解未来昆虫将如何响应全球气候的变化。

二叠纪末生物大灭绝，昆虫如何演化知之甚少

地球上第三次生物大灭绝，发生在距今2.5亿年前的二叠纪末期，史称二叠纪生物大灭绝。这是有史以来最大的一次大灭绝事件，地球上大约90%的物种灭绝，其中有70%的陆地脊椎动物灭绝。

二叠纪生物大灭绝事件，导致占领了海洋近3亿年的主要生物走向衰败直至消失，并让位于新生物种。地球生态系统也因此获得了一次完全更新，并为恐龙等爬行类动物的进化奠定了基础。

昆虫作为现今地球上多样性最高的生物，自石炭纪开始繁盛，在二叠纪已成为陆地生态系统中的重要角色。二叠纪末发生了地质历史上规模最大的生物灭绝事件，导致了陆地生态系统的崩溃。然而，学界对这一时期昆虫的演化过程争议颇大，人们关于昆虫对大灭绝的响应机制知之甚少。

历时三年，建立全球甲虫化石形态数据库

中科院南京古生物所硕士研究生赵显烨在研究员王博的指导下，与古脊椎动物与古人类研究所博士研究生余逸伦，以及俄罗斯、美国的科研人员等合作，依托南京古生物所大数据中心，经过三年大量工作，建立了全球甲虫(昆虫纲：鞘翅目)化石形态数据库。

在此基础上，科研人员利用多种数学模型，对早二叠世至中三叠世甲虫的分类多样性、形态歧异度、系统发育和生态习性等进行了综合分析，重建了甲虫的早期演化历史。研究发现，大灭绝事件特别是去森林化，明显影响甲虫的早期演化历程。

研究表明，在二叠纪末大灭绝事件后，早三叠世的甲虫蛀食性干群近乎完全灭绝，多样性、形态歧异度皆明显降低。早三叠世蛀食性甲虫化石记录的空白与森林生态系统的崩溃时间大致吻合，表明蛀食性甲虫的灭绝可能源于去森林化作用所造成的栖息环境的消失。中三叠世甲虫类群明显恢复，新的蛀食性甲虫类群再次广泛出现，这与森林生态系统的恢复时间相一致。

“这项研究首次利用形态歧异度等指标，分析昆虫化石。基于大数据及多指标、多种模型的联合分析有助于更好地阐释地质历史时期生物的演化规律和可能的驱动力。”中科院南京古生物所研究员王博说，研究证明，甲虫的生态韧性没有想象的那么强，它们的早期演化受环境影响较大。所以，对于昆虫这种小型的物种，人类要投入更多精力去保护。

昆虫对森林枯木分解贡献率达29%

“双碳”是当下的热门词，但很多人可能不知道，现代自然界中，昆虫在陆地碳循环中扮演着重要的角色。

森林是陆地生态系统中最大的碳储库，植食性昆虫通过分解木质组织，将光合作用固定的碳以二氧化碳形式返回于大气。相关研究表明，现今昆虫对森林枯木分解贡献率平均为29%。甚至在短时间内，植食性甲虫的爆发足以让森林从碳汇转变为碳源。

古生代陆生植物大辐射伴随着巨量碳储存和氧气释放，这被认为是同期大气氧含量上升的主导因素。在二叠纪，蛀食性甲虫成为重要的木材分解者。这些甲虫通过与微生物的相互作用显著提高了木材的降解速率。因此，二叠纪蛀食性甲虫的辐射可能是二叠纪大气氧含量下降的一个主要驱动力。