化石材料揭示三叠纪—侏罗纪之交植物与昆虫的相互关系

植物和陆生节肢动物（主要为昆虫）是陆地生态系统中最丰富和最具多样性的组成部分。探究地质历史时期植物与昆虫间的相互作用关系，对于深入了解陆地生态系统的复杂演变过程具有重要意义。

我国华南的四川盆地东北缘的上三叠统—下三叠统地层连续发育，富含丰富的植物化石。一百多年以来，古植物学者对四川盆地中生代古植被组成和多样性特征等已经开展了深入的研究，但通过植物化石叶片上保存的昆虫伤害遗迹，来开展植物与昆虫相互作用的研究一直处于空白状态。

近期，中国科学院南京地质古生物研究所博士生许媛媛在研究员王永栋和瑞典自然历史博物馆教授Stephen McLoughlin联合指导下，根据课题组长期以来在四川盆地扎实的野外工作以及积累的大量植物化石材料，首次对东特提斯地区川东北三叠纪—侏罗纪之交植物与昆虫的相互关系开展了深入研究。相关成果发表在国际学术期刊《生态学与进化前沿》（Frontiers in Ecology and Evolution）。

研究人员对四川盆地东北宣汉地区上三叠统须家河组顶部和下侏罗统珍珠冲组最底部化石层开展了系统化石采集和深入研究。通过对1000余块植物叶片化石的细致观察和统计，共确认7种昆虫伤害类型，分别为：洞孔取食、边缘取食、表面取食、骨架化取食、刺吸或抽吸、虫瘿和产卵。其中，除了骨架化取食仅见于研究区内晚三叠世双扇蕨科植物叶化石表面外，其余六种功能性取食/产卵方式均跨越三叠—侏罗纪界线，同时存在于晚三叠世须家河植物群和早侏罗世珍珠冲植物群，并常见于真蕨类、苏铁类、银杏类和松柏类等植物类群。

通过进一步的分析，研究发现尽管在三叠—侏罗纪界线前后植物群的组成特征发生了明显变化，但不同伤害类型出现的频次几乎没有变化，这可能反映了在重大地质事件转折期之后，面对植被群落组成的显著变化，节肢动物等植食者能够很快适应新的环境并找到可供替代的植物类群作为取食对象。

除此之外，研究者还发现一些备受昆虫青睐的植物类群会在其叶片表面长出毛刺或在叶片边缘长出锯齿，并在叶片中轴发育有显著的瘤状突起或增厚。这些特征传统上大多被作为植物分类的形态学重要依据，但研究推测它们更可能是植物为了抵御昆虫伤害而演化出的自我保护机制。

此次研究是我国华南地区开展的首次三叠纪与侏罗纪之交植物与昆虫相互作用的成果报道。后续将在东亚地区更多剖面和更大区域内开展植物叶片与昆虫伤害的深入研究，以便更好地了解陆地生态系统对地史时期重大地质事件和生态危机的响应机制。

本研究得到了国家自然科学基金重点项目、面上项目和青年基金项目、瑞典研究理事会和国家留学基金委留学基金联合资助。

论文相关信息: Yuanyuan Xu, Yongdong Wang*, Liqin Li, Ning Lu, Yanbin Zhu, Zhuanli Huang, and Stephen McLoughlin*, 2023. Plant-insect interactions across the Triassic–Jurassic boundary in the Sichuan Basin, South China. Frontiers in Ecology and Evolution, 11: 1338865. https://doi.org/10.3389/fevo.2023.1338865.

四川盆地晚三叠世和早侏罗世各类群植物的昆虫伤害类型多样性与所占比例

晚三叠世须家河组部分植物叶片化石表面不同的昆虫伤害类型

早侏罗世珍珠冲组部分植物叶片化石表面不同的昆虫伤害类型

部分植物化石叶片边缘的锯齿状特征(A-B)和叶片中轴显著的瘤状突起/增厚(C)