白垩纪琥珀揭示早期黾蝽的交配行为

交配化石在研究动物的交配行为及其生活史特征演化等方面发挥着不可替代的作用。近日，我室中生代陆地生态系统研究中心黄迪颖研究团队通过对约1亿年前缅甸琥珀中黾蝽的研究，首次发现了黾蝽集群保存的两性配对化石。相关研究成果于4月3日在线发表在英国《皇家学会会刊B辑》（Proceedings of the Royal Society B）。

短暂的交配行为难以在昆虫化石中被记录，尤其是对于水生昆虫而言，这限制了研究人员对地质历史时期相关行为策略演化历史的全面理解。本次研究基于两性配对化石中黾蝽的形态功能学和行为生态学综合分析，揭示了白垩纪中期黾蝽的交配行为和潜在的性冲突。

黾蝽是一类常见的水生半翅目昆虫，它们在水面上生活、取食和交配，占据了广泛的生态位，包括淡水、海岸，甚至远洋水域。它们以独特的形态适应性和多样的生物行为成为了进化生物学、生态学以及跨学科研究的焦点，还为水面仿生技术的发展提供了重要的理论基础。

黾蝽常见的交配系统（I型）以显著的性冲突为特征，表现为两性间的交配斗争，伴有一系列雄性骚扰、强制侵犯和恐吓威胁等行为；而雌性则展现出一定的形态适应和行为策略以抵制代价高昂的交配尝试。中生代黾蝽化石记录缺乏，例如黾蝽科（Gerridae），仅在法国琥珀中有过报道。

此次研究的琥珀标本中内含7个罕见缅甸黾蝽成虫（Burmogerris rarus gen. et sp. nov.）和若干若虫，包括三对两性配对的成体标本，其中两对为体型较小的雄性位于雌性背上，记录了白垩纪水生昆虫交配的情形。两对和一只单独的雄性被保存在同一树脂层中，很可能记录了同一个微事件。因而，研究推测这类黾蝽于缅甸琥珀生态系统中可能具有较高的种群密度且可能不具领地行为。

研究人员运用激光共聚焦显微镜、荧光显微镜等设备对其进行了详细的形态学研究，发现罕见缅甸黾蝽的前足胫节表现出显著的性二型现象。即雄性的前足胫节略弯曲，内缘具15-17个不连续分布的梳状刚毛簇；雌性前足胫节直，且不具此类梳状结构。通过与现生宽肩水黾科（Veliidae）中雄性前足胫节的类似结构对比，研究认为雄性罕见缅甸黾蝽高度特化的前足胫节可作为抓握装置，代表了其在交配斗争中克服雌性抵抗的相关适应。

琥珀化石中三对黾蝽的配对状态可能记录了两性交配前的斗争场景或交配后的接触守卫状态（为避免精子竞争而延长交配时间）。研究推测雄性罕见缅甸黾蝽可能采取主动寻找并骚扰雌性的策略。此次缅甸琥珀中的新发现对于理解黾蝽交配行为的演化具有重要意义。

此外，基于对缅甸琥珀生态系统的认识和新化石体型、翅、足、爪等形态的综合分析，研究认为罕见缅甸黾蝽可能栖息于海滨附近水流较缓的、不稳定的小型水体边缘，例如潮汐形成的池塘。在一定程度上解释了为何聚集的配对水黾会被树脂所包裹。

本研究项目由国家自然科学基金委员会，第二次青藏科考专项，洪堡基金会等相关项目联合资助。南京古生物所孙捷绘制复原图。

论文相关信息：Fu Y, Cai C, Chen P, Xuan Q, Myint TA, Huang D. 2024 Group mating in Cretaceous water striders. Proc. R. Soc. B 291: 20232546. https://doi.org/10.1098/rspb.2023.2546.

白垩纪缅甸琥珀中配对的罕见缅甸黾蝽

罕见缅甸黾蝽的形态特征

罕见缅甸黾蝽交配的生态复原图