石头里的《昆虫记》

在漫长的生物进化历史中，大量形形色色的昆虫物种曾经出现在地球上。它们中的许多种类在我们人类到来之前就已经消失，化石成为我们接触它们的唯一途径。通过这些大自然印刷在石头上的《昆虫记》，我们终于有机会阅读这些远古小精灵的故事……

在地球漫长的历史里，曾经生活过无数的昆虫，它们死亡后的遗体或者生活遗留下来的痕迹，有时会被泥沙掩埋起来。在随后的岁月中，这些昆虫遗体内的软体组织被分解殆尽，而外壳等坚硬的部分与包围在周围的沉积物一起变成了石头，但是它们原来的形态、结构依然保留着;同样，它们当时生活留下的一些痕迹也可以这样保留下来。我们把这些石化了的昆虫遗体、遗迹统称为“昆虫化石”。

下面，就让我们一起来分享一下昆虫化石里面蕴藏的秘密。

谁为世界“第一朵花”传粉？

1998年，一个由中国和美国植物专家合作的研究团队宣布，从中国辽宁省1.45亿年前的侏罗纪晚期地层里找到了世界上的“第一朵花”——辽宁古果。虽然花本身并没有被发现，这只是科学家们根据从一块化石里发现的豆荚形状果实作出的推论，但这已经足以让学术界震惊。因为果实只能由花形成——找到了最古老的果实就意味着最古老的花的存在。这个消息吸引了美国、英国和日本等20多个国家的近百家新闻媒体蜂拥而至，并纷纷以“世界最古老的花在中国”为主题报道了这一重大发现。

但是，人们在惊叹这一曾经令达尔文困惑并被他称为“一个讨厌的谜”的谜底终于被揭开的同时，却对“第一朵花的花粉是如何传播的？”这一问题未有提及，显然，这个问题被研究者们忽视了。

作为一个昆虫研究者，我对这个问题却很感兴趣。众所周知，花的传粉分为“自花传粉”和“异花传粉”两大类，而“异花传粉”则又有“风媒”和“虫媒”两大类。那么，“世界第一朵花”的花粉是如何传播的呢？会是通过昆虫传播的吗？带着这个疑问，我与国内许多化石收藏者联系，希望通过他们找到为世界第一朵花传粉的昆虫。但是由于昆虫化石非常稀少，加上太过微小，收藏者往往对它们不太感兴趣，即使有保存，也多是一些大型昆虫化石，或者来源不明，不具备科学研究价值。因此，我这个愿望迟迟没能实现。

功夫不负有心人，机会来了。2012年2月，一位辽宁省朝阳市（即第一朵花发现地）的化石收藏家老刘向我提供了一批他收藏的化石照片。在这批照片里我见到了两件辽宁古果的化石，其中一件的植株还非常清楚完整。他告诉我，这些化石是他在当地发现的。当我问他在挖掘古果化石过程中是否发现有昆虫化石时，他给了我肯定的回答，并兴奋地发了好些昆虫化石照片给我。他还告诉我说：“这些昆虫化石都是在挖掘古果时同时发现的。”为了严谨起见，我请他拍摄了一批化石埋藏地的照片来证实。从照片可以清楚地看出，古果和这些昆虫化石是同一地层发现的，都来自火山灰形成的沉积岩。这些化石应该是源自一次意外的火山爆发，火山灰将这些昆虫和古果同时埋藏，它们便一起形成了化石。我惊喜地看到，火山灰细小的颗粒使这些化石的细节都保存得非常清晰，科研价值极高。我便立即向他征集了这批昆虫化石。经过研究发现：这批昆虫化石主要包括蜡蝉、蝽和金龟子等一些以植物为食的昆虫。显然，火山爆发前这里曾经是一片热闹的昆虫世界……

一只和蜜蜂很相似的昆虫吸引了我的注意，它体长7毫米，体积大约只有现代蜜蜂的五分之一，但却具备现代蜜蜂的基本特征，尤其是那对翅膀和触角，与现代蜜蜂几乎如出一辙。在与现代蜜蜂反复比较后，我确认，这就是一只蜜蜂的始祖，除了比现代蜜蜂更多的腹部分节和较细的腿体现了远古昆虫的特征外，其他特征都和现代蜜蜂相似。

大量科研资料已经证明，在漫长的进化道路上，蜂与花一直就是协同进化的。蜜蜂为被子植物进行异花传粉，帮助它们实现基因转移，使植物不断地发生遗传变异，在不同环境条件的影响下，形成新的物种，从而导致了地球上被子植物的遗传多样性。世界各地发现的化石证明，被子植物在进化的过程中，花朵由小变大，外形逐渐多样化。蜜蜂为适应花朵的变化，在形态结构上也发生了相应的变化，身上的绒毛由稀变密，由短变长，使更多的花粉能粘在身上。为了更多地收集花粉，蜜蜂后足逐渐进化出花粉框，便于携带更多的花粉;口器也进化为嚼吸式，有利于吸取花蜜。这只与古果同时发现的蜜蜂体型比现代蜜蜂小得多，正好适合可能也同样微小的古果花朵;它的身体上没有明显的绒毛，也与蜜蜂进化研究的结论相吻合。它作为一个实物证据，验证了许多科学推论的正确性。

那么，它是不是最早的蜜蜂呢？关于蜜蜂的起源，学术界众说纷纭。欧美大多数科学家根据基因研究推测认为：蜜蜂最早出现于1.2亿年前的非洲，但是以前发现的蜜蜂化石最早记录只是在6500～7000万年前。2006年，美国俄勒冈州立大学的专家在缅甸北部的一个矿井中发现了一只嵌在琥珀中的蜜蜂，这个发现把蜜蜂的历史又向前推进了3500万年，它被认为是迄今为止所发现的最古老的蜜蜂。

而我眼前的这只蜜蜂化石与辽宁古果一样，它来自1.45亿年前！

早在几乎是辽宁古果面世的同时，北京自然博物馆的专家就提出：根据世界范围内已知的蜜蜂化石的地史分布、古地理变迁，发展阶段以及其共生的动、植物化石等资料，推测蜜蜂起源于1.3亿年前的华北古陆。2009年，又有学者在《中国蜂业》杂志上一篇纪念达尔文诞辰200周年的文章中提出，按照食物链中蜂与花始协同进化的规律，推测蜜蜂可能在辽宁古果后开始出现。

但是，对于以上这些推测，由于一直缺失相关的蜜蜂化石证据，使得这些推测缺乏有力的支撑，因此未能得到国外学术界的广泛承认。然而，现在这个蜜蜂化石的发现显然为这些推测提供了有力证据。

那么，除了蜜蜂，还会有其他昆虫为世界最早的花传粉吗？在这批化石中，另外一只同样体长7毫米，比蜜蜂化石保存得更加清晰完整的虻化石也成为“候选者”。这块虻化石和现代喜欢访花的虻类外观也相当相似。与这只蜜蜂一样，它也应该是世界上最早的传粉者。我眼前仿佛浮现出了这样一片景象：1.45亿年前的我国北方大地上，郁郁葱葱的古果类植物丛中，体型娇小的远古蜜蜂和喜花虻类一起，在庞大的恐龙脚边来回穿梭，为世界最早的花传粉而忙碌着……

作者简介

赵力，著名昆虫学家，生物和野生动物保护高级工程师，中央电视台科学顾问，美国国家自然科学基金会全球鳞翅目（蝴蝶与蛾类）调查计划中国区首席专家，世界自然基金会（WWF）、国际生物多样性保护联盟（CI）等国际著名自然保护组织特邀国际专家组成员。在国内外出版多部研究和科普专著，被媒体和学术界誉为“中国蝴蝶王子”和“中国的法布尔”。成都华希昆虫博物馆馆长。

昆虫化石

化石（Fossil）一词来自拉丁文“fossillis”，意思是“挖出来”。化石是远古生物的遗体或遗迹变成的石头。从化石上我们可以看到古代生物的样子，从而可以推断出它们当时生活的情况，了解生物从古到今的变化。

昆虫是高等的陆生节肢动物，最早的昆虫出现在距今4.4亿年前，它们的家族一直都非常兴旺。今天，昆虫已经是地球上最繁盛的动物类群。由于在形成化石的过程中，昆虫的钙化能力很弱，所以昆虫化石的形成很艰难，存世量很少。

世界最早的蜜蜂化石（1.45亿年前）

世界最早蜜蜂化石埋藏地环境

达尔文的“讨厌之谜”

100多年前，英国生物学家达尔文曾因被子植物突然在白垩纪大量出现，并因找不到它们的祖先类群和早期演化的线索而感到困惑不解，称之为“讨厌之谜”。100多年后，“辽宁古果”的出现为解开这个谜提供了重要依据。国外有科学家预言：由于“辽宁古果”的发现，有望最终解开达尔文所称的“讨厌之谜”。

辽宁古果

辽宁古果属于古果科（该科包括辽宁古果和中华古果两种化石植物）。

辽宁古果的生存年代为距今 1.45亿年的中生代，比以往发现的被子植物早1500万年，被国际古生物学界认为是迄今最早的被子植物，就此为全世界的有花植物起源于辽宁西部提供了有力的证据。从辽宁古果化石表面上看，化石保存完好，形态特征清晰可见。

辽宁古果化石

1996年，中国古生物学家孙革在辽宁北票市黄半吉沟村早白垩纪的火山沉积岩中发现了迄今世界上最早的被子植物化石——“辽宁古果”。

辽宁古果化石标本是辽西热河生物群的重要组成部分。

1998年11月27日，《科学》杂志以封面文章发表了孙革等撰写的《追索最早的花——中国东北侏罗纪被子植物：古果》的论文，从而使“辽宁古果”终于得以在世界的注视下显露了它的“庐山真面目”。一时间，美国、英国、日本、新加坡等20多个国家的近百家新闻媒体蜂拥而至，并纷纷以“世界最古老的花在中国”为主题报道了这一重大发现。

蜻蜓与狼鳍鱼的亿年相守

夏天，在农家的池塘边，在山间的溪流旁，我们都可以见到蜻蜓忙忙碌碌地飞来飞去，轻捷掠过空中的身影宛如飞行的宝石。无论是刘禹锡“蜻蜓飞上玉梢头”的情调，还是杜甫“点水蜻蜓款款飞”的意境，都表明蜻蜓在我们中国的文化里是一种惹人喜爱的小昆虫，它们款款的倩影，曾给了我们无限的暇思。但在西方的文学作品里，它们却不怎么受欢迎。欧洲人常常把它们与巫术联想到一起，称它们为“魔鬼之马”“飞龙”等等，连蜻蜓的英文名称（dragonfly）也是“会飞的龙”，由“龙”（dragon）和“飞”（fly）组成，而在西方，龙是一种令人恐怖的动物。也许我们会觉得将蜻蜓与龙联系起来过于勉强，但是蜻蜓与恐龙却的确同时生活过，远古蜻蜓的化石就是证据。

蜻蜓与狼鳍鱼化石

2014年11月，我从辽宁北票市收集到一块非常有趣的化石。在这块化石上有一只非常完整的蜻蜓，这只蜻蜓翅膀展开宽达9.8厘米，外观纤毫毕现，甚至翅膀上的脉络和腿上的细毛也非常清晰，栩栩如生，仿佛还在展翅飞翔。虽然蜻蜓化石在包括中国、美国、蒙古、法国、英国和俄罗斯等地都曾被发现，但是大多数只有一片残破的翅膀，如此完整的蜻蜓化石实在是凤毛麟角。这是因为，蜻蜓身体只有薄薄的一层外骨骼，极易遭损坏，往往来不及形成化石，就被细菌分解得无影无踪。例如不久前媒体报道的一块1.1亿前的蜻蜓化石，就只有一片翅膀被保存下来。

眼前这块化石更有趣的是，在蜻蜓旁边，还有一条远古鱼类——狼鳍鱼。狼鳍鱼是原始的真骨鱼类，种类很多，为中生代后期东亚地区的特有鱼类，早在1.25亿年前就已经全部绝灭。而这条狼鳍鱼则是1.4亿年前的物种。它们多数种类的牙齿较小，可能以浮游生物为食;个别种类的牙齿略大，可以捕食小昆虫。我国的狼鳍鱼主要发现在北方，辽西的北票市发现数量最多。狼鳍鱼化石一般保存完好，属静水环境下的原地埋藏。

关于这块化石的成因，经过研究，我认为是远古火山爆发的产物。因为埋藏它们的岩石是火山灰形成的，可以想象化石形成时发生的一幕：大约在1.4亿年前的一天，突然发生了强烈的火山爆发，大量的火山灰铺天盖地而来，这只正在湖泊上空飞舞的蜻蜓遇到高温火山灰后立即死亡。但火山灰并没有烧坏它的身体和翅膀，它落在了下方的水面上，漂浮着。与此同时，突如其来的火山喷发也惊动了水中的狼鳍鱼，它们纷纷逃跑，但是为时已晚，火山喷出的热焰覆盖了周围的一切。伴随着火山喷发飞射出来的火山灰降落在湖面上，很快把湖泊填满，狼鳍鱼无处可逃，最后和水面漂浮的蜻蜓一起被灼热火山灰覆盖起来。由于火山灰的细密，加上高温作用，蜻蜓和鱼都被火山灰紧紧地包裹起来，并且迅速炭化，在灰烬里留下了自己的印痕。后来，随着地质变化，上面又覆盖上了时代较晚的地层，光阴消逝，被火山灰紧裹的两个生命就形成了眼前这个几近完美的化石。

比起单独的蜻蜓化石，这块化石能够更直观地反映蜻蜓的进化历程和远古生活状态，是可遇而不可求的珍品。在这块化石的产地，科学家们在同一地层里，甚至在和狼鳍鱼紧挨着的地方还找到过恐龙化石。其中，既有大型的蜥脚类恐龙，也有小巧玲珑的鹦鹉嘴龙化石。它们的尸体在同一时代、同一地方掩埋，有足够的理由说明，它们曾经是生活在同一时期的，只不过各自的生活空间不同罢了：狼鳍鱼生活在水中，恐龙生活在陆地上，而蜻蜓则自由自在地飞翔在空中……它们共同栖息在侏罗纪晚期那一片片湖泊和沼泽密布的潮湿温暖天地里。

恐龙是否热血沸腾？

恐龙到底是冷血动物还是温血动物？传统观点一直认为，恐龙是冷血动物。直到20世纪70年代，美国哈佛大学的一位教授才大胆提出恐龙温血说。于是，在科学界展开了一场恐龙是否是温血动物的大辩论。科学家们对这个问题各执己见，争论不休。

蚊子化石（1.4亿年前）

2009年1月，美国华盛顿大学的一个科学家小组在对恐龙化石和计算机模型的运算结果进行分析后宣称，恐龙很可能是温血动物。不过，这项研究成果还未获得来自独立研究人员的评估。此外，尚不清楚可借助何种方法来验证这一结论。

2011年9月，《科学时报》刊发的一篇题为《大型恐龙是温血动物有望解决古生物学史最久争论》的文章称，科学家利用一项曾为气候学家所独享的技术，证明了大型的四足恐龙与哺乳动物具有类似的体温。有证据表明，它们要么是温血动物，要么比现代爬行动物更善于保持体温。

多年来，几乎所有科学家都把研究重点放在了对恐龙本身的研究上，试图从恐龙自身的化石上找出证据。但是，由于可以作为直接证据的恐龙软体组织几乎无法变成化石保存下来，因此这个争论一直缺乏证据。

能否换一个角度呢？2012年3月，我通过对收集到的一批恐龙时代的昆虫化石进行了研究后推断，恐龙很可能是“温血动物”。

在研究一批恐龙时代的昆虫化石时，一只保存完整的蚊子化石引起了我的兴趣。身长仅1厘米的它来自辽宁省，深埋在地下大约1.4亿年前的岩石层中。这个模糊的年代比较微妙地处于侏罗纪与白垩纪交替期，但无论如何都是大恐龙时代，因此这只蚊子绝对曾“与恐龙同行”。

蚊子曾“与恐龙同行”

从化石构造看，这只蚊子是吸血的种类。现代科学研究早已经证实，雌蚊是通过红外线探测来寻找吸血对象的。当它的触角接收到辐射热时，它就可以通过两条触角感应到的热量差异来确认温血动物的方位，在温血动物发出的红外线的指引下朝目标飞去。根据离热源越近所接收到的辐射热越多的原理，蚊子就能准确地测知辐射热源的方位，找到吸血对象。由于只能靠热源定位，所以蚊子只吸温血动物的血液。

恐龙时代如果有蚊子，那么必然有它的食物——温血动物。这个时期，具备温血的其他动物都还没有出现，那么，雌蚊子最可能的食物来源是什么呢？恐龙血！而且这只蚊子只有一厘米长，只能刺穿较薄的皮肤，如果它以恐龙血为食物，可见恐龙表皮毛细血管很丰富，这也是温血动物的特征之一。与现代蚊子相比，恐龙时代蚊子还是算比较大型的，也许随着大型猎物的消失，蚊子的体型也变得苗条起来。

当然，这个推断也许还存在一些瑕疵。有人也曾在南美洲的雨林拍下过蚊子对青蛙下毒手，虽然这在全球范围并不常见。另外，从全球范围已经发现的恐龙皮肤化石中，可以推断出它们的表皮往往覆盖着厚厚的鳞片，蚊子口器恐怕难以钻进这样的皮肤。但也不排除一些小型恐龙的皮肤并没有那么厚。无论如何，这只蚊子就是曾经“与恐龙同行”，这已经是个奇迹了。

成都华希昆虫博物馆

成都华希昆虫博物馆作为我国唯一的昆虫类国家级博物馆，征集到的昆虫化石达17个目，几乎涵盖了我国已经发现的所有昆虫化石类群，这些化石中不少保存得相当精美，蜻蜓的薄翼、蝎蛉的细嘴、甲虫鞘翅上的花纹都清晰可见，甚至蚂蚁的刚毛在显微镜下也历历在目……令人叹为观止。在这些栩栩如生的昆虫化石中，有的外形和现代昆虫差异很大，例如比现代蜉蝣大数倍的三尾蜉蝣;也有的和它们的后裔几乎一模一样，例如连花纹和翅脉也几乎没有变化的沫蝉和瓢虫……在这些石头里的昆虫背后，隐藏着一个个远古的充满神秘的《昆虫记》的故事……

成都华希昆虫博物馆收藏的这些形成于1.3亿～1.65亿年前的昆虫化石非常珍贵，将在未来新馆建成的时候向观众公开展出，让大家有机会见到这些穿越亿万年来自恐龙时代的小精灵。