約1億8千万年前！中国の化石が最古の昆虫の「婚姻飛行」行動を明らかにする

1974年、陝西省臨潼区西陽村の村民が井戸を掘っているときに偶然兵馬俑の破片を発見し、これが秦の始皇帝兵馬俑の発掘の始まりとなった。

2021年4月から5月にかけて、広西チワン族自治区賀州市の西湾盆地で、中国科学院南京地質古生物学研究所の科学者らが初めてキバガエル科の化石を発見した。これらの化石は昆虫化石研究の分野における「兵馬俑」です。

科学調査隊は急斜面に沿った地層を調査した。

画像提供：中国科学院南京地質古生物学研究所

Psammothidae科の化石が初めて発見されたことは大きな意義がある。これは、最古の昆虫の交尾飛行行動を明らかにするだけでなく、中生代の湖沼生態系の特徴と進化の過程、および水と陸の生態系のつながりを深く理解するための重要な証拠も提供します。

パート1

カゲロウの「集団結婚式」

広西チワン族自治区賀州市西湾盆地の下部ジュラ紀の石梯層で、ムカデ科の昆虫の化石が発見された。科学者たちはこれをジュラ紀サメ科（Jurassephemera zhangi Zhang et al., 2022）と名付けた。現在、この科に属する種は世界中で 4 種しか記録されていません。

張氏のジュラ紀のサシチョウバエのコロニーが初めて「発掘」されたときの様子

画像出典：張千奇撮影

広西で発見された新しい属と種は、主に新しい属と種の前翅のMA脈の分岐が基部に近いため、他の3種とは多少異なります。さらに、張氏のジュラ紀サシチョウバエは、保存された昆虫の数が多く、体が完全で、前翅がはっきりしているという特徴も備えている。

カゲロウの化石の部分拡大図

画像提供：中国科学院南京地質古生物学研究所

今回発見された化石は、絶滅した Psammothidae グループに関してこれまでに知られている中で最も詳細な形態学的および分類学的進化情報を保存しています。

張氏のジュラ紀の砂カゲロウで構成される発掘されたカゲロウの群れには数百匹の個体が含まれており、カゲロウ昆虫の化石の羽は完全な状態で、体が異なる方向を向いている。これらは、昆虫の群れが婚姻飛行中に死んだ後にその場に堆積したもので、「兵馬俑」と非常によく似ています。そのため、昆虫化石研究の分野における「兵馬俑」であると言っても過言ではありません。

カゲロウ昆虫の化石の発見は、保存状態が良いことに加え、それ以上に重要な意味を持っています。また、数十億年にわたる集団の結婚式も示しています。

自然がカメラだとしたら、カゲロウの化石は自然が人類に残した「フィルム」です。この化石「フィルム」は、約1億8千万年前に我が国南部の湖で殻から出てきた昆虫が群れをなして繁殖する様子を鮮明に映し出している。この生物学的現象には、「婚姻飛行」という詩的な言葉もあります。

化石「フィルム」の中のカゲロウは、さまざまな姿勢で忙しく動き回り、頭から尾までお互いを見ています。繁殖を終えて静かに死んでいく姿はまさに壮観です。 1億8000万年後の今日まで、科学者によって再発見されることはありませんでした。

社会性昆虫は、繁殖して新しいコロニーを形成するために婚姻飛行という過程を経て、それが際限なく続き、色彩豊かな自然を作り上げます。

西湾盆地におけるジュラ紀初期の生態系の復元地図

画像出典：中国科学院南方古生物学研究所の楊定華氏による描画

結婚旅行は実は日常生活でとてもよくあることなのです。春から夏にかけて、飛翔昆虫の群れが一帯に集まり飛び回る現象は、実は「婚姻飛行」と呼ばれています。

「裸と飢餓」は今日の陸上生態系に広く存在しており、この現象に関する最も古い化石記録は主に熱河生物群などの白亜紀の化石に報告されています。

この「フィルム」を「現像」することで、科学者はカゲロウの化石についてより明確な理解を得ることができる。科学者らは、この発見の地質年代と合わせて、西湾盆地のカゲロウの群れの化石は、昆虫の交尾飛行行動として知られている最古のものであると述べた。

パート2

最も古い昆虫資源パルス現象

西湾盆地のカゲロウ群の化石は、昆虫の婚姻飛行行動として知られている最古のものであり、また昆虫資源の脈動現象として知られている最古のものである。

では、昆虫資源パルス現象とは何でしょうか?

自然界では、リソースの変動は、低頻度、高強度、短時間を特徴とするパルスの形で発生することがあります。リソース パルスとは、短期間で大量のリソースが利用可能になるイベントです。

資源パルスイベントは、異なる生態系領域間でのエネルギー、栄養素、バイオマスの移動にとって重要なメカニズムです。この現象は現代の生態系に広く見られますが、数十億年前の古代地球における同様の記録についてはほとんどわかっていません。

したがって、西湾盆地で発見されたカゲロウの群れの化石は、数十億年前の生態系を理解するのに役立つ可能性があります。

今回発見されたカゲロウの化石

画像提供：中国科学院南京地質古生物学研究所

西湾盆地のカゲロウ群の化石によって明らかになった資源パルス効果は、食料と肥料という2つの側面に反映されています。

まず、最初の側面である食べ物としての側面について見てみましょう。水生昆虫は、魚や他の捕食動物の餌となる一方で、水生植物の分解者および消費者として食物連鎖において重要な役割を果たしています。

偶然にも、カゲロウの生活習慣により、カゲロウは水域で生まれ、一生を水面上で過ごすことになります。カゲロウの群れが水から現れ、陸に散らばって交尾相手を探すと、彼らは陸上の食物連鎖の重要な一部になります。

この資源パルス効果は、石梯層の地層で発見された多数の多種多様な化石（無脊椎動物、サメの卵殻、植物など、総称して西湾生物群と呼ばれる）によって確認されています。

カゲロウの大群の突然の出現は、生物相の捕食者に食物を提供するだけでなく、湖や小川の近くの植物群落に「肥料効果」をもたらし、陸上生態系に大量の利用可能な資源を脈動の形でもたらします。簡単に言えば、これらの昆虫の群れの死と分解は、生態系の肥料に変換される可能性があります。

この昆虫資源のパルス効果は、水辺の生息地の生態系フラックスに大きな変化をもたらし、それによって基本的な生態系と生物地球化学的循環に影響を及ぼす可能性があります。

西湾生物群で発見されたカゲロウの群れの「兵馬俑」は、昆虫の出現後に形成された、知られている中で最も古い昆虫資源の脈動イベントを表しています。この昆虫資源の変動は、中生代の湖沼生態系におけるエネルギー伝達の重要な経路の 1 つが水生生態系から陸生生態系へのものであることも示しています。

朝に生まれて夕方には死んでいく小さなカゲロウは、自然の力によって何十億年もかけて私たちのところにやって来て、小さな体でも大きな価値を生み出すことができるということを、独自の方法で教えてくれます。科学研究者による関連分野の探究は、時間と空間を越えた対話であり、その最終的な影響は現在および将来の発展に及ぶことになります。

制作：中国科学普及協会

著者: 張千奇、王波（中国科学院南京地質古生物学研究所）

プロデューサー: 中国科学博覧会

編集者：王婷婷

この記事は著者の見解のみを表しており、中国科学博覧会の立場を代表するものではありません。

この記事は中国科学博覧会（kepubolan）に最初に掲載されました。

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