2026年科普大赛优秀奖|写在岩层里的虫语

——昆虫化石如何讲述古环境变迁

　　在地球上，昆虫既是环境变化的敏感记录者，也是生态系统里的“小小工程师”。读懂它们，你就能从“一对翅、三对足”开始，一步一步走回远古的湖泊与森林。

　　一只小虫，如何“走”进岩石？

　　一枚小小的昆虫要成为化石，可不是一件容易之事。它们的身体又轻又薄，死后极易被水流冲散或被微生物分解。只有那些极其“幸运”的个体，才能让时间按下“暂停键”。也许，是虫体迅速沉入缺氧的湖底，被一层层细密的泥沙覆盖；也许，是火山灰突然落下，将它们与外界彻底隔离；又或许，是一滴恰好滴落的树脂，将小虫完完整整地包裹起来。后来，泥沙固结成岩石，树脂石化成琥珀。那只小虫短暂的一生，就这样被定格下来，变成了跨越千万年甚至上亿年的记录。

　　水边的证人：蜉蝣和蜻蜓指向消失的湖泊

　　如果某一地层中出现大量蜉蝣、蜻蜓化石，科学家们就会推断：这里曾经存在水体环境。因为蜉蝣、蜻蜓的稚虫阶段严格水生，蜉蝣稚虫往往栖息于河流、湖泊或池塘，蜻蜓稚虫则为水下昆虫世界的强力捕食者。

图1. 缅甸琥珀中的蜉蝣化石（引自Lin et al., 2018）

　　然而，蜉蝣和蜻蜓成虫具有飞行能力并且个体可能被风或洪水搬运至异地埋藏。若要进行可靠的古环境重建，需综合多重证据：岩石粒度、伴生生物组合、化石保存完整性（如虫体与翅膀）等。比如，如果我们发现此类昆虫与鱼类、甲壳类及水生植物伴生，则可以佐证它们曾经在几千万前期栖息于淡水湖泊、沼泽或溪流环境。

　　因此，蜉蝣与蜻蜓化石的组合，是判断淡水湖泊、沼泽或溪流环境的证据之一。它们就像一组来自远古的“证词”，让早已干涸的湖泊在岩层中重新显现轮廓。

　　花前的使者——长喙蝎蛉与裸子植物传粉

　　说到传粉，我们总会想到蜜蜂在花丛中飞舞。但在被子植物主宰陆地之前，森林并无繁花似锦之景。当时，裸子植物同样需要传粉，风固然是媒介，但化石证据表明，昆虫早已参与其中。比如在遥远的恐龙时代，存在着一类特殊的长喙蝎蛉，进化出了独特的吸收式口器，研究认为这类昆虫以灭绝的裸子植物上的传粉滴为食，同时起到为植物传粉的作用。

图2. 缅甸琥珀中具长口器的双翅蝎蛉（引自Lin et al., 2019）

　　长喙蝎蛉等早期传粉昆虫化石，是研究中生代裸子植物传粉机制及昆虫—植物相互作用的重要证据。它们仿佛是远古森林中的“传粉使者”，让植物繁殖与昆虫活动的联系在岩层中重新浮现，为重建当时的陆地生态系统提供了重要线索。

　　到了白垩纪末期，随着被子植物取代裸子植物成为优势类群，花的颜色、气味、形状，与昆虫的口器、感官、行为相互选择，协同演化。植物为昆虫提供花蜜与花粉等食物资源，昆虫则通过传递花粉，提升植物的繁殖效率，进而影响植物群落的组成与结构。

　　宿主的影子：巨型跳蚤与脊椎动物宿主的协同演化

　　昆虫的生存策略，在寄生行为中体现的尤为深刻。寄生性昆虫不仅受温度、湿度等气候条件的制约，更深受宿主的影响——宿主的分布、体表结构和巢穴习性等，共同决定着寄生者的生存与否。

　　近些年来，科学家在我国辽宁和内蒙古的中侏罗统九龙山组及下白垩统义县组地层中，发现了多件跳蚤化石。这些跳蚤身体扁平，体型巨大，体长最长可达20 mm左右，是现生跳蚤（约1～3 mm）的十倍乃至二十倍。它们具有粗长的刺吸式口器，口器上可见成排的锯齿状结构，这种结构能让口器轻易地刺入宿主皮肤且不易拔出，有效防止被宿主甩脱。

图3. 距今1.65亿年前的跳蚤化石（引自Gao et al., 2012）

　　对于中生代的跳蚤来说，研究者推测它们的宿主并非那些皮毛细密的小型哺乳动物，而更可能是毛发稀疏、个体庞大的有羽毛恐龙和翼龙。可见，即便是威风八面的恐龙，也难逃这些寄生虫的叨扰。到了中生代晚期，恐龙走向灭绝，大型哺乳动物和鸟类逐渐繁盛，这些远古跳蚤可能也随之更换宿主。在这一过程中，它们的体型趋于缩小，触角趋于短化，后足则逐渐强壮，跳跃能力显著提升，进而从形态和功能上逐步适应新的宿主。

　　巨型跳蚤化石，为研究早期外寄生性昆虫与脊椎动物的协同演化提供了重要线索。寄生昆虫紧紧依附于宿主，当环境变化引起宿主动物群落更替时，它们也随之做出改变，并在岩层中留下印记。

　　小虫子，大世界

　　昆虫化石的科学价值，不只在于告诉我们某个物种曾经存在，更在于它们能够为古环境变迁提供多视角的证据。通过综合化石种类组成、形态特征和埋藏环境，并结合岩石性质、植物化石、鱼类和脊椎动物化石，以及必要的地球化学证据等，研究者可以逐步推断古地理、古气候、古生态以及生物间的相互关系等。

　　现在，再回到最初那块保存昆虫的页岩，薄薄的一对翅上，留着清晰的印痕。沿着它向外追问，我们会遇见湖泊与河流、森林与植被以及生物互作的痕迹。昆虫化石就像一组灵敏的探头，把许多无法直接获取的古环境信息，悄悄地留在了岩石里。

　　所以，当我们拿到一件化石时，真正想读出的，并不只是它的名字。而是：它生活的世界是什么样子？它如何适应那个世界？它又在多大程度上，参与了那个世界？一只昆虫很小，但它留下的信息，足以通往更大的世界。

参考文献

Lin QQ., Shih CK., Zhao YY., Ren D. (2018). A new genus and species of Prosopistomatidae (Insecta: Ephemeroptera) from mid-Cretaceous Myanmar amber. Cretaceous Research, 84: 401-406.

Lin XD., Labandeira CC., Shih CK., Hotton CL., Ren D. (2019). Life habits and evolutionary biology of new two-winged long-proboscid scorpionflies from mid-Cretaceous Myanmar amber. Nature Communications, 10: 1235.

Gao TP., Shih CK., Xu X., Wang S., Ren D. (2012). Mid-Mesozoic Flea-like Ectoparasites of Feathered or Haired Vertebrates. Current Biology, 22: 732-735.