0

0
0

文字

分享

0
0
0

一點都不「遜」!來自9900萬年前的菇菇甲蟲「偽蕈甲」所帶來的演化啟示

蕭昀_96
・2018/10/24 ・2663字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 569 ・九年級
  • 文/蕭昀
  • 文字編輯/翁郁涵

來自緬甸克欽邦的琥珀 (9900 萬年前,晚白堊世,森諾曼階),因保存了大量完好的古代昆蟲遺骸,成為古昆蟲學者所專注的焦點。而不久前,我和澳洲國立昆蟲標本館 Adam Ślipiński 博士、廣州中山大學俞雅麗博士、鄧從雙博士和龐虹教授也在一塊特別的緬甸琥珀中,有了新發現──史前偽蕈甲新物種「白堊異特偽蕈甲」(Allostrophus cretaceus)。

白堊異特偽蕈甲 Allostrophus cretaceus Hsiao, Ślipiński, Yu, Deng & Pang, 2018,是緬甸琥珀生物群中第三筆偽蕈甲科的化石紀錄。

史前嬌客的身世

蕈甲蟲是一群以蕈類為食的甲蟲,不論是在海邊還是森林裡,只要依循著朽木上的蕈類蹤跡,要找到這群菇菇甲蟲並不難。其中,有種在擬步行蟲總科底下,被稱為偽蕈甲 (蟲) 的「偽蕈甲科(Tetratomidae)」家族,牠們體型屬中小型且多為不起眼的棕暗色系,以多孔菌類的子實體為食,全球約有 150 個現生種,主要分布在北半球。

圖二、靛青斑蕈甲屬 Cyanopenthe 為偽蕈甲科少數具有艷麗金屬光澤的成員,圖為奇峰靛青斑蕈甲C. leei Hsiao, Pollock & Barclay, 2015 (鍾奕霆 攝)。

這隻在琥珀裡發現的白堊異特偽蕈甲,就屬於偽蕈甲科下五個亞科之一的「優偽蕈甲亞科(Eustrophinae)」,如今還有 87 種現生種生活在在東方區、全北區和熱帶非洲。不過,偽蕈甲的化石紀錄相當稀少[2],所以這次的發現對蕈甲蟲研究而言,是個重要且令人振奮的好消息呢!

圖三、優偽蕈甲亞科的東方全偽蕈甲 Holostrophus orientalis Lewis, 1895 會取食蕈類的子實體 (黃福盛 攝)。圖/ Cretaceous Reserach 論文原文

這個物種是目前發現的第三例緬甸琥珀偽蕈甲物種,同時也是優偽蕈甲亞科在中生代化石紀錄中的第四筆記錄。我們之所以將牠命名為白堊異特偽蕈甲 Allostrophus cretaceus(Hsiao, Ślipiński, Yu, Deng & Pang, 2018);給了牠 Allo- (異特)的屬名字首,意指本屬物種在形態上相當特別,尤其是在觸角的部分,種小名 cretaceus 則以白堊紀為名,意即其為生存于白堊紀的物種。

現在,這塊琥珀化石典藏於北京首都師範大學生物演化與環境變遷重點實驗室,繼續等待科學家們從它身上挖出更多故事!

新面孔帶來的新資訊:推測菇菇甲蟲與菇菇們的史前樣貌

這次除了增進了對史前偽蕈甲的認識,發現一個新的化石物種支系,也讓我們對於偽蕈甲科形態和演化進行了以下推論:

一、找到優偽蕈甲亞科的起源

化石證據是佐證某一生物類群的起源年代的最佳實體證據。此前發現的白堊新偽蕈甲屬和奇異偽蕈甲屬,外形上雖然已經相當接近現生優偽蕈甲亞科,仍有著與現生優偽蕈甲截然不同的絲狀觸角型態。

不過,本次發現異特偽蕈甲雖然一樣擁有比例較長的觸角,卻呈現棍棒狀,與現生的優偽蕈甲亞科物種更加相似,驗證了本亞科確實已在白堊紀中期出現。

二、此類群的觸角形態如何演化

比較化石和現生生物類群的形態特徵,有助於我們了解這些特徵構造的演化狀況,從古今偽蕈甲的形態檢視和比較可得知,現生所有的優偽蕈甲亞科成員,觸角皆相對較短,觸角小節 3-7 節短而膨大,形狀上具有相當的一致性。

我們本次發現的的異特偽蕈甲也是接近這個形狀,但是,同為緬甸琥珀生物群的始祖白堊新偽蕈甲和白堊奇異偽蕈甲的觸角卻呈細長絲狀,觸角小節細長而明顯節長長於,而已知最古老的偽蕈甲化石──早白堊紀法國的 Synchrotronia idinineteena 觸角小節 4-6 節反而呈三角形,這說明了什麼呢?

這表示了在演化初期,優偽蕈甲亞科成員的觸角形式可能較現今更多樣化,擁有著各式不同的觸角形狀,然而在之後漫長的演化過程中才漸漸成為現今的形貌

三、食菌性甲蟲功能群與蕈類的多樣性演化

生物類群的多樣性往往會藉由拓殖(及開始利用新資源)到新的食物資源而呈爆炸性成長,也就是說,若我們在化石紀錄中發現到某個特定取食功能群的物種本身很豐富,就可以反過來合理的推測在其生存年代時,牠們所取食的食物資源可能已經具有相當的多樣性。

由於我們目前發現的化石偽蕈甲跟現生的類群外形相當相似,這暗示著牠們可能也有著相似的食真菌習性。除了偽蕈甲外,白堊紀時期也有不少種類的食菌性隱翅蟲(沒錯,也有取食真菌的隱翅蟲) ,牠們的例子即可以作為這個推論的互見。

從這些發現可知此時期的食真菌性甲蟲多樣性已經相當高,而這個時間恰與菇蕈類主要類群的多樣性增加時間吻合,這就說明了食菌性甲蟲群的多樣化很可能肇因於其食物資源的豐富化。曾有研究根據緬珀生物群豐富的蕈類物種和多樣的食菌性隱翅蟲,提出傘菌綱在白堊紀中期已相當多樣的假說[2],而緬珀生物群的一系列發現也支持了這個假設,為其增添又一例證。

註解

  • [1]目前已知最古老的偽蕈甲化石紀錄是來自早白堊紀法國琥珀中的 Synchrotronia idinineteena Soriano & Pollock, 2014。而緬珀生物群的偽蕈甲則有兩例,分別為:始祖白堊新偽蕈甲 Cretosynstrophus archaicus Cai, Hsiao & Huang, 2016 和白堊奇異偽蕈甲 Thescelostrophus cretaceus Yu, Hsiao, Ślipiński, Jin, Ren & Pang, 2016。
  • [2] Cai, C., Leschen, R.A.B., Hibbett, D.S., Xia, F., Huang, D., 2017. Mycophagous rove beetles highlight diverse mushrooms in the Cretaceous. Nature Communications 8, 14894.

文章難易度
蕭昀_96
21 篇文章 ・ 9 位粉絲
澳洲國立大學生物學研究院和聯邦科學與工業研究組織─澳洲國立昆蟲標本館聯合培養博士生,國立臺灣大學昆蟲學系學士,中研院臺灣生命大百科(TaiEOL)編輯人員、泛科學專欄作者,曾任科博館昆蟲學組蒐藏助理。研究興趣為鞘翅目(甲蟲)系統分類學和古昆蟲學,博士研究主題聚焦在澳洲蘇鐵授粉象鼻蟲的系統分類及演化生物學,其餘研究題目包括菊虎科(Cantharidae)、長扁朽木蟲科(Synchroidae)、擬步總科(Tenebrionoidea)等,不時發現命名新物種,研究論文發表散見於國內外學術期刊 。因為攻讀博士所以持續焦慮中。


0

0
0

文字

分享

0
0
0

推開地獄之門?冰島開挖全球首座「火山岩漿井」,開啟地球科學新篇章!

安比西林_96
・2021/10/20 ・2720字 ・閱讀時間約 5 分鐘

水井、石油井和天然氣井大家都知道,但你有聽過「岩漿井」嗎?最近,冰島著手開挖全球第一座「火山岩漿井」。這似乎是一個瘋狂的主意,滾燙的岩漿可高達攝氏上千度,還可能伴隨著可怕的火山災害。不過這個前所未有的大膽計劃,不僅具備新興可再生能源的巨大潛能,更有望開啓地球科學的新篇章!

冰與火之地——冰島,100% 依靠可再生能源的國家

落在北極圈邊緣的冰島(Iceland),擁有壯闊冰川與絢麗極光,同時也是地球上火山活動最頻繁的地區之一,可謂名副其實的「冰與火的國度」。這座大約 1500 萬年前才因火山活動形成的年輕島嶼,因位在大西洋中洋脊[註1]之上,受到歐亞大陸板塊與北美洲板塊往各自方向的拉扯,而有著 32 個活躍的火山系統,且平均每 4 年就會發生噴發。

圖/wikimedia

除了令人屏息的天然極地美景,冰島更是全球綠能國家中的模範生。得天獨厚的地理條件,讓冰島超過 99% 的電力都是依靠可再生能源,其中 73% 的電力源自水力發電,另 26.8% 則來自地熱能。在可再生能源,尤其是地熱能的開發應用技術上領先世界的冰島,在地發電厰不單是觀光旅游的賣點之一,更吸引了不少國外的投資入駐,以降低企業的碳足跡。

延伸閲讀:利用地球的熱情發電吧:深層地熱發電

通往「地獄」之門,也是推開科學新研究的大門

地熱能開發技術純熟的冰島,在 2009 年的一次鑽探中,卻遇到了意想不到的變故:原本想開挖深達 4500 公尺下的熱水,沒想到卻在 2100 公尺處挖到了一個岩漿庫[註2]!這此的開挖位於冰島北部的 Krafla 火山口附近,一個較小火山口 Víti (冰島語中正是「地獄」之意)邊上。

大量的蒸汽與玻璃從鑽孔中噴湧而出,在鑽探套管報廢之前,還觀測到破紀錄的 900°C 高溫。原先的計劃被迫喊停,但科學家卻從中看到進行地科研究的大好機會。

2009 年時,原先要鑽探地熱井的冰島團隊,卻意外挖到了一口岩漿井。圖/science.org

這起事故,促成了克拉夫拉岩漿試驗臺( Krafla Magma Testbed,簡稱 KMT)研究計劃的誕生。時隔多年籌備,這個備受矚目與期待的計劃,在國際大陸科學鑽探計劃(International Continental Scientific Drilling Program)與多個科研機構的支持資助下,終於於今年展開。這一次,科學家們帶著更堅實的鑽探工具,與明確的鑽研目標,要來敲開通往「地獄」的大門。

「我們曾去過火星,也到過金星,但我們從未觀測過地表下的岩漿。」意大利國家地理物理與火山學的研究主任 Paolo Papale 如是説道。

過去火山學家一直缺乏直接觀測地底岩漿的機會,只能仰賴地震儀、GPS 感測系統和雷達衛星,來推測岩漿的運動。儘管他們可以調查噴發到地表的熔岩,但這些已固化的樣本,早已失去大部分原本所含有的氣體。這些氣體是驅動火山噴發,影響岩漿原始溫度、壓力與成分的關鍵。

自 2009 年與這口岩漿井打交道以來,科學家確認它的脾氣相當溫和,並無噴發的太大風險,加上位處偏僻無人居住之地,因此非常適合進行研究。未來若從 KMT 取得新鮮熱辣的岩漿樣本,將可用來驗證過去科學家對於岩漿的認知是否屬實。

地底下的岩漿,揭開大陸形成的秘密

地球大部分海床,都是由玄武質熔岩[註3]構成,冰島也不例外 。然而組成大陸地殼的花崗岩,卻是由另一種更粘稠、富有二氧化矽的流紋質岩漿而來,而 KMT 岩漿井底下的就是流紋質岩漿。

為什麽構成海床與大陸地殼的熔岩種類有所差異?科學家相信,探究以玄武岩為主要構成的冰島上的流紋質岩漿樣本,將揭秘這個地質科學中很基本,卻未解決的問題。

要長期監測岩漿井的溫度、氣壓、化學成分等參數,實實在在地挑戰人類科技的極限,因為靠近岩漿處的溫度可是超過攝氏一千度。鑽探團隊正測試各種能耐高溫及膨脹的器械,而科學家也在研發各種可抵抗高溫高壓的新型偵測器。

這些研究成果不僅能用於地球科學,有朝一日更可能造福太空探索,如被運用在登陸太陽系中環境最惡劣的金星上。

水手 10 號拍攝的金星,由可見光與紫外光影像疊合而成,可見其表面被一層厚厚的硫酸雲遮蓋。圖/維基百科

一口岩漿井,將成為世界重要的火山學中心

KMT 引領科技的創新,也為冰島的地熱能產業帶來突破的機會。越靠近熾熱的岩漿,利用地熱能發電的效率便會增倍,這麽一來便可減少為了滿足能源需求而開挖的地熱井數量,降低對周圍環境造成的衝擊。光是在 2009 年意外挖掘的這一口岩漿井,就具備可以供應一整個小鎮電力的潛能。

開挖岩漿井時,需要注入大量的水來冷卻與潤滑鑽頭,這個對火山系統進行擾動的過程,也提供科學家一個瞭解火山運動的絕佳觀測機會。進行鑽探後,地震波速度發生的改變,也可透露岩漿流動的範圍。透過探究這些細微的火山運動變化,科學家能更好預測火山的噴發,讓我們能建立更整全的火山預警系統。

「十年後,這裏將可能成為火山學的中心。」冰島地熱研究中心科學主管 Ottó Elíasson 這麽認為。觀察地底下流動的岩漿,就像在瞭解地球的脈動,可以告訴人類更多關於這顆星球的故事,更能帶領我們走向更多科學新的可能性。

註釋

  1. 大西洋中洋脊(Mid – Atlantic Ridge,又稱中大西洋帶),是橫跨大西洋及北冰洋、大部分地區位於海底的山脈。
  2. 岩漿庫(Magma chamber,又稱岩漿房),是地球表面下一至十公里處由熔岩和火山灰氣體形成聚集之處。由於其內的岩漿密度比周圍的母岩來得低,因此會產生使岩漿往上移動的浮力。如果出現可讓岩漿通往地表的管道,便會造成火山噴發。
  3. 玄武岩(basalt),由基性岩漿噴發凝結而成,主要成分是矽鋁酸鈉或矽鋁酸鈣,是一種細粒緻密的黑色火成岩。玄武岩質熔漿被認為源自地球的上部地函。

延伸閱讀

參考資料

  1. Forget oil or water. In Iceland, well diggers seek to tap a volcano’s magma
  2. VisitIceland – Geography of Iceland
  3. VisitIceland – Renewable energy
  4. Magma chamber
  5. Krafla Magma Testbed
  6. Rhyolite
  7. Basalt

安比西林_96
1 篇文章 ・ 3 位粉絲
本職為生態環境領域的可撥煙酒生。 不定時掉落科普文章。 大家一起嗑科科(❍ᴥ❍ʋ)
網站更新隱私權聲明
本網站使用 cookie 及其他相關技術分析以確保使用者獲得最佳體驗,通過我們的網站,您確認並同意本網站的隱私權政策更新,了解最新隱私權政策