具体来说,在原始无翅的昆虫和有翅昆虫之间,有哪些过渡阶段的昆虫化石?

昆虫的演变阶段顺序是什么?急急急急

大到人类,小到不“起眼”的昆虫,万物皆有其源。昆虫是从古生代(地球的存在至今分为无生代、始生代、原生代、古生代、中生代和新生代6个世代)的泥盆纪开始出现的,距今已有3.5亿年,在地球上的出现比鸟类还要早近2亿年,因此昆虫可称得上是地球上的老住户了。
虽然昆虫的体躯是那样的渺小,在地球上出现得又是那么早,所遗留下来的佐证——化石又是那么稀小但历代科学家们还是凭着极为丰富的想像力和地壳中保存下来的化石,将其与现存于大自然中的相似活体(活化石)进行对照比较,提供了使人们可以相信的昆虫起源线索。昆虫在地球上的发展史是随着万物的变化、时间的延续和不断的演化、发展才被揭开的。
昆虫最早的祖先是在水中生活的,它的样子像蠕虫,也似蚯蚓,身体分为好多可活动的环节,前端环节上生有刚毛,运动时不断地向周围触摸着,起着感觉作用。在头和第一环节间的下方,有着像是用来取食的小孔。这种身躯构造简单的蠕虫形状的动物,便被认为是环形动物、钩足动物和节肢动物的共同祖先,而且更是昆虫的始祖了。
随着时间的延伸,昆虫肢体功能演化,逐渐登上陆地舞台。为了适应陆地生活,它们的身体构造发生着巨大变化,由原来的较多环形体节及附肢,演变成为具有头、胸、腹三大段的体态。这个演化过程大约经历了2亿至3亿年的漫长岁月,而且还以缓慢的步伐不停的继续演变下去。
早期的昆虫从小长到大都是一个模样,所不同的只是身体的节数在变化,性发育由不成熟到成熟。那时它们在体躯上没有明显的可用来飞翔的翅,原来的多条腹足也没有完全退化。后来有些种类的腹足演化成用来跳跃的器官;有些种类还保持着原来的体态,如现今被列为无翅亚纲中的弹尾目、原尾目及双尾目昆虫。随着时间的流逝,大约在泥盆纪末期,有些昆虫才由无翅演化到有翅。
在以后亿万年的漫长历史变迁中,有些种类的昆虫,由于不能适应冰川、洪水、干旱以及地壳移动等外界环境的剧烈变化,就在演变过程中被大自然所淘汰;也有些种类的昆虫,逐渐适应了环境,这就是延续到现在的昆虫。例如天空中飞翔的蜻蜓,仓库及厨房中常见的蟑螂,它们的模样就与数万年前的化石标本没有区别。
大约在2.9亿年前,这是昆虫演变最快时期。在这段时间内,许多不同形状的昆虫相继出现,但大多数种类多属于渐进变态的不完全变态类型。在以后的世代中,又有些种昆虫从幼期发育到成虫,无论从身体形状到发育过程都有明显的变化,成为一生中要经过卵、幼虫、蛹、成虫四个不同发育阶段的完全变态类群。
为什么石炭纪成为昆虫的发轫期?这与当时的自然环境有着极为密切的关系。在多种复杂的关系中,与植物的关系最为密切,因为当时大多数种类的昆虫主要以植物为食。
石炭纪时期,大自然中的森林树木已是枝繁叶茂,郁郁葱葱,而且为植物提供水分的沼泽、湖泊又是那么星罗棋布,这就为植食性的昆虫提供了生存和加速繁衍的良机。但是这优越的生存环境并不十分平静,植食昆虫与植食性的大动物之间,以及以昆虫为食的其他动物之间,展开了一场生与死的激烈竞争,即使是体型小,貌不惊人的昆虫之间也不例外。
在这场求生的殊死搏斗中,并非体大、性猛的种类获胜,反而是许多体形小、食量少、繁殖力强,尤其是以植物为食的昆虫,获得了飞速发展的良机。
昆虫在地球上的生存与发展,并非一帆风顺,也曾经历过几次大的起伏。其中比较突出的一次大的毁灭性灾难,发生在距今2.
3亿年至1.9亿年前的中生代。那时地球上的气候发生了突如其来的变化,生机勃勃的陆地由于干旱而变成不毛之地,森林绿洲只局限于湖泊岸边和沿海地区的小范围内,这就使植食性昆虫失去了赖以生存的食源。在此阶段的突变中,原来生活于水域中的部分爬行动物,由于水域的缩小而改变着水中的生活习性及身体结构,演变成了会飞的而且由植食性转变成以捕食昆虫为主的始祖鸟,这就使在森林、绿地间飞翔的部分有翅昆虫,失去了生存的领空。但是也有适应性极强的昆虫种类它们仍然借助于自身的种种优势,顽强地延续着自己的种群。
特别值得一提的是,在此期间(大约在1.3亿年至0.65亿年前的白垩纪)地球上的近代植物群落的形成,特别是显花植物种类的增加,各种依靠花蜜生活的昆虫种类(如鳞翅目昆虫)以及捕食性昆虫(如螳螂目等昆虫)便与日俱增;随着哺乳动物及鸟类家庭的兴旺,靠营体外寄生生活的食毛目、虱目、蚤目等昆虫也随之而生,这样便逐渐形成了五彩缤纷的昆虫世界。

昆虫的翅膀是怎么来的?

你知道吗。昆虫是地球上第一批“飞行家”,它的飞行史已有3亿多年。昆虫是靠自身背部进化出的一对(或两对)翅膀来进行飞翔的。此后约过2亿年,第二批“飞行家”上了天,这就是鸟类。鸟是将前肢进化成一对翅膀,来进行飞翔的。
大约在35亿年以前,地球上的昆虫迅速发展。大家熟悉的蟑螂,是当时地球上最占优势的一类飞行动物。科学家从化石的遗骸中鉴别出500多种蟑螂。这些古代蟑螂,与我们今天见到的蟑螂差别不大,都有翅膀,并且会扑动翅膀作短距离飞行,可以说它们是有翅类昆虫中最古老的成员。而古代有翅昆虫中个头最大的,要数石炭纪时期的巨大古代蜻蜓——现代蜻蜓的祖先了,它的翅膀展开了可达762厘米,常在原始时代的沼泽地区自由飞行。
那么,昆虫的翅膀是怎样产生的呢。
法国著名博物学家拉马克,在1809年出版的名作《动物学哲学》中写道:“凡是没有达到其发展限度的动物,它的任何一个器官经常利用的次数越多,就会促使这个器官逐渐地巩固、发展并增大起来,而且其能力的进步与使用的时间成正比例。”这就是拉马克著名的“用进废退”学说。你看,刚刚从蝌蚪发育成成体的小青蛙,爬上岸时,四肢很小,尾巴很大,后来在陆地上由于经常用后腿跳跃,后腿就变得发达起来,而尾巴却因用不上而退化消失了。“用进废退”的现象,在我们周围到处可见。
然而,科学家经研究认为,昆虫翅膀与身体的长度应有一定的比例,也就是说昆虫的翅膀必须达到足够的长度时,才能飞行。昆虫最初长出的那种又小又短的翅蕾对飞行是毫无用处的,根本谈不上越用越发达。因此用拉马克和达尔文的学说无法解释昆虫翅膀的由来。
1978年,美国堪萨斯大学的研究生道格拉斯,别出心裁地提出了一个假说。他认为昆虫的翅膀当初并不是用来飞行的,而是用来吸收太阳的热能,换句话说,是用来当暖气片用的。冬天,昆虫和其他冷血动物体内的生化反应变得极为缓慢,它们的行动自然也十分迟缓。这样,早期的翅蕾被昆虫用来吸收太阳能,以提高体温和增强活动能力。为了吸取更多的太阳能,经过长时间的不断演化,昆虫的翅膀越长越长,越长越大,最后终于达到了可供飞行的长度。
后来,美国伯克利加州大学科学家柯尔和布朗大学科学家金梭佛,试图用实验来验证道格拉斯的假说。他们用不同大小的人造翅膀和虫体,测量吸热和传热的关系,并用风洞来检查这些人造昆虫的飞行能力。实验结果大体肯定了道格拉斯的假说,同时也提出了一个问题:翅膀越大,固然吸收的热量越多,但是,热量传导时消耗的能量也越多,也就是说翅膀大吸收的热量多,消耗的热量也多。进一步研究得知,翅膀长于1.25厘米时,吸放热量达到平衡,这时传入虫体的热量便不再增加。换句话说,如果仅仅为了吸热,昆虫翅膀不应该长于1.25厘米。然而根据空气动力学原理,1.25厘米的长度,还不足以使虫体飞翔。要使虫体在空中飞翔,翅膀长度起码要有2.5厘米。
20世纪90年代,美国海洋生物学家格拉汉姆指出,在3亿年前的石炭纪时期,地球表面的空气比较稠密,含氧量也较高。地球化学家波诺尔指出,那时空气的含氧量为35%(现在为21%)。所以格拉汉姆认为,稠密的大气,可以给昆虫翅膀提供额外的升力。
英国剑桥大学的埃林顿等4名研究人员,用飞蛾在风洞中做飞行实验,还制造了一个机械模型进行详细的分析研究。他们发现,飞蛾向下拍动翅膀时,首先需要把翅膀举至最高位置,然后再向下扇动翅膀。从翅膀根部产生的细小空气涡流,会一直朝着翼端向外流动,这样,翅膀上方的空气压力便会大大降低,从而产生了向上的托力,把飞蛾托举在半空中。可见,昆虫飞翔时,并不是按普通空气动力学原理进行的。
真是越来越复杂了。昆虫翅膀,当初到底是用来吸热的,还是用来飞翔的;或是开始为吸热,后来改用飞翔,仍是一个谜。如果能搞清楚这个谜,那么对人类航天飞行器的发展将会有一个质的飞跃。

昆虫化石科普知识之蜉蝣目(一)

在昆虫的化石世界里,蜉蝣占据了一席之地,作为最原始的有翅昆虫,它们的生命历程独特而短暂。从水中漫长的稚虫阶段到飞翔的成虫期,它们的生命周期通常只有数小时至数天。这些昆虫被赋予“朝生暮死”的象征,象征着它们生命的匆匆和不凡。
化石记录为我们揭示了它们的形态特征,如成虫通常较小,触角短而坚韧,雄性的复眼尤为醒目。复眼由多个单眼组成,而口器则根据发育阶段有所不同,稚虫为咀嚼式,成虫则可能退化。翅膀脉络原始,纵脉和横脉交织,雄性前足较长,跗节分为1至5节。腹部由11节组成,稚虫腹部两侧有成对的鳃,尾部特征包括细长的丝状尾须和中尾丝。而雄性的抱握器,一般由3至4节组成,这是它们独特的生物学标志。
化石记录显示,早在石炭纪,蜉蝣的干类群就已经出现,尤其在中生代,它们以稚虫形态广泛存在。比如三尾类蜉蝣稚虫,是热河生物群的代表物种。令人兴奋的是,道虎沟不仅发现了它们的稚虫化石,还罕见地保存了成虫化石,这些化石的发现提供了宝贵的生物演化线索。
如果你对这些化石感兴趣,想要进一步了解,可以联系相关作者,他们或许能提供更详细的信息和化石照片。

昆虫的变态类型有几种

昆虫个体发育分为两个阶段,第一阶段为胚胎发育,在卵内完成,从卵受精开始,至幼虫孵化为止;第二阶段为胚后发育,从幼虫孵化到成虫羽化为止,一般经过一系列形态和内部器官的变化,称为变态。一些原始的无翅昆虫成虫幼虫形态相似,习性相同称无变态。有翅昆虫发育中经过卵、幼虫(若虫)、成虫三个发育阶段的为不完全变态,又称为渐变态,如蝗虫、蟋蟀、蝉、蝽蟓、蚜虫等。另一些有翅昆虫发育中经过卵、幼虫、蛹和成虫四个发育阶段的为完全变态。由于幼虫和成虫形态特征差异大,生活习性也不相同,必须经过一个不吃不动蛹的阶段完成发育。如铜绿金龟子成虫多在晚上取食核桃叶片,而幼虫蛴螬却在土壤中取食植物的根,蝴蝶白天取食花蜜,幼虫取食叶片。完全变态幼虫分无足型如蝇;寡足型只有3对胸足;多足型有胸足3对,腹足3~5对。蛹又分离蛹、被蛹、围蛹。

蜉蝣目分析

在探讨古翅类系统发育的研究中,Kukalová-Peck的见解独具特色,值得深入考量和分析。其观点主要体现在以下几点: 首先,Kukalová-Peck将六足总纲与节肢动物视为一体,构建统一的体制模式,而非独立研究。这一做法充分考虑了具有共同起源的进化因素,展现出一种系统性思维。
其次,她将昆虫身体各部分整合为一个共同进化的整体,无论是从古昆虫资料还是现代昆虫特征来看,昆虫的身体分部都是进化的结果,表明它们有着共同的起源。这种统一视角为理解昆虫身体结构提供了新的解释。
Kukalová-Peck高度重视化石证据,认为化石可以提供关于昆虫历史的重要信息。尽管Wheeler et al.(2001)指出Kukalová-Peck的化石证据识别有难度,但对于经验丰富的专家而言,即使化石保存状态良好,特征仍然可辨。化石昆虫通常较大,保存完好的特征更易于识别。此外,大量的昆虫化石为研究提供了丰富的古昆虫特征信息。
她认为现存昆虫的器官大多不是新产生的,而是由原始器官演化或退化而来,如蜉蝣稚虫的附肢、中尾丝、头胸部的丝状鳃、前翅的肩横脉等,这些特征在她的体节模式中得到了合理的解释。
Kukalová-Peck还考虑了古地理、古气候和个体发育因素,以及有翅昆虫各主要类群间的系统发育关系,这涉及到翅的起源、飞行能力的获得、变态类型的关系、翅脉的演化、翅基骨片及翅位的演化、附肢的演化等多个问题。在她的原始昆虫模式中,这些问题都能得到相对统一的解释。
Kukalová-Peck提出的昆虫纲原始模式,支持古翅类是单系群的观点。她指出,用来区分古翅类与新翅类的特征其实没有比较性,因为现生古翅类与新翅类的翅都源自古生代昆虫的原始翅,是衍征。原始模式翅的主要特征包括至少8对纵脉,每对脉的前一支凸出,后一支凹陷,这些特征导致翅面呈现出皱褶状。翅基周围有一组马蹄型环绕的骨片组,每块骨片结构相似,数量为32块,构成4列8行,对应一对纵脉。随着时间的推移,这些骨片在蜉蝣目、蜻蜓目及新翅类中的演化情况各不相同。
Kukalová-Peck认为,古翅类与新翅类在形态、脉相、翅基骨片排列等方面存在根本分歧,这些分歧有助于理解二者的系统关系。她指出,古翅类前后翅形态相似,M脉具有主干,Cu脉的主干始终存在,臀横脉与AA脉连接处膜质化,翅基骨片规则排列,紧靠Sc至Cu脉的两列骨片愈合,其余脉基部的骨片紧密绞合。而新翅类的前后翅明显不同,前翅保护性较强,后翅飞行性较强,翅的AA脉分为两组,轭脉区膜质折叠在腹面,后翅臀-轭区扩大,具明显的折叠线,臀横脉由骨片及A1组成。
近期,分子系统学为古翅类的研究提供了新视角。Wheeler(1989)根据rDNA以及综合基因序列和形态特征,提出蜉蝣目、蜻蜓目与新翅类的关系为蜉蝣目+(蜻蜓目+新翅类)。然而,Hovm?ller et al.(2002)根据更多类群的基因序列分析,认为古翅类是单系群。由于古翅类基因信息量有限,特别是蜉蝣的基因数据较少(见GenBank),难以判断结论的优劣,分子证据仍需进一步验证。
解决古翅类系统发育的关键在于分析Kukalová-Peck的昆虫模式,而蜉蝣和蜻蜓作为研究材料具有重要价值。目前,研究仍处于探索阶段,如Kukalová-Peck所述,现生蜉蝣的亚成虫期可能代表原始多个龄期的集中或遗迹,可能存在具有两个或多个“亚成虫期”的蜉蝣种类。深入研究南美、澳大利亚或东南亚地区的蜉蝣种类,可能揭示令人兴奋的新发现。
Kukalová-Peck的原始模式中,昆虫的胸腹部各节通常各具一对翅(或鳃、类似结构)和一对附肢。在个别蜉蝣稚虫中,胸部三节可能各具一对翅芽或其残迹,但现生蜉蝣和蜻蜓中,笔者尚未发现腹部同一体节同时具附肢和鳃的种类。未来的研究能否发现这种类型的昆虫?自然界中是否存在过这样的昆虫?如果存在过,现在是否还存在?
化石证据在Kukalová-Peck的原始模式中扮演关键角色,更完好的化石发现可能会为古翅类的系统发育研究提供新的佐证。分子证据虽目前尚嫌不足,但随着更多古翅类基因序列和线粒体基因组的测定,可以为古翅类的研究找到更多更肯定的分子证据。
虽然蜉蝣目在有翅昆虫中的确切系统发育地位目前尚未定论,但一个基本事实是肯定的,即蜉蝣作为无翅昆虫与有翅昆虫之间的过渡纽带,是较原始的有翅昆虫类群。
扩展资料
蜉蝣起源于古生代,现存种类保留着一系列祖征和独征,它们对探讨和研究有翅昆虫的起源和演化具有十分重要的价值,很早就引起了人类的注意。

文章标签:生物昆虫学学习未分类花鸟鱼虫