早期的蝉可能无法“高歌”

  本报南京1月12日电（记者苏雁 通讯员姬尊雨）近日，中国科学院南京地质古生物研究所科研人员与多国古生物学者合作，对化石和现存蝉总科类群的解剖学特征进行了系统分析，研究发现早期的蝉可能无法发出响亮的声音，并报道了已知最早的蝉总科末龄若虫化石。相关成果1月8日发表于《自然·通讯》。

  蝉，俗称“知了”，是大众最为熟悉的昆虫之一，有着独特的发声机制。蝉总科最早的化石发现于三叠纪地层。尽管中生代蝉总科化石较为丰富，但多是保存在岩石中的翅膀标本，因此学界目前对蝉总科的早期演化历史特别是古生态习性还知之甚少。

  南古所姜慧、王博、张海春等人总结和分析了中生代蝉总科的化石记录，并重新检视了保存有完整身体结构的化石与现生螽蝉科和蝉科的解剖学结构。本次研究的化石材料来自缅甸白垩纪中期（距今约1亿年前）的克钦琥珀。

  研究发现，中生代蝉总科昆虫化石包含了蝉总科、螽蝉科和蝉科的干群。先前归入螽蝉科的一些中生代化石，在系统发育关系上可能更接近现代蝉科。推测现代蝉科和螽蝉科的两个谱系至少在中侏罗世就已经出现分化。

  由于化石保存问题，昆虫化石的分类通常依赖于保存下来的部分形态特征。本次研究对蝉的成虫和若虫的局部结构进行了形态空间分析。研究发现，蝉科化石中高度特化的同源结构可能包含了先前所忽略的过渡特征。研究结果初步阐明了蝉总科化石系统发育关系以及形态和生态习性的早期演化历史，并重建了化石和现生蝉总科类群的系统发育关系。

  声音信号是许多动物传递信息的重要手段。现生蝉科类群能够发出昆虫中最响亮的声音，“歌声”高亢，最大可达120分贝。研究首次在蝉总科化石中发现了鼓膜结构。研究发现，鼓膜结构存在于所有蝉总科干群中，且雌性和雄性均保存有鼓膜结构，因此鼓膜结构代表了蝉总科的一个祖征。

  化石研究表明，白垩纪中期的蝉可能没有复杂的发声和听觉器官，它们无法发出响亮的声音，更可能像现代螽蝉一样通过基质传递振动信号进行交流。

  “研究结果强调了化石所提供的独特和过渡性特征在认识生物演化中的重要性，凸显了昆虫在远古森林生态系统中关键的生态角色，为更全面了解中生代森林生态系统的特征和演化历程以及地下—地上生态系统联系提供了重要证据。”姜慧表示。