宁夏石炭纪有翅昆虫的形态多样性与重要特征的辐射演化

Based on abundant and diverse collections of late Carboniferous fossil winged insects (Palaeoptera: Odonata; Polyneoptera: Archaeorthoptera, Grylloblattida,Palaeodictyoptera,) and complete metamorphosis insects (Protocoleoptera, doubtful lacewings) from Zhongwei City, Ningxia, China, this project will perform a series research on classic morphology,taxonomy and biological properties of Carboniferous Pterygota and Holometabola. The proposed research will give a generally scenario of Xiaheyan entomo-fauna and environmental background, and enrich diversity of both species and morphological configuration. The research will carry out functional morphology analysis of some key morphological characters such as the mouthparts, external genitalia, shape of both fore and hind-wings, venation homology,focus on the basemental characters of wing and its articulated model to the thorax by the sclerites.We propose to compare key morphological characters of extinct lineages with major extant Pterygota insects to understand and reveal their phylogenetic relationships and early evolutionary history.All these results will provide more fossil records and reliable evidences for elucidation and reconstruction the natural history of Pterygota and Holometabola.

对宁夏中卫市石炭纪地层中丰富的早期有翅昆虫化石（古翅类：蜻蜓目；复新翅类：古直翅总目、蛩蠊目、古网翅目）和早期全变态昆虫（原鞘翅目、可疑脉翅类等）进行采集，着重开展形态学和分类学研究，查明早期有翅昆虫与早期全变态昆虫的代表类群及环境背景，丰富其物种多样性和形态多样性。对一些重要的形态特征（如口器结构、生殖器结构、前后翅形态变化、翅脉同源性）进行细致的功能形态分析，重点解决早期有翅昆虫翅基结构类型与翅发生的联系。古今结合，比较关键形态学特征与现代类型的演化关系，理解和揭示有翅昆虫的系统发育关系及早期演化历史。为有翅昆虫和全变态昆虫的起源和早期演化研究提供可靠的材料和依据。

中国宁夏石炭纪晚期下河沿昆虫群（约3.1亿年前）是国际上迄今最早的有翅昆虫代表之一。本项目对中卫下河沿地区的晚石炭世地层剖面累计进行了6个月的昆虫化石采集工作，累计采集各类昆虫化石16000余件。对化石产地的地层剖面进行了详细的野外地质调查和岩石标本采样工作，结合伴生的海相化石分析和同位素测年，对昆虫化石的地质时代、生物相和古环境进行了高分辨率的分析和重建。对昆虫化石风化和破碎保存的原因进行了分析，证实在地质风化作用中，黄铁化作用起着重要的作用。明确了昆虫化石赋存层位是羊虎沟组，为滨海三角洲附近的海侵和海退交互环境，介于Bashkirian期和Moscovian期之间。. 对古直翅总目、古蜻蜓目、巨翅目、古网翅目、蛩蠊目、蜚蠊目等进行标本修理、绘图及一些重要属种特征的补充和厘定。发现透翅目一个新类群，建立1新科Sinodiaphaidae，支持了透翅目源自于巨古翅目的观点，建立了一个新的分类单元Megasecopteromorpha，以容纳上述两个目。. 在石炭纪地层中发现了保存完好的古直翅昆虫新种--斑斓栉螽（Ctenoptilus frequens）。该种具有剑状的产卵器，产卵瓣间具有两个“球窝式”连锁结构，且后足非跳跃足，这些特征及翅脉结构表明斑斓栉螽及其它“lobeattid”昆虫应为所有现生直翅目昆虫的祖先类群。而其长而直的产卵器，产卵瓣腹侧端部有刺而背侧无刺，表明斑斓栉螽很可能将卵产于土壤中。基于几何形态学分析和形态学比较发现贪婪栉螽更可能是杂食性种类。. 在昆虫系统发育重建过程中，发现白垩纪的白蚁群已存在多品级分化和最古老的真社会性，竹节虫虫体结构和系统发育揭示侏罗纪的竹节虫已具备拟态和防御行为。. 本项目目前已发表英文专著一部，论文61篇，其中SCI论文59篇。任东受邀在昆虫学年评杂志上发表了题为“中国中生代昆虫行为与环境互作”的综述性文章，评述了近百年以来我国昆虫多样性格局的形成、取食行为、防御行为、寄生行为、通讯行为等领域所取得的重要原创性成果。项目团队于2019年在国际著名的Wiley Blackwell出版了英文专著“昆虫演化的旋律”。