上新世以来高山栎组植物昆虫取食多样性的演变

生物与环境之间的相互关系是生态学研究中的核心问题。了解地质时期生物与环境之间的关系，对于充分认识现代复杂的生态系统尤为重要。本项目选取晚上新世以来横断山地区的优势物种-高山栎组植物（Quercus sect. Heterobalanus）叶片化石为研究材料，通过分析云南西部晚上新世龙门植物群古帽斗栎（Q. preguyavaefolia）和前灰背栎（Q. presenescens）叶片化石上的昆虫取食行为，认识地质时期该地区的昆虫多样性；结合现代高山栎组植物昆虫取食行为的研究，分析昆虫取食与环境因素的相关性；选择与龙门植物群环境相近的现代高山栎林和该植物群的昆虫取食形态相比较，从而了解昆虫取食形态的变化，探索上新世以来高山栎组植物与昆虫相互关系的演变；了解影响昆虫取食行为的关键环境因素，揭示昆虫取食行为对气候和环境变迁的响应规律；同时，也为认识生态系统的演变与维持机制提供新的地史学资料。

本项目通过深入研究第四纪气候变化背景下，高山栎林中的植食性昆虫取食规律，从而认识地质时期生物多样性对环境变化的响应过程。首先利用叶相分析法，定量重建了晚上新世滇西永平县上上新统龙门植物群的古气候，为认识古环境变化背景提供了基础资料。结果表明，滇西地区晚上新世较现在更为温暖、湿润，并且季风明显弱于现代；季风气候在第四纪经历了明显增强的过程，体现在干、湿季降雨量的显著差异。第四纪气候变化可能与青藏高原的进一步抬升和北极冰盖的加厚有显著联系。以滇西永平县上上新统龙门植物群和采自云南、四川和西藏的八个现代高山栎林样品为材料，比较化石和现代高山栎叶片中的昆虫取食形态组成和差异，讨论了第四纪气候变化背景下，高山栎林中昆虫取食行为的演化。结果表明，现代样品中的昆虫取食形态多样性和年均温呈显著正相关；除一种虫瘿型外，龙门植物群中高山栎叶片的昆虫取食形态在现代样品中都能找到；另外，所有现代样品的取食形态类型都明显多于龙门植物群，尽管龙门植物群的年均温高于任何一个现代样点。由此可见，第四纪气候变化并没有降低高山栎林中的昆虫取食形态的多样性，相反，这种多样性得到了增强。本研究支持了生态系统演化的“积累效应”假说，即：在稳定的森林植被中，随着时间的增加，动、植物关系会得到逐步的增强。本项目是中国新生代昆虫取食行为演化研究的首次开展，通过本项目的实施，为认识西南地区昆虫取食行为的演化规律提供了重要证据。本项目的相关研究成果已经在《Paleobiology》、《Climate of the Past》、《Quaternary Research》等国际学术期刊发表SCI论文4篇，圆满完成了项目计划书的预定目标。