在遥远的中生代，天空中上演了一场激烈的“飞行竞赛”。这场竞赛的参与者包括了翼龙、鸟类，还有一类我们可能不太熟悉的巨大昆虫——古蝉类。这些古蝉，翅展可达近15厘米，是当时空中生态系统的重要组成部分。

最近，中国科学院南京地质古生物研究所、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所等合作，通过形态空间和空气动力学分析，为我们揭开了古蝉飞行能力的演化之谜。相关研究成果10月26日在线发表于《科学进展》（Science Advances）。

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飞行的起源与演化

在中生代，飞行不仅仅是一种生存方式，更是动物界的一项伟大创新，为飞行动物提供了巨大的生存优势。在已知的动物中，只有昆虫、翼龙、鸟类和蝙蝠演化出了主动飞行的利博官网会员注册流程是什么意思能力。

昆虫是最早的飞行者，它们的飞行策略和生态适应性极高。然而，由于重建灭绝昆虫的飞行能力非常困难，我们对昆虫飞行能力的演化历史了解有限。

直到最近，科学家们通过对古蝉开展形态空间和空气动力学分析，为我们提供了新的视角。古蝉类是中生代的代表性树栖昆虫，它们的生存时限从晚二叠世一直延续到晚白垩世。它们与现生蝉类有着密切的亲缘关系，形态特征和飞行机制相似。在中生代，古蝉非常繁盛，留下了大量的化石记录，因此是探究昆虫飞行能力演化的理想类群。

▲中生代鸟类与古蝉之间“飞行竞赛”的生态复原图：复原了中生代鸟类与古蝉之间的“飞行竞赛”，展现了当时空中生态系统的复杂性与竞争关系。

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飞行能力的飞跃

科学家们通过检利博官网会员注册流程是什么意思视全球的古蝉化石，建立了综合形态特征数据库，首次构建了古蝉类的系统发育关系，并利用形态空间等数学方法定量分析它们的演化模式和规律。

研究结果表明，古蝉在从中生代早期到晚期的演化过程中，发生了显著的形态变化。研究发现早期古蝉的翅膀近似椭圆形，而后翅相对较大；而晚期古蝉的翅膀则近似三角形，后翅较小，中胸较大。关于翅脉的形态空间分析也进一步表明，早期古蝉和晚期古蝉的翅脉结构也有较大的差异。

▲早期古蝉与晚期古蝉的对比图：展示了古蝉从早期到晚期的形态变化，从近似椭圆形的翅膀到近似三角形的翅膀，反映了古蝉在飞行能力上的演化。

这些形态变化不仅仅是外观上的改变，它们直接影响了古蝉的飞行能力。为了能定量评估古蝉飞行性能，古生物学家与空气动力学专家一起构建了古蝉的空气动力学模型。

通过测量古蝉的前翅翅长、弦长、面积等形态学数据，研究人员计算出了翅载荷、翅展弦比和飞行肌肉占比等参数。结果表明，晚期古蝉的翅载荷提高了92%，飞行肌肉占比提高了19%，前翅展弦比提高了15%。这些数据表明，晚期古蝉具有更快的飞行速度和更高的飞行效率。

这些发现不仅让我们对古蝉的飞行能力有了更深入的了解，也为中生代的“飞行竞赛”假说提供了有力的证据。

▲古蝉前翅翅形的形态空间分析与飞行能力计算图：展示了古蝉翅形的演化以及飞行能力的定量利博官网会员注册流程是什么意思评估，说明了古蝉飞行能力的显著提升。

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鸟类的崛起与古蝉的演化

在晚侏罗世到早白垩世之间，早期鸟类经历了显著的辐射事件，迅速占据了森林中的生态位。这些早期鸟类多为食虫性，体型硕大的古蝉成为了它们的理想食物。

因此，古蝉的演化很可能受到了早期鸟类繁盛的定向选择压力，促进了古蝉的类群演替。这一发现，不仅为我们揭示了鸟类早期辐射事件对昆虫演化的影响，也为探究捕食者与被捕食者间的协同演化提供了一个经典例子。

古蝉的“飞行竞赛”不仅是一场生存的较量，也是一场进化的奇迹，更影响了古蝉的演化，也重塑了当时的空中生态系统。古蝉让我们对生命演化的复杂性和多样性有了更深的认识。也让我们对地球生命的历史有了更加丰富的理解利博官网会员注册流程是什么意思。

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结语

古蝉的演化告诉我们，生物的形态和能力总是在不断适应环境的变化。古蝉通过形态和飞行能力的演化，成功适应了环境变化，成为了中生代空中的佼佼者。

这场中生代的“飞行竞赛”虽然已经结束，但它留给我们的，是对生命演化无尽的好奇和探索。

来源：中国科学院南京地质古生物研究所

责任编辑：曹旸 王颖