Хоботковые бабочки возникли до цветковых растений
Палеонтологам удалось открыть новый источник информации об эволюции чешуекрылых (Lepidoptera) — изолированные крыловые чешуйки, сохранившиеся в толще осадочных пород. Изучив буровые керны, относящиеся к пределу триасового и юрского периодов, исследователи выделили из них пара чешуек хоботковых чешуекрылых (Glossata), что продлевает палеонтологическую летопись данной группы приблизительно на 70 млн лет.
Находка обосновывает, что чешуекрылые обзавелись хоботками задолго до появления цветковых растений. Вероятнее, они применяли хоботки для питания сладковатыми выделениями гнетовых и других голосеменных.
Рис. 1. Зубатая моль Sabatinca из мелового бирманского янтаря возрастом 100 направляться лет.
Длины масштабных отрезков — 0,5 мм.
Похожие представители данной группы довольно часто попадаются и в более молодом эоценовом балтийском янтаре.
Фото из статьи W. Zhang et al., 2017. Cretaceous moths (Lepidoptera: Micropterigidae) with preserved scales from Myanmar amber
Чешуекрылые (бабочки и моли) наровне с жуками, перепончатокрылыми и двукрылыми входят в «громадную четверку» самые разнообразных отрядов насекомых. В настоящее время известно около 160 000 видов чешуекрылых, а их неспециализированное число может доходить до полумиллиона.
Не обращая внимания на собственный обилие и нынешнее разнообразие, в ископаемом состоянии чешуекрылые представлены очень скудно. В соответствии с недавним подсчетам, в мировых коллекциях хранится около 4200 древних чешуекрылых, считая как отпечатки на каменных породах, так и включения в янтарях (J.-C.
Sohn et al., 2015. The fossil record and taphonomy of butterflies and moths (Insecta, Lepidoptera): implications for evolutionary diversity and divergence-time estimates).
Эта цифра может показаться достаточно внушительной, если бы не одно «но».
Большинство ископаемых чешуекрылых происходят всего из двух источников — из палеоценовых диатомитовых отложений датского острова Фур и из эоценового балтийского янтаря. Формация Фур принесла более 1800 чешуекрылых, причем на этом острове обнаружили плитки породы, практически выстланные телами бабочек.
Такое обилие возможно растолковать тем, что в палеоцене над участком моря, где формировались диатомиты, бабочки совершали массовые миграции: их родичи в отечественные дни так же мигрируют над Северным морем. В балтийском янтаре было обнаружено около 1500 чешуекрылых, причем большая часть находок относятся к небольшим примитивным формам, таким как зубатые моли Micropterigidae.
На все остальные 140 с лишним местонахождений, где были отмечены чешуекрылые, приходится менее 800 экземпляров. В большинстве янтарей чешуекрылые составляют менее 1% от общего числа насекомых.
Отчего же они, в отличие от каких-нибудь комаров либо жуков, столь нечасто сохраняются до наших дней? Ответ подсказывает и русское, и латинское наименование отряда: Lepidoptera происходит от греческого слова lepis, «чешуя».
Всё дело в чешуйках, каковые покрывают крылья молей и бабочек подобно черепице. В некоем смысле их чешуйки — это функциональный аналог хвоста ящерицы.
Они подвержены автотомии и отламываются от тела насекомого при мельчайшем прикосновении, тем самым выручая обладателя от множества проблем.
Рис. 2. Одна из старейших дневных бабочек, Prodryas persephone (Nymphalidae) и, пожалуй, самое известное ископаемое чешуекрылое.
Этот отпечаток нашли еще в 1878 году в отложениях верхнего эоцена в местечке Флориссант (США) возрастом около 35 млн лет. Протяженность переднего крыла 25 мм. Гарвардский доктор наук Фрэнк Карпентер (1902–1994), наибольший американский эксперт по ископаемым насекомым, израсходовавший на их изучение 70 лет, говорил,
что именно этот экземпляр вдохновил его на выбор профессии.
Изображения с сайтов mindfuldrawing.com и tywkiwdbi.blogspot.ru
К примеру, довольно часто ли вы видели бабочек, запутавшихся в сетях пауков? Нет, они надежно защищены от прилипания к паутине легко спадающим чешуйчатым покровом.
К смоле чешуекрылые не хорошо прилипают по той же причине — исходя из этого так нечасто они видятся в янтарях. У небольшой не хорошо летающей моли шанс «залипнуть» больше, если она соприкоснется со смолой сходу всем телом, а вот бабочка больше, задев смолу крылом, легко высвободит себя замечательным взмахом, покинув по окончании себя только россыпь чешуек.
По причине того, что чешуйки бабочек владеют водоотталкивающими особенностями, этих летунов редко находят и в каменных породах. Скоро погрузиться на дно и быть засыпанным осадком — это единственный шанс насекомого превратиться в окаменелость.
Но бабочки, падая в водоем, не тонут, а значительно чаще плавают на поверхности, где скоро разлагаются.
Однако, крыловые чешуйки, в неспециализированном и целом затрудняя работу палеоэнтомологов, время от времени смогут сослужить им и хорошую работу. К такому выводу пришли ученые из Утрехтского их коллеги и университета из вторых германских институтов, чья статья была размещена в издании Science Advances.
Исследователи трудились с керном (столбиком породы), извлеченном при бурении мелководных морских отложений неподалеку от германского города Брауншвейг (Северная Германия). Самые древние из этих пород относятся к рэтскому ярусу, самому верхнему ярусу триаса, самые юные — к тоарскому ярусу, последнему ярусу ранней юры (208–174 млн лет назад).
Растворив образцы керна в соляной и плавиковой кислотах, дабы отделить зерна пыльцы от вмещающей породы (стандартная процедура при споро-пыльцевом анализе), кроме фактически пыльцы ученые нашли в пробах и чешуйки насекомых. Ранее чешуйки бабочек неоднократно обрисовывали из янтарей, но из осадочных пород до сих их никто не выделял.
Всего было обнаружено около 70 фрагментарных чешуек и целых, каковые пришлись на 26-метровый стратиграфический промежуток, захватывающий начало и конец триаса юры. Кое-какие из чешуек авторы статьи связали с чешуекрылыми, сравнив их с фотографиями крыльев современных бабочек и молей, сделанными с помощью сканирующего микроскопа.
Остальные отысканные чешуйки остались неизвестными.
Рис. 3. Слева: чешуйки Lepidoptera, извлеченные из бурового керна при споро-пыльцевом анализе, под световым микроскопом, длины масштабных отрезков — 20 мкм. Фото из обсуждаемой статьи в Science Advances. Справа: примитивное хоботковое чешуекрылое, относящееся к семейству Acanthopteroctetidae.
Чешуйки для того чтобы же строения, как у этого насекомого, были отысканы в отложениях финиша триаса — начала юры. Фото с сайта bugguide.net
Дело в том, что чешуйки Lepidoptera — это всего-навсего уплощенные волоски. Такие образования имеются и у многих вторых насекомых — у ногохвосток, у примитивных первичнобескрылых чешуйниц (как возможно додуматься уже из их заглавия), у сетчатокрылых Berothidae а также у кровососущих комаров.
Узкая морфология чешуек подавляющего числа современных насекомых еще не изучена. Что уж и сказать про вымершие группы — кто знает, какими чешуйками они владели?
Однако, авторы статьи уверены, что в их руки попали как раз чешуйки отряда Lepidoptera, а не кого-либо еще.
Различные группы бабочек и молей владеют чешуйками различного строения, что делает эти образования достаточно информативными в таксономическом отношении. По собственной морфологии найденные чешуйки делятся на два типа.
Первый тип представлен цельными чешуйками с ровным верхним краем, их верхняя и нижняя стороны хорошо примыкают приятель к приятелю. Такие чешуйки свойственны для сейчас живущих зубатых молей, относящихся к уже упоминавшемуся семейству Micropterigidae.
Это самые примитивные чешуекрылые, лишенные хоботка. До сих пор все чешуекрылые, узнаваемые из юры, принадлежали как раз к зубатым молям, как, к примеру, Archaeolepis mane, отысканный в раннеюрских отложениях в Англии (возраст — около 195 млн лет).
Этот вид, узнаваемый по изолированному крылу, до сих пор считался старейшим представителем отряда. Исходя из этого находка чешуек зубатых молей в отложения финиша триаса-начала юры была достаточно предсказуема.
Рис. 4. Фотографии чешуек, извлеченных из бурового керна, выполненные с помощью сканирующего микроскопа.
A — чешуйка первого типа, принадлежавшая зубатой моли наподобие Micropterigidae, G — поперечный срез, на котором видно, что она цельная. B–E — чешуйки второго типа, принадлежавшие примитивным хоботковым чешуекрылым (Glossata), H, I — поперечные срезы, на которых видны внутренние полости.
F — чешуйка неясного происхождения.
Изображение из обсуждаемой статьи в Science Advances
А вот чешуйки второго типа, отысканные германскими палеонтологами, куда занимательнее. Эти чешуйки в полые (верхняя и нижняя стороны поделены промежутком), по краям, в большинстве случаев, они несут зубцы.
Между главными ребрами этих чешуек находятся бессчётные перпендикулярные им ребрышки, каковые чередуются с маленькими отверстиями-порами. По словам исследователей, чешуйки для того чтобы строения видятся у нескольких семейств из группы Coelolepida, таких как Acanthopteroctetidae, Adelidae и Cecidosidae.
Это также небольшие и невзрачные мотыльки, но у всех них имеется хоботок, то имеется они относятся к подотряду хоботковых (Glossata), что объединяет более 99% всех современных видов чешуекрылых.
Рис. 5. Микроструктура отысканных чешуек, изученная под сканирующим микроскопом.
А — чешуйка первого типа, B — чешуйка второго типа, верхний край, C–E — подробности строения чешуек второго типа, F — чешуйка неясного происхождения с бахромой по краям.
Изображение из обсуждаемой статьи в Science Advances
До сих пор старейшим представителем подотряда Glossata считалась гусеница, отысканная в раннемеловом ливанском янтаре возрастом около 130 млн лет. Первые взрослые особи хоботковых чешуекрылых (они до тех пор пока остаются неописанными) попадаются в бирманском янтаре возрастом 100 млн лет, а по-настоящему бессчётными их находки становятся уже в эоцене.
Исходя из этого ученые предполагали, что рост разнообразия Glossata случился лишь в меловом периоде. Как раз в это время появляются цветковые растения, что давало основания вычислять, что хоботок пригодился чешуекрылым чтобы добывать нектар из цветков.
Но находка чешуек хоботковых бабочек (в случае если лишь их принадлежность установлена правильно) на рубеже юры и триаса продлевает историю данной группы на 70 млн лет в прошлое. Получается, чешуекрылые стали обладателями хоботков в то время, в то время, когда цветковых не было и в помине.
Авторы статьи отмечают, что в финише триасового периода климат стал жарким и засушливым. Небольшие чешуекрылые из-за увеличенного объёма тела и соотношения поверхности особенно деятельно теряли жидкость на протяжении полета.
Исходя из этого хоботки имели возможность понадобиться им для стремительного поглощения капелек росы, других жидкостей и сока. С их помощью они кроме этого точно высасывали опылительные капли голосеменных, каковые те выделяли для улавливания зерен пыльцы.
По крайней мере, современные хоботковые чешуекрылые посещают с данной целью гнетовидные растения, такие как эфедра и вельвичия. Как полагают ученые, особенной пользы мезозойским голосеменным такие визиты не приносили, потому, что первые чешуекрылые совсем необязательно принимали участие в опылении.
И лишь с происхождением цветковых растений в середине мела чешуекрылые наконец возложили на себя роль опылителей.
Статья размещена в издании Science Advances
Источник: Александр Храмов elementy.ru
Дневная бабочка крапивница в HD качестве
