История насекомых продолжается в глубь времени
История развития насекомых таит в себе неограниченное количество загадок. Ученые до сих пор точно не знают, как и почему насекомые научились летать, но пробуют возвратить по шагам этот процесс.
Об эволюции насекомых ведает кандидат био наук, научный сотрудник лаборатории палеоэнтомологии Палеонтологического института РАН Кирилл Еськов.
Ископаемые насекомые служат ученым собственного рода индикаторами других совсем не сохранившихся видов. Например, мы не знаем, когда появились наземные моллюски – они плохо сохраняются в палеонтологической летописи. По общим условиям они должны показаться в Юрском периоде (206 – 142 миллионов лет назад), но их нет.
Но зато в Юрском периоде есть замечательная группа жужелиц – мы их находим в таком классическом местонахождении Каратау – эти жужелицы занимаются и сейчас охотой на наземных моллюсков, и у их очень специфическое строение челюстей: челюсти очень скособочены и жужелицы ими вскрывают тонкие ракушки моллюсков, как консервным ножом. Поэтому когда мы находим жужелиц с такими челюстями, мы можем с достаточной степенью уверенности говорить, что в это время, по-видимому, моллюски уже были. Случаев таких достаточно много, когда по непосредственно составу фауны насекомых можно делать заключение о многих животных и растениях, которых мы в палеонтологической летописи не видим.
Мы знаем что насекомые не всегда имели летать. Как у их появились крылья?
Это понятно более-менее, сначала возникают параноталии, другими словами 1-ые выросты на груди, которые позволяли планировать. Это дает возможность не хищным группам, которые жили в кронах, избегать хищников – пауков поначалу и хищных многоножек губоногих, которые за ними охотились. Прыжок с одной ветки на другую, который позволяет уйти от хищника, понятно зачем возникает. Но обитатели древесных крон, как и обитатели почв, очень плохо попадают в палеонтологическую летопись. Но мы можем сказать, что первичнобескрылые возникают в каменноугольном периоде. Это скорпионы, паукообразные. Это середина карбонового периода, где-то 320 миллионов лет назад.
1-ые крылатые насекомые отличались от современных?
Да, это полностью вымершие отряды, например Paleodictyopterida, они числятся похожими нынешним поденкам, у каких личинка живет в воде, а позднее происходит массовый вылет и в протяжении нескольких часов эти ажурные существа порхают над речками и прудами. После лёта – размножение, они откладывают яйца и после этого гибнут, никаких функций не считая разложения они не несут. Это насекомое живет в виде личинки, при всем этом личинки есть многолетние у некоторых групп. Другими словами всю жизнь проводит в виде личинки, в воде, а дальше происходит вылет.
Поденка (Ephemeroptera) - это единственный современный отряд, который сохраняет так называемые имагинальные линьки. Имаго – это взрослое насекомое. Есть личинка, которая линяет несколько раз и позднее в конце концов выходит взрослое насекомое, способное к размножению. Взрослое насекомое не линяет никогда. Временами оно проходит состояние куколки, это – покоящаяся стадия, которая позволяет как раз сделать очень различными имаго и личинку, как бабочку и гусеницу. Что меж ними общего? Ничего. Это позволяет бабочке и гусенице занимать совершенно разные экологические ниши, чтобы имаго не конкурировало со своей личинкой. Сложная перестройка просит покоящейся стадии, когда происходит полный распад ткани – имагинальное перевоплощение насекомых – это просто биоинженерная поэма. Сейчас есть только одна группа, которая сохраняет имагинальные линьки, у каких имаго продолжает линять, у каких крыло живое. Дело в том, что у насекомых у всех мертвое крыло в нем нет живых тканей. Покров состоит из живых клеток, но внутри крыла нет ничего. Линять такое крыло не может. Крыло насекомого делается на один раз.
А есть поденка – это единственная группа, у каких внутри крыла сохраняются живые ткани и она может линять, но на самом деле ничего хорошего в этом нет, потому что крыло тяжелое. Поэтому у поденки порхающий полет, на который, что называется, без слез не глянешь. У старенькых насекомых крылья как у поденок – примитивные крылья с живой тканью внутри. Это как раз то, с чего все начиналось. Когда 1-ые насекомые появились, они здорово отличались от нынешних, это вымершие отряды, от которых ничего не осталось.
На данный момент есть теория, согласно которой по молекулярно-генетическим данным насекомые произошли, от ластоногих ракообразных.
Согласно более принятой теории, числилось, что насекомые произошли от губоногих многоножек – от хилапод. При всем этом там даже более-менее понятны эмбриологические механизмы, по которым это происходит. А 2-ая версия, взаправду предполагает, что насекомые произошли от раков. Но эта версия считалась маргинальной. А сейчас в связи как раз в связи с новыми молекулярными данными появился интерес к рачьей теории. Но дело в том, что рачья версия, к огорчению, слабо подтверждается палеонтологической летописью. Раки и переходные формы, раз отлично должны сохраниться в палеонтологической летописи. Исходя из убеждений этой теории объяснить отсутствие переходных форм объяснить еще труднее.
Как дальше эволюционировали насекомые, когда у их появились крылья?
Насекомые практически слету разделились на две ветки, у каких принципиально разная стратегия. Это – насекомыми с полным перевоплощением и насекомые с неполным перевоплощением. Посмотрите на таракана или кузнечика, смотрите на маленьких кобылок, которые прыгают на лугу, а некоторые из их бескрылые. Они растут и становятся больше похожими на взрослое насекомое, проходят через некоторое количество последовательных линек и становятся в конце концов взрослыми. Насекомые с неполным перевоплощением, не имеют стадии куколки. Другая группа - это группа, которая имеет личинку принципиально неплохую от имаго. Это дает целый ряд преимуществ экологических, но накладывает целый ряд ограничений. Начинается с появления групп, которые обладают очень слабым полетом вроде нынешних поденок, и позднее вдруг с некоторого момента появляются стрекозы.
Стрекоза на этот момент является фактически абсолютным орудием. Она догоняет все, на что падает взгляд, и совершенно без заморочек съедает. Сначала появляются самые примитивные стрекозы. Но примитивные-то они примитивные, но все равно полет у их еще лучше, чем у всех других. В принципе такая ситуация несколько раз складывалась в истории разных групп животных, когда появляется вид с абсолютным орудием и запускает удивительные процессы.
Хищная стрекоза может достать все. И в этот момент, чтобы спастись, есть две стратегии, которые тут же и реализуются, практически говоря, и вот откуда берутся две огромных эволюционных группы насекомых, которые дальше и сохраняются.
Расскажите о таком финомене, как общественные насекомые.
В эволюции насекомых несколько раз появлялись замечательные параллелизмы, когда в разных группах, систематически разных и далеких друг от друга реализовывалась одна и та же стратегия. Обычным примером как раз является появление общественных насекомых. Тут нужно отыскать, что такое общественное животное, общественное насекомое. Есть, например, общественные пауки, при всем этом пауки, которые имеют очень сложную стратегию. Они делают единую сеть. Когда попадает насекомое в эту сеть, осуществляется коллективная атака. Когда они «завалят» насекомое у их все общее фактически как у муравьев. Вы осознаете, что у муравьев есть трафалаксис, муравьи способны делиться пищей совместно, передавая пищу по цепочке. Он съел, после этого часть пищи отрыгнул другу, сосед может отрыгнуть часть пищи другому другу и поэтому непринципиально какая часть пищи расходится по муравейнику. У пауков есть аналоги такого трафалаксиса. Другими словами они совместно накачивают своими пищеварительными выделениями вот это самое насекомое и позднее питаются сами и могут питаться другие пауки, которые непосредственно не участвовали в атаке.
Это очень сложное поведение. Даже есть некоторая специализация. Но при всем этом пауки не являются общественными животными – у их не выработалась реальная социальность. Общественные насекомые разбиты на касты – на размножающуюся и не размножающуюся. Одни размножаются, а другие их охраняют и обслуживают. Это настоящая социальность, а по другому это собственного рода коммуна. Пауки могут быть рассажены, и стопроцентно могут существовать сами по себе. А изолированный муравей существовать не может. Социальные насекомые - это общественные перепончатокрылые пчелы, осы, муравьи и термиты.
С одной стороны есть термиты, а с одной стороны – богомолы, и те, и те – высокоспециализированные группы тараканов.
При всем этом понятно, от каких семейств они происходят, через какие переходные формы они эволюционируют, – где на одном конце таракан, а на другом конце с одной стороны термит, а с другой стороны богомол. Одни специализируются в направлении хищничества - это богомолы, а другие в сторону поедания малосъедобных деревяшек, для чего нужен сложный симбиоз с древоразрушающими жгутиковыми, и сложнейшая биохимия. Это другая группа специализированных тараканов. Термиты и богомолы - два самых молодых отряда насекомых, которые появились 100 миллионов лет. В 2-ух совершенно неродственных группах появляются одинаковые стратегии, при всем этом развивается на совершенно разной базе. У общественных перепончатокрылых –генетический механизм определения пола. Разница меж трутнями и рабочими пчелами на генном уровне детерминирована. У термитов совершенно все по-другому. Они на генном уровне идентичны, но личинок выкармливают по-разному. В конечном итоге возникает различное содержание гормонов. Поэтому, грубо говоря, все личинки - это просто существа, бесполые заготовки.
В принципе при некоторых катастрофических обстоятельствах ее можно научить плодиться. При всем этом у термитов рабочими являются и самцы, и самки, а у перепончатых только самки.
Это - принципиально разные механизмы. Ну и те, и другие вырабатывают социальность практически в одно время. Почему? Если говорить честно, ответа нет. Почему непосредственно в это время понадобилась социальность - непонятно.
Общественные муравьи и осы тоже появились среди мела – 100 миллионов лет назад?
Да, непосредственно так, муравьи, практически говоря, группа специализированных бескрылых ос. Это так или по другому связано с общими конструктивными перестройками глобальной экосистемы, которые происходили среди мела, которые связаны с экспансией цветковых растений, которые как раз в этот момент начали полностью перестраивать мир. Но почему появился такой механизм ответа нет. Вопрос для школьной био олимпиады. Школьники, будучи незашоренными, временами придумывают удивительные вещи. Такие вопросы необходимо взаправду задавать школьникам, старшеклассникам, отлично временами пишут.
А какие последние огромные открытия были сделаны исследователями насекомых?
Широкая публика никогда не замечает реальных научных сенсаций. А в 2000 году был открыт новый отряд насекомых. Отряд – это самая высшая группа за классом. Отряды - это жуки, бабочки, перепончатокрылые, стрекозы. Открыт новый отряд - живое ископаемое. Сначала его нашли в балтийском янтаре, что опять-таки замечательно, балтийский янтарь изучают двести лет, из балтийского января по нынешнее время описано под четыре тысяч видов животных, больше сотки видов растений. Другими словами фауна балтийского янтаря - это понятно, что эта самая большая ископаемая фауна всех времен и народов и она сравнима по размерам, если не превосходит, рецентные фауны. Локальную фауну где-нибудь, вот четыре тысячи видов. И все таки, продолжают искать периодически, сколько ни ройся, продолжают искать всякие интересности. Но это запредельная вещь, когда нашли представителя нового отряда насекомых, такие мантофазматоды, нечто среднее меж богомолом и палочником. Его нашли сначала в балтийском янтаре и позднее в Намибии отыскали два вида живых созданий. Совершенно замечательное открытие.
Почему новый отряд насекомых получил название Мантофазмотоды?
Мантофазмотоды, по-русски можно называть богомоло-палочники. Высказываются гипотеза, что на самом деле есть еще отряд, который считался вымершим – триасовый отряд титаноптора. Он появляется короткое время в триасе, непонятно, от кого происходит и вымирает, не оставив никаких потомков. Есть версия, что эти мантофазматоды - это как раз дожившие до нынешнего времени реликтовые представители вот этот самого триасового отряда.
Была такая дискуссия среди палеоэнтомологов о том, как связан рост контраста насекомых с быстрой диверсификацией цветковых растений в средине мела. Числилось, что когда стали плодиться цветковые растения, то это стимулировало, был предпосылкой бурного роста контраста насекомых.
Так и есть, только картина оказалась сложнее и интереснее. Середина мела – это время большого, очень тяжелого кризиса в наземных экосистемах. Всем понятно про великое вымирание на границе кайнозоя и мезозоя – 65 миллионов лет назад. Но дело в том, что вот это великое вымирание стопроцентно связано с морем. Виды, обитавшие на суше, практически ничего не узрели.
Может быть, в это время вымерли последние семь видов динозавров. Это совсем не ситуация полного вымирания в морях, которое было. А вымирания на суше как раз было среди мелового периода, за 25-30 миллионов лет до этих событий. Вот тогда на суше взаправду происходило бог знает что, и вымирание насекомых тоже было очень жестоким. Это связывалось с быстрой экспансией покрытосеменных цветковых, которые перестраивали все тогдашние экосистемы. Они вытесняли мезозойских голосеменных и сформировывали принципиально новые экосистемы. Но опять-таки одни группы насекомых вымирали, другие группы активно развивались.
Но еще ранее в самых разных группах голосеменных в конце юрского периода (140 миллионов лет назад) начинает вырабатываться независимый синдром покрытосеменных. Красилов, один из экспертов по этому периоду и по происхождению покрытосеменных, назвал многочисленные и независимо появляющиеся группы голосеменных имитаторами цветковых. В это время появляются среди насекомых имитаторы бабочек, имитаторы пчел и все прочее, но совершенно в других группах. Это дивные сетчатокрылые каллиграматиды (Kalligrammatidae). Имитатор бабочки, другими словами с ладонь величиной существо, у каких крылья совершенно как у бабочки, и более того, у на их калоритные разноцветные концентрические круги. В Каратау сохраняется раскраска. Они просто вывешены в мезозойском зале в музее.
Эти насекомые они ведут себя как бабочка, не будучи бабочкой. И дальше каждое следующее приспособление этих самых имитаторов-опылителей и всех других групп провоцирует растение на специализацию во стопроцентно определенном направлении, а растения специализируясь больше, оно провоцирует их на выработку набора признаков, выходит замечательная система с положительной обратной связью. Есть тендер, грубо говоря, природа дает тендер на определенный заказ. У кого-то выходит, у кого-то нет. Картина эволюции насекомых и цветковых и соотношение с показавшимся среди мела кризисом не такой, как предполагалось в 1970 годы, когда впервой открыли это явление. Другими словами картина оказалась сложнее и, на мой взгляд, просто интереснее и драматичнее.
Источник : www.svobodanews.ru (Александр Марков, Ольга Орлова)
Оставить комментарий