Критерии для определения насекомых-опылителей в ископаемой летописи

Опыление насекомыми — ключевой процесс для выживания и эволюции покрытосеменных (цветковых) растений и, в меньшей степени, голосеменных. В условиях глобального сокращения численности насекомых-опылителей растёт интерес к изучению истоков их взаимоотношений с растениями.

Ископаемых насекомых-опылителей находят в отложениях горных пород и янтаря, но до сих пор не существовало протокола для их точной идентификации. Исследование, опубликованное в журнале Trends in Ecology & Evolution, определяет критерии для дифференциации истинного насекомого-опылителя от предполагаемого в ископаемой летописи. Работа под руководством аспирантки Констанцы Пенья-Кайрат (Университет Барселоны, Институт исследований биоразнообразия, IRBio) поможет корректно анализировать происхождение и эволюцию насекомоопыления.

Контекст: до доминирования цветковых

Покрытосеменные доминируют в наземных экосистемах сегодня, но так было не всегда. Они появились в нижнем мелу и диверсифицировались около 100 млн лет назад, сменив леса, где преобладали голосеменные (хвойные, гинкго, саговники и др.). Считается, что с момента появления покрытосеменные взаимодействовали с насекомыми-опылителями. Их первыми опылителями, вероятно, были насекомые-генералисты (жуки, трипсы, мухи и др.), которые уже опыляли голосеменных.

Как классифицировать ископаемое насекомое как опылителя?

Изучение такого сложного процесса через ископаемую летопись — вызов для палеонтологии. Невозможно применить современные методы (например, анализ увеличения образования плодов). Поэтому необходимо определить набор ключевых характеристик, которые можно наблюдать у ископаемых образцов.

В исследовании:

• Выявлено 193 семейства насекомых из десяти разных отрядов, считающихся опылителями покрытосеменных и голосеменных.
• Установлено время их появления в ископаемой летописи.
• Создана классификация ископаемых насекомых, описанных как опылители на сегодняшний день.

На основе этих данных разработан ключ для разделения ископаемых насекомых на две категории: опылитель и предполагаемый опылитель. Чтобы классифицировать ископаемое насекомое как опылителя, членистоногое должно:

1. Иметь пыльцевые зёрна, прикреплённые к телу.
2. Принадлежать к группе современных насекомых, считающихся опылителями.

Анализ всей ископаемой летописи показывает, что все современные отряды насекомых, имеющие виды-опылители, существовали до появления покрытосеменных в нижнем мелу. Есть и примеры групп, например, скорпионницы (Mecoptera), которые были опылителями в меловом периоде, но сегодня таких видов у них нет.

Древнейшее свидетельство опыления

Выводы исследования свидетельствуют, что древнейшая запись мутуалистических отношений с участием насекомоопыления связана с вымершей группой насекомых отряда Neuroptera и возникла, по крайней мере, в поздней юре — около 163 млн лет назад. Это задолго до появления первых цветковых растений.

«Эта информация крайне важна, поскольку показывает, что у насекомых с древних времён были тесные отношения с голосеменными. Поэтому неудивительно, что некоторые из этих растений сохраняют эти взаимовыгодные отношения и сегодня», — заключают исследователи Ксавье Дельклос и Давид Перис.