Факторы огромного разнообразия травоядных насекомых раскрыты по следам питания на ископаемых листьях
Исследователи из Гессенского государственного музея Дармштадта и Исследовательского центра климата и биоразнообразия Зенкенберга во Франкфурте выявили факторы, определяющие огромное разнообразие травоядных насекомых.
Исследование, опубликованное в журнале PNAS, показывает, что разнообразие травоядных насекомых развивалось на протяжении последних 60 миллионов лет в первую очередь за счёт совместного использования растений-хозяев. Результаты основаны на анализе следов питания, оставленных членистоногими на более чем 45 000 ископаемых листьев.
Травоядные насекомые — самая разнообразная группа многоклеточных организмов на Земле. Разнообразие их ротовых аппаратов и способов питания также свидетельствует о высокой степени специализации: например, гусеницы или жуки, грызущие листья мощными челюстями, клопы и тли, прокалывающие растения для доступа к сокам, или организмы, стимулирующие растения к образованию галлов — чрезмерного разрастания тканей, — в которых они развиваются и питаются, защищённые от врагов.
«Следы питания таких насекомых также хорошо видны на ископаемых листьях. Они могут помочь нам определить факторы, которые привели к огромному разнообразию травоядных насекомых», — объясняет доктор Йорг Альбрехт из Исследовательского центра климата и биоразнообразия Зенкенберга.
Альбрехт вместе с профессором Торстеном Вапплером и другими исследователями классифицировали в общей сложности 47 064 ископаемых листа 436 видов растений из 16 местонахождений в Центральной Европе, Исландии и Норвегии и исследовали их на предмет следов питания насекомых.
«Изученные нами окаменелости охватывают почти всю кайнозойскую эру, то есть период между 66 и двумя миллионами лет назад. Более того, окаменелые листья происходят из различных климатических зон — от субтропического до океанического и влажного континентального климата», — поясняет Вапплер.
Исследователи изучили каждый хорошо сохранившийся ископаемый лист на наличие признаков питания насекомых. Более одной пятой части изученных листьев показали соответствующие следы.
«На основе этих данных мы можем показать, что растения-хозяева уже в ранней геологической истории использовались разнообразными травоядными насекомыми. Более того, детальная оценка следов питания показывает, что совместное использование одного вида растения разными группами травоядных насекомых внесло в два раза больший вклад в их функциональное разнообразие — с точки зрения способа питания, — чем видовое разнообразие самих растений-хозяев», — говорит Альбрехт.
Таким образом, результаты дают новое представление о происхождении разнообразия насекомых и показывают, что совместное обитание многих специализированных видов насекомых на одном виде растения является основным фактором, определяющим функциональное разнообразие травоядных насекомых.
Альбрехт добавляет: «Когда разные виды насекомых делят один вид растения-хозяина, им также приходится адаптировать свой рацион и способ питания, чтобы избежать прямой конкуренции друг с другом. За миллионы лет это привело к появлению невероятного разнообразия ротовых аппаратов и, в конечном итоге, видов». Результаты исследования отражаются в современных тропических лесах, где большинство видов травоядных насекомых специализируются на определённых семействах растений, которые, в свою очередь, служат пищей для множества видов насекомых.
«Наше исследование подчёркивает, что ископаемую летопись можно использовать для проверки фундаментальных теорий о происхождении биоразнообразия. Результаты нашего исследования также являются важным ориентиром для определения факторов, которые определяют разнообразие травоядных насекомых в современных экосистемах», — заключает Вапплер.