Евро-Азиатский институт образовательных технологий Eurasian Institute of educational technologies
Tuesday, 2020-05-26, 12:44 PM
Site menu
Section categories
Археология- Аrcheology
Ботаника- Вotany
География- Geography
Зоология- Zoology
История- Нistory
История науки- Нistory of science
Медицина- Мedicine
Образование- Education
Общая биология- General biology
Общество- Society
Палеонтология- Рaleontology
Право- Jurisprudence
Психология- Рsychology
Технологии- Technology
Физика- Physics
Химия- Сhemistry
Экология- Еcology
Экономика- Еconomy
Our poll
Выберите научные направления, которые интересны Вам / Select the science areas that you interest in
Total of answers: 2570
Statistics

Total online: 1
Guests: 1
Users: 0

2:23 PM
Хоботковые бабочки возникли до цветковых растений / Proboscis butterflies had been living before flowering plants arose

Рис. 1. Зубатая моль Sabatinca из мелового бирманского янтаря возрастом 100 млн лет.
Длины масштабных отрезков — 0,5 мм.
Похожие представители этой группы 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

Палеонтологам удалось открыть новый источник информации об эволюции чешуекрылых (Lepidoptera) — изолированные крыловые чешуйки, сохранившиеся в толще осадочных пород. Изучив буровые керны, относящиеся к рубежу триасового и юрского периодов, исследователи выделили из них несколько чешуек хоботковых чешуекрылых (Glossata), что продлевает палеонтологическую летопись этой группы примерно на 70 млн лет. Находка доказывает, что чешуекрылые обзавелись хоботками задолго до появления цветковых растений. Скорее всего, они использовали хоботки для питания сладковатыми выделениями гнетовых и других голосеменных.

Чешуекрылые (бабочки и моли) наряду с жуками, перепончатокрылыми и двукрылыми входят в «большую четверку» наиболее разнообразных отрядов насекомых. В настоящее время известно около 160 000 видов чешуекрылых, а их общее число может доходить до полумиллиона. Несмотря на свое нынешнее разнообразие и обилие, в ископаемом состоянии чешуекрылые представлены весьма скудно. Согласно 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 довольно внушительной, если бы не одно «но».

Подавляющее 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 находили плитки породы, буквально выстланные телами бабочек. Такое обилие можно объяснить тем, что в палеоцене над участком моря, где формировались диатомиты, бабочки совершали массовые миграции: их родичи в наши дни так же мигрируют над Северным морем. В балтийском янтаре было найдено около 1500 чешуекрылых, причем большинство находок относятся к мелким 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. Почему же они, в отличие от каких-нибудь комаров или жуков, столь нечасто сохраняются до наших дней? Ответ подсказывает и русское, и латинское название отряда: Lepidoptera происходит от греческого слова lepis, «чешуя». Всё дело в чешуйках, которые покрывают крылья бабочек и молей подобно черепице. В некотором смысле их чешуйки — это функциональный аналог хвоста ящерицы. Они подвержены автотомии и отламываются от тела насекомого при малейшем прикосновении, тем самым спасая владельца от множества неприятностей.

Например, часто ли вы видели бабочек, запутавшихся в сетях пауков? Нет, они надежно защищены от прилипания к паутине легко спадающим чешуйчатым покровом. К смоле чешуекрылые плохо прилипают по той же причине — поэтому так нечасто они встречаются в янтарях. У мелкой плохо летающей моли шанс «залипнуть» несколько больше, если она соприкоснется со смолой сразу всем телом, а вот бабочка покрупнее, задев смолу крылом, легко освободит себя мощным взмахом, оставив после себя лишь россыпь чешуек. Из-за того, что чешуйки бабочек обладают водоотталкивающими свойствами, этих летунов редко находят и в каменных породах. Быстро погрузиться на дно и быть засыпанным осадком — это единственный шанс насекомого превратиться в окаменелость. Но бабочки, падая в водоем, не тонут, а чаще всего плавают на поверхности, где быстро разлагаются.

Тем не менее, крыловые чешуйки, в общем и целом затрудняя работу палеоэнтомологов, иногда могут сослужить им и хорошую службу. К такому выводу пришли ученые из Утрехтского университета и их коллеги из других немецких вузов, чья статья была опубликована в журнале Science Advances. Исследователи работали с керном (столбиком породы), извлеченном при бурении мелководных морских отложений недалеко от немецкого города Брауншвейг (Северная Германия). Самые древние из этих пород относятся к рэтскому ярусу, самому верхнему ярусу триаса, самые молодые — к тоарскому ярусу, последнему ярусу ранней юры (208–174 млн лет назад).

Растворив образцы керна в соляной и плавиковой кислотах, чтобы отделить зерна пыльцы от вмещающей породы (стандартная процедура при споро-пыльцевом анализе), помимо собственно пыльцы ученые обнаружили в пробах и чешуйки насекомых. Ранее чешуйки бабочек не раз описывали из янтарей, но из осадочных пород до сих их никто не выделял. Всего было найдено около 70 целых и фрагментарных чешуек, которые пришлись на 26-метровый стратиграфический интервал, захватывающий конец триаса и начало юры. Некоторые из чешуек авторы статьи связали с чешуекрылыми, сравнив их с фотографиями крыльев современных молей и бабочек, сделанными с помощью сканирующего микроскопа. Остальные найденные чешуйки остались неопределенными.

Рис. 2. 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 такого же строения, как у этого насекомого, были найдены в отложениях конца триаса — начала юры. Фото с сайта bugguide.net

Дело в том, что чешуйки Lepidoptera — это всего-навсего уплощенные волоски. Такие образования имеются и у целого ряда других насекомых — у ногохвосток, у примитивных первичнобескрылых чешуйниц (как можно догадаться уже из их названия), у сетчатокрылых Berothidae и даже у кровососущих комаров. Тонкая морфология чешуек подавляющего числа современных насекомых еще не изучена. Что уж и говорить про вымершие группы — кто знает, какими чешуйками они обладали? Тем не менее, авторы статьи уверены, что в их руки попали именно чешуйки отряда Lepidoptera, а не кого-либо еще.

Разные группы молей и бабочек обладают чешуйками разного строения, что делает эти образования довольно информативными в таксономическом отношении. По своей морфологии обнаруженные чешуйки делятся на два типа. Первый тип представлен цельными чешуйками с гладким верхним краем, их верхняя и нижняя стороны плотно примыкают друг к другу. Такие чешуйки характерны для ныне живущих зубатых молей, относящихся к уже упоминавшемуся семейству Micropterigidae. Это самые примитивные чешуекрылые, лишенные хоботка. До сих пор все чешуекрылые, известные из юры, принадлежали именно к зубатым молям, как, например, Archaeolepis mane, найденный в раннеюрских отложениях в Англии (возраст — около 195 млн лет). Данный вид, известный по изолированному крылу, до сих пор считался древнейшим представителем отряда. Поэтому находка чешуек зубатых молей в отложения конца триаса-начала юры была довольно предсказуема.

А вот чешуйки второго типа, найденные немецкими палеонтологами, куда интереснее. Эти чешуйки внутри полые (верхняя и нижняя стороны разделены промежутком), по краям, как правило, они несут зубцы. Между основными ребрами этих чешуек располагаются многочисленные перпендикулярные им ребрышки, которые чередуются с небольшими отверстиями-порами. По словам исследователей, чешуйки такого строения встречаются у нескольких семейств из группы Coelolepida, таких как Acanthopteroctetidae, Adelidae и Cecidosidae. Это тоже мелкие и невзрачные мотыльки, однако у всех них есть хоботок, то есть они относятся к подотряду хоботковых (Glossata), который объединяет более 99% всех современных видов чешуекрылых.

До сих пор древнейшим представителем подотряда Glossata считалась гусеница, найденная в раннемеловом ливанском янтаре возрастом около 130 млн лет. Первые взрослые особи хоботковых чешуекрылых (они пока остаются неописанными) попадаются в бирманском янтаре возрастом 100 млн лет, а по-настоящему многочисленными их находки становятся уже в эоцене. Поэтому ученые предполагали, что рост разнообразия Glossata произошел только в меловом периоде. Именно в это время появляются цветковые растения, что давало основания считать, что хоботок понадобился чешуекрылым для того, чтобы добывать нектар из цветков. Однако находка чешуек хоботковых бабочек (если только их принадлежность установлена верно) на рубеже юры и триаса продлевает историю этой группы на 70 млн лет в прошлое. Получается, чешуекрылые стали обладателями хоботков в то время, когда цветковых не было и в помине.

Авторы статьи отмечают, что в конце триасового периода климат стал жарким и засушливым. Мелкие чешуекрылые из-за увеличенного соотношения поверхности и объема тела особенно активно теряли жидкость во время полета. Поэтому хоботки могли пригодиться им для быстрого поглощения капелек росы, сока и других жидкостей. С их помощью они также наверняка высасывали опылительные капли голосеменных, которые те выделяли для улавливания зерен пыльцы. Во всяком случае, современные хоботковые чешуекрылые посещают с этой целью гнетовидные растения, такие как эфедра и вельвичия. Как полагают ученые, особой пользы мезозойским голосеменным такие визиты не приносили, поскольку первые чешуекрылые совершенно необязательно участвовали в опылении. И только с возникновением цветковых растений в середине мела чешуекрылые наконец возложили на себя роль опылителей.

Статья опубликована в журнале Science Advances
Источник: Александр Храмов elementy.ru

http://sci-dig.ru/statyi/hobotkovyie-babochki-voznikli-do-tsvetkovyih-rasteniy/

 

Fig. 1. Toothed mole Sabatinca from Burmese amber Cretaceous age 100 million years.
The length scale of the segments is 0.5 mm.
Similar representatives of this group are often found in younger Eocene Baltic amber.
Photo from the article W. Zhang et al., 2017. Cretaceous moths (Lepidoptera: Micropterigidae) with preserved scales from Myanmar amber

Paleontologists were able to access a new source of information on the evolution of Lepidoptera (Lepidoptera) isolated wing buds, flakes, preserved in the strata of sedimentary rocks. Having studied drill cores related to the turn of the Triassic and Jurassic periods, the researchers singled out several scales of proboscis of Lepidoptera (Glossata), which extends the fossil record of this group, about 70 million years. The findings prove that Lepidoptera has got a proboscis long before the advent of flowering plants. Most likely, they used the proboscis to supply the sweet secretions gnatovich and other gymnosperms.

Lepidoptera (butterflies and moths) along with the beetles, Hymenoptera and Diptera are included in the "big four" the most diverse insect orders. Currently, there are about 160,000 species of Lepidoptera, and their total number could reach half a million. Despite their current diversity and abundance in the fossil state the Lepidoptera is very meager. According to recent estimates, in the world's collections contains about 4200 ancient Lepidoptera, considering how the prints on the stone rocks and inclusions in amber (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). This figure may seem quite impressive, if not one "but".

The vast majority of fossil Lepidoptera occur only from two sources — from the Palaeocene diatomite deposits of the Danish island of Fur and from Eocene Baltic amber. Formation of the Fur brought more than 1,800 of Lepidoptera, and on this island found the tiles of the breed, literally lined with the bodies of the butterflies. This abundance can be explained by the fact that in the Paleocene over a stretch of sea, which formed the diatomite, butterflies have made the mass migration of their relatives in our days as well migrate over the North sea. In the Baltic amber were found about 1500 of Lepidoptera, with the majority of finds belong to the small, primitive forms, such as toothed moths Micropterigidae.

All the other 140-odd locations where it was noted Lepidoptera, have less than 800 copies. In most of the amber Lepidoptera are less than 1% of the total number of insects. Why do they, unlike any mosquitoes or bugs, so rarely preserved to the present day? The answer lies in the Russian and Latin name of the orders: Lepidoptera comes from the Greek word lepis, "scale". It's all in the scales that cover the wings of butterflies and moths like tiles. In a sense, their scales is a functional analogue of a tail of a lizard. They affected autotomy and break off from the insect's body at the slightest touch, thus saving the owner from many troubles.

For example, how often have you seen a butterfly caught in the spiders webs? No, they are protected from adhesion to the web is easily falling flake cover. To the resin Lepidoptera bad stick for the same reason — why it is so infrequently they occur in amber. Small poorly flying moths a chance to "sticky" a few more if she comes in contact with the resin from the entire body, but the butterfly is larger, hitting the resin wing, easily freed himself with a powerful stroke, leaving behind only a scattering of scales. Due to the fact that the scales of butterflies possess water-repellent properties, these flyers rarely find in the stone rocks. Quickly sink to the bottom and be covered with sediment is the only chance of an insect to turn into a fossil. But butterflies, falling in the pond, don't sink, often float on the surface, where it quickly decomposes.

However, wing buds, the scales, in General, complicating the work of paleoentomological can sometimes do them good. To such conclusion scientists from Utrecht University and their colleagues from other German universities, whose article was published in the journal Science Advances. The researchers worked with a core (column rocks) recovered during the drilling of shallow marine sediments near the German city of Braunschweig (North Germany). The most ancient of these rocks belong to the Rhaetian layer, the uppermost tier of the Triassic, the youngest — to tverskomu layer, the last layer of the early Jurassic (208-174 million years ago).

Dissolving a core sample in hydrochloric and hydrofluoric acids, to separate the pollen grains from the host rock (standard procedure for spore-pollen analysis), in addition to pollen, scientists found in samples and scales of insects. Previously, scales of butterflies repeatedly described from amber, but from sedimentary rocks up to now they had not been allocated. There are about 70 of whole and fragmentary flakes, which fell to a 26-metre stratigraphic interval, exciting the end of the Triassic and beginning of Jurassic. Some of the scales the authors associated with Lepidoptera, comparing them with photographs of the wings of modern moths and butterflies, taken with a scanning microscope. Others found scales remains uncertain.

Fig. 2. Left: the scales of Lepidoptera, extracted from a drill core in spore-pollen analysis using a light microscope, the length scale of segments is 20 microns. Photo from the article under discussion in Science Advances. Right: a primitive proboscis of Lepidoptera belonging to the family Acanthopteroctetidae. The scales have the same structure as that of the insect has been found in sediments of late Triassic — early Jurassic. Photo from bugguide.net

The fact that scales of Lepidoptera are simply flattened hairs. Such formations are, and a number of other insects — springtails, primitive perniciously of silverfish (as you can guess already from the title), lacewing Berothidae and even blood-sucking mosquitoes. Fine morphology of the scales of the vast number of modern insects has not been studied. That much to say about the extinct groups — who knows what kind of scales they had? However, the authors believe that in their hands were it flakes detachment of Lepidoptera, and not anyone else.

Different groups of moths and butterflies have scales of different structure which makes these structures quite informative in taxonomic relationship. In their morphology the detected scales are divided into two types. The first type presents a solid scales with a smooth upper edge, the upper and lower sides tightly abut each other. Such scales are characteristic of living toothed moths belonging to the already mentioned to the family Micropterigidae. These are the most primitive of Lepidoptera, devoid of the proboscis. So far all the Lepidoptera known from the Jura belonged to the toothed moths, as, for example, Archaeolepis mane found in early Jurassic sediments in England (about 195 million years). This species is known by isolated wing, is still considered the oldest representative of the group. Therefore, the discovery of the scales toothed moles in the sediments of the late Triassic-early Jurassic was fairly predictable.

But the scales of the second type, found by German paleontologists, much more interesting. These scales are hollow (upper and lower sides separated by a gap), around the edges, as a rule, they have teeth. Between the main ribs these scales there are numerous them perpendicular to the ribs which alternate with smaller holes-pores. According to the researchers, the scales of this structure occur in several families from the group Coelolepida such as Acanthopteroctetidae, Adelidae and Cecidosidae. It is also small and inconspicuous moths, but all of them have a proboscis, that is, they belong to the suborder proboscis (Glossata), which unites more than 99% of all modern species of Lepidoptera.

Until now the oldest representative of the suborder Glossata was considered to be the caterpillar is found in early Cretaceous Lebanese amber age of about 130 million years. The first adult individuals of proboscis of Lepidoptera (they are still undescribed) fall in Burmese amber, age 100 million years, but really many of their findings are already in the Eocene. Therefore, scientists suggested that the growing diversity Glossata occurred only in the Cretaceous period. It was at this time there are flowering plants that gave grounds to assume that the proboscis of Lepidoptera needed in order to extract the nectar from the flowers. However, the discovery of the scales of proboscis of butterflies (unless their affiliation are correct) at the turn of the Jurassic and Triassic extends the history of this group for 70 million years in the past. It turns out, became the owners of lepidopteran proboscises at a time when flowering was not in sight.

The authors note that at the end of the Triassic period the climate became hot and dry. Small Lepidoptera due to the increased ratio of surface and body volume are particularly active in waste liquid during the flight. Therefore, the proboscis could be useful to them for quick absorption of the drops of dew, juice and other liquids. With their help, they certainly sucked the pollinator drops of gymnosperms, which are allocated to trap pollen grains. In any case, modern proboscis of Lepidoptera visit this purpose netvenue plants such as ephedra and infinity. Scientists believe that much benefit of the Mesozoic gymnosperms such visits are not brought, since the first of Lepidoptera is not necessarily involved in pollination. And only with the emergence of flowering plants in the middle of the Cretaceous Lepidoptera finally laid on the role of pollinators.

The article was published in the journal Science Advances
Source: Александр Храмов elementy.ru

http://sci-dig.ru/statyi/hobotkovyie-babochki-voznikli-do-tsvetkovyih-rasteniy/

Category: Палеонтология- Рaleontology | Added by: zvonimirveres
Log In
Search
Calendar
«  January 2018  »
SuMoTuWeThFrSa
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
28293031
Организации / Оrganizations
Полезные ссылки / Useful links