Учёные доказали, что насекомые опыляют цветковые растения уже, по крайней мере, 100 миллионов лет. Они уверены, что именно опыление насекомыми позволило цветковым стать самым разнообразным отделом царства растений.
Отдел цветковых растений (покрытосеменных, Magnoliophyta, или Angiospermae) возник ещё в начале мелового периода, около 130 миллионов лет назад, и его разделение на все современные классы, судя по результатам последних исследований, произошло очень быстро. По-видимому, к этому моменту существовали уже все основные отряды насекомых, которые, в принципе, могли заниматься перекрестным опылением.
Тем не менее, вопрос о том, когда сами растения научились использовать насекомых для этой цели, оставался открытым. Прямых свидетельств опыления растений насекомыми в эту эпоху до сих пор не было.
Учёным из университетов Флориды и Индианы удалось выяснить, что союзу цветков и насекомых не менее 96 миллионов лет. Работа опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences. Более того, как выяснили эксперты, к этому моменту на перекрестное биотическое опыление с использованием насекомых в качестве посредников перешло уже преобладающее число покрытосеменных растений.
Для получения таких результатов экспертам пришлось проанализировать древнюю пыльцу, которая являлась полноценными половыми клетками растений около 96 миллионов лет назад.
Первым этапом исследования, проведенного американскими палеоботаниками во главе с Шушэн Ху из Северо-Западного отделения Университета Индианы, оказался корректный анализ девяти образцов окаменелой пыльцы, обнаруженных на трех палеонтологических раскопах формации Дакота на территории американского штата Миннесота. Все они относятся к нижней границе верхнего мелового периода, их возраст – чуть менее 100 миллионов лет.
Именно первый этап исследования оказался наиболее важным, поскольку палеоботаники и раньше обнаруживали образцы древней пыльцы, однако до сих пор подобные останки идентифицировались не как половые клетки растений, а как фрагменты пыльника тычинок цветка, либо как экскременты насекомых. В рамках данного исследования учёным, изучавшим пыльцу, удалось извлечь окаменелые останки пылевой массы из известняка и аргиллита, так что эксперты смогли провести более тщательный анализ.
Кроме того, исследователи использовали данные о структурных изменениях, произошедших в отделе покрытосеменных, в частности, их интересовала информация о ранних прототипах тычинки и пыльника, органах растений, которые участвуют в выталкивании пыльцы из пыльника и таким образом делают пыльцу доступной насекомым. Учёные параллельно проводили статистический анализ методов опыления, которые существовали среди живущих до сих пор растений и их предков.
В результате американским палеоботаникам впервые удалось описать биологическую структуру пыльцы, относящейся к меловому периоду, а параллельно узнать много нового о тех насекомых-опылителях, которые участвовали в размножении растений и эволюционировали вместе с другими организмами экосистемы – в частности, с отделом цветковых.
«Наше исследование древней пыльцы указывает на участие насекомых в опылении, при этом энтомофилия (опыление насекомыми) оказывается наиболее результативным и эффективным типом размножения как для современных, так и для древних растений», – заметил профессор палеоботаники Дэвид Дилчер из Музея естественной истории во Флориде.
Самым главным итогом исследования стало признание того факта, что растения уже использовали энтомофилическое опыление к началу позднего мела, а значит насекомые, принимавшие участие в этом этапе размножения цветковых, уже обладали набором приспособлений, обеспечивающих перенос пыльцы с одного цветка на другой.
По словам Дилчера, результаты анализа окаменевших образцов пыльцы подтверждают широко известную среди учёных теорию о распространении древних цветковых растений.
Согласно этой гипотезе, именно насекомые, которые обладали способностью доставлять пыльцевые зёрна от тычинки к рыльцу пестика, повлияли на адаптацию покрытосеменных. Участие насекомых в процессе размножения оказалось особенно важным тогда, когда цветковые уже составили весьма разнообразный и многочисленный отдел высших растений, представители которого занимали все новые и новые экологические ниши.
Сегодня покрытосеменные растения, использующие подобное опыление, образуют, в среднем, от 5 до 100 пыльцевых телец, состоящих, в свою очередь, из пыльцевых клеток. Тельца соединены между собой в одну массу, поллинарий, при распространении которой растения более не надеются на помощь ветра или воды, которые участвуют в опылении трав, хвойных и лиственных деревьев, а также водных растений.
Это принципиально новая стратегия развития цветковых растений, которая характерна для современных цветковых, но получила распространение уже почти 100 миллионов лет назад, отмечают исследователи. Крупинки пыльцы размером 14–19 микрон уже тогда собирались в пылевую массу, а такая особенность пыльцы наблюдается только у растений, использующих биотическое опыление.
В то же время, как заметил независимый эксперт Конрад Лабандейра, палеобиолог из Смитсоновского института, изучающий типы взаимодействий растений и насекомых, то, что учёным удалось показать наличие энтомофилического опыления у ранних покрытосеменных, добавляет много неясностей к вопросу о существовании нескольких типов опыления у растений, живших в середине мелового периода.
«Эти данные сопоставимы с результатами других параллельных исследований, в ходе которых изучалась структура цветков и строение ротового аппарата насекомых. Полученная информация позволяет предположить, что перед сеноманским веком мелового периода (начавшимся 97,5–95 миллионов лет назад и продолжавшимся приблизительно 6,5 миллионов лет) использовались несколько сосуществовавших типов опыления», – добавил Лабандейра.
