История появления бабочек на земле кратко

Обновлено: 02.07.2024

Эволюция бабочки происхождение и разнообразие бабочки через геологическое время и на большей части поверхности Земли. Самые ранние известные окаменелости бабочек относятся к середине эоцен эпоха, между 40-50 миллионами лет назад. [1] [ сомнительный – обсуждать ] Их развитие тесно связано с эволюцией цветковых растений, поскольку и взрослые бабочки, и гусеницы питаются цветущими растениями. Из 220 000 видов Чешуекрылые, около 45 000 видов - это бабочки, которые, вероятно, произошли от моли. Бабочки встречаются по всему миру, за исключением Антарктиды, и особенно многочисленны в тропиках; они делятся на восемь разных семей.

Содержание

Филогения

Бабочки образуют кладу Ропалоцера, который состоит из трех надсемейств: Hedyloidea (семейство бабочек-мотыльков Hedylidae), Геспериоидея (семья шкипера Hesperiidae), а Papilionoidea (настоящие семейства бабочек Papilionidae, Pieridae, Нимфалиды, Lycaenidae, и Riodinidae). Все эти семьи монофилетический. Hedyloidea - это сестринская группа к двум другим суперсемействам. В пределах Papilionoidea Papilionidae является сестринской группой по отношению к другим семействам, а Pieridae - сестринской группой по отношению к (Nymphalidae + (Lycaenidae + Riodinidae)). Филогенетические гипотезы внутри нимфалид все еще обсуждаются. Текущие исследования сосредоточены на подсемейных и племенных отношениях, особенно у нимфалид.

Hedylidae (положение не определено)

Линии доказательств

Современное изучение бабочек высшей классификации началось с фенетического использования Эрлиха сотен ранее упускаемых из виду морфологических признаков в табличной форме по семействам и основным группам (Ehrlich, 1958). Скобл (1995) и другие продолжили поиск новых персонажей, но с их применением к кладизм. Личинки теперь обычно объединены с персонажами взрослых бабочек. Добавление молекулярных данных позволило исследователям выделить клады во многих линиях.

Доказательства почерпнуты из палеонтология где около 50 бабочек окаменелости были идентифицированы из морфология и изучение гомологии, из молекулярная генетика и сравнительный биохимия, из сравнительного этология, а также от современного географического распространения и экологии. Несмотря на то, что бабочки относятся к числу наиболее изученных насекомых, новые открытия появляются почти каждый месяц, и перспектива стабильной классификации бабочек, основанная на сильно поддерживаемых клады казалось бы, в пределах досягаемости. [ нужна цитата ]

Окаменелости

Окаменелости бабочек хорошо рассмотрены Гримальди и Энгелем (2005), которые указывают на их слабость в определении сестринской группы Rhopalocera: бабочки 45 млн лет назад очень похожи на своих живых собратьев. Первая окаменелость образовалась около 40-50 миллионов лет назад.

Растения-хозяева

Некоторые виды в Сатирины используют папоротники в качестве личиночных растений-хозяев, и не исключено, что бабочки могли возникнуть раньше, чем их нынешние хозяева покрытосеменных растений.

Дата происхождения

Некоторые исследователи предполагают, что бабочки, скорее всего, произошли от Меловой период, когда континенты располагались иначе, чем сейчас, и с климатом, отличным от сегодняшнего. Вот когда главный покрытосеменные радиация имела место. Таким образом, эволюция бабочки должна изучаться на протяжении всей разработки и тестирования филогенетический гипотезы и через исторические зоогеография. Исследователи, принимающие меловое происхождение бабочек, обычно отдают предпочтение викариант зоогеографическая гипотеза о том, как основные родословные бабочек распространились по всему миру, в то время как сторонники третичного возраста полагаются на гипотезы диспергаторов (Lamas, 2008).

Драйверы видообразования

Мимикрия, гибридизация, и совместная эволюция с растениями-хозяевами, вероятно, способствовали видообразование у бабочек (Ламас, 2008).

Первые насекомые появились 350 — 400 млн лет назад. А самым ранним окаменевшим ночным бабочкам 100 — 140 млн лет. Некоторые из них обнаружены в янтаре — ископаемой смоле хвойных деревьев. Окаменевшие остатки бабочек находят значительно реже других насекомых, тело которых не столь нежно. Поэтому учёные полагают, что возраст самых первых бабочек вдвое превосходит возраст найденных ископаемых и достигает 250 млн лет. То есть бабочки летали уже тогда, когда на нашей планете ещё не было динозавров. Дневные бабочки появились, вероятно, позднее: возраст окаменелых остатков 40 млн лет.

Вначале был цветок

Энтомологи считают, что бурный расцвет чешуекрылых связан с распространением на планете цветковых растений. Это произошло примерно в середине мелового периода — около 100 млн лет назад. Со своей стороны, бабочки активно помогали распространению цветковых растений, выступая в роли их опылителей. Именно цветковые растения оказали решающее влияние на эволюцию бабочек. Они стали главными поставщиками пищи и предопределили появление у бабочек хоботка, которым можно сосать сладкий сок из нектарников, захватывая при этом пыльцу и перенося её с цветка на цветок.

А ночные бабочки, которые появились до цветковых растений, хоботков не имели, как не имеют и некоторые их потомки.

Живые ископаемые

Реликтовая брамея

Судя по ископаемым остаткам, уже в середине кайнозоя (30 — 40 млн лет назад) на земном шаре обитало много бабочек, похожих на современных.

Как создавалось многообразие

Изменения рельефа и климата, разрывающие когда-то сплошной ареал обитания одного вида бабочек, играют большую роль и в возникновении новых подвидов и видов. Длительное развитие изолированных популяций (групп особей одного вида, занимающих определённую территорию) приводит к появлению стойких различий между ними. То есть к превращению популяций в географические формы или расы, которые со временем выделяются в подвиды. Подвиды, в свою очередь, представляют собой промежуточную стадию образования новых видов бабочек эволюционным путём.

Изоляция является обязательным условием существования подвида. Ведь бабочки разных подвидов одного вида, спариваясь между собой, могут давать способное к размножению потомство. Это, естественно, привело бы к исчезновению всех подвидовых различий. Вот почему на одной местности не встречается более одного подвида данного вида.

Вероятно, появлению подвидов и видов в высокогорьях благоприятствуют также значительная доля ультрафиолетовых лучей в солнечном свете и местный повышенный радиационный фон вдоль разломов в земной коре. Всё это приводит к мутациям — наследуемым изменениям генов. Не случайно высокогорные районы (Алтай, Памир, Тибет) являются одними из центров видообразования растений и животных.

Среди фабричных труб

На деревьях со светлой корой преимущество на стороне светлых пядениц - они менее заметны для хищников. На тёмных стволах всё наоборот.

Не только природные процессы, но и деятельность человека способствует эволюционным изменениям бабочек. Так, до XIX в. бузинную крылохвостку (Ourapteryx sambucaria) в Англии, впрочем, как и везде, знали как светлую бабочку, сливающуюся по цвету с цветками бузины. Это делало её незаметной для хищников. Более тёмные особи, которые иногда появлялись среди светлых, выделялись на цветках и в первую очередь становились жертвами птиц. Так было до периода интенсивного развития промышленности в Англии. Позже выбрасываемая трубами копоть зачернила цветки бузины, и на них стали заметнее светлые особи, которые и оказывались добычей хищников. Тёмные бузинные крылохвостки попали в более выгодное положение. Таким образом в Англии потемнели около двадцати видов бабочек, в том числе и известная берёзовая пяденица (Biston betularia).

После того как в 1950 г. правительство Великобритании приняло закон об охране чистоты воздуха, берёзовые пяденицы постепенно начали светлеть: ведь теперь в условиях естественного отбора преимущество вновь оказалось на стороне светлых особей.

Так могли выглядеть первые бабочки Земли,
жившие около 200 миллионов лет назад
© Hossein Rajaei

В этих породах ученые нашли множество мелких зерен странной формы, которые, как показал их анализ под микроскопом, оказались чешуйками крыльев одной из первых бабочек Земли, похожей, если судить по форме и составу этих кусочков их тела, на современную моль из семейства Acanthopteroctetidae. Они считаются сегодня одними из самых примитивных и древних бабочек и встречаются лишь в некоторых уголках Северной Америки и в Крыму.

Подобное родство, как считают ученые, раскрывает историю эволюции первых бабочек. Взрослые особи этих насекомых живут относительно недолго, и в конце триасового периода, когда на Земле господствовал засушливой климат, главной угрозой для их выживания был не недостаток еды, а отсутствие воды.

"Наше открытие показывает, что бабочки и их хоботок появились примерно на 70 миллионов лет раньше, чем считалось ранее. Это говорит о том, что их появление на Земле не было обязательно связано с эволюцией цветковых растений – хоботок, скорее всего, играл какую-то другую роль в их жизни до появления первых порций нектара", — рассказывает Бас ван де Схотбрюге (Bas van de Schootbrugge) из университета Утрехта (Нидерланды).

Достаточно долгое время ученые считали, что бабочки и многие другие насекомые, чья жизнь сегодня зависит от цветочных растений, появились примерно 150-120 миллионов лет назад, в то время, когда их "кормовая база" только начала осваивать планету и вытеснять голосеменные растения из многих экологических ниш.

Относительно недавно ученые начали сомневаться в этом, обнаружив кусочки янтаря, в которых были заточены жуки, помогавшие саговникам переносить свою пыльцу и похожие на современных насекомых, которые занимаются тем же самым, но уже для цветковых растений. Это указало на то, что подобные "взаимовыгодные отношения" могли быть изобретены папоротниками и прочими голосеменными растениями, а не их цветочными конкурентами.

Древнее насекомое, которое вы видите перед собой, — вовсе не отпечаток бабочки, как могло бы показаться с первого взгляда. Это ее вымерший двойник, представитель совсем другого отряда, который носит название Neuroptera (Сетчатокрылые). В наши дни к сетчатокрылым относятся, например, златоглазки (по весне их на подоконнике находит практически каждый горожанин) и муравьиные львы. А в мезозое этот отряд был представлен также своеобразными бабочкоподобными формами, которых объединяют в семейство Kalligrammatidae. Крылатая красавица на фотографии как раз принадлежит к числу каллиграмматид. По этой псевдобабочке можно составить представление о том, насколько далеко может зайти конвергентное сходство между двумя различными группами живых существ.

Настоящие чешуекрылые, или бабочки, в мезозое были мелкими и невзрачными, как современная моль. Первые дневные бабочки, судя по ископаемым находкам, появляются только в эоцене, около 50 млн лет назад. Во времена динозавров их роль в экосистемах играли каллиграмматиды. Древнейшие находки этого семейства относятся к ранней юре (возраст — около 180 млн лет), самые молодые известны из мелового бирманского янтаря (около 100 млн лет). Таким образом, эволюционная история каллиграмматид длилась по крайней мере 80 млн лет — весьма впечатляющий срок.

Первых каллиграмматид нашли в начале XX века в верхнеюрском местонахождении Золенгофен (Solnhofen), откуда происходит знаменитый археоптерикс. Но эти ранние находки ограничивались лишь отдельными крыльями, оторванными от тела. Первую целую каллиграмматиду (ту, что представлена на верхнем фото) удалось обнаружить отечественным палеоэнтомологам в 1960-е годы в отложениях верхней юры на юге Казахстана. Она получила название Meioneurites spectabilis и сейчас красуется в экспозиции Палеонтологического музея в Москве. Длина ее переднего крыла — около 60 мм.

А в 2000-е годы целых каллиграмматид начали находить уже в юрских и меловых местонахождениях Китая. Стало ясно, что как минимум некоторые из них были оснащены хоботками длиной до одного сантиметра. Цветковых в ту пору, когда существовали каллиграмматиды, еще не было. Это значит, что они использовали свой хоботок для того, чтобы пить сахаристые выделения из стробилов (шишек) голосеменных растений, например вымерших беннетиттовых. При этом, теоретически, каллиграмматиды могли участвовать в опылении, прямо как современные бабочки.

Эта каллиграмматида из средней юры Китая сохранилась не полностью, зато у нее отлично виден длинный сосущий хоботок. Рисунок из статьи Q. Yang et al., 2014. Mesozoic lacewings from China provide phylogenetic insight into evolution of the Kalligrammatidae (Neuroptera)

Сходство в образе жизни повлекло за собой и внешнее сходство — каллиграмматиды напоминали дневных бабочек не только по форме передних и задних крыльев, но и по их расцветке. Вспомним о глазчатых пятнах на крыльях павлиньего глаза и многих других бабочек. Похожие пятна-глаза имелись и у целого ряда каллиграмматид. Едва ли это сходство носит чисто случайный характер. Скорее всего, и у каллиграмматид, и у бабочек глазчатые пятна несут один и тот же адаптивный смысл, заключающийся в отпугивании хищников.

Самые крупные каллиграмматиды, крыловые фрагменты которых были найдены в раннем мелу Бразилии, в размахе крыльев достигали 32–33 см. То есть это насекомое было размером с обеденную тарелку. Для сравнения, максимальный размах крыльев Ornithoptera alexandrae, одной из самых крупных ныне живущих дневных бабочек, составляет около 28 см. Среди интересных особенностей каллиграмматид стоит также упомянуть длинный яйцеклад, имевшийся у самок, — с его помощью они могли откладывать яйца под землю или под кору, чтобы обеспечить их безопасность. А вот у бабочек такого яйцеклада нет и в помине.

Вверху — Makarkinia adamsi из нижнего мела Бразилии, крупнейшая известная каллиграмматида. Под ней — крупнейшая современная дневная бабочка Ornithoptera alexandrae. Для сравнения дан голубь средних размеров в том же масштабе. Рисунок © Александр Храмов

Читайте также: