300 мільйонів років тому на Землі жила бабка розміром із собаку
До середини ХХ століття палеонтологи вважали великим успіхом знайти викопну комаху. Ці організми дуже рідко потрапляли в палеонтологічний літопис, тому що їх просто не вміли шукати. Коли вчені навчилися визначати останки комах у древніх породах, з'ясувалося, що комахи завжди грали найважливішу роль формуванні земної біосфери.
Про те, коли та як з'явилися комахи, розповідає кандидат біологічних наук, науковий співробітник лабораторії палеентомології Палеонтологічного інституту РАН Кирило Єськов.
– Я просто хотів би відразу ж зробити ремарку щодо вашого вступу. Треба сказати, що є один палеонтологічний об'єкт, який знову ж таки відомий усім і за ступенем популярності недалеко від нього – це мухи в бурштині, як ви пам'ятаєте. Різні інклюзи в бурштинах – це річ, яка відома всім. Можна згадати фільм «Парк Юрського періоду», можна пригадати, вірші Ломоносова, присвячені мурахі, яка загрузла в бурштині і стала дорогоцінною. Тож таки й у нас є об'єкти, які відомі широкій публіці, а не лише вузьким фахівцям. Що стосується комах, коли вони з'явилися, ранні знахідки – це кам'яновугільний період (геологічний період у верхньому палеозої 360—286 мільйонів років тому). Я маю на увазі крилатих комах, бо є ще й безкрилі комахи. Що це комахи, мало хто знає. Є паразитичні комахи, воші чи блохи – це комахи, предки яких мали крила, потім вони втратили, але є й комахи, які крил ніколи не мали. Наприклад, так звані лускавиці (Lepisma saccharina). Під ванною іноді живуть такі довгі торпедоподібні комахи з маленькими хвостиками, швидко бігають, сріблясті, як крапельки. Вони, звичайно, давніші за крилаті, але вони дуже рідко зустрічаються впалеонтологічного літопису
– Комахи погано зберігаються у геологічних пластах?
– Ні, взагалі комахи зберігаються дуже добре в палеонтологічному літописі. Хітін, яким покрита комаха, це досить міцна річ. Але комахи – вони дрібні, їх складно розглянути. Більше того, комахи, що скам'янілі, коли їх навчилися шукати як слід, виявилися однією з наймасовіших груп.
Комахи зберігаються не тільки в бурштині, а й просто в камінні – це також досить поширене явище. Але по-справжньому ривок з вивчення копалин комах почався в 1930-х роках, до цього вони дійсно вважалися рідкісною екзотикою, чи не в кунсткамері кожне.
Наземні екосистеми насправді - це світ, який складений в основному рослинами та комахами, а все інше, починаючи від динозаврів і кінчаючи людьми і навіть мишами – це лише верхівка піраміди і загалом дрібниця, яка в балансі природи не дуже велику роль відіграє. Рослини шукати вміють давно і, більше того, є рослини, особливо важливі для палеонтології тим, що у них є суперечки та пилок, які літають скрізь. Тобто, немає такої водойми, куди б не залітали суперечки та пилок. Тому якщо навчитися точно ідентифікувати пилок та суперечки, то це дає палеонтологам чудовий спосіб реконструкції ландшафтів.
Тому що зазвичай, що потрапляє до палеонтологічного літопису? У палеонтологічний літопис потрапляють лише звірятка, що мешкають поблизу стоячих водойм. Для того, щоб потрапити в палеонтологічний літопис, звірятко має потонути, його має занести осадом, який має певні характеристики, щоб були певні умови щодо наявності, відсутності кисню та відсутність тих звірят, які б ворушили цей осад, тобтоНеобхідно поєднання цілої кількості випадковостей. Але трапляються лише ті звірятка, які або ведуть напівводний спосіб життя, або ті, хто підходить близько до берега. Майже весь світ деревних жителів, в палеонтологічну історію практично не потрапляє, тобто необхідно рідкісне збіг випадковостей. А у рослин ситуація інша. У рослин, зрозуміло, потрапляють у літопис макрозалишки, великі залишки, те, що справді зростає у прирічних місцях проживання. Але при цьому суперечки та пилок можуть у водойму потрапляти і далі потрапляти в палеонтологічний літопис і від тих рослин, які ростуть далеко від водойм. Тобто про рослини, про рослинний світ ми знаємо краще, ніж про тваринний світ.
Комахи мають крила, вони літають і при цьому відповідно падають у водойми. Падають, тонуть, осідають на дно і відповідно мають шанси поховатись, навіть якщо вони не живуть поблизу водойми. Комахи дуже різноманітні, це найбільша група тварин у світі, комах більше, ніж усі інші тварини разом узяті, причому набагато більше.
– Наскільки більше комах, ніж решта тварин?
– Вважається, що зараз відомо близько півтора мільйона видів. Хребетні вивчені практично, а у комах ми знаємо у разі половину існуючого розмаїття. Гігантський спектр екологічних ніш освоєно комахами. І тому для реконструкції ландшафтів комахи надзвичайно важливі. Вони, по-перше, досить точно прив'язані до місць проживання, дуже різноманітні, добре трапляються в палеонтологічний літопис. І тому для реконструкції стародавніх ландшафтів викопні комахи - це річ безцінна, чим далі, тим більше наші уявлення про ландшафти екосистеми минулих часів починають ґрунтуватися на даних викопних комах.
– Така різноманітність комах була протягом усього існування нашої Землі?
– Видова різноманітність взагалі зростає. Воно скорочується в моменти криз, які були на Землі кілька разів, але загалом сумарна різноманітність усіх груп живих організмів має тенденцію до збільшення.
Але комахи відрізняються від решти, вони обрали чудову екологічну нішу. Практично у своєму розмірному класі у них немає реальних конкурентів. І вони вміють усі. Вони можуть бути хижаками, вони першими, взагалі кажучи, освоїли справжню фітофагію, тобто живлення зеленими частинами рослин і живими зеленими рослинами. У них чудова фізіологія, яка цілком пристосована до життя у такому розмірному класі. Вони мають фізіологічні переваги, наприклад, трахейне дихання. Ми дихаємо легкими, тобто повинні закачати повітря в легені, кисень, що міститься в цьому повітрі, повинен розчинитися в тканинних рідинах, в крові, зокрема, і вступити в поєднання з гемоглобіном, цей гемоглобін повинен бути доставлений через кров'яне русло до клітин, які його споживають. У клітинах продовжуються складні обмінні процеси. Тобто нам потрібна кровоносна система, на яку накладається маса обмежень. Комахи вирішили цю проблему геніально легко. Комаха дихає через трубку, яка називається трахея. Це розгалужені трубочки, які розгалужуються до того, що зрештою кожна окрема трахея з'єднується з кожною одиничною клітиною. Тобто кожна клітина тіла комахи з'єднана безпосередньо з поверхнею. І не потрібен посередник у вигляді крові та всієї складної фізіології.
За такого дихання випадає ціла система органів, але жорстко лімітує розмір. Така система, що базується на прямій дифузії, працює тільки для дуже маленькихтварин.
- Але були і досить великі комахи, як же вони дихали?
- Так, і це чудово. У кам'яновугільному періоді існували дуже великі комахи, наприклад, бабка-меганевра (Meganeura) – 70 сантиметрів у розмаху крил, деякі вчені вважають, що навіть до метра. Були дуже великі багатоніжки – до метра завбільшки, такі сосиски повзали. У тому й річ, що вони теж трахейнодихаючі.
Це були серйозні зміни вмісту кисню, помітно більше, ніж зміни кількості СО2, які зараз спостерігаються. Сьогоднішні зміни – взагалі несерйозні. Щоб зреагувати зменшенням або збільшенням кисню зміною розміру комахам потрібні часові інтервали в мільйони років. Тож коли за останні двісті років збільшилась кількість СО2, цього просто ніхто не замінив.