Как насекомые покоряли воздух
Цикл про покорение атмосферы животными подходит к концу. В выпусках за декабрь 25-го и февраль 26-го мы рассматривали путь рептилий, в марте – птиц, а в мае – зверей. Завершая его, мы столкнулись со следующей проблемой: самые главные летуны – насекомые – имеют куда менее изученную историю, чем позвоночные. Ученые до конца не установили, ни когда у них появились крылья, ни в каких условиях. Так что история полета насекомых – территория вопросов и загадок, в которых мы попытаемся разобраться.
Происхождение насекомых и пробелы летописи
Насекомые, как и остальные членистоногие, были среди первопроходцев суши. Правда, в сравнении с пауками, скорпионами и многоножками их история выхода на сушу больше известна по данным генетики, а не по окаменелостям. Ближайшие родственники насекомых – это ракообразные. Причем не обычные рачки, а глубоководные – представители группы ремипедий (Remipedia Yager, 1981). Сейчас они встречаются только в открытых бассейнах Атлантического и Индийского океанов, но древние их представители осваивали и мелководные среды. В частности, на это намекают находки из каменноугольного местонахождения Мазон-Крик, которое было представлено дельтовой системой с невысокой степенью солености. Причем с учетом находок в этой формации и полноценных насекомых можно предположить, что общие предки этих ремипедий и насекомых жили еще раньше, в силуре или самом начале девона.
Собственно, в девоне мы и встречаем бескрылых «насекомых». Вернее, не насекомых, а представителей группы шестиногих, которые являются сухопутными потомками ремипедий. Они должны были появиться около 440 млн лет, по данным молекулярных часов (количество мутаций, отличающих шестиногих от ракообразных), но вот первые окаменелости этой группы мы видим около 410 млн лет, причем это уже достаточно развитые создания. Речь идет о риньелле (Rhyniella praecursor Hirst & Maulik, 1926) – древнейшем представителе ногохвосток (Collembola Lubbock, 1870). Ногохвостки являются побочной ветвью шестиногих, самой примитивной из известных в плане исторического развития, но не строения. Они являются одними из самых мелких наземных членистоногих (1–5 мм в длину) и предпочитают обитать во влажных средах – почве, лишайниках, приливно-отливной зоне водоемов (как соленых, так и пресных), моховых зарослях. Ключевым отличием этих созданий от насекомых является наличие хвостовой вилки – необычного органа, который позволяет им совершать прыжки. В основном коллемболы питаются растительностью, отходами жизнедеятельности или мелкими червеобразными животными. Их появление в девоне говорит о развитии протопочвенных покровов, раннего подлеска и сложных экосистем, включающих в себя первые сосудистые растения (риниофитов), различные грибы, многоножек, паукообразных, нематод и полуводных ракообразных. А вот находка еще одного любопытного членистоногого из той же экосистемы Райниевых черт1, названного райниогната (Rhyniognatha hirsty Tillyard, 1928), показывает, что современный тип челюстей насекомых появился примерно в то же время. Правда, что из себя представляет райниогната, до конца не ясно: материал представлен фрагментом головы, из-за чего ученые спорят о ее принадлежности к насекомым или многоножкам. Не исключено, что перед нами и форма из боковых линий, поскольку подобное строение челюстей представлено не только у насекомых, но и у вилохвосток (Diplura Borner, 1904) – еще одной ветви шестиногих без крыльев, которые тоже живут в почве и подлеске, правда, в отличие от ногохвосток, в основном являются хищниками.
В свете фауны Райниевых черт может сложиться впечатление, что эволюция шестиногих должна быть хорошо изученной, но нет. Кроме этих созданий в девоне нашли еще пару шестиногих, одно из которых может даже быть потенциальным насекомым – и все. Их интерпретация спорная, так что нельзя точно утверждать, с кем мы имеем дело. После этого наблюдается разрыв вплоть до карбона, пока 325–320 млн лет назад не появляются полноценные крылатые насекомые. То есть перед нами пробел в 40 млн лет, когда нет находок шестиногих. Самое интересное, что пробел в фауне насекомых совпадает с так называемым провалом Ромера – эпохой конца девона – начала карбона, когда наблюдался пробел в фауне наземных позвоночных.