Следы укусов насекомых показали первое ископаемое свидетельство ночного складывания листьев у растений

Растения могут двигаться удивительными способами. Некоторые из них демонстрируют "сновидческие движения", складывая или поднимая листья каждую ночь и раскрывая их снова днем. Теперь исследователи в журнале Current Biology от 15 февраля представили первые убедительные доказательства этих ночных движений, известных как фолиарная никтинастия, у ископаемых растений, живших более 250 миллионов лет назад.

"Наши выводы показывают, что вымершие растения развили фолиарные никтинастические движения на такой ранней стадии эволюции растений, что удивительно для меня", — сказал Чжо Фэн из Юньнаньского университета в Куньмине, Китай.

"Наше открытие основано на неортодоксальном подходе", — добавил Стивен Маклафлин из Шведского музея естественной истории в Стокгольме. "Поскольку невозможно определить, был ли сложенный лист в ископаемой летописи закрыт из-за "сна" или из-за увядания после смерти, мы искали уникальные для никтинастических растений паттерны повреждений насекомыми. Мы нашли одну группу ископаемых растений, которая указывает на очень древнее происхождение этой поведенческой стратегии".

Фэн давно интересуется взаимодействиями ископаемых растений и насекомых и их коэволюцией, находя в летописи окаменелостей свидетельства различных типов повреждений насекомыми. В 2013 году он обнаружил интересный паттерн повреждений у живых растений: симметричные отверстия, проколотые в листьях, которые, как он позже понял, выглядели так из-за того, что насекомые питались листьями, пока те были сложены. Поскольку этот тип повреждений распространен у никтинастических растений, он задался вопросом, можно ли найти его у ископаемых растений как свидетельство "сновидческих" движений.

Исследование теперь показывает, что это действительно возможно. Ученые обратились к гигантоптеридам — вымершей группе семенных растений, характерных для пермской катайзийской флоры возрастом около 300–250 миллионов лет. Они считали эти растения лучшим объектом для поиска, поскольку известно, что они часто подвергались атакам растительноядных насекомых. Их широкие листья с прочной средней жилкой также облегчали обнаружение повреждений. Первый ископаемый лист гигантоптерида с искомым симметричным паттерном был найден в 2016 году.

"Я был удивлен характерным паттерном повреждений насекомыми и подумал, что он может представлять фолиарную никтинастию у ископаемого растения", — сказал Фэн. "Но чтобы убедиться, я искал больше ископаемых свидетельств. Второй образец — другой вид той же группы растений — показал те же повреждения от питания насекомыми, что и лист, собранный двумя годами ранее. Тогда я начал задумываться о научной значимости образцов".

Он продолжил изучать сотни образцов и фотографий в Тропическом ботаническом саду Сишуанбаньна, чтобы найти еще более убедительные доказательства никтинастии. По словам исследователей, результаты дополняют понимание экологии и эволюции этой загадочной группы растений.

"В последние годы у некоторых [гигантоптеридов] были обнаружены крючки на листьях и специализированные водопроводящие клетки, указывающие, что по крайней мере некоторые были лианами в ранних экосистемах, подобных тропическим лесам", — сказал Маклафлин. "К этому мы теперь можем добавить, что некоторые из этих растений складывали листья ежедневно. Теперь ясно, что "сновидческое" поведение независимо эволюционировало в различных группах растений и в разное время в истории Земли, поэтому оно должно иметь некоторые экологические преимущества для растения-хозяина".

Выводы показывают, что можно делать выводы не только о структурах, но и о поведенческих характеристиках ископаемых растений и животных. Исследователи говорят, что биологические особенности древних организмов могут быть расшифрованы в будущем на основе ископаемых образцов путем дальнейших детальных наблюдений за взаимодействиями животных как с ископаемыми, так и с современными растениями.

"Свидетельства ископаемых повреждений листьев насекомыми могут предоставить гораздо больше информации о "поведении" и экологии растений, чем просто факт растительноядности", — сказал Маклафлин. "Летопись взаимодействий растений и животных — это богатый и в значительной степени нетронутый банк экологических данных".

Теперь мы знаем, что "эволюционная история "сновидческих движений" листьев может быть прослежена до позднепалеозойских гигантоптеридовых растений более 250 миллионов лет назад", — сказал Фэн. В будущих исследованиях он надеется выяснить, у скольких других линий растений могло быть подобное поведение.