Ископаемые водомерки в янтаре раскрывают особенности спаривания в меловом периоде

Окаменелости спаривающихся насекомых — уникальная находка для понимания эволюции брачного поведения и жизненных стратегий насекомых в глубокой истории.

Группа исследователей под руководством профессора Хуан Диина из Нанкинского института геологии и палеонтологии Китайской академии наук (NIGPAS) изучила ископаемых водомерок из среднего мела северной Мьянмы (около 100 млн лет назад). Они представили первую в истории палеонтологическую запись группы водомерок в процессе копуляции.

Результаты были опубликованы в Proceedings of the Royal Society B 3 апреля.

Случаи копуляции особенно редки среди ископаемых насекомых, особенно водных видов, что ограничивает наше понимание соответствующих поведенческих стратегий в различные геологические периоды.

На основе комплексного анализа функциональной морфологии и поведенческой экологии окаменелых водомерок исследователи раскрыли брачное поведение и потенциальные половые конфликты меловых водомерок.

Подотряд Gerromorpha включает водомерок и их родственников, явно приспособленных к передвижению, питанию и спариванию на поверхности воды. Они занимают широкий спектр ниш, включая пресноводные, прибрежные и даже пелагические среды. Специализированная морфология и разнообразное поведение герроморф стали горячими темами исследований в эволюционной биологии, экологии и даже междисциплинарных исследованиях, а также послужили теоретической основой для разработки биомиметических технологий для водных поверхностей.

Типичная брачная система герроморф характеризуется сильным половым конфликтом, проявляющимся в копуляционной борьбе между полами, а также рядом мужских поведенческих стратегий, таких как преследование, принудительное нарушение и запугивание, в то время как самки сопротивляются затратным попыткам спаривания. Палеонтологическая летопись насекомых-герроморф ограничена. Например, лишь один мезозойский представитель семейства Gerridae был найден во французском янтаре.

В образце, описанном в этом исследовании, в куске янтаря заключены семь взрослых особей нового вида Burmogerris rarus gen. et sp. nov., включая три спаренные особи и одну отдельную взрослую самку, а также четыре узнаваемых нимфы водомерки. Из них две пары были захвачены в ситуации спаривания, при этом более мелкие самцы сидели на спинах самок.

Кроме того, две пары и один самец, по-видимому, были захоронены в одном слое близ верхней поверхности янтаря. «Мы предполагаем, что мелкие самцы B. rarus вряд ли были территориальными, в то время как этот вид поддерживал высокую плотность популяции в мьянманском янтарном лесу», — сказал доктор Фу Яньчжэ из исследовательской группы.

Морфологические исследования с использованием конфокальной лазерной микроскопии и флуоресцентной микроскопии выявили половой диморфизм в строении передних голеней (протибиях) у новых окаменелостей: у самцов протибии слегка изогнуты, а у самок — прямые. Кроме того, у самцов на внутреннем крае протибий расположено 15–17 прерывистых скоплений шипиков, образующих гребневидную структуру, которая отсутствует у самок.

«Сравнивая гребни на протибиях самцов с видами из родственного семейства Veliidae, мы предполагаем, что специализированный гребень на протибиях у новых окаменелостей функционировал как хватательный аппарат, вероятно, представляя собой адаптацию для преодоления сопротивления самки во время борьбы», — сказал профессор Хуан.

Эти парные окаменелости, вероятно, представляют стадию предкопуляционной борьбы или посткопуляционного контактного охраняющего поведения. Самцы использовали такое контактное охраняющее поведение, чтобы продлить спаривание и таким образом избежать конкуренции спермы. Поскольку охрана могла приводить к длительной связи между самцами и самками, увеличивалась вероятность попасть в ловушку смолы во время спаривания.

Исследователи предположили, что самцы B. rarus с большей вероятностью активно искали самок, а не придерживались стратегии «сиди и жди». Новое открытие в мьянманском янтаре имеет важное значение для понимания ранней эволюции брачного поведения у водомерок.

Основываясь на данных о палеоэкологии биоты мьянманского янтаря и анализе морфологии (размер тела, крылья, ноги и коготки) новых окаменелостей, это исследование предполагает, что B. rarus, скорее всего, обитал в небольших, медленно текущих водоемах, таких как приливные лужи, вблизи побережья в бирманском янтарном лесу.