Кольорова хроніка еволюції
Кандидат біологічних наук Андранік Манукян (Калінінградський музей бурштину).
Павук в бурштині. Малюнок на тілі обумовлений густотою і розташуванням волосків, тому в бурштині ми спостерігаємо розмальовку тіла дуже близькою до вихідної.
Освіта різних викопних смол (янтарів). Малюнок Олександри Юріциной.
Класична форма збереження копалин - відбиток папороті на глині (вік близько 200 млн років). Папороті становили основну кормову базу рослиноїдних динозаврів.
Щетинохвістки в бурштині.
Реконструкція «бурштинового» лісу по О. Фрелло (Otto Frello). На півночі Європи «бурштинові» лісу охоплювали території сучасної Скандинавії, Балтійського моря, півночі Росії, на заході - Північну Атлантику, Ісландію, частина Гренландії.
Великий кровососи - ґедзь (Dip. Tabanidae).
Паразитичні кліщі, атакуючі муху-зеленушку.
Сліди автотомії в бурштині. У камені містяться включення грибних комариків (Dip. Mycetophilidae), які не зуміли уникнути смоляний пастки; поруч з ними автотомірованние кінцівки інших комариків, які звільнилися, залишивши в смолі частини тіла.
Гусениця-ксилофагов харчувалася деревиною янтареносной сосни.
Перетинчастокрила комаха в бурштині; зберігся металево блискучий скульптурний забарвлення тіла.
Багатоніжка. Включення утворилося в результаті закінчення смоли в подкоровоє простір.
Свіжий лист, потрапивши в смолу, зберіг вихідну забарвлення.
Велика личинка жука-вусаня; комаха потрапило в бурштин в результаті внутрішнього смолотеченія.
Комар-лімонііда (Dip. Limoniidae) - типовий мешканець вологих ділянок «бурштинового» лісу.
Фрагмент хвої в бурштині. Колір включення не зберігся, оскільки рослина, ймовірно, потрапила в смолу вже в знебарвлену стані.
Попадання повітряного планктону в бурштин.
Що потрапив в смолу свіжий лист продовжував виділяти кисень (колекція Калінінградського музею бурштину).
Стресовий поведінку - робочий мураха намагається врятувати потомство (лялечку). Домініканський бурштин.
Гусениця (зліва) в спробах вивільнитися з смоли; праворуч - муха-зеленушка (Dip. Dolichopodidae).
Форез - псевдоскорпіонів використовує жука-короеда як транспортний засіб.
Кажуть також, що і бурштин є сік рослин, отверділий в камінь. І таку думку підтверджують примічали в бурштині травинки і дрібні тварини, які, будучи захоплені, коли сік був ще м'який, залишаються в ньому. Шестоднев. Василь Великий, візантійський церковний письменник (329-378)
Саме далеке минуле дійшло до нас плоским і безбарвним. У гірських породах, які налічують близько 4,5 млрд років, вже є сліди органічних молекул, імовірно залишені найдавнішими одноклітинними організмами. Така виключно одноклітинна форма життя існувала до кінця Лапландського заледеніння, яке тривало близько 50 млн років і завершилося 620 млн років тому.
Після закінчення льодовикової епохи повертаються на мілководдя спільноти складалися вже з великих колоній одноклітинних і примітивних багатоклітинних організмів. Присутність багатоклітинних палеонтологічний літопис зберігає у вигляді «ряби» на поверхні гірських порід безпосередньо під шаром скам'янілих бактеріальних матів. Багатошарові копалини «килимки» -Мат - строматоліти утворені в основному ціанобактеріями. Зазвичай вони мають контрастно забарвлені ділянки, але це не справжній колір ціанобактерій, а результат окислення заліза в процесі скам'яніння.
Більш складно влаштована багатоклітинна життя з'являється на Землі в венд-едиакарской період (близько 600 млн років тому). Вендские організми, що населяли стародавні моря, були численні і різноманітні. Серед них зустрічалися гіганти, що досягали в довжину півтора метра, і невеликі, до 2-3 мм. Одні плавали або парили в товщі води, інші жили на дні: прикріплялися до нього, вільно лежали або повзали. Але головна риса новонародженого тваринного світу цієї епохи - його «м'якотілість»: тварини вендського періоду ще не вміли будувати черепашки та панцирі. Механізм утворення копалин був приблизно таким: під час шторму тварина зносило на більш низький рівень дна і засипало піском; під шаром піску на підошві глинистого пісковика утворювався зліпок, який відображав будову тварини, але, зрозуміло, не передавав кольору.
В Кембрійські період (570 млн років тому) життя ще не вийшла на сушу, але в море вже мешкали майже всі типи існуючих сьогодні безхребетних: членистоногі, молюски і т.д. Як еволюційний відповідь на виникнення хижаків у кембрійських тварин з'явився твердий панцир. Це відразу збільшило збереження їх останків, тому палеонтологи зустрічають багато кембрійських копалин, але про їх колір ми як і раніше нічого не знаємо.
Першими - дуже мізерними - даними про колір палеонтологія зобов'язана комахою. Вони з'явилися в девонський період (близько 400 млн років тому) і були схожі на сучасних щетинохвосток: безкрилі, дрібні і беззахисні перед більшими павукоподібними хижаками. Різниця розмірів не залишала їм шансів на землі, тому як еволюційний відповідь виникла здатність до польоту. Відповідь виявилася таким ефективним, що крилаті комахи стали самими процвітаючими в тваринному світі.
Викопні комахи того періоду збереглися у вигляді відбитків на гірських породах. У рідкісних випадках на цих відбитках помітні окремі контрастно забарвлені ділянки тіла. Відомі вкрай рідкісні знахідки личинок бабок віком близько 130 млн років з рожевим забарвленням очей. Можливо, що зберігається зоровий пігмент родопсин, який руйнується при денному світлі, тому колір зникає незабаром після вилучення відбитка з шару. У Забайкаллі і Якутії знаходили відбитки жуків, надкрила яких мали плями жовтого кольору, - забарвлення зникла через кілька місяців.
Але це виняткові, одиничні випадки. Про щиру забарвленні древніх комах можна лише здогадуватися. Справжню «кольору» і обсяг можна побачити тільки в бурштині.
Зброя еволюційної війни
В середині крейдяного періоду (145-65 млн років тому) серед активно еволюціонують груп комах утворилися види, здатні смертельно вражати хвойні дерева. Дерева «відповіли» появою захисного речовини - смоли. Смола щільно закупорювала личинкові ходи, перешкоджаючи виплоду, а дорослі жуки при спробі потрапити в дерево липли до смолі і гинули від її парів. У комах в свою чергу розвивалися механізми подолання смоляний захисту. В ході гострого еволюційного протистояння виникали види, здатні до більш агресивним способам атаки, стійкі до отрути, що містяться в смолі. З'являлися групи комах, спеціалізованих на пошуку найбільш сприятливих (тобто вразливих) стадій розвитку дерева, найбільш незахищених ділянок стовбура і т.д. Протистояння тривало протягом усього крейдового періоду. Кульмінація настала приблизно 50 млн років тому, вже в кайнозої.
Захисний потенціал дерев і атакуючий - жуків був вичерпаний. Серед комах сформувалася велика група так званих ксилофагов: організмів, що харчуються деревиною на всіх стадіях розвитку дерева, від перших паростків до мертвих стовбурів, і в боротьбі наступило відносне затишшя. На своїх ранніх етапах еволюційне протистояння протікає дуже гостро, але, коли затягується надовго, набуває більш м'які форми, а іноді навіть перетворюється в співробітництво. В сучасних лісах ксилофаги вже стали необхідною ланкою кругообігу речовин і енергії: вони сприяють мінералізації мертвої деревини і прискорюють процес оновлення деревостану. Це «перемир'я» час від часу порушується - короїди та інші ксилофаги атакують і знищують значні площі хвойних лісів. Однак, говорячи сучасною мовою, це, скоріше, «локальні конфлікти», які не мають «глобального характеру», епізоди, характерні для інших стабільних відносин, таких як хижак - жертва чи паразит - господар.
Але 50 мільйонів років тому еволюційна війна хвойних дерев з ксилофагов дозволила зафіксувати деталі свого світу в кольорі, обсязі та навіть, почасти, в русі.
До останнього подиху
Мешканці «бурштинового» лісу потрапляли в смолу самими різними шляхами.
Смола, що заповнювала внутрішні порожнини дерева, консервувала нечисленних, але великорозмірних личинок комах - мешканців дерева. У неї також потрапляли мешкають в деревних порожнинах павуки і багатоніжки, а до стовбурів дерев липли дрібні літаючі комахи, так званий повітряний планктон.
Речовини, з яких складалася смола, мали здатність до полімеризації: короткі молекули з'єднувалися в довгі ланцюги, між якими згодом утворювалися поперечні перемички. Так виходив твердий і хімічно стійкий матеріал - бурштин. Головна «насекомоносная» фракція - «шаруватий» бурштин - утворилася з зовнішніх виділень янтареносной сосни.
Щоб оцінити, наскільки правильно колір тварин і рослин в бурштині передає реальну забарвлення, треба зрозуміти, як і коли об'єкти потрапили в смолу. Частини рослин в більшості випадків потрапляли в смолу вже знебарвленими, наприклад після листопаду. Але коли в смолі виявлялися свіжі, зелені частини рослин, їх забарвлення зберігалася. В Калінінградському музеї бурштину є унікальний експонат: живий лист рослини, який, вже потрапивши в смолу, деякий час продовжував виробляти кисень. Його «останній видих» в буквальному сенсі слова зберігся у вигляді бульбашки на поверхні.
«Скульптурна» забарвлення безхребетних, обумовлена об'ємним будовою їх покривної тканини, добре зберігається в бурштині, тому ми можемо спостерігати всю колірну гамму відливають металевим блиском жуків, перетинчастокрилих та інших насекомих.Но найцінніше - смола фіксувала свої жертви в динаміці їх поведінкових реакцій.
Поведінка сучасних тварин - результат дуже довгого розвитку. Воно еволюціонувало, його сценарії ускладнювалися; іноді навіть говорять про якусь еволюційних сходах або шкалою складності, уздовж якої можна розташувати всі організми, що живуть і жили на Землі. Еволюцію будови тіла тварини можна вивчати по викопних залишках. Але матеріалу для вивчення архаїчних форм поведінки у нас немає: копалини себе вже ніяк не ведуть. Янтар приходить на допомогу і тут.
Смертельний контакт зі свіжої смолою викликав у комах стресові поведінкові реакції. Деякі відповідні рефлекси, наприклад страхітлива поза або нерухомість (каталепсії), тільки погіршували ситуацію і не дозволяли комасі звільнитися із смертельної пастки. Інші активні захисні реакції, наприклад мимовільне відкидання кінцівок або інших частин тіла (автотомія), часто допомагали вирватися зі смоли. Гусениці, що жила в «будиночку» з згорнутих листків, не пощастило: в смолу вона потрапила, ймовірно, з поривом вітру і безуспішно намагалася покинути «будиночок», щоб вирватися з пастки.
У великих, активно літаючих комах шансів врятуватися було значно більше, ніж у дрібних. Але іноді навіть бабки або ґедзі застрявали в липкій смолі.
У бурштині можна спостерігати і інші поведінкові акти: роїння самців, спарювання, яйцекладку. Збереглися в ньому хижаки, атакуючі жертву, паразити, які використовують інші організми для харчування, а також цікаві випадки Форез (від грецького Форі - носити), коли один організм використовує інший як транспорт: для пересування, розселення або освоєння нових територій. Сліди життєдіяльності комах - різні ходи і погриз, які зберіг бурштин, - дають уявлення про архаїчних формах їх харчової поведінки.
В кінці палеогенового періоду, приблизно 36 млн років тому, в результаті похолодання, «бурштинові» лісу зникли, поступившись місцем іншим і їх новим мешканцям, але оскільки цього древнього світу збереглися в бурштині.
Забарвлення комах надають пігменти, які виробляються в їх організмі. Молекули пігментів містять хромофорні групи, вибірково поглинають світло у видимій частині сонячного спектра. Добре знайома всім блакитна, зелена і жовта розфарбування тіла бабок незабаром після смерті комахи починає темніти внаслідок руйнування пігменту. Колекції комах з відомими датами збору дозволяють простежити, з якою швидкістю відбувається знебарвлення: яскраво забарвлені комахи вже через кілька років тьмяніють, а через 15-20 років пігмент руйнується повністю. Пігментна забарвлення може бути дуже яскравою, але вона завжди матова, що не блищить. Інша форма забарвлення, «скульптурна», обумовлена оптичними ефектами, що виникають завдяки особливій будові зовнішніх покривів комахи - наявності тонкої пунктирування, ямок, мікроморщін, волосків.
Фото Андраніка Манукяна, Олександра Корольова, Станіслава Покровського, Вольфганга Вайшата, Акселя Нігелоха.