Šváby a opeľovanie

Rekonštrukcia jantárového lesa z kriedy v Libanone, zdroj Dany Azar

Medzinárodný slovensko-chorvátsko-nemecký tím pod slovenským vedením zdokumentoval vo svojom výskume nové druhy švábov z libanonského a mjanmarského jantáru z obdobia kriedy spolu s prvými dôkazmi opeľovania krytosemenných a nahosemenných rastlín a kŕmenia sa nektárom.

Vznik a postupná diverzifikácia pravých kvetov (krytosemenných rastlín) v kriede upútali aj pozornosť Charlesa Darwina (1809 – 1882). Prechod z opeľovania vetrom a vodou na opeľovanie organizmami, zo začiatku sprostredkovávané srpicami (Mecoptera) a dvojkrídlovcami (Diptera) pri nahosemenných rastlinách a neskôr modernými opeľovačmi kvetov, malo zásadný vplyv na ekosystémy a považuje sa za jednu z najdôležitejších udalostí vôbec.

Meniace sa ekosystémy

Synchotrónová fotografia švába so sosákom z mjanmarského jantáru

Koncom jury sa začalo ochladzovanie, ktoré trvalo do začiatku kriedy. Následne priemerná teplota až do konca kriedy stúpala, čo malo za následok rozširovanie raných teplomilných krytosemenných rastlín. Vzájomné vzťahy hmyz – kvet boli a sú nevyhnutné pre globálnu existenciu súčasných ekosystémov. Zaručujú totižto reprodukčný úspech v súčasnosti dominantných krytosemenných rastlín. Až 86 % zo súčasných 29 čeľadí krytosemenných rastlín opeľuje hmyz. Popritom je približne 17 % rastlín opeľovaných aj vetrom a 34 % iným spôsobom, napríklad vodou.
Krytosemenné rastliny boli v prvotnej fáze, v období pred 127 až 113 miliónmi rokov, málo rozmanité a nedominantné. Rástli na vlhkých otvorených miestach na brehoch jazier a v lesnej vegetácii s prevahou ihličnanov, najmä araukáriovitých a borovicotvarých rastlín, ale tiež stromov ako ginká (Ginko) a podrastov podozamitov (Podozamita). Zdokumentované opeľovače pochádzajú z libanonského a mjanmarského jantáru, ktoré vznikli pravdepodobne zo živice araukáriovitých stromov ako damarovníky (Agathis). Tieto stromy tvorili obrovské (sub)tropické lesy na superkontinentoch Gondwana a Laurázia.

Fylogenetická schéma opísaných opeľovacích švábov a ich príbuzné čeľade, ilustrácie opeľovacích švábov z mjanmarského a libanonského jantáru

Doteraz známe opeľovače

Na základe priameho dôkazu peľových zrniek zachytených na telíčku boli hlavné opeľovače strapky (Thysanoptera), chrobáky (Coleoptera), sieťokrídlovce (Neuroptera) a dvojkrídlovce (Diptera). Morfologické adaptácie najmä ústnych častí na hlave boli dôkazom, že opeľovali aj niektoré srpice (Mecoptera), blanokrídlovce (Hymenoptera) a motýle (Lepidoptera).
Dôkazy opeľovania nahosemenných rastlín v druhohorách sú známe napríklad pri strapkách Gymnopollisthrips minor a G. maior, ktoré sa našli spolu s peľom, pri muchách so sacím ústrojom Buccinatormyia magnifica a Paroikus sp., pri sieťokrídlovcoch so sacím ústrojom Meioneurites spectabilis a Kallihemerobius feroculus alebo pri chrobákoch Darwinylus marcos, tiež nájdených spolu s peľom.
Krytosemenné rastliny opeľovali podľa dôkazov napríklad chrobáky Angimordella burmitina aj šváby Formicamendax vrsanskyi. Ten sa našiel zachovaný v mjanmarskom jantári, opísal ho spoluautor článku Jan Hinkelman z Ústavu zoológie SAV a Chorvátskej univerzity v Záhrebe a bol pomenovaný po významnom paleontológovi Petrovi Vršanskom.

Adaptácie švábov

Opeľovací šváb z libanonského jantáru so šupinami na krídlach imituje určité krytosemenné rastliny

Drvivá väčšina švábov sú rozkladače živiace sa odumretými organizmami alebo detritom (polorozloženou organickou hmotou). Priamy dôkaz opeľovania kvetov v druhohorách je zriedkavý. Aj v súčasnosti žijúce šváby opeľujúce rastliny sa vyskytujú pomerne zriedkavo.
Šváby z čias dinosaurov pochádzajú z libanonského jantáru (najstarší významný jantár obsahujúci hmyz je datovaný na 127 miliónov rokov) a mjanmarského jantáru (najstarší má 98,8 milióna rokov). Jantár, v ktorom sa nachádzajú, je veľmi dobre zachovaný a tvorí akúsi prírodnú časovú kapsulu.
V novom výskume boli zdokumentované peľové zrnká na tele švábov, ale aj ich morfologické adaptácie. Úzke telíčko, zredukovaná čeľusť a unikátny sosák, ktorý tvorí sacie ústne časti, naznačujú živenie sa fluidným nektárom. Na tele švábov sa našiel aj peľ nahosemenných rastlín rodu Classopolis, neidentifikovaný zoofilný peľ a tiež trisymetrický peľ krytosemenných rastlín s ornamentáciou a veľkosťou 10 až 300 µm. Navyše dva druhy nájdených rastlín mali identickú veľkosť, tvar, komplexné sfarbenie a povrchovú štruktúru ako korunné lupienky a kališné listy rôznych potenciálnych entomogamných krytosemenných rastlín z mjanmarského jantáru, napríklad často sa vyskytujúci druh Tropidogyne pentaptera a Antiquifloris latifibris. Napriek tomu, že doposiaľ nie je známy zachovaný žiaden peľ z týchto rastlín na telíčku švábov, tieto rastliny mohli byť dobrými kandidátmi na opeľovanie švábmi.
Unikátna je aj štruktúra predného krídla týchto švábov. Druh z libanonského jantáru má šupiny s fotonickými kryštalickými štruktúrami podobné motýlím, aké nie sú známe pri žiadnych iných šváboch alebo ich príbuzných. Farby vznikajú dopadom svetla, ktoré sa rozkladá na štruktúre šupín. Podobné svietiace šupiny sú známe aj pri chrobákoch čeľade Dermestidae, najmä pri ich opeľovacích zástupcoch.

Opeľovací šváb z mjanmarského jantáru s peľovými zrnkami

Evolučné implikácie

Pri analýze dospelých jedincov sa sledovalo, ako sa jednotlivé morfologické znaky vyvíjali. Do pozorovania sa zahrnuli znaky, ktoré boli zdedené od predkov (pleziomorfie) a znaky, ktoré vznikli, a teda neboli zdedené od predkov (apomorfie). Vylúčili sa znaky, ktoré vznikli konvergentnou evolúciou (homoplázie) a znaky, ktoré sa líšia v rámci druhu (intrašpecifické). Vývin týchto znakov pri jednotlivých druhoch môže niečo povedať o ich evolúcii. Fylogenetická analýza poukazuje na ten istý prekvapujúci vzor ako pri všetkých ostatných skúmaných fosílnych líniách švábov, a to na nedostatok hierarchie.
Skupina fosílnych opeľovacích švábov vyhynula koncom kriedy, keď sa krytosemenné rastliny vyskytovali už v hojnom počte. Nevyzerá to, že by ich zánik súvisel s interakciou s rastlinami. Koncom kriedy vyhynuli všetky šváby s vonkajším kladielkom (okrem čeľade Alienopteridae, ktorá vyhynula v paleogéne). Toto obdobie je charakteristické pre veľké vymieranie, ktoré bolo pravdepodobne spôsobené dopadom veľkého asteroidu.
V súčasnosti sa nachádzame v šiestom hromadnom vymieraní, pričom druhy miznú až tisíckrát rýchlejšie než vymieranie, ktoré sa deje za normálnych okolností. Ďalší výskum a lepšie pochopenie evolúcie a celých ekosystémov v budúcnosti by mohol okrem iného prispieť aj k ochrane súčasných ohrozených druhov organizmov.

Text a foto Mgr. Hemen Sendi a Sendi et al. 2020 Biologia
Ústav zoológie SAV v Bratislave
Článok vznikol v spolupráci s platformou Mladí vedci SAV

Tento článok si môžete prečítať v časopise Quark 8/2020. Ak chcete mať prístup aj k exkluzívnemu obsahu pre predplatiteľov alebo si objednať tlačenú verziu časopisu Quark, prihláste sa alebo zaregistrujte.
Komentáre