Научные достижения
О находке древнейших семенных шишек сосны
Из средней юры Белгородской области описаны семенные шишки с полностью сохранившимся клеточным строением, свидетельствующим об их принадлежности новому виду рода сосен (Pinus L.). Это древнейшая находка, демонстрирующая ключевые анатомические признаки сосен и анатомически сохранившиеся семенные органы представителя семейства Pinaceae. Внутри шишек обнаружены ходы жуков-короедов, сходные с ходами представителей рода Conophthorus в шишках современных сосен.
Сосна – самое распространенное современное хвойное растение. Ее по праву можно считать вершиной эволюции семейства сосновых, к которому принадлежат и другие известные хвойные – ель, пихта и лиственница. Временем появления рода Pinus до сих пор считалась первая половина мелового периода. Находка семенных шишек сосны в меловых отложениях – большая удача. Известны всего четыре такие находки: из нижнего мела Великобритании и Бельгии и верхнего мела США и Японии. Вместе с тем, меловой период изобиловал хвойными с шишками, внешне очень сходными с шишками Pinus, но отличающимися от них анатомическим строением. Только исследование экземпляров с сохранившимся клеточным строением в шлифах или тонких срезах помогает разобраться, сосновая шишка перед исследователем, или нет. Многочисленные меловые сосноподобные хвойные – свидетельство архаического разнообразия семейства сосновых. Было не ясно, сформировались ли собственно сосны непосредственно внутри этого разнообразия, или же имеют более древнее происхождение. Последнее предположение казалось маловероятным, поскольку в юрском периоде до этого находили представителей сосновых весьма примитивного строения, таких как Schizolepidopsis или Eathiestrobus, которые явно не подходят на роль предков сосен.
На проблему происхождения сосен пролила свет находка Владимира Букаткина, основателя музея «Художественно-палеонтологический центр» при Стойленском горно-обогатительном комбинате (г. Старый Оскол, Белгородская область). В среднеюрских отложениях Стойленского карьера он собрал коллекцию семенных шишек, демонстрирующих явные морфологические признаки сосны. Шишки имеют прекрасную анатомическую сохранность, но сложены крайне хрупким бурым углем. Изучение такого материала в шлифах и тонких срезах невозможно. Детальное изучение этих уникальных находок стало возможным благодаря совмещению методов сканирующей электронной микроскопии (исследование гистологии на сколах) и рентгеновской компьютерной томографии (создание серии виртуальных срезов образца). Именно данные томографии помогли обнаружить ключевые признаки, подтверждающие, что юрские шишки соответствуют диагностическим признакам рода Pinus. Теперь мы точно знаем, что эволюционная история сосен более продолжительна, чем предполагалось ранее, а непосредственных предков рода Pinus следует искать, вероятно, в ранней юре. В честь В.В. Букаткина новый вид из средней юры Белгородской области получил название P. bukatkinii.
Фрагменты шишек Pinus bukatkinii; Россия, Белгородская область; средняя юра.
Находки из Стойленского карьера оказались интересны не только с точки зрения палеоботаники. В шишечных осях двух фрагментов шишек Pinus bukatkinii были обнаружены следы повреждения фитофагами, представляющие собой преимущественно продольные галереи различного диаметра (0.4–1 мм). В одной из шишек удалось проследить, как ход следует от ее основания до верхушки, где разворачивается и направляется обратно к основанию шишки. От крупной галереи отходят намного более узкие извилистые ходы, ориентированные как продольно, так и поперечно.
В наше время сходные повреждения в шишках сосен делают североамериканские жуки-короеды рода Conophthorus. Самка жука прогрызает ход у основания шишки, затем следует вдоль шишечной оси к ее верхушке, откладывая яйца; у верхушки она покидает шишку. Из яиц появляются личинки, которые питаются тканями шишки, прогрызая новые узкие ходы. Сходным образом можно интерпретировать и галереи внутри изученных шишек. Отличие заключается лишь в том, что у Conophthorus самка покидает шишку вблизи верхушки, тогда как в шишках Pinus bukatkinii крупный ход разворачивается у верхушки и вновь направляется к основанию. Эти повреждения являются на данный момент древнейшим свидетельством паразитирования на представителях семейства сосновых.
Шишка Pinus bukatkinii: 1 – поперечная томограмма шишки, видны шишечные чешуи с семенами и округлые галереи фитофагов; 2 – тангентальная томограмма фрагмента шишки, видны основания шишечных чешуй с семенами; 3 – крылатые семена под сканирующим электронным микроскопом; 4 – клеточное строение фрагмента шишечной чешуи на поперечном сколе под сканирующим электронным микроскопом, видны клетки проводящих, покровных и основных тканей; 5 – клеточное строение проводящего пучка шишечной чешуи под сканирующим электронным микроскопом; 6 – продольная томограмма верхушки шишечной оси, на которой виден разворот галереи фитофага (отмечена пунктиром) в обратном направлении.
© Н.В. Баженова, А.В. Баженов
Публикация:
Баженова Н.В., Баженов А.В., Теклёва М.В., Резвый А.С. Новый представитель рода Pinus L. из юрских отложений Белгородской области, Россия // Палеонтологический журнал. 2023. № 1. С. 102–118.
DOI: 10.31857/S0031031X23010038
Сосна – самое распространенное современное хвойное растение. Ее по праву можно считать вершиной эволюции семейства сосновых, к которому принадлежат и другие известные хвойные – ель, пихта и лиственница. Временем появления рода Pinus до сих пор считалась первая половина мелового периода. Находка семенных шишек сосны в меловых отложениях – большая удача. Известны всего четыре такие находки: из нижнего мела Великобритании и Бельгии и верхнего мела США и Японии. Вместе с тем, меловой период изобиловал хвойными с шишками, внешне очень сходными с шишками Pinus, но отличающимися от них анатомическим строением. Только исследование экземпляров с сохранившимся клеточным строением в шлифах или тонких срезах помогает разобраться, сосновая шишка перед исследователем, или нет. Многочисленные меловые сосноподобные хвойные – свидетельство архаического разнообразия семейства сосновых. Было не ясно, сформировались ли собственно сосны непосредственно внутри этого разнообразия, или же имеют более древнее происхождение. Последнее предположение казалось маловероятным, поскольку в юрском периоде до этого находили представителей сосновых весьма примитивного строения, таких как Schizolepidopsis или Eathiestrobus, которые явно не подходят на роль предков сосен.
На проблему происхождения сосен пролила свет находка Владимира Букаткина, основателя музея «Художественно-палеонтологический центр» при Стойленском горно-обогатительном комбинате (г. Старый Оскол, Белгородская область). В среднеюрских отложениях Стойленского карьера он собрал коллекцию семенных шишек, демонстрирующих явные морфологические признаки сосны. Шишки имеют прекрасную анатомическую сохранность, но сложены крайне хрупким бурым углем. Изучение такого материала в шлифах и тонких срезах невозможно. Детальное изучение этих уникальных находок стало возможным благодаря совмещению методов сканирующей электронной микроскопии (исследование гистологии на сколах) и рентгеновской компьютерной томографии (создание серии виртуальных срезов образца). Именно данные томографии помогли обнаружить ключевые признаки, подтверждающие, что юрские шишки соответствуют диагностическим признакам рода Pinus. Теперь мы точно знаем, что эволюционная история сосен более продолжительна, чем предполагалось ранее, а непосредственных предков рода Pinus следует искать, вероятно, в ранней юре. В честь В.В. Букаткина новый вид из средней юры Белгородской области получил название P. bukatkinii.
Фрагменты шишек Pinus bukatkinii; Россия, Белгородская область; средняя юра.
Находки из Стойленского карьера оказались интересны не только с точки зрения палеоботаники. В шишечных осях двух фрагментов шишек Pinus bukatkinii были обнаружены следы повреждения фитофагами, представляющие собой преимущественно продольные галереи различного диаметра (0.4–1 мм). В одной из шишек удалось проследить, как ход следует от ее основания до верхушки, где разворачивается и направляется обратно к основанию шишки. От крупной галереи отходят намного более узкие извилистые ходы, ориентированные как продольно, так и поперечно.
В наше время сходные повреждения в шишках сосен делают североамериканские жуки-короеды рода Conophthorus. Самка жука прогрызает ход у основания шишки, затем следует вдоль шишечной оси к ее верхушке, откладывая яйца; у верхушки она покидает шишку. Из яиц появляются личинки, которые питаются тканями шишки, прогрызая новые узкие ходы. Сходным образом можно интерпретировать и галереи внутри изученных шишек. Отличие заключается лишь в том, что у Conophthorus самка покидает шишку вблизи верхушки, тогда как в шишках Pinus bukatkinii крупный ход разворачивается у верхушки и вновь направляется к основанию. Эти повреждения являются на данный момент древнейшим свидетельством паразитирования на представителях семейства сосновых.
Шишка Pinus bukatkinii: 1 – поперечная томограмма шишки, видны шишечные чешуи с семенами и округлые галереи фитофагов; 2 – тангентальная томограмма фрагмента шишки, видны основания шишечных чешуй с семенами; 3 – крылатые семена под сканирующим электронным микроскопом; 4 – клеточное строение фрагмента шишечной чешуи на поперечном сколе под сканирующим электронным микроскопом, видны клетки проводящих, покровных и основных тканей; 5 – клеточное строение проводящего пучка шишечной чешуи под сканирующим электронным микроскопом; 6 – продольная томограмма верхушки шишечной оси, на которой виден разворот галереи фитофага (отмечена пунктиром) в обратном направлении.
© Н.В. Баженова, А.В. Баженов
Публикация:
Баженова Н.В., Баженов А.В., Теклёва М.В., Резвый А.С. Новый представитель рода Pinus L. из юрских отложений Белгородской области, Россия // Палеонтологический журнал. 2023. № 1. С. 102–118.
DOI: 10.31857/S0031031X23010038