stringtranslate.com

Меловая Земная Революция

Меловая наземная революция (сокращенно KTR ), также известная как Революция покрытосеменных растений ( ATR ) авторами, которые считают, что она продолжалась в палеогене [1] , описывает интенсивное цветочное разнообразие цветковых растений ( покрытосеменных ) и коэволюцию насекомых -опылителей , а также последующую фаунистическую радиацию плодоядных , нектароядных и насекомоядных птиц , млекопитающих , беспанцирных , чешуйчатых рептилий и пауков - пауков в течение среднего и позднего мелового периода , примерно от 125 до 80 миллионов лет назад. [2] В качестве альтернативы, по мнению Майкла Бентона , предполагается, что ATR длился от 100 млн лет назад, когда были известны первые высокоразнообразные флоры листьев покрытосеменных, до 50 млн лет назад, во время раннего эоценового климатического оптимума , к которому большинство кроновых линий покрытосеменных уже эволюционировали . [1]

Появление покрытосеменных растений

Анализ эволюции покрытосеменных с помощью молекулярных часов показывает, что покрытосеменные коронной группы могли разойтись за 100 миллионов лет до начала KTR, хотя это, возможно, связано с артефактами неспособности оценок молекулярных часов учесть взрывные ускорения в эволюции, которые могли вызвать чрезвычайно быструю диверсификацию покрытосеменных вскоре после их первого появления в летописи окаменелостей . [3]

Причины

KTR стал возможным благодаря рассредоточенным положениям континентов и образованию новых океанов в меловом периоде после распада Пангеи в предшествующий юрский период, что усилило гидрологический цикл и способствовало расширению умеренных климатических зон, подпитывая радиацию покрытосеменных растений. [4] Среди млекопитающих повышенная тектоническая активность привела к увеличению разнообразия за счет увеличения горных местообитаний, что способствует увеличению разнообразия в жарком климате. [5]

Другой причиной взрывного разнообразия покрытосеменных растений стала эволюция плотности жилок листьев более 2,5–5 мм/мм 2 , когда длина пути внутреннего транспорта воды в листе стала короче длины пути внутреннего транспорта CO 2 . Это позволило лучше использовать CO 2 и дало эволюционное преимущество цветковым растениям по сравнению с хвойными, поскольку они могли поглощать больше CO 2 из того же количества воды. [6] Гораздо большая способность покрытосеменных растений усваивать CO 2 резко увеличила глобальную биопродуктивность. [7]

Высыхание многих наземных экосистем во время Среднемеловой теплицы (MKH) пошло на пользу покрытосеменным, которые смогли выжить в жарких и сухих условиях, а возросшая пожарная активность способствовала повышению диверсификации покрытосеменных. [8] Покрытосеменные способствовали более частым пожарам, чем голосеменные, и они также восстанавливались после пожаров быстрее, чем голосеменные. Это создало обратную связь, которая давала преимущество покрытосеменным над голосеменными в меловой период. [9]

Биотические эффекты

Хотя разнообразие покрытосеменных растений резко возросло в течение мелового периода, это не обязательно привело к экологическому доминированию, которого они достигли только в раннем кайнозое. [10]

Покрытосеменные растения отреагировали на усиление совместной эволюции с плодоядными, увеличив размеры своих плодов, что достигло пика в раннем эоцене. [11]

До того, как в 2008 году Ллойд и др. описали KTR, в палеонтологии было широко распространено мнение , что в период от среднего до позднего мела появились новые семейства динозавров , включая эугадрозавров , неоцератопсов , анкилозаврид , пахицефалозавров , кархародонтозавров , троодонтид , дромеозавров и орнитомимозавров . Однако авторы статьи предположили, что кажущаяся «новая диверсификация» динозавров в это время обусловлена ​​ошибками выборки в палеонтологической летописи и лучшей сохранностью окаменелостей в отложениях мелового периода, чем в более ранних триасовых или юрских отложениях. [2] Однако более поздние исследования по-прежнему предполагают возможность того, что KTR вызвал рост разнообразия динозавров. [12] Динозавры внесли небольшой вклад в диверсификацию покрытосеменных, которая вместо этого в основном была обусловлена ​​коэволюцией с другими животными, такими как насекомые и травоядные млекопитающие. [13] Было высказано предположение, что некоторые птерозавры могли быть распространителями семян, симбиотически связанными с покрытосеменными. [14] Всестороннее молекулярное исследование эволюции млекопитающих на таксономическом уровне семейства также показало важную диверсификацию во время KTR. [15] Было обнаружено, что у млекопитающих уменьшилось неравенство во время KTR. [16]

Разнообразие насекомых в целом, по-видимому, было минимально затронуто KTR, поскольку молекулярные данные показывают, что увеличение разнообразия опыляющих насекомых было асинхронным с KTR. [17] Однако раннемеловые покрытосеменные были невысокими и в значительной степени зависели от опыления насекомыми, [10] а ископаемые останки ранних покрытосеменных предполагают такую ​​зависимость от зоофильного опыления. [18] Генетические данные указывают на то, что крупная радиация прицветников произошла во время KTR, вероятно, в ответ на одновременную радиацию энантиорнисовых и других визуальных хищников. [19] Муравьи также претерпели значительное увеличение разнообразия в рамках KTR. [20] Аналогичным образом, диверсификация опылителей пчел сильно коррелирует с внешним видом и специализацией цветков покрытосеменных в ту же эпоху. [21] Мухи , уже успешные опылители до появления покрытосеменных, [22] быстро адаптировались к новым хозяевам. [23] Жуки стали опылителями покрытосеменных растений к самой ранней части позднего мелового периода. [24] [25] Чешуекрылые распространились во время KTR, хотя радиация покрытосеменных сама по себе недостаточна, чтобы полностью объяснить их диверсификацию. [26] В одной из линий пилильщиков произошла смена предпочитаемых растений-хозяев в ходе биотической реорганизации KTR. [27] Не все насекомые получили выгоду от этой диверсификации и перестройки экосистем; длиннохоботковые насекомые, которые были основой экосистем с преобладанием голосеменных ранее в мезозое, претерпели значительный упадок. [28] Поздно выжившие эоблаттодеи развили длинные, тонкие тела с длинными наружными яйцекладами в ответ на радиацию покрытосеменных, но в долгосрочной перспективе это оказалось эволюционным тупиком, и группа вымерла. [29] Так называемый «золотой век» сетчатокрылых в среднем мезозое, когда во флоре доминировали голосеменные, закончился с появлением КТР и его изменением наземной среды. [28]

KTR, возможно, ускорил современную мезозойскую морскую революцию (MMR), усилив выветривание и эрозию, ускорив поток лимитирующих питательных веществ в мировые океаны. [30]

На протяжении почти всей истории Земли , включая большую часть фанерозоя , разнообразие морских видов превышало разнообразие наземных видов, но эта закономерность изменилась в среднем меловом периоде в результате KTR, что было названо биологической «великой дивергенцией», названной в честь исторической Великой дивергенции . [31]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab Benton, Michael James; Wilf, Peter; Sauquet, Hervé (26 октября 2021 г.). «The Angiosperm Terrestrial Revolution and the origins of modern Biochemistry». New Phytologist . 233 (5): 2017–2035. doi : 10.1111/nph.17822. hdl : 1983/82a09075-31f4-423e-98b9-3bb2c215e04b . PMID  34699613. S2CID  240000207. Получено 24 ноября 2022 г.
  2. ^ ab Lloyd, GT; et al. (2008). «Динозавры и меловая наземная революция. 2008». Труды Королевского общества B: Биологические науки . 275 (1650): 2483–2490. doi :10.1098/rspb.2008.0715. PMC 2603200. PMID  18647715 . 
  3. ^ Барба-Монтойя, Хосе; Дос Рейс, Марио; Шнайдер, Харальд; Донохью, Филип CJ; Янг, Цзихэн (5 февраля 2018 г.). «Ограничение неопределенности в шкале времени эволюции покрытосеменных и достоверность меловой наземной революции». New Phytologist . 218 (2): 819–834. doi :10.1111/nph.15011. PMC 6055841 . PMID  29399804. 
  4. ^ Гурунг, Кхушбу; Филд, Кэти Дж.; Баттерман, Сара Дж.; Годдерис, Ив; Доннадье, Янник; Порада, Филипп; Тейлор, Лайла Л.; Миллс, Бенджамин Дж. У. (4 августа 2022 г.). «Климатические окна возможностей для расширения растений в течение фанерозоя». Nature Communications . 13 (1): 4530. Bibcode :2022NatCo..13.4530G. doi :10.1038/s41467-022-32077-7. PMC 9352767 . PMID  35927259. 
  5. ^ Weaver, Lucas N.; Kelson, Julia R.; Holder, Robert M.; Niemi, Nathan A.; Badgley, Catherine (январь 2024 г.). «О роли тектоники в стимулировании меловой диверсификации млекопитающих». Earth-Science Reviews . 248 : 104630. doi : 10.1016/j.earscirev.2023.104630 . Получено 11 октября 2024 г. – через Elsevier Science Direct.
  6. ^ de Boer, Hugo Jan; Eppinga, Maarten B.; Wassen, Martin J.; Dekker, Stefan C. (27 ноября 2012 г.). «Критический переход в эволюции листьев способствовал революции покрытосеменных в меловом периоде». Nature Communications . 3 (1): 1221. Bibcode :2012NatCo...3.1221D. doi :10.1038/ncomms2217. ISSN  2041-1723. PMC 3514505 . PMID  23187621. 
  7. ^ Boyce, C. Kevin; Zwieniecki, Maciej A. (26 июня 2012 г.). «Летопись окаменелостей листьев предполагает ограниченное влияние атмосферного CO 2 на наземную продуктивность до эволюции покрытосеменных». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 109 (26): 10403–10408. doi : 10.1073/pnas.1203769109 . ISSN  0027-8424. PMC 3387114. PMID 22689947  . 
  8. ^ Чжан, Минчжэнь; Дай, Шуан; Ду, Баося; Цзи, Лимин; Ху, Шушэн (25 октября 2018 г.). «Тепличный климат среднего мела и экспансия ранних покрытосеменных». Acta Geologica Sinica . 92 (5): 2004–2025. doi :10.1111/1755-6724.13692. ISSN  1000-9515 . Получено 11 октября 2024 г. – через Wiley Online Library.
  9. ^ Бонд, Уильям Дж.; Мидгли, Джереми Дж. (июль 2012 г.). «Огонь и революции покрытосеменных». International Journal of Plant Sciences . 173 (6): 569–583. doi : 10.1086/665819. ISSN  1058-5893 . Получено 25 июня 2024 г. – через The University of Chicago Press Journals.
  10. ^ ab Friis, EM; Pedersen, K. Raunsgaard; Crane, PR (22 марта 2006 г.). «Цветы покрытосеменных мелового периода: инновации и эволюция в воспроизводстве растений». Палеогеография, Палеоклиматология, Палеоэкология . 232 (2–4): 251–293. Bibcode : 2006PPP...232..251F. doi : 10.1016/j.palaeo.2005.07.006 . Получено 20 мая 2024 г. – через Elsevier Science Direct.
  11. ^ Эрикссон, Уве (20 декабря 2014 г.). «Эволюция мутуализмов рассеивателей семян покрытосеменных: время возникновения и их последствия для коэволюционных взаимодействий между покрытосеменными и плодоядными». Biological Reviews . 91 (1): 168–186. doi :10.1111/brv.12164. ISSN  1464-7931. PMID  25530412 . Получено 25 июня 2024 г. – через Wiley Online Library.
  12. ^ Бентон, Майкл Дж. (15 ноября 2023 г.). «Бум динозавров в меловом периоде». Геологическое общество, Лондон, Специальные публикации . 544 (1): 70. Bibcode : 2023GSLSP.544...70B. doi : 10.1144/SP544-2023-70 . ISSN  0305-8719.
  13. ^ Барретт, Пол М.; Уиллис, Кэтрин Дж. (24 августа 2001 г.). «Изобрели ли динозавры цветы? Пересмотр коэволюции динозавров и покрытосеменных». Biological Reviews . 76 (3): 411–447. doi :10.1017/S1464793101005735. ISSN  1464-7931. PMID  11569792 . Получено 25 июня 2024 г. – через Cambridge Core.
  14. ^ Флеминг, Теодор Х.; Липс, Карен Р. (октябрь 1991 г.). «Эндозоохория покрытосеменных: были ли птерозавры распространителями семян мелового периода?». The American Naturalist . 138 (4): 1058–1065. doi :10.1086/285269. ISSN  0003-0147 . Получено 30 июня 2024 г. – через The University of Chicago Press Journals.
  15. ^ Мередит, Роберт В. (2011). «Влияние меловой наземной революции и вымирания KPg на диверсификацию млекопитающих». Science . 334 (6055): 521–524. Bibcode :2011Sci...334..521M. doi :10.1126/science.1211028. PMID  21940861. S2CID  38120449.
  16. ^ Grossnickle, David M.; Polly, P. David (22 ноября 2013 г.). «Различие млекопитающих уменьшается во время меловой радиации покрытосеменных». Труды Королевского общества B: Биологические науки . 280 (1771): 20132110. doi : 10.1098 /rspb.2013.2110. ISSN  0962-8452. PMC 3790494. PMID  24089340. 
  17. ^ Асар, Ясмин; Хо, Саймон YW; Соке, Эрве (11 мая 2022 г.). «Ранние диверсификации покрытосеменных и их насекомых-опылителей: были ли они не связаны?». Trends in Plant Science . 27 (9): 858–869. Bibcode : 2022TPS....27..858A. doi : 10.1016/j.tplants.2022.04.004. PMID  35568622. Получено 30 июня 2024 г.
  18. ^ Ху, Шушэн; Дилчер, Дэвид Л.; Джарзен, Дэвид М.; Уиншип Тейлор, Дэвид (8 января 2008 г.). «Ранние шаги коэволюции покрытосеменных растений и опылителей». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 105 (1): 240–245. Bibcode : 2008PNAS..105..240H. doi : 10.1073/pnas.0707989105 . ISSN  0027-8424. PMC 2224194. PMID 18172206  . 
  19. ^ Тихелка, Эрик; Кай, Чэньян; Джакомелли, Маттиа; Пизани, Давиде; Донохью, Филип CJ (11 ноября 2020 г.). «Комплексные филогеномные и ископаемые свидетельства палочниковых и листовых насекомых (Phasmatodea) выявляют пермско-триасовое сопроисхождение с насекомоядными». Royal Society Open Science . 7 (11): 201689. Bibcode :2020RSOS....701689T. doi :10.1098/rsos.201689. PMC 7735357 . PMID  33391817. 
  20. ^ Жуо, Корентен; Кондамин, Фабьен Л.; Лежандр, Фредерик; Перришо, Винсент (11 марта 2024 г.). «Покрытосеменная наземная революция защитила муравьев от вымирания». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 121 (13): e2317795121. Bibcode : 2024PNAS..12117795J. doi : 10.1073/pnas.2317795121. ISSN  0027-8424. PMC 10990090. PMID 38466878  . 
  21. ^ Cardinal, S.; Straka, J.; Danforth, BN (2010). «Комплексная филогения пчел-апидов раскрывает эволюционное происхождение и древность клептопаразитизма». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 107 (37): 16207–11. Bibcode : 2010PNAS..10716207C. doi : 10.1073/pnas.1006299107 . PMC 2941306. PMID  20805492 . 
  22. ^ Пеньяльвер, Энрике; Арилло, Антонио; Перес-де ла Фуэнте, Рикардо; Риччио, Марк Л.; Дельклос, Ксавье; Баррон, Эдуардо; Гримальди, Дэвид А. (9 июля 2015 г.). «Длиннохоботные мухи как опылители меловых голосеменных». Современная биология . 25 (14): 1917–1923. Бибкод : 2015CBio...25.1917P. дои : 10.1016/j.cub.2015.05.062. ПМИД  26166781 . Проверено 20 мая 2024 г.
  23. ^ Чжан, Цинцин; Ван, Бо (24 апреля 2017 г.). «Эволюция низших короткоусых мух (Diptera) и их адаптивная радиация с покрытосеменными». Frontiers in Plant Science . 8 : 631. doi : 10.3389 /fpls.2017.00631 . ISSN  1664-462X. PMC 5401883. PMID  28484485. 
  24. ^ Бао, Тонг; Ван, Бо; Ли, Цзяньго; Дилчер, Дэвид (3 декабря 2019 г.). «Опыление меловых цветов». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 116 (49): 24707–24711. Bibcode : 2019PNAS..11624707B. doi : 10.1073/pnas.1916186116 . ISSN  0027-8424. PMC 6900596. PMID 31712419  . 
  25. ^ Тихелька, Эрик; Ли, Лицинь; Фу, Янжэ; Су, Итун; Хуан, Диин; Цай, Чэньян (12 апреля 2021 г.). «Покрытосеменные пыльноядные у мелового жука». Природные растения . 7 (4): 445–451. Бибкод : 2021NatPl...7..445T. дои : 10.1038/s41477-021-00893-2. ISSN  2055-0278. ПМИД  33846595 . Проверено 20 мая 2024 г.
  26. ^ Pellmyr, Olle (февраль 1992 г.). «Эволюция опыления насекомыми и диверсификация покрытосеменных». Trends in Ecology & Evolution . 7 (2): 46–49. Bibcode : 1992TEcoE...7...46P. doi : 10.1016/0169-5347(92)90105-K. PMID  21235949. Получено 20 мая 2024 г.
  27. ^ Шнайдер, Харальд (28 января 2016 г.). «Призрак меловой наземной революции в эволюции ассоциаций папоротников и пилильщиков». Журнал систематики и эволюции . 54 (2): 93–103. doi :10.1111/jse.12194. ISSN  1674-4918 . Получено 11 мая 2024 г. – через Wiley Online Library.
  28. ^ ab Lu, Xiu-Mei; Zhang, Wei-Wei; Liu, Xing-Yue (5 мая 2016 г.). «Новые длиннохоботковые златоглазки середины мелового периода дают представление о древних взаимодействиях растений и опылителей». Scientific Reports . 6 (1): 25382. Bibcode :2016NatSR...625382L. doi :10.1038/srep25382. ISSN  2045-2322. PMC 4857652 . PMID  27149436. 
  29. ^ Ли, Синь-Жань; Хуан, Ди-Ин (29 марта 2023 г.). «Нетипичные «длиннохвостые» тараканы возникли во время мелового периода в ответ на наземную революцию покрытосеменных растений». PeerJ . 11 : e15067. doi : 10.7717/peerj.15067 . ISSN  2167-8359. PMC 10066690 . PMID  37013144. 
  30. ^ Boyce, C. Kevin; Lee, Jung-Eun (1 июня 2011 г.). «Могла ли эволюция наземных растений подпитывать морскую революцию?». Paleontological Research . 15 (2): 100–105. doi :10.2517/1342-8144-15.2.100. ISSN  1342-8144 . Получено 29 сентября 2023 г.
  31. ^ Vermeij, Geerat J.; Grosberg, Richard K. (2 июля 2010 г.). «Великая дивергенция: когда разнообразие на суше превысило разнообразие в море?». Integrative and Comparative Biology . 50 (4): 675–682. doi : 10.1093/icb/icq078 . PMID  21558232. Получено 1 октября 2022 г.


  • в
  • т
  • е