Nekemias mucronata ископаемые боковые листочки из коллекции Музея естественных наук Барселоны. Кредит: Музей естественных наук Барселоны
До сих пор считалось, что растения семейства виноградных прибыли на европейский континент менее 23 миллионов лет назад. Исследование ископаемых растений рисует новый сценарий распространения предков виноградных растений и показывает, что эти виды уже были на территории Европы около 41 миллиона лет назад.
В статье описывается новый ископаемый вид того же семейства, Nekemias mucronata, который позволяет нам лучше понять эволюционную историю этой группы растений, которая населяла Европу между 40 и 23 миллионами лет назад.
Это исследование, опубликованное в Журнале систематики и эволюции, возглавляет исследователь Айша Тосал с факультета наук о Земле и Института исследований биоразнообразия (IRBio) Университета Барселоны. Статья также подписана Альбой Висенте из Института исследований биоразнообразия (IRBio) и Каталонского института палеонтологии Микелем Крузафонтом (ICP) и Томасом Денком из Шведского музея естественной истории (Стокгольм).
Новый предок семейства виноградных
Семейство виноградных (Vitaceae) состоит из примерно 950 видов и делится на пять триб (в ботанике это промежуточная таксономическая классификация между семейством и родом). Одной из этих триб является Viteae, состоящая из 200 видов, включая растение виноградной лозы (Vitis vinifera), которое представляет большой глобальный экономический интерес. Новая статья, опубликованная в JSE, посвящена изучению трибы Ampelopsideae, состоящей из 47 видов.
«Наше исследование меняет принятые до сих пор парадигмы и показывает, что линии Ampelopsis и Nekemias трибы Ampelopsideae уже присутствовали в Европе и Центральной Азии в среднем эоцене (между 47 и 37 миллионами лет назад). Это указывает на то, что это распространение произошло примерно на 20 миллионов лет раньше, чем предполагалось ранее», — говорит Тосал, первый автор исследования и сотрудник кафедры динамики Земли и океана Университета Буффало.
«В частности, мы показываем, что род, который сейчас ограничен Северной Америкой, уже существовал в Европе и Центральной Азии благодаря открытию ископаемого вида Nekemias mucronata, который очень похож на современный североамериканский Nekemias arborea. Nekemias mucronata сожительствовал с Ampelopsis hibschii, ближайшим родственником сегодняшнего Ampelopsis orientalis», — объясняет Тосал.
Напротив, последний имел иное распространение, чем N. mucronata, поскольку эта родословная теперь эндемична для восточного Средиземноморья.
«Это исследование помогает нам лучше понять эволюцию трибы Ampelopsideae во время второго импульса расселения, особенно в Европе и Центральной Азии, который имел место в палеогене», — говорит Тосал.
Nekemias mucronata жила с позднего эоцена до позднего олигоцена (37–23 миллиона лет назад). Кажется, что она могла расти в широком диапазоне климатических условий, от регионов с низкими зимними температурами (-4,6 °C в холодные периоды) — таких, как те, что были обнаружены в Казахстане в олигоцене (33–23 миллиона лет назад) — до регионов с теплыми среднегодовыми температурами — таких, как олигоцен на Пиренейском полуострове — или даже в климате с промежуточными температурами, таких, как те, что зафиксированы в центре европейского континента.
«N. mucronata также не был слишком требователен к осадкам. Он мог расти в районах с обильными осадками и сезонностью с низким количеством осадков; например, в Центральной Европе в олигоцене или на Пиренейском полуострове или в Греции в то же время», — говорит исследователь ICP Висенте.
«У этого ископаемого вида был сложный лист, особенность, общая с некоторыми видами семейства виноградных. Хотя трудно подтвердить количество листочков сложного листа, он должен был состоять как минимум из трех. Мы смогли распознать общие закономерности между верхушечными и боковыми листочками, что позволяет нам отличать их от других ископаемых видов семейства виноградных в Евразии», — добавляет он.
«Уникальность Nekemias mucronata заключается в наличии мукро на кончике зубцов листочка, что и дало виду его название. Прямая форма основания верхушечного листочка также весьма характерна, поскольку все другие евразийские ископаемые виды имеют изогнутую форму (с инвагинацией около черешка)», — говорит Висенте.
Распространение Ampelopsideae через Атлантический мост или Берингов пролив
На сегодняшний день самая древняя запись о семействе виноградных была обнаружена в отложениях верхнего мела Индии (75–65 млн лет назад). Самая ранняя запись о линии растений в Америке относится к верхнему эоцену, около 39,4 млн лет назад, и примерно в то же время в Европе и Центральной Азии уже были обнаружены линии Ampelopsis и Nekemias.
Как эти виды расселялись в прошлом? Эти племена разошлись между верхним мелом и верхним эоценом, и, хотя все еще много неизвестного, похоже, что они расселялись и эволюционировали довольно быстро.
Согласно текущим данным, которые согласуются с методом молекулярных часов, «Ampelopsideae могли следовать по двум кластерным маршрутам или по смеси обоих. Первый предложенный маршрут проходит по североатлантическому перешейку. То есть семейство появилось в Индии, затем переместилось в Центральную Азию и Европу в среднем эоцене (между 47 и 37 миллионами лет назад) и, наконец, переместилось в Америку через Гренландию», — говорит Денк.
«Другой возможный маршрут предполагает, что после того, как семейство Vitaceae появилось в Индии, племя Ampelopsideae расселилось на восток из Азии в среднем эоцене (47–37 миллионов лет назад) и быстро переместилось в Америку через Берингов пролив, а оттуда в Европу вдоль североатлантического перешейка», — говорит Денк.
Хотя распространение этих двух видов, по-видимому, не связано с климатом, вполне возможно, что увеличение засушливости в олигоцене на Пиренейском полуострове и юге Европы объясняет вымирание (27–23 миллиона лет назад) последней популяции N. mucronata, обнаруженной на Пиренейском полуострове. Параллельно с этим Ampelopsis hibschii был ограничен Балканским регионом и окончательно вымер около 15 миллионов лет назад.
«Однако все еще остается много нерешенных вопросов о ранних фазах расселения (от позднего мела до палеогена). По этой причине мы хотели бы продолжить изучение этого семейства, и, возможно, мы сможем разгадать, что происходило во время их ранних фаз кластеризации, которые произошли между 66 и 41 миллионом лет назад», — заключает группа.
Дополнительная информация: Айша Тосал и др., Кайнозойские листья Ampelopsis и Nekemias (Vitaceae, Ampelopsideae) из Евразии: палеобиогеографические и палеоклиматические последствия, Журнал систематики и эволюции (2024). DOI: 10.1111/jse.13126
Предоставлено Университетом Барселоны
