Insekten sind zerbrechliche Tiere mit weichem Körper, deren Überreste schwer zu konservieren sind. Flügel sind oft versteinert, aber Insektenkörper, falls vorhanden, sind normalerweise Teile des ursprünglichen prähistorischen Tieres, was es für Wissenschaftler schwierig macht, sie zu untersuchen. Eine Möglichkeit für Paläontologen, mehr über prähistorische Insekten zu erfahren, sind Spurenfossilien, die fast ausschließlich als Spuren auf fossilen Pflanzen gefunden werden.
„Wir haben einen großartigen fossilen Pflanzenbestand“, sagte Richard J. Knecht, Ph.D. Kandidat in der Abteilung für Organismische und Evolutionsbiologie in Harvard. „Weiter zurück in der Zeit sind es die Spurenfossilien, die uns mehr über die Evolution und das Verhalten von Insekten verraten als die Körperfossilien, weil Pflanzen und die Spurenfossilien auf ihnen sehr gut konserviert sind. Und die Spur, im Gegensatz zu einem Körper, wird das nicht tun.“ bewegen sich im Laufe der Zeit und sind immer dort zu finden, wo sie hergestellt wurden.“
In einer neuen Studie, veröffentlicht in Neuer PhytologeForscher unter der Leitung von Knecht beschreiben ein endophytisches Spurenfossil, das auf einem Samenfarnblatt aus dem Karbon gefunden wurde und den frühesten Hinweis auf innere Nahrungsaufnahme innerhalb eines Blattes darstellt. Das 312 Millionen Jahre alte Fossil aus dem Karbon liefert Beweise dafür, wie die interne Nahrungsaufnahme, bekannt als Blattabbau, entstanden sein könnte, und zeigt, dass dieses Verhalten etwa 70 Millionen Jahre früher auftrat als angenommen.
„Von all den Arten, wie sich Insekten im Inneren von Pflanzen ernähren – der Abbau der Innenseiten von Blättern, die tumorähnlichen Gallen, in denen ein Insekt die Kontrolle über die Entwicklungsmaschinerie einer Pflanze übernimmt, die Bohrlöcher und Galerien von Insekten im Holz usw „Es gibt unzählige Möglichkeiten, wie Insekten in Samen eindringen, um nährstoffreiches embryonales Gewebe zu fressen – der Bergbau ist das geheimnisvollste“, sagte Co-Autor Conrad C. Labandeira, leitender Forschungsgeologe und Kurator für fossile Arthropoden am Smithsonian National Museum of Natural History.
„Die frühesten Minen stammen aus der frühen Trias, kurz nach dem großen Artensterben am Ende des Perms, und dennoch erstrecken sich Gallen, Bohrungen und Samenräuber erheblich früher ins Paläozoikum. Warum die Verzögerung beim Bergbau? Ich denke, wir haben jetzt eine Antwort.“ “
Die innere Nahrungsaufnahme von Pflanzen ist bei holometabolen Insekten weit verbreitet – Insekten, die eine vollständige Metamorphose durchlaufen: Lepidoptera (Nachtfalter), Coleoptera (Käfer), Diptera (Fliegen) und Hymenopteren (Wespen und Sägeblätter). Eine Larve bohrt sich in das Blatt und beginnt, sich vom inneren Gewebe des Blattes zu ernähren, wobei sie eine Spur hinterlässt. Während sich die Larve durch das Blatt gräbt, wächst sie auch, durchläuft verschiedene Stadien der Häutung und hinterlässt sogar ihren Kot, den sogenannten Frass.
„Frass ist eines der Dinge, nach denen wir suchen, wenn wir die interne Nahrungsaufnahme identifizieren. Frass kann sogar verschiedene Merkmale haben, die nützlich sind, wenn es darum geht, zu definieren, welches Tier es produziert“, sagte Knecht. Die Larve hinterlässt weiterhin eine Spur im Blatt, bis sie sich verpuppt, schlüpft, sich aus dem Blatt schneidet und davonfliegt.
Das Spurenfossil wurde in der kohlenstoffhaltigen Rhode-Island-Formation gefunden. Die Rhode-Island-Formation war ursprünglich eine sumpfige, wasserreiche Umgebung, die eine anoxische Umgebung bot, in der Pflanzenfossilien sehr gut erhalten blieben; was Paläontologen eine Lagerstätte nennen, eine Stätte, die außergewöhnliche Fossilien mit außergewöhnlicher Erhaltung hervorbringt.
„Eine Sache, die nicht versteinert, sind Larven“, sagte Knecht. „Sie sind zu empfindlich und zu klein. Daher ist es wirklich aufschlussreich, so etwas zu sehen, denn es verrät uns etwas über das Larvenverhalten zu einer bestimmten Zeit, dem späten Paläozoikum, in dem wir sehr wenig über Larven wissen.“
Die außergewöhnliche Erhaltung ermöglichte es den Forschern, die endophytische Spur deutlich zu erkennen, die den Mustern folgt, nach denen Paläontologen bei der Definition dieses Verhaltens suchen, beispielsweise einer mäandrierenden Spur; die Larve meidet die Blattränder und Hauptadern. Es ist bekannt, dass dieses Verhalten nur von holometabolen Insekten ausgeübt wird, einschließlich der heute lebenden Tiere.
„Dieser Befund verschiebt dieses Verhalten um 70 Millionen Jahre zurück“, sagte Knecht. „Es zeigt uns zwei Dinge, erstens das Verhalten von Larven, etwas, das wir im Fossilienbestand nicht sehen, weil Larven normalerweise nicht konservieren. Und zweitens, dass es zu dieser Zeit die Evolution der vollständigen Metamorphose, des Holometabolismus, gab.“
Das Fossil befindet sich neben anderen Fossilien, die Knecht ebenfalls untersucht, im Museum of Comparative Zoology in Harvard.
Mehr Informationen:
Richard J. Knecht et al., Endophytische Vorfahren moderner Miniermotten könnten sich im späten Karbon entwickelt haben. Neuer Phytologe (2023). DOI: 10.1111/nph.19266. nph.onlinelibrary.wiley.com/do … ll/10.1111/nph.19266