Биологи Федерального исследовательского центра комплексного изучения Арктики имени академика Н.П. Лавёрова Уральского отделения РАН (ФИЦКИА УрО РАН, Архангельск) и Северного (Арктического) федерального университета (САФУ, Архангельск) подвели итоги участия в крупном международном проекте по изучению моллюсков, обитающих в водоёмах Индийского субконтинента и Мьянмы. Собранный материал позволил определить генетическое сходство пресноводной фауны Африки и Южной и Юго-Восточной Азии, а выполненные палеореконструкции подтвердили и уточнили концепцию дрейфа тектонических плит и их роль в формировании современной Евразии.
Немецкие и индийские биологи в течение нескольких лет провели масштабную работу по изучению фауны и экологии крупных пресноводных двустворчатых моллюсков (семейство Unionidae) в условиях рек Индии и Непала. Мягкотелые являются чувствительным биоиндикатором состояния пресноводных водоёмов и антропогенной нагрузки. Зарубежные учёные исследовали биотопы, собрали образцы раковин и провели ДНК-анализы обнаруженных видов. Для систематизации данных, определения видов и суперкомпьютерного моделирования эволюционных процессов международная группа обратилась к представителям одной из ведущих научных школ в области малакологии, учёным Лавёровского центра и САФУ. Российские учёные ранее накопили большой массив аналогичных данных по сопредельной Индии Мьянме и другим регионам мира. Обработка объединенного массива информации принесла значимые результаты.
Располагая данными ДНК-анализа, архангельские учёные смоделировали на суперкомпьютерах процесс эволюции индийских и непальских моллюсков. Оказалось, что генетически они близки к африканским видам. Полученные результаты были сопоставлены с палеогеографическими и геологическими данными. С помощью специальных программ для тектонического моделирования были выполнены реконструкции движения тектонических плит в древние эпохи.
Земные континенты не всегда имели нынешнюю конфигурацию. 160-170 млн лет назад (юрский период) на планете существовало два суперконтинента – южный (Гондвана) и северный (Лавразия). Гондвана включала Африку, Южную Америку, Австралию и ряд других тектонических плит, а Лавразия – Северную Америку и Евразию. Согласно современным представлениям, Индия была частью Гондваны, состыковываясь с Африкой и Австралией. Также считалось, что небольшая тектоническая плита, на которой располагается современное государство Мьянма (до 1989 года – Бирма), изначально была частью Лавразии. В последние два года опубликованы научные работы в области геологии и тектоники плит, в которых учёные допускают, что Бирманская плита на самом деле представляет собой фрагмент Гондваны. Однако биологические доказательства этой гипотезы отсутствовали.
Выполненные российскими биологами на основании эволюции видов расчёты показали, что индийские и мьянмарские моллюски возникли на территории нынешней Африки. Тектонические плиты сыграли для них роль своеобразных природных паромов. Миллионы лет плиты дрейфовали через древний океан Тетис, перевозя на себе реки и другие водоёмы, населённые пресноводными видами, в том числе моллюсками и рыбами.
– На основании суперкомпьютерного моделирования мы пришли к выводу, что в юрском периоде западная часть Мьянмы в виде тектонического блока пристыковалась к Индии, которая являлась частью Гондваны. В меловом периоде (145 – 66 млн назад) Индия вместе с Мьянмой отделилась от восточной окраины суперконтинента и в виде гигантского острова начала дрейфовать в сторону Евразии. В конце мелового периода произошло разделение: Мьянма стала отдельным островом, который параллельно с Индией продвигался к Азии. Около 40 млн лет назад Мьянма пристыковалась к Индокитаю. Этот процесс маркируется в эволюции и расселении моллюсков, – комментирует руководитель исследования, директор ФИЦКИА УрО РАН, член-корреспондент РАН Иван Болотов.
Стыковка Бирманской плиты с Азией в районе полуострова Индокитай привела к кратковременному соединению речных систем этих регионов. В результате произошёл обмен пресноводными видами – вселение моллюсков из рек Бирманской плиты в азиатскую реку Меконг и встречное расселение представителей двух азиатских групп в водоёмы Мьянмы.
При этом в реках пристыковавшейся к Евразии Индии сохранилась исключительно реликтовая, пришедшая из Гондваны праафриканская фауна.
После соединения плит началось формирование Тибетского плато и Гималаев. Столкновение Индийского субконтинента и Евразийской плиты сопровождалось мощными тектоническими процессами и горообразованием. Выросший гималайский барьер воспрепятствовал распространению пресноводной фауны Гондваны вглубь Евразии. Схожая ситуация и с Бирманской плитой.
– В бассейн Меконга гондванские виды попали при первоначальной коллизии, но бурные тектонические процессы привели к тому, что между бассейном Меконга и Бирманской плитой образовались возвышенности и горные хребты, которые не позволили видам расселиться дальше. Самые крайние точки, где были обнаружены индийские моллюски, – бессточные бассейны рек Афганистана и восточной части Ирана на западе и реки Араканского берега Мьянмы на востоке. Например, в реке Гильменд наблюдается только один индийский вид. В реке Инд – обнаружено не менее трёх видов. Крупные двустворчатые моллюски – идеальный индикатор для тектонических и палеогеографических реконструкций, поскольку они не могут пересекать водоразделы, а расселяются вместе с рыбой только при прямом контакте рек и озёр, – уточнил Иван Болотов.
Попутно российские исследователи выполнили полную ревизию пресноводных моллюсков Индийского субконтинента (в последний раз она проводилась в начале XX века). Учёные установили, что фауна крупных моллюсков Индии, Шри-Ланки, Непала, Бутана и Пакистана насчитывает не менее 25 видов, в том числе особо угрожаемых и редких. Все описанные виды принадлежат к одному подсемейству и имеют родственников в Африке. Один новый для науки вид из юго-западной Индии, который назвали паррейсия керальская (Parreysia keralaensis), был также открыт в ходе этой работы.
Результаты исследования опубликованы в научном журнале Scientific Reports (издательская группа Nature)
Рис. 1.
Рис. 2.
Рис. 3.
Рис. 4.
Рис. 5.
Рис. 6.
Рис. 1. Области распространения подсемейства пресноводных моллюсков Parreysiinae и границы тектонических плит.
Рис. 2. Калиброванная по времени эволюционно-биогеографическая модель, демонстрирующая происхождение и пути расселения пресноводных моллюсков подсемейства Parreysiinae в пределах Индийского субконтинента, Индокитая и Африки в последние 165 млн лет. Вверху приведена стратиграфическая шкала: юрский (J), меловой (K), палеогеновый (Pg) и неоген-четвертичный (Ng/Q) периоды. Внизу показана временная шкала (млн лет). Основные обозначения: AF = Африканская плита, SO = Сомалийская плита, IN = Индийская плита, BT = Бирманская плита, SU = Сунданская плита, ST и IB = северные блоки Сунданской плиты (Шанско-Тайский и Индокитайский, соответственно).
Рис. 3. Вероятное направление колонизации Гондваны общим предком моллюсков подсемейства Parreysiinae в середине юрского периода (170-165 млн лет назад). Красная звёздочка показывает место наиболее ранних палеонтологических находок моллюсков этой группы из средне- и позднеюрских отложений в Республике Нигер.
Рис. 4. Тектонические модели, показывающие предполагаемое расположение Индийской и Бирманской плит в разные временные периоды: (a) начало мелового периода (135 млн лет назад), (b) середина мелового периода (100 млн. лет назад), (с) конец мелового периода (75 млн. лет назад), (d) конец эоценовой эпохи (40 млн. лет назад). Обозначения: IP = Индийская плита, BT = Бирманская плита, GI = гипотетическая суша, соединявшая Индийскую и Бирманскую плиты, SP = Сунданская плита (с Индокитайским и Шанско-Тайским блоками), SL = Шри Ланка, MG = Мадагаскар.
Рис. 5. Паррейсия керальская (Parreysia keralaensis), новый для науки вид, который был открыт в ходе исследований. Этот пресноводный моллюск живёт только в двух небольших речках на юго-западе Индии, в штате Керала. Исчезающий вид, требует особой охраны.
Рис. 6. Серия раковин Parreysia keralaensis из музея Зоологической службы Индии в г. Хайдарабад, демонстрирующая высокую морфологическую изменчивость.
