Введение
Bennettitales (также известные как цикадеоиды) — это вымерший порядок семенных растений, впервые появившийся в пермском периоде и вымерший в большинстве регионов к концу мелового периода. Беннеттиталы были одними из наиболее распространенных семенных растений мезозоя и имели морфологию, включающую формы, напоминающие кустарники и цикады. Листья беннеттиталеан внешне почти не отличимы от листьев цикад, но отличаются от них более сложными, похожими на цветки, репродуктивными органами, некоторые из которых, вероятно, опылялись насекомыми. Хотя они, безусловно, являются голосеменными sensu lato (семенными растениями, размножающимися семенами из шишек), их родственные связи с другими семенными растениями остаются предметом дискуссий. Их общее сходство с цикадами противоречит многочисленным более тонким особенностям их репродуктивной системы и структуры листьев. Некоторые авторы связывают беннеттиталеан с покрытосеменными (цветковыми растениями) и гнетовидными (редкой и необычной группой современных голосеменных), объединяя их в более широкую группу, известную как Антофита. Однако молекулярные данные противоречат этому, показывая, что гнетовидные генетически гораздо ближе к хвойным. Точное положение беннеттиталов в системе остается неясным.
Bennettitales (also known as cycadeoids) is an extinct order of seed plants that first appeared in the Permian period and became extinct in most areas toward the end of the Cretaceous. Bennettitales were amongst the most common seed plants of the Mesozoic, and had morphologies including shrub and cycad like forms. The foliage of bennettitaleans is superficially nearly indistinguishable from that of cycads, but they are distinguished from cycads by their more complex flower like reproductive organs, at least some of which were likely pollinated by insects. Although certainly gymnosperms sensu lato (cone bearing seed plants), the relationships of bennettitaleans to other seed plants is debated. Their general resemblance to cycads is contradicted by numerous more subtle features of their reproductive systems and leaf structure. Some authors have linked bennettitaleans to angiosperms (flowering plants) and gnetophytes (a rare and unusual group of modern gymnosperms), forming a broader group known as Anthophyta. Molecular data contradicts this, with gnetophytes found to be much more genetically similar to conifers. The exact position of Bennettitales remains uncertain.
Описание
Беннеттиталы делятся на два семейства, Cycadeoidaceae и Williamsoniaceae, которые имеют различные особенности роста. У Cycadeoidaceae были мощные, цикадоподобные стволы с биспорангиальными (содержащими как мегаспоры, так и микроспоры) стробилами (шишками), выполняющими функцию репродуктивных структур. Williamsoniaceae имели биспорангиальные или моноспорангиальные шишки, а также отчетливо стройные и ветвистые деревянистые стволы. Предполагается, что Williamsoniaceae представляют собой парафилетическую (не включающую всех потомков общего предка) группу всех беннеттиталов, не относящихся к Cycadeoidaceae. Большинство морфотипов листьев (Pterophyllum, Ptilophyllum, Zamites, Otozamites и т.д.) перистолистные (перообразные), с множеством мелких листовых сегментов, прикрепленных к центральной оси. Другие (Anomozamites, некоторые виды Nilssoniopteris) неполностью перистолистные (зубчатые) и занимают промежуточное положение между этими двумя крайними типами. Одна необычная форма листьев, Eoginkgoites, даже приближается к пальчатому облику, напоминающему ранние виды Ginkgo. Листья беннеттиталов настолько похожи на листья цикадовых, что их листву двух групп нельзя надежно различить только по общей морфологии. Однако ископаемая листва, сохранившая кутикулу, может быть уверенно отнесена к любой из этих групп. Устьица беннеттиталов описываются как синдетохеильные. Это означает, что основные парные замыкающие клетки развиваются из тех же материнских клеток, что и замыкающие клетки-спутники, которые их окружают. Это контрастирует с гаплохеильными устьицами цикадовых и хвойных. В гаплохеильных устьицах кольцо замыкающих клеток-спутников не происходит от тех же исходных структур, что и замыкающие клетки. Это фундаментальное различие является основным способом дифференциации листвы беннеттиталов и цикадовых. Многие беннеттиталы биспорангиальные, то есть пыльца и семязачатки находятся на одной шишке (двуполой или гермафродитной). Полости, заполненные изогнутыми синангиями, несущими микроспорофиллы, окружены тонкими радиальными структурами, включая толстые, бесплодные межсеменные чешуи и плодородные спорофиллы с семязачатками на их концах. Наличие семязачатков на концах спорофиллов, а не на концах стеблей, является важным отличием между шишками беннеттиталов и гнетофитов. По мере оплодотворения и созревания шишки микроспорофиллы увядают, а семязачатки превращаются в семена, хотя также было предложено, что их опыляли жуки. Цветокообразная мужская репродуктивная структура Williamsoniaceae, Weltrichia, связана с женской репродуктивной структурой Williamsonia, однако неясно, были ли родительские растения однодомными (мужские и женские репродуктивные структуры находятся на одном растении) или двудомными (каждое растение имеет только один пол репродуктивного органа). Weltrichia, вероятно, в основном опылялась ветром, а некоторые виды, возможно, опылялись жуками. У нескольких групп насекомых юрского и раннего мелового периодов был длинный хоботок, и предполагается, что они питались нектаром, производимым репродуктивными структурами беннеттиталов, такими как двуполая репродуктивная структура Williamsoniaceae, Williamsoniella, которая имела длинный, узкий центральный реципиент, который в противном случае был бы недоступен. Пыльца беннеттиталов раннего мелового периода была обнаружена непосредственно связанной с мухой с хоботком, принадлежащей к вымершему семейству Zhangsolvidae, что свидетельствует о том, что это семейство выступало в качестве опылителей для этой группы. Межсеменные чешуи семенных шишек Bennettitales могли становиться мясистыми по мере созревания, что потенциально могло сделать их привлекательными для диких животных, которые служили распространителями семян.
История открытия
Cycadeoideaceae (первоначально Cycadeoideae) были названы английским геологом Уильямом Бакландом в 1828 году по ископаемым стволам, обнаруженным в юрских отложениях на острове Портленд, Англия, которым Бакланд дал название рода Cycadeoidea. Бакланд предоставил описание семейства и двух видов, но не дал описания рода, что привело к тому, что его описание семейства считается недействительным согласно современным таксономическим стандартам. В публикациях 1870 года шотландский ботаник Уильям Каррутерс и английский палеоботаник Уильям Кроуфорд Уильямсон описали первые известные репродуктивные органы беннеттиталов из юрских отложений Йоркшира и юрско-меловых отложений острова Уайт и острова Портленд. Орден Bennettitales был учрежден немецким ботаником Адольфом Энглером в 1892 году, который выделил эту группу в отдельную от Cycadales.
Связь с другими семенными растениями
Гипотеза антофитов, предложенная Арбером и Паркингом в 1907 году, постулировала, что покрытосеменные произошли от беннеттиталевых, что подтверждалось древовидными структурами и рудиментарными цветками. Исследование 2006 года показало, что беннеттиталевые, покрытосеменные и гигантоперидиалевые образуют клад на основании наличия олеанона. Молекулярные данные последовательно опровергали гипотезу антофитов, указывая на то, что покрытосеменные являются сестринской группой ко всем живым голосеменным, включая гнеталевые. Некоторые авторы предположили, что из-за сходства строения семенных покровов, беннеттиталевые образуют клад с голосеменными отрядами гнеталевых и эрдтманитекалевых, получившим название "группа BEG". Однако это предложение было поставлено под сомнение другими авторами, которые утверждают, что эти сходства лишь поверхностны и не свидетельствуют о близком родстве. Филогенетический анализ 2017 года, основанный на молекулярных маркерах окаменелых кутикул, показал, что беннеттиталевые были более тесно связаны с кладом гинкго+цикадовые, чем с хвойными, и имели близкое родство с нильссонией и птилозамитами.
Эволюционная история
Самые старые подтвержденные окаменелости беннеттиталеан – это листья *Nilssoniopteris shanxiensis*, вида из верхней части формации Верхний Шиххоцзе в провинции Шаньси, Китай. Предполагаемые находки *Pterophyllum* датируемые карбоном и пермью не имеют убедительных связей с беннеттиталеанами или были переинтерпретированы как листья цикадовых, относящиеся к роду *Pseudoctenis*. Истинные пермские находки листьев беннеттиталеан редки; за пределами формации Шихоцзе они встречаются только в позднепермской (вероятно, чангхсинской) формации Умм-Ирна в Иордании. Эта формация примечательна ранним появлением другой мезозойской флоры, включая самые ранние находки листьев користоспермальных ( *Dicroidium*). Орден Fredlindiales (включающий род *Fredlindia*) из позднего триаса Гондваны, по-видимому, тесно связан с Bennettitales, но отличается от него некоторыми особенностями репродуктивных органов. В то время как Williamsoniaceae имели глобальное распространение, Cycadeoidaceae, по-видимому, были в основном ограничены западными частями Лавразии и в основном известны по меловому периоду. О возможной поздней находке сообщалось из раннего олигоцена восточной Австралии и Тасмании, относящейся к роду *Ptilophyllum*, но кутикула не сохранилась, что делает определение неубедительным.