Da bi se razjasnila rana evoluciona istorija fosila Cicadoidea, filogenetski odnosi između mezozojskih fosila i postojećih Cicadoidea, makroevolucija adaptacija strukture tela i njihov odnos sa promenama životne sredine, dr Jiang Hui, pod nadzorom prof. Vang Bo i Zhang Haichun sa Instituta za geologiju i paleontologiju Nandžing Kineske akademije nauka (NIGPAS), zajedno sa saradnicima, sproveli su kolaborativno istraživanje cikada.
Rezultati su objavljeni u Nature Communications.
Cikade, koje se ovde odnose na natporodicu Cicadoidea, poznate su po svojoj evoluciji sistema proizvodnje zvuka, izuzetnim dugotrajnim podzemnim navikama i simboličkim atributima i korisnosti u istraživanjima koja široko postoje u kulturi, životu i nauci. Postojeće Cicadoidea uključuju globalno rasprostranjene Cicadidae, opšte poznate kao prave/pjevačke cikade, i reliktualne Tettigarctidae, koje se nalaze samo u Australiji i kolokvijalno poznate kao dlakave cikade.
Trenutno je najraniji fosil Cicadoidea pronađen u trijasu. Svi mezozojski (pre otprilike 252 do 66 miliona godina) fosili Cicadoidea tradicionalno su podeljeni na Cicadidae i Tettigarctidae na osnovu nekoliko različitih i konzervativnih morfoloških karakteristika. Međutim, ovo direktno dodeljivanje mezozojskih fosila savremenim taksonima može prevideti ulogu jedinstvenih i prelaznih karakteristika koje pružaju fosili u praćenju njihovih ranih evolucionih puteva.
U ovoj studiji, istraživači su po prvi put ispitali filogenetske odnose fosilnih i postojećih grupa Cicadoidea. Otkrili su da mezozojski fosili Cicadoidea uključuju cikadoide stabljike, tetigarktide stabljike i cikadide stabljike. Neki mezozojski fosili koji su ranije klasifikovani kao Tettigarctidae mogu zapravo biti filogenetski bliži modernim Cicadidae. Klade Cicadidae i Tettigarctidae su se možda razišle u ili do srednje jure. Zbog problema sa očuvanjem, klasifikacija fosila insekata često se oslanja na očuvane delimične morfološke karakteristike.
Sproveli su morfološku analizu parcijalnih struktura odraslih jedinki i nimfi, kao što su krila, delovi tela bez krila i noge nimfa, da bi uporedili suptilne kontinuirane morfološke promene sa klasifikacijom i filogenetičkim rezultatima, i otkrili da specijalizovane homologne strukture u fosilima insekata mogu sadrže prethodno zanemarene prelazne varijacije koje se mogu identifikovati.
Pažljivije ispitivanje ovih kontinuiranih morfoloških promena može pružiti preciznije razumevanje uticaja prostorno-vremenskih promena na morfološku evoluciju i dodatno razjasniti obrasce makroevolucije. Na primer, promene u glavi i usnama mogu odražavati adaptacije otpora usled pritiska hranjenja usled promena u biljkama domaćinima. Pored toga, promene u torakalnom notumu i promene u venaciji i obrisu krila mogu ukazivati na evoluciju mišića i sposobnosti letenja. Promene u glavi i grudnom košu se takođe mogu kvantifikovati i uporediti.
Proizvodnja zvuka je važan način komunikacije za mnoge životinje. Moderne vrste Cicadidae mogu proizvesti najglasnije zvukove među insektima, dostižući skoro 120 decibela preko bubnih mehanizama. Nasuprot tome, Tettigarctidae komuniciraju sa suptilnijim vibracionim signalima koji se prenose kroz supstrat i nemaju sposobnost da proizvode glasne zvukove. Različiti mehanizmi za proizvodnju zvuka između Cicadidae i Tettigarctidae izazivaju radoznalost o početnoj evoluciji njihovih akustičkih struktura i ponašanja.
Timbali su identifikovani u svim mezozojskim grupama cikadoidnih stabljika, očuvani i kod muških i kod ženskih primeraka. Ovo je prva identifikacija timbalnih struktura u fosilima Cicadoidea, koja obuhvata ovaj metod komunikacije u fosilnom zapisu. Većini relativno netaknutih fosila nedostajali su elementi za složenu proizvodnju zvuka i slušne sisteme, što sugeriše da su se cikadoidi srednje krede možda oslanjali na vibracije prenošene supstratom za komunikaciju, umesto da proizvode ili percipiraju pesme visokog decibela.
Pored toga, postoje slučajevi kada otkriće bubnih mišića i trbušne duplje u fosilu, zajedno sa očuvanim trahejama, mišićima za letenje i Marplesovim cevima, sugeriše mogućnost inherentne trbušne duplje i rezonantnih sposobnosti sličnih onima u abdomenu modernih pevačkih cikada.
Shodno tome, istraživači su predložili još jednu hipotezu: određene grupe Cicadoidea srednje krede možda su proizvodile zvukove glasnije od vibracija koje se prenose podlogom. U svakom slučaju, u poređenju sa savremenim pevajućim cikadama, vrste Cicadoidea su možda bile relativno tihe tokom većeg dela mezozoika.
Takođe su prijavili najstarije poznate fosile nimfe Cicadoidea i ekuviae iz Kačin ćilibara srednje krede. Izrazito snažne fosoralne prednje noge ovih fosila nimfe, slične onima modernih cikada, sugerišu slično ponašanje i robusne sposobnosti za kopanje, transport zemlje i podzemni život. Cikada nimfa i fosili odraslih pokazuju različite ekološke niše i strategije preživljavanja, sa primetnim pomakom od podzemnog hranjenja korenom ka nadzemnom hranjenju stabljikom.
Dokazi o hranjenju korenom su retki u fosilima. Međutim, fosili nimfi cikada sa specijalizovanim prednjim nogama sugerišu ovo ponašanje. Ovaj podzemni način života je verovatno dao prednost preživljavanju, omogućavajući nimfama cikada da provode duže periode pod zemljom.
Istraživači su takođe ispitali pojavu hranjenja korenom među člankonošcima u fosilnom zapisu. Imajući u vidu fosile odraslih i nimfe Cicadoidea iz ćilibara Kačin i obilje fosila odraslih iz ležišta Daohugou srednje jure, jasno je da je Cicadoidea srednjeg mezozoika pokazivala različite niše u životnoj fazi, olakšala prenos biomase iz podzemne u nadzemnu, i uticali na ekosisteme na način sličan njihovim savremenim kolegama.
