Задолго до Мегалодона: акулы стали гигантами на 15 миллионов лет раньше, чем считала наука

В популярной культуре океан мелового периода — это вотчина гигантских морских рептилий: длинношеих плезиозавров и свирепых мозазавров, разрывающих добычу на части. Акулам в этом сценарии обычно отводится роль второго плана — юрких, но небольших хищников, ожидающих своего часа.

Считалось, что эволюционный скачок, позволивший акулам преодолеть барьер гигантизма (длина тела более шести метров), произошел лишь в сеноманском веке, около 100 миллионов лет назад. Этот процесс связывали с глобальным потеплением и перестройкой морских сообществ. Однако исследование, опубликованное в журнале Communications Biology, опровергает эту временную шкалу. Анализ окаменелостей из Австралии доказывает: акулы достигли размеров мегахищников как минимум на 15 миллионов лет раньше, еще в аптском веке. Это открытие заставляет пересмотреть и историю развития хрящевых рыб, и всю структуру пищевых цепей древних океанов.

Проблема сохранности и ограничения методов

Реконструкция внешнего вида и размеров древних акул сопряжена с определенной трудностью: их скелет состоит из хряща, а не кости. Хрящевая ткань быстро разлагается и очень редко подвергается фоссилизации (процессу превращения в камень). В подавляющем большинстве случаев палеонтологи находят лишь изолированные зубы.

Только вот оценка размеров животного исключительно по зубам дает высокую погрешность. У разных видов акул соотношение высоты зубной коронки и общей длины тела варьируется. Более того, даже внутри одной челюсти размер зубов сильно различается. Ошибки в расчетах на основе таких данных могут достигать десятков процентов, что порождает научные споры о реальных габаритах вымерших видов.

Авторы нового исследования опирались на гораздо более надежный материал — центры позвонков. В формации Дарвин (Северная территория Австралии) были обнаружены массивные кальцинированные позвонки, принадлежащие вымершим акулам семейства Cardabiodontidae. Это была группа крупных ламнообразных акул, отличавшихся плотным телосложением. Диаметр найденных позвонков варьировался от 11,4 до 12,6 сантиметров, что является непривычно высоким показателем для акул того геологического периода.

Математическое моделирование размеров

Для перевода диаметра позвонка в длину тела и массу животного исследователи применили методы статистического моделирования. Группа под руководством Мохамада Баззи из Стэнфордского университета собрала обширную базу морфометрических данных современных акул отряда ламнообразных. В эту группу входят белая акула, акула-мако, сельдевая акула и другие виды.

Основной задачей было создание корректной регрессионной модели — формулы, описывающей зависимость размера позвонка от размера тела. Здесь ученые столкнулись с биологическим нюансом: некоторые современные виды имеют нестандартные пропорции. Например, у лисьих акул (Alopiidae) верхняя лопасть хвостового плавника составляет около половины общей длины тела. Включение таких видов в общую статистику привело бы к сильному искажению результатов для вымерших видов с более классическим строением тела.

Исключив виды с нестандартной морфологией и проведя перекрестную проверку на разных наборах данных, ученые получили следующие оценки для австралийских находок:

• Длина тела: от 6 до 8 метров.
• Вес: более 3000 килограммов.

Эти показатели однозначно классифицируют древних кардиободонтид как обладателей «мега-размеров». Для контекста: современная белая акула крайне редко превышает отметку в 6 метров. Таким образом, существо, обитавшее у берегов Австралии, было массивнее большинства ныне живущих хищных акул.

Сдвиг хронологии на 15 миллионов лет

Главная научная ценность открытия заключается в геологическом возрасте находки. Породы формации Дарвин датируются поздним аптским веком — это примерно 115 миллионов лет назад.

Ранее появление гигантских акул связывали с так называемой «Меловой наземной революцией» и последующими изменениями в океане в середине мелового периода (около 100 млн лет назад). Предполагалось, что именно тогда расширение кормовой базы и повышение температуры воды позволили акулам увеличить размеры тела.

Новые данные показывают, что гигантизм развился намного раньше и, вероятно, независимо от климатических изменений середины мела. Это означает, что в раннем мелу океан уже был ареной жесткой конкуренции между различными группами сверххищников. Акулы не находились в тени морских рептилий, а занимали сопоставимые экологические ниши. В то время в тех же водах обитали крупные плиозавры (например, из рода Kronosaurus), достигавшие 10-11 метров в длину. Присутствие 8-метровых акул указывает на сложную и многоуровневую структуру вершины пищевой цепи.

Эволюция физиологии: вопрос терморегуляции

Географический контекст находки позволяет сделать выводы не только о размерах, но и о физиологии древних акул. В аптском веке исследуемая часть Австралии располагалась на высоких широтах — около 49° ю.ш. (в районе полярного круга того времени). Хотя климат мелового периода был теплее современного, воды окраинного моря древнего океана Тетис на этой широте были прохладными.

Для холоднокровных животных (эктотермов) крупные размеры в холодной воде это проблема: низкая температура замедляет метаболизм, делая активную охоту затруднительной. Однако современные ламнообразные акулы (белая, сельдевая) обладают особой адаптацией — региональной эндотермией (или мезотермией). Они способны удерживать тепло, вырабатываемое мышцами во время движения, поддерживая температуру тела, мозга и глаз выше температуры окружающей среды.

Обнаружение гигантских активных хищников в прохладных водах раннего мела служит косвенным, но весомым доказательством того, что эта физиологическая особенность сформировалась у акул очень давно. Вероятно, именно способность к терморегуляции в сочетании с гигантскими размерами позволила кардиободонтидам эффективно охотиться и конкурировать с рептилиями в широком диапазоне температур.

Значение для понимания эволюции

Исследование австралийских окаменелостей демонстрирует, что эволюция не является строго линейным процессом постепенного увеличения размеров. Способность занимать нишу высшего хищника заложена в биологии ламнообразных акул фундаментально.

Выводы ученых меняют картину мелового периода. Ранее этот временной отрезок воспринимался как эпоха безусловного доминирования морских ящеров, где рыбы играли подчиненную роль. Теперь очевидно, что морские экосистемы были биполярными: две совершенно разные эволюционные ветви — рептилии и хрящевые рыбы — вышли на пик своих возможностей одновременно.

Кардиободонтиды вымерли, не оставив прямых потомков, но их существование доказывает: механизм превращения акулы в многотонную машину для охоты был отработан природой задолго до появления знаменитых гигантов позднего мела или кайнозоя, таких как мегалодон. Экологическая ниша «левиафана» никогда не пустовала долго, и акулы претендовали на нее с самого начала своей современной истории.

Источник:Communications biology