Вымершие гигантские большезубые акулы когда-то занимали вершину морской пищевой цепи. Их эволюция до гигантских размеров и причины вымирания до сих пор недостаточно изучены. Недавнее исследование, проанализировавшее изотопы ископаемых зубов, показало, что эти акулы развили эндотермическую терморегуляцию и достигли гигантских размеров, но высокие метаболические затраты и биоэнергетические потребности не могли поддерживаться долгое время из-за сокращения продуктивных местообитаний вследствие изменения климата и уровня моря. В результате они вымерли 3.6 миллиона лет назад. Это исследование также подчеркивает тот факт, что, подобно вымершим большезубым акулам, современные виды акул также не застрахованы от последствий изменения климата, отсюда и необходимость их сохранения.
Мегатубые акулы, что означает «крупнозубые акулы», были гигантскими акулами сверхбольших размеров, которые эволюционировали в кайнозойскую эру, достигли размеров тела около 15 метров и вымерли около 3.6 миллионов лет назад (млн лет назад) в плиоценовую эпоху.
Эти гигантские акулы были наделены острыми зубами размером с банан и были одними из самых крупных по размеру тела (уступая только синему киту). Они считаются одними из самых сильных когда-либо живших морских хищников, которые охотились на китов, дельфинов, тюленей и других мелких акул.
В процессе своей эволюции эти акулы претерпели кардинальные изменения в строении зубов, включая расширение коронок и зазубренные режущие кромки, что позволило им перейти от рыбной диеты к более энергичной диете, основанной на морских млекопитающих. Это помогло им получить гораздо более богатый питательный рацион , что стало одной из причин их эволюции до гигантских размеров тела¹.
Мегазубые акулы находились на вершине пищевой цепи и были высшими хищниками² . Они занимали более высокий трофический уровень, чем любой другой морской вид. (Трофический уровень — это положение организма в пищевой цепи, его значение варьируется от 1 для первичных продуцентов до 5 для морских млекопитающих и человека).
Как эти акулы эволюционировали до гигантских размеров тела и почему они вымерли около 3.6 млн лет назад?
| Эктотермия | К хладнокровным относятся все животные, кроме птиц и млекопитающих. например, акулы |
| Мезотермия (или региональная эндотермия) | Животное со стратегией терморегуляции, промежуточной по отношению к холоднокровным экзотермам и теплокровным эндотермам. например, некоторые акулы, морские черепахи |
| эндотермия | К теплокровным животным, поддерживающим постоянную температуру тела независимо от температуры окружающей среды, относятся птицы и млекопитающие. (Эндотермия включает региональную эндотермию или мезотермию в широком смысле) |
Акулы — хрящевые рыбы, хладнокровные морские животные (эктотермные). Такие животные не обладают способностью метаболически повышать температуру тела и сохранять тепло.
Претерпели ли мегазубые акулы термофизиологические изменения в ходе своей эволюции , приобретя эндотермические свойства? Эта гипотеза актуальна, поскольку, в отличие от хладнокровных (эктотермических), теплокровные (эндотермические) морские животные могут развивать более высокие крейсерские скорости и преодолевать большие расстояния для охоты. Приобретение эндотермических свойств (наряду с трансформацией зубов) может объяснить, почему эти акулы эволюционировали до таких гигантских размеров.
В недавнем исследовании, опубликованном в журнале PNAS 26 июня 2023 года, исследователи изучали термофизиологию мегазубых акул, чтобы объяснить их эволюцию и вымирание. Они исследовали геохимические данные о терморегуляции, полученные с помощью палеотермометрии с использованием сгруппированных изотопов и изотопов кислорода фосфатов, взятых из ископаемых образцов зубов, и обнаружили, что температура тела видов рода Otodus, определенная по изотопам, в среднем примерно на 7 °C выше, чем температура окружающей морской воды и других сосуществующих видов акул. В целом более высокая температура тела означает, что мегазубые акулы эволюционировали в эндотермных животных, предполагая, что эндотермия была ключевым фактором их гигантизма³ . Но эта способность к терморегуляции в конечном итоге оказалась дорогостоящей для мегазубых акул.
Мегазубые акулы были высшими хищниками на вершине морской пищевой цепи² . Их рацион, занимавший высший трофический уровень, гигантские размеры тела и эндотермическая физиология означали высокие метаболические затраты и высокие биоэнергетические потребности. Энергетический баланс нарушался, когда продуктивные местообитания сокращались, а уровень моря менялся. Это изменяло ландшафт добычи, и добыча становилась дефицитной. В результате нехватка пищи оказывала отрицательное селективное давление на гигантских мегазубых акул, что в конечном итоге привело к их вымиранию 3.6 млн лет назад. Эндотермия, ключевой фактор в эволюции мегазубых акул, также способствовала их вымиранию после изменения климата.
Как и вымершие мегазубые акулы, современные виды акул не застрахованы от последствий изменения климата, поэтому необходимо их сохранение.
Ссылки:
- Баллелл, А., Феррон, Х. Г. Биомеханическое понимание зубного ряда большезубых акул (Lamniformes: Otodontidae). Научный доклад 11, 1232 (2021). https://doi.org/10.1038/s41598-020-80323-z
- Каст ER и др. 2022 г. Кайнозойские мегазубые акулы занимали исключительно высокие трофические позиции. Научные достижения. 22 июня 2022 г. Том 8, выпуск 25. DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.abl6529
- Гриффитс МЛ, и др. 2023. Эндотермическая физиология вымерших мегазубых акул. ПНАС. 26 июня 2023 г. 120 (27) e2218153120. https://doi.org/10.1073/pnas.2218153120
