Лига Палеонтологии

Вопрос:
Если бы один миллион лет назад на Земле вымерла какая-нибудь разумная цивилизация, сравнимая по развитости с нынешней, то какие свидетельства их разумности могли бы дойти до нас?

Отвечает MartinDont:

Развитая цивилизация подразумевает хорошо организованный социум с налаженным производством предметов потребления. Хоть миллион лет назад, хоть десять, но следы подобных цивилизаций остались бы в земле в виде культурного слоя в огромных количествах. Огромные промышленные комплексы из стали (а любая цивилизация так или иначе должна использовать столь практичный и легкодобываемый материал как сталь) и прочих металлических сплавов обязательно оставили бы свои следы в недрах Земли. Инструменты, отходы, окаменелые остатки сельхоз животных и сами останки людей не исчезают бесследно даже за миллионы лет. В 2016 году были найдены примитивные каменные орудия возрастом более миллиона лет, что ж уж говорить о промышленных комплексах. http://paleonews.ru/new/844-homovs

Вопрос:
Какова вероятность найти образец, который не будет вписываться в существующее дерево эволюции?

Отвечает MartinDont:

Ежедневно находятся новые виды, роды и даже семейства, которых ещё нет на эволюционном древе. Постоянно проходят таксономические исследовании, перемешивающие родословную организмов. В 2018 году стартовал проект по изучению филогении птиц, что сулит большими сюрпризами. Открываются новые замкнутые экосистемы, где организмы обособленно от остального мира эволюционировали миллионы лет, как например чёрные курильщики. Чёрные курильщики – это такие гидротермальные источники, выбрасывающие воду температурой 350-400 градусов в океан под большим давлением. Сама вода перенасыщена тяжёлыми металлами. На удивление биологов, чёрные курильщики оказались настоящими оазисами жизни. Организмы вокруг курильщиков не только приспособлены к экстремальным условиям, но и живут без света вовсе, а питаются серой.

А если о говорить о невероятных организмах, то шанс найти что-то подобное мал. Мы уже имеем хорошее представление о том, как протекает эволюция. Сильно удивить нас могут замкнутые экосистемы и их обитатели.

Также мы можем найти новые группы животных, о которых мало что знаем, и которые буду сильно выделяться на фоне уже изученных организмов (таких, как вендобионты https://ru.wikipedia.org/wiki/Проартикуляты). Их неясное положение в эволюционном древе — временно. Всё встанет на свои места, как только мы получим достаточное количество ископаемого материала.

Вопрос:
Является ли любительская палеонтология легальной? Планирую поехать в Ундоры, посоветуйте пожалуйста, как найти что- нибудь интересное, и какие инструменты стоит взять?

Отвечает: PaleoHunters.ru

Понятие любительской палеонтологии очень неточное. Проводить раскопки без лицензии категорически запрещено. Карается подобное огромными штрафами в сотни тысяч рублей и тюремным заключением. С другой стороны, поверхностный сбор разрешён. Можете спокойно собирать аммонитов и трилобитов в карьерах, что лежат на самой поверхности. И вновь же, с другой стороны, поверхностный сбор без лицензии запрещён в заповедных зонах, коих очень много в Ульяновской области. Уголовных и административных статей для наказания чёрных копателей очень много.

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B5%D0%BB%D0%BE%D0%B2...

Вопрос:

Сколько мог жить динозавр?

Отвечает MartinDont:

Сложно судить о сроках жизни животных, чей метаболизм для нас неизвестен. Но у нас есть годичные кольца на костях. Разные динозавры взрослели по разному. Например, тираннозавр в 20 лет становился взрослой особью, а знаменитый тираннозавр Сью в свои 28 лет была уже старушкой. Гадрозавры переходили во взрослую стадию в 15 лет. Гигантским зауроподам с их предположительно вялым метаболизмом дают десятки лет жизни, а небольшим и активным дромеозавридам всего 10-15 лет.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15306807?dopt=Abstract

Вопрос:

Как появилась жизнь на земле?

Отвечает DragonSpace:

Для начала стоит ответить на вопрос: когда появилась жизнь?

В сентябре 2015 года национальная академия наук США выложила результаты исследования изотопов углерода, в которых, по мнению учёных, были обнаружены следы биологической активности. Этому углероду более 4 миллиардов лет. Наша планета недолго оставалась одинокой и примерно через 500 млн лет после зарождения самой Земли, зародилась и жизнь на ней.

Теорий появления жизни на Земле великое множество, но рассмотрим наиболее вероятную.

У нас три основных критерия для зарождения жизни:

- наличие определённых металлов в концентрациях, превышающих фоновые (цинк, кобальт, марганец),

- наличие фосфора, без которого цепочки ДНК и РНК не возникли бы

- солнечный ультрафиолет,

- наличие воды, но в меру.

Такому набору условий чётко отвечает только горячие источники вблизи вулканов, а именно так называемые грязевые котлы, или фесселиты.

Правда, современные грязевые котлы содержат много серной кислоты, которая получается при реакции сероводорода с кислородом воздуха, и практически необитаемы. Но в древние эпохи, когда кислорода в атмосфере еще не было, грязевые котлы должны были иметь нейтральную среду и быть пригодными для жизни.

А при ближайшем рассмотрении этих котлов оказалось, что они предоставляют почти всё необходимое для зарождения жизни:

• среду, обогащенную калием, фосфором и необходимыми микроэлементами;

• местообитание со встроенным источником тепла, с практически постоянными условиями независимо от капризов погоды;

• пористые минеральные осадки, работающие в качестве катализаторов и предоставляющие огромное количество раздельных микроотсеков для обитания доклеточных форм жизни;

• испаряющиеся лужи, в которых могут накапливаться органические вещества и благодаря высокой концентрации солей и формамида может идти образование цепочек РНК и белков,

Никакие другие местообитания не обладают сразу всеми этими достоинствами. Например, в «курильщиках» нет обогащения калием и фосфором, нет ультрафиолета и нет накопления веществ в испаряющихся лужах. Так что грязевые котлы наземных геотермальных полей на сегодня представляются самым вероятным местом появления жизни.

Ответ преимущественно взят у @2diesel, который отлично законспектировал книгу М. Никитина Происхождение жизни. От туманности до клетки".

Вопрос:

Как появились млекопитающие?

Отвечает DragonSpace:

Млекопитающие произошли от Синапсид, древних четвероногих, процесс их появления называется маммализация териодонтов(один из множества эволюционных ветвей синапсид). Появились млекопитающие после пермь-триасового великого вымирания примерно 225 млн лет назад, напомню, что динозавры появились примерно 230 млн лет назад. Первые млекопитающие всё ещё отдаленно напоминали рептилий, яйцекладущие, без развитого мозга, но уже с активной терморегуляцией, и 4хкамерным сердцем.

Молочные железы возникли из потовых желез, и изначальная функция была скорее в выпаивании детенышей, чем в выкармливании.

Вопрос:

Рыбы - монофилетический таксон или нет?

Отвечает DragonSpace:

Чтобы зваться монофилетической, группа должна включать предка и его потомков.

Таксон "Рыбы" не является монофилетическим, так как не включает амфибий и амниот.

Вопрос:

Был ли у вас когда нибудь страх, что при исследовании какого-нибудь нового, неисследованного вида условного трилобита тот окажется в состоянии сохранять энергию в режиме "гибернации", а после пробуждения накинется на вас а-ля лицехват?

Отвечает DragonSpace:

Жизнь строится по усложнению, от примитивных существ, к более прогрессивным. Чем раньше жил какой-либо вид, тем он вероятно более примитивен(идея тем точнее, чем больше между двумя сравниваемыми видами прошло времени).

И так как до сих пор ни у кого на планете не обнаружены такие необычные способности, никто не ожидает найти трилобита в гибернации.

Вопрос:

Можно ли сказать, что мы состоим из миллиарда других живых существ (людей, живших ранее, динозавров, насекомых и тд)?

Отвечает DragonSpace:

Можно сказать, что мы состоим из миллиарда тех же атомов, которые раньше были частью других живых организмов. Как говорил Муфаса: Все мы связаны в великом круге жизни.

Вопрос:

Скажите пожалуйста, что есть нефть? Всё таки динозавры или планктон?

Отвечает DragonSpace:

Доминирующая биогенная теория гласит, что нефть и природный газ образовались из остатков растительных и животных организмов в ходе многоступенчатого, длящегося миллионы лет процесса. Сырьём для образования нефти на 99.99% служили остатки зоопланктона и водорослей. Подробнее:

https://pikabu.ru/story/proiskhozhdenie_nefti_trupyi_dinozav...

Вопрос:

Почему до ледникового периода зверье было таких огромных размеров? И после ледникового, так и не появилось больше крупных животных, кроме китов, даже в местах с благоприятным климатом, где нет зимы и много растительности.

Отвечает DragonSpace:

На нашей планете то и дело происходили различные катаклизмы, которые вели к освобождению и перестройке экологических ниш. Каждое животное становилось огромным, потому что осваивая новую нишу, приходилось жестко адаптироваться к меняющимся условиям, так, Мезозой славился гигантизмом динозавров, а Кайнозой – эра правления млекопитающих. Гигантизм сам по себе вполне естественный эволюционный путь доминирующей группы животных – млекопитающих в данном случае. Конкретно механизм гигантизма развивается через соревнование по выживанию хищника и его жертвы – одни растут, чтобы лучше защищаться, вторые, чтобы догнать первых и проще убивать, в конце концов такая гонка приводит самих животных в тупик, тк те же самые экологические ниши продолжают меняться и распадаться, а гигантам приспосабливаться к новым условиям очень сложно.

К слову, последний ледниковый период не закончился, закончилась ледниковая эпоха ледникового периода, сейчас же межледниковье ледникового периода.

Если брать гигантов, живших недавно, то человек, своим расселением по планете уничтожил множество видов, большинство из которых и так были на грани вымирания, но с тех пор прошло слишком мало времени, для того, чтобы ниши заполнились заново.

А если брать весь кайнозой в целом, то исчезновению гигантов способствовала два ключевых фактора: резкое изменение условий окружающей среды – катаклизм, и стратегия родственной стайности оказалась намного эффективнее гигантизма, и успешно его вытеснила.

Поэтому последний ледниковый период/эпоха не заслуживают такого отношения к себе, ведь и сейчас на земле полно гигантов – два вида слонов, носороги, жирафы, киты и главный рекордсмен - синий кит, а самое большое сухопутное животное Индрикотерий существовал задолго до последнего похолодания.

Вопрос:
Черепахи и крокодилы выжили после падения метеорита (их ближайшие предки) благодаря панцирям и чешуе?

Отвечает @p4hshok:

Черепахам и крокодилам нужно гораздо меньше пищи чем динозаврам.

За один раз крокодилы могут съесть до 23 % от массы своего тела. До 60 % съеденной пищи у крокодилов может переходить в жир, запасаемый в специальных полостях между мышцами, что позволяет им переживать длительные периоды голодовки. Будучи холоднокровными животными, крокодилы требуют примерно в пять раз меньше пищи, чем теплокровные хищники такого же размер. Крокодилы хорошо адаптированы для длительного голодания. Без еды взрослые крокодилы в случае крайней необходимости могут обходиться примерно до одного года. Даже только что вылупившиеся детеныши за счет понижения уровня обмена веществ способны прожить без пищи около 58 дней, потеряв при этом 23 % от своей массы.

Вопрос:
Ближайший общий предок всех членистоногих - кто он? От кого произошли насекомые?

Отвечает p4hshok:

Главная проблема последнего общего предка всех членистоногих в том что его может просто не быть, так как на границе венда и кембрия артроподизация https://bio.wikireading.ru/3905 (накопление признаков членистоногих) происходила параллельно и достоверно определить предка членистоногих невозможно потому что их может быть несколько.

Палеонтологическая летопись так же не даёт ответа так как в кембрии у нас уже есть широчайшее разнообразие членистоногих, а в венде только вендобионты родственное отношение которых к многоклеточным животным крайне спорно.

Сприггина например вполне напоминает трилобита, но симметрия скользящего отражения (https://ru.wikipedia.org/wiki/Скользящая_симметрия) ставит учёных в тупик и заставляет усомниться в родственности вендобионтов к двустороннесимметричным животным.

Есть попытки реконструировать его внешний облик: Последний общий предок членистоногих реконструируется как сегментированный организм, каждый сегмент которого покрыт собственным склеритом и несёт пару конечностей. Вопрос о типе этих конечностей остаётся открытым. Это прачленистоногое имело на брюшной стороне рот, а на передней части спинной — глаза. Антенны были расположены перед ртом. Питалось оно, вероятно, пропуская через себя донные осадки.

Вероятнее всего общий предок вех членистоногих, если вообще существовал, должен быть из позднего докембрия небольшого размера да ещё и без полноценного твёрдого покрова.

Новейшие морфологические сравнения и филогенетические реконструкции на основе геномных последовательностей указывают, что насекомые являются потомками ракообразных, а не сестринским таксоном. Это заключение хорошо согласуется с палеонтологическими данными. Однако морфологические и молекулярные данные не согласуются при определении ближайших родственников насекомых среди ракообразных: морфологические данные указывают на связь насекомых с высшими ракообразными, а молекулярные — с жаброногими.

В соответствии с последней гипотезой эволюционная ветвь насекомых отделилась от ракообразных в позднем Силуре — раннем Девоне. Эта оценка согласуется и с палеонтологическими данными, и с оценкой на основе молекулярных часов.

Так же лекции про эволюцию членистоногих:

https://www.youtube.com/watch?v=csLewT3aMb8

https://www.youtube.com/watch?v=-OC46Vjg0jU

https://www.youtube.com/watch?v=1SQZ5wizs64

https://www.youtube.com/watch?v=AtLD_5iIuDA

Вопрос:
Почему вымерли ракоскорпионы и трилобиты?

Отвечает p4hshok:
Потому что были вытеснены более прогрессивными видами, а также подверглись давлению нескольких массовых вымираний. Рыбы обзавелись панцирями и челюстями стали конкурировать с ракоскорпионами и даже охотиться на них постепенно вытесняя их в мелкий размерный класс. К каменноугольному периоду остались лишь пресноводные виды. Окончательно вымерли во время великого пермского вымирания.

С трилобитами та же история архаичные и некогда многочисленные они так же не выдержали давления новых прогрессивных видов и массовых вымираний.

До перми доживает только один подкласс мелкоразмерных Проетида https://en.wikipedia.org/wiki/Proetida Обрывается славная история трилобитов так же пермским вымиранием.

Разнообразие трилобитов в геохронологической шкале.

Вопрос:

Я читал, что в процессе эволюции природа в короткий срок создаёт множество видов, потом в течение некоторого времени большинство их вымирает, остаются самые приспособленные. подсчитывали ли учёные КПД эволюции с точки зрения расхода ресурсов?

Отвечает p4hshok:

Нет никому это не нужно, вещества находятся в круговороте и интересно это может быть только математикам для построение соответствующей модели, чисто для тренировки мозгов.

Вопрос:
Есть ли виды которые пережили ледняковый период и как им это удалось?

Отвечает @AntonPerm

Тут нужно уточнить, какой именно ледниковый период имеется ввиду, так как их было насколько, но скорее всего, как я понимаю, имеется тот, который показан в мультике. На самом деле, правильно этот этап оледенения называется ледниковая эпоха четвертичного ледникового периода. Эта эра закончилась на столь давно, примерно 9000 лет назад, поэтому большинство животных, которых мы видим сейчас, можно сказать, пережили это похолодание, проще назвать тех, кто не пережил его, например, шерстистые носороги. Даже последние мамонты вымерли 3500 лет назад, а значит и они пережили эту эпоху. Ну и, конечно, человек, как вид, превосходно пережил это великое оледенение. 

Вопрос:

Реально ли собрать небольшую экспедицию в ту же Азию, порыть-поискать кости дино и, в случае находок, перевезти через границы и оставить их себе?

Отвечает AntonPerm:

Азия большая, и очень сильно насыщена окаменелыми остатками динозавров, расскажу на примере 2 стран - Монголии и Казахстана. В Монголии очень строгие законы касаемо раскопок, туда не пускают обычных туристов, а если приглашают палеонтологов из-за рубежа. то вывозить находки строжайше запрещено, можно даже принудительно остаться в Монголии на несколько лет дольше запланированного. В Казахстане-же, Вас с удовольствием свозят на меловой карьер, где можно поискать разнообразные окаменелости. Как дело происходит в Китае, если честно не скажу, но мне кажется, что примерно как в Монголии. а

Вопрос:
Что познавательное и интересное можно на эту тему посмотреть детям-дошкольникам?

Отвечает AntonPerm

Для дошкольников отлично подойдёт мультфильм "Поезд динозавров", там и описаны приключения героев и даны комментарии палеонтолога. Дошкольникам постарше можно включать фильмы BBC наподобии "Прогулок с динозаврами"

Вопрос:
как вообще найти какую то окоменлость?

Отвечает AntonPerm

Для этого нужно изучить геологическую карту местности, на которой Вы собираетесь проводить раскопки, тщательно подготовить специальные инструменты и изучить ту фауну и флору, типичную для данной местности того периода, ну, или просто внимательнее смотреть вокруг, а особенно под ноги. Зачастую окаменелые остатки можно найти даже на газоне. Ну и конечно, рекомендую посетить карьеры, как правило, там можно найти много интересного.

Вопрос:

Жена выедает мне мозг, чтобы я завёл в вк паблик с названием "Говно мамонта" и выкладывал там палеонтологические байки и занимательные факты. Стоит ли мне это сделать?

Отвечает AntonPerm

Почему бы и нет) Палеонтология распространена по всему миру и повсюду происходит очень много любопытного и весёлого, поэтому почитать об этом будет весьма интересно. А начать можно с выкладывания историй в нашу "Лигу палеонтологии", посмотреть, так сказать, реакцию публики.

Вопрос:

объясните, почему раньше всё так классно окаменевало, а теперь тупо гниёт без следа?

Отвечает AntonPerm

Нет никакой разницы между сохранностью организмов тогда и сейчас. Очень многое что сгнило много миллионов лет назад мы уже никогда не найдём. Чтоб до нас дошли окаменелые остатки животных и растений должно сложиться множество факторов. Например если динозавр умер в лесу, то, скорее всего, природа переработает его тело чуть менее чем полностью, но если тот самый динозавр умрёт в пустыне или в болоте, то мы сможем увидеть то, что от него останется. Если перенестись на 60 миллионов лет вперёд, то мы обнаружим остатки современных животных примерно в том виде, в котором мы находим динозавров.

В пример можно привести знаменитую малахитовую мышь, попав в подходящие условия органика довольно быстро заменилась минералами, теперь можно назвать эту мышь окаменелостью.

Вопрос:

Расскажите, пожалуйста, как вот столько рыб сразу отпечаталось?

Как вообще отпечатываются существа в породах?

Да, я тупой несмышленыш

Отвечает AntonPerm

Как уже говорил выше, для того чтоб до нас дошли окаменелые остатки, должно сложится много факторов. В данном случае, скорее всего, рыбы во время разлива заплыли в заводь, которая при отливе стала отрезана от реки, там быстро кончился кислород, и весь косяк упокоился на дне, где и был занесена илом.

Примерно так и проходит фоссилизация(окаменение), за много лет органика замещается на неорганику(псевдоморфоз), и те кости, которые мы видим, по сути являются камнем по химическому составу.

Ответили почти на все вопросы, если что то осталось непонятным, добро пожаловать в комментарии)

p.s. явно не чьи-то зубы, т.к. пластинка однородная.

Гипотетическая реконструкция эндоцерид, выполненная Андреем Атучиным. Иллюстрация из обсуждаемой статьи в Historical Biology

Эндоцериды — вымершие головоногие моллюски, обитавшие в морях ордовикского периода (примерно 485–445 млн лет назад). По всей видимости, они были крупнейшими обитателями морей того времени: их раковины достигали нескольких метров в длину. Традиционно палеонтологи считали, что эндоцериды были хищниками. Однако недавние находки современных глубоководных осьминогов, которые питаются планктоном, а также внимательный анализ строения эндоцерид, у которых не удается выделить адаптации для хищнического образа жизни, позволяют предположить, что и они были фильтраторами. Примеры усатых китов и китовой акулы показывают, что гигантизм среди питающихся планктоном животных — вполне нормальное явление.

Эндоцериды (Endocerida) — отряд вымерших головоногих моллюсков, относящихся к подклассу наутилоидей (Nautiloidea). Они процветали в морях на протяжении большей части ордовикского периода. Эндоцериды, пожалуй, самые известные из вымерших наутилоидей, хотя не все знают их под этим настоящим именем — их часто называют ортоконами (хотя слово «orthocone», на самом деле, обозначает любых наутилоидей с прямой раковиной, а их было много и в других отрядах) или, реже, камероцерасами (Cameroceras — лишь один из родов эндоцерид). Причина популярности эндоцерид — в размере их раковин: они были одними из самых больших беспозвоночных за всю историю Земли. Длина их раковин иногда достигала 6 метров, а 2–3 метра были для них вполне обычным размером. В литературе есть информация о находке раковины длиной более 9 метров (C. Teichert, B. Kummel, 1960. Size of Endocerid Cephalopods), но она, к сожалению, не была ни сохранена, ни сфотографирована.

Эндоцериды в ордовикских морях были не только самыми крупными, но и одними из самых многочисленных головоногих. В некоторых районах Эстонии и Ленинградской области их раковины образуют огромные скопления в известняках. Такие известняки в XIX веке назывались «вагинатовыми» (B. Kröger, 2012. The “Vaginaten”: the dominant cephalopods of the Baltoscandian Mid Ordovician endocerid limestone), так как эндоцерид из-за их специфической формы раковины в то время именовали «вагиноцерасами» (в наше время это слово сохранилось как название одного из их родов — Vaginoceras).

Начиная с самых ранних работ, посвященных палеоэкологии древних наутилоидей, эндоцериды всегда рассматривались как гигантские супер-хищники, занимавших вершину трофической пирамиды ордовикских морей. Эндоцериды, как уже говорилось, даже стали частью популярной культуры; к примеру, встрече с гигантским хищным «ортоконом» посвящена одна из серий научно-популярного сериала BBC «Прогулки с морскими чудовищами». Но недавно в журнале Historical biology вышла статья, в которой излагается альтернатива устоявшемуся представлению об эндоцеридах: утверждается, что они были вовсе не доминирующими хищниками, а мирными фильтраторами, наподобие современных китов и китовых акул.

На первый взгляд, это предположение звучит необычно. Но привычная многим гипотеза об эндоцерасах-хищниках создавалась в то время, когда палеонтологи имели очень мало информации как об эндоцеридах, так и о головоногих моллюсках в целом. Мало было известно и о раннепалеозойских экосистемах. По сути, старая гипотеза базировалась не на изучении эндоцерид как таковых, а на теоретических представлениях об анатомии и образе жизни головоногих моллюсков и об устройстве ордовикских экосистем, многие из которых устарели к нашему времени.

Так, ранее предполагалось, что все до единого современные головоногие — хищники или в крайнем случае падальщики. Но наблюдения за глубоководными цирратными осьминогами, такими как Stauroteuthis, Cirroteuthis и Cirrothauma, показали, что эти моллюски — планктонофаги. Пищей им служат мелкие рачки, которых осьминоги ловят не поштучно, а целыми стайками, окружая растяжимой мембраной, расположенной между щупальцами.

Глубоководный осьминог Stauroteuthis syrtensis, охотящийся на планктонных рачков. Фото © Per. R. Flood // Bathybiologica A/S с сайта bioscripts.net

Сходным образом питаются и глубоководные Vampyroteuthis infernalis (см.: «Адский вампир»), только пищей им служат не рачки, а органический детрит, взвешенный в толще воды. В течение нескольких лет, прошедших с момента публикации этого открытия, вампиротеутис считался единственным головоногим моллюском — детритофагом, но недавно оказалось, что молодь кальмаров семейства Ommastrephidae (к которому относятся летающие кальмары, о которых «Элементы» недавно рассказывали) тоже питается детритом, хотя взрослые особи — типичные хищники. Планктонофагами теперь считают и многих аммонитов, по крайней мере — обладавших гетероморфными раковинами. Более того, недавно было высказано предположение, что планктонофагия была исходным способом питания для головоногих моллюсков, и древнейшие кембрийские цефалоподы, только что оторвавшиеся от дна, не сразу научились нападать на бентосную фауну сверху, из толщи воды, а поначалу питались взвешенным в воде планктоном, постепенно развивая и совершенствуя свой аппарат регуляции плавучести (T. Servais et al., 2015. The onset of the 'Ordovician Plankton Revolution' in the late Cambrian)

Кроме того, за последние пару десятилетий палеонтологи фактически пересмотрели свои взгляды на ордовикские и позднекембрийские морские экосистемы. Оказалось, что в позднем кембрии толщу воды (пелагиаль) освоило огромное количество различных мелких морских животных: филлокариды, копеподы, граптолиты, радиолярии и многие другие. В начале ордовика численность и разнообразие всех этих организмов, составлявших основу зоопланктона, настолько выросли, что палеонтологи ввели термин «Ордовикская планктонная революция», обозначающий первый в истории планеты расцвет фито- и зоопланктона. Ордовикская планктонная революция является частью (и, вероятно, одной из причин) так называемого “Great Ordovician biodiversification event” — колоссальной вспышки разнообразия живых организмов в ордовикском периоде.

Расцвет планктона привел не только к резкому увеличению численности его потребителей-фильтраторов на дне морей (таких как многочисленные губки, мшанки и брахиоподы), но и к возникновению гигантских пелагических фильтраторов. Первыми эту нишу еще в кембрии освоили аномалокаридиды — родственники знаменитого хищного аномалокариса. Первый вид аномалокаридид-фильтраторов Tamisiocaris borealis был найден в отложениях нижнего кембрия (J. Venther et al., 2014. A suspension-feeding anomalocarid from the Early Cambrian), за ним последовал Aegirocassis benmoulae из нижнего ордовика (P. Van Roy et al., 2015. Anomalocaridid trunk limb homology revealed by a giant filter-feeder with paired flaps). Интересно, что фильтраторы-аномалокаридиды, по-видимому, произошли от хищных предков, так же как спустя сотни миллионов лет от хищников произошли мирные усатые киты и китовые акулы.

Реконструкция Tamisiocaris borealis

Реконструкция Aegirocassis benmoulae

Эти факты, собранные в обсуждаемой статье, демонстрируют, что не все головоногие моллюски обязаны быть хищниками и что к моменту появления эндоцерид в раннем ордовике толща воды в морях уже была населена многочисленным и разнообразным планктоном, а ниша фильтраторов-планктонофагов уже существовала. И хотя она была частично занята аномалокаридидами, было бы крайне странно, если бы имеющие аппарат нейтральной плавучести цефалоподы не попытались бы ее занять.

Почему предполагается, что эту нишу заняли именно эндоцериды? В первую очередь потому, что они не демонстрируют никаких адаптаций к хищному образу жизни. В разных отрядах палеозойских наутилоидей периодически возникали гиганты, имевшие длину 2–3 метра (C. Klug et al., 2015. Normal giants? Temporal and latitudinal shifts of Palaeozoic marine invertebrate gigantism and global change), но это были отдельные случаи, эндоцериды же были единственным отрядом, для которого гигантизм был нормой. Раковины большинства эндоцерид имели очень небольшой угол расширения — в обсуждаемой статье приводится фото фрагмента раковины Endoceras из Ленинградской области, имеющего длину 1 м, при этом диаметр заднего конца составляет 4 см, а переднего — 5 см. Такие раковины по форме напоминали не быстро расширяющийся конус, как их часто рисуют, а, скорее, фонарный столб или слегка сжатый цилиндр. Задняя часть раковины была дополнительно утяжелена специальными кальцитовыми образованиями — эндоконами, формировавшимися в широком сифоне эндоцерид. Считается, что вес эндоконов ориентировал раковину горизонтально.

Скорость и маневренность животных с такой тяжелой и очень длинной раковиной были крайне низкими: активно догонять свою добычу они явно не могли. Кроме того, во всех остальных отрядах наутилоидей известны специальные модификации, позволяющие сделать раковину более компактной. Самым распространенным способом было сворачивание в спираль — этим путем пошли и дожившие до наших дней наутилиды (Nautilida), и аммоноидеи (Ammonoidea), и многие другие представители наутилоидей, в том числе и современники эндоцерид (спирально свернутые раковины известны в отрядах Tarphycerida, Barrandeocerida, Lituitida, Oncocerida и Nautilida). Более редким способом было отсечение задней части раковины, так действовали наутилоидеи отряда Ascocerida и представители ортоцеридного рода Sphooceras (V. Turek, Š. Manda, 2012. “An endocochleate experiment” in the Silurian straight-shelled cephalopod Sphooceras). Эндоцериды же никогда не разрабатывали подобных адаптаций — среди них не было ни по-настоящему свернутых форм, ни форм с отброшенным задним концом. Здесь важно обратить внимание на то, что эволюция эндоцерид продолжалась около 30 миллионов лет — вполне достаточное время для того, чтобы хоть кому-нибудь из неповоротливых гигантов было выгоднее стать немного более компактным и маневренным. Но в разных семействах эндоцерид всегда наблюдался только один эволюционный тренд: увеличение размеров и веса раковины.

Палеозойские морские гиганты в сравнении с человеком. Эндоцериды отмечены буквами E и F. Рисунок из статьи C. Klug et al., 2014. Normal giants? Temporal and latitudinal shifts of Palaeozoic marine invertebrate gigantism and global change

Таким образом, эндоцериды не могли быть активными хищниками, преследовавшими добычу, — для этого они на протяжении всей своей истории были слишком велики и неповоротливы (и это явно их вполне устраивало). Но, может быть, они не спеша ползали по дну и поедали медлительных трилобитов и неподвижных брахиопод? Это предположение в обсуждаемой статье также подвергается критике. Для питания хорошо защищенной донной фауной нужен мощный челюстной аппарат. Такой аппарат — клюв со специальными кальцитовыми вставками, повышающими прочность челюсти и силу укуса (они называются ринхолитами и конхоринхами), — есть у современных наутилусов, и долгое время считалось, что такими же челюстями были вооружены и все древние наутилоидеи.

Но в последние годы вопрос об эволюции челюстного аппарата головоногих моллюсков привлек внимание палеонтологов, и оказалось, что челюстей эндоцерид никто никогда не видел (C. Klug et al., 2017. Palaeozoic evolution of animal mouthparts). Древнейшие челюсти цефалопод, известные на сегодняшний день (C. Klug et al., 2016. The oldest Gondwanan cephalopod mandibles (Hangenberg Black Shale, Late Devonian) and the mid-Palaeozoic rise of jaws), встречаются в позднедевонских отложениях (к тому времени прошло почти 60 миллионов лет после вымирания эндоцерид). В более древних слоях силурийского периода встречаются сходные с челюстями образования (Aptychopsis), которые некоторые исследователи рассматривают как проточелюсти (Y. Zakharov, T. Lominadze, 1983. New data on the jaw apparatus of fossil cephalopods), а некоторые — как защитные крышечки наутилоидей (V. Turek, 1978. Biological and stratigraphical significance of the Silurian nautiloid Aptychopsis).

Ринхолиты и конхоринхи — кальцитовые кончики челюстей, помогающие цефалоподам раскалывать прочные покровы донных обитателей, — вообще известны только с триаса и, по-видимому, отсутствовали у всех палеозойских наутилоидей. А в отложениях ордовикского периода (эпоха эндоцерид) ни одной челюсти головоногих моллюсков до сих пор не было найдено. Это не значит, что у эндоцерид вообще не было челюстей (хотя такой вариант не стоит отбрасывать), но если бы они имели мощные челюсти с кальцитовыми элементами (которые хорошо сохраняются в ископаемом состоянии), то при массовых находках раковин где-нибудь эти челюсти уже были бы найдены. Отсутствие таких находок свидетельствует если не об отсутствии челюстей как таковых, то по крайней мере об отсутствии в них мощных и прочных элементов, необходимых для питания хорошо защищенной добычей.

Кроме того, чтобы питаться бентосными организмами, нужно жить в придонном слое воды. Несколько лет назад было проведено исследование распределения раковин ордовикских наутилоидей в прибрежных мелководных и в глубоководных (в том числе — сформировавшихся в бескислородных условиях) отложениях (B. Kröger et al., 2009. The Origin and Initial Rise of Pelagic Cephalopods in the Ordovician). Это исследование показало, что по-настоящему придонные наутилоидеи (Actinocerida, Oncocerida, Discosorida) встречаются в основном в мелководных отложениях, а пелагические Orthocerida и Lituitida чаще всего сохраняются в глубоководных фациях. Эндоцериды же показали смешанный паттерн распределения: они встречаются и там и там, причем больше всего их именно в глубоководных и часто бескислородных отложениях, где жизнь у дна была невозможна и куда раковины могли попадать только из толщи воды, лежавшей выше бескислородного слоя. Авторы этого исследования объяснили такое распределение эндоцерид возможным посмертным переносом, но транспортировка очень массивных раковин с широким сифоном на большие расстояния (причем от берегов в открытое море) выглядит крайне маловероятной. Тем более что раковины истинно демерсальных (придонных) наутилоидей такой транспортировке не подвергались. Скорее всего, такое распределение раковин действительно отражает реальное распределение животных в различных морских экосистемах и показывает, что эндоцериды жили не у дна, а в толще воды.

Gonioceras из отряда Actinocerida — один из современников эндоцерид, имевших уплощенные, удобные для придонного образа жизни раковины. Рисунок из книги К. Л. Фентон и др., 1997. «Каменная книга. Летопись доисторической жизни»

К тому же среди наутилоидей, которые вели придонный образ жизни, периодически возникали виды с сильно уплощенной раковиной, напоминающей внутреннюю раковину современных каракатиц или форму тела камбалы или ската. Такие плоские раковины, к примеру, известны у родов Lambeoceras и Gonioceras из отряда Actinocerida. Но за всю эволюционную историю эндоцерид среди них ничего подобного не появилось.

В итоге получается следующая картина. Эндоцериды на протяжении своей эволюции неоднократно порождали гигантские формы и вообще в основном были очень крупными, но среди них никогда не возникало ни спирально свернутых, ни укорачивавших свою раковину, ни сильно уплощенных форм. Ни один из множества их представителей не пошел по пути увеличения компактности раковины. Челюстной аппарат у эндоцерид либо отсутствовал, либо был столь тонким, что в ископаемом состоянии не сохранялся. Жили они, вероятнее всего, в толще воды и не были связаны с бентосной фауной. При этом большинство эндоцерид были существенно крупнее своих родственников из других отрядов наутилоидей. Единственное, чем подобные неповоротливые гиганты могли прокормить себя, — это планктон (а его в ордовике было очень много). За планктоном не нужно гоняться, а значит, не нужно быть маневренным, для питания им не нужен мощный челюстной аппарат. Гигантизм — нормальное явление среди фильтраторов-планктонофагов, ведь крупные размеры защищают от хищников, а маневренность и скорость фильтраторам не нужны. Возможно даже, что огромные объемы кальция, откладывавшиеся в раковинах эндоцерид в виде эндоконов, — это побочный результат питания планктоном, насыщенным этим элементом, но это предположение нуждается в дополнительной проверке.

Китовая акула (Rhincodon typus) — гигантский фильтратор, одна из крупнейших акул. Фото Simon Pierce с сайта peerj.com

Таким образом, многочисленные особенности строения эндоцерид и противоречия между этими особенностями и хищным образом жизни получают свое объяснение в случае, если эндоцериды были планктонофагами. А если верно предположение, что планктонофагия — это исходный способ питания всех головоногих моллюсков, то эндоцериды даже и не изобрели ничего нового — просто, в то время как большинство других наутилоидей пошли по пути постепенного увеличения размеров добычи и превратились в хищников, эндоцериды пошли по пути увеличения объемов добычи и стали фильтраторами.

Будет ли новая гипотеза принята палеонтологическим сообществом — покажет время. С одной стороны, уже никто из специалистов по ископаемым цефалоподам не рассматривает древних наутилоидей в качестве полных аналогов современных наутилусов, отличающихся только формой раковин. Предположение о том, что те или иные древнейшие головоногие моллюски могли быть планктонофагами, в последнее время часто высказывается в палеонтологических публикациях.

С другой стороны, гипотезы о планкотонофагии тех же аномалокаридид строятся на находках их очень своеобразного фильтровального аппарата, а вот у эндоцерид до сих пор не найдено ни одного отпечатка мягких тканей, и как именно они собирали пищу, остается только предполагать. Из-за отсутствия таких находок новую гипотезу приходится фактически доказывать «от противного» — через отрицание других вариантов образа жизни и питания эндоцерид. Находка отпечатка мягких тканей эндоцерид была бы очень весомым аргументом «за» или «против» новой гипотезы, но неизвестно, удастся ли когда-нибудь в принципе обнаружить что-то подобное.

Источник: Aleksandr A. Mironenko. Endocerids: suspension feeding nautiloids? // Historical Biology. 2018. DOI: 10.1080/08912963.2018.1491565.

Александр Мироненко

http://elementy.ru/novosti_nauki/433300/Gigantskie_nautiloid...

У птиц нет зубов, их заменяет клюв. Есть две гипотезы, объясняющие, почему птицы простились с зубами. Возможно, таким образом они уменьшили вес тела, что создает преимущество при полете. Кроме того, благодаря удивительному разнообразию форм клюва птицы приспосабливаются к разным условиям существования: и рыбу ловят, и воду процеживают, и в узенькую дырочку суются. Однако эти предположения не объясняют существования беззубых, клювастых двуногих динозавров. Они не летали, поэтому необходимость уменьшения веса для них не была такой уж критичной, тем не менее клювы у динозавров в ходе эволюции возникали неоднократно и независимо. А появившиеся в мезозое птицы были как раз зубастыми, и полету это не мешало. Над морем парили огромные зубастые пелагорнитиды и мелкие, размером с голубя ихтиорнисы. А если рассуждать об особенностях формы клюва, то пасть млекопитающих также способна выполнять весьма специфические задачи, достаточно вспомнить утконоса или муравьеда.

Приспособление к полету и особенности питания лишь отчасти объясняют утрату зубов. Специалисты Боннского университета (Германия) под руководством профессора Мартина Сандера (Martin Sander) предположили, что современные птицы, равно как и некоторые группы динозавров, расстались с зубами, чтобы их потомство быстрее вылуплялось из яиц. Отправной точной для этой гипотезы послужили исследования американских и канадских палеонтологов под руководством Грегори Эриксона (Gregory M. Erickson), профессора Университета штата Флорида. Ученые предположили, что скорость развития эмбрионов птиц и рептилий зависит от наличия зубов.

Реконструкция P. andrewsi («Википедия»)

Птицы — ближайшие родичи динозавров, относятся к кладе Sauria, в которую входят и двуногие ящеротазовые рептилии — тераподы. Раньше срок инкубации их яиц определяли, исходя из величины яйца, сопоставления размеров детенышей и взрослых особей, а также с учетом скорости метаболизма птичьих эмбрионов. Основываясь на этих данных, исследователи полагали, что инкубационный период яиц терапод составлял от 45 до 82 дней, что сопоставимо со сроками развития птичьих яиц (11–82 дня).

Зубы взрослых крокодилов и млекопитающих имеют некое подобие суточных колец — линии роста фон Эбнера, которые отражают суточный ритм минерализации зубов в процессе развития. Подсчитывая эти линии, специалисты определяют сроки образования зубов у млекопитающих и скорость замены зубов у крокодилов и динозавров. Однако в последнее время в распоряжении палеонтологов оказывается всё больше динозавровых эмбрионов на разных стадиях развития. Эриксон и его коллеги решили поискать линии фон Эбнера на зубах невылупившихся динозавров и нашли их. Они исследовали зубы эмбрионов двух групп: цератопсов и гадрозавров. Представитель первой группы, Protoceratops andrewsi, жил в Монголии, а Hypacrosaurus stebingeri — в Канаде. Если ориентироваться на сроки инкубации птичьих яиц такого же размера, то у первого вида детеныши должны были вылупляться через 40 дней, а у второго, более крупного, — через 82 дня. Подсчет линий фон Эбнера изменил представления ученых о скорости развития яиц динозавров. У P. andrewsi средняя ширина линии составляет 10,04 мкм, и 15,26 мкм — у H. stebingeri. Учитывая, что зубы начинают образовываться по прошествии 42% инкубационного периода, минимальный срок развития эмбриона у P. andrewsi должен был длиться примерно 83 дня, а у H. stebingeri — 171 день, существенно медленнее, чем у птиц, хотя примерно на 5–6% меньше, чем у современных рептилий. Эриксон предположил, что скорость развития эмбриона замедляется из-за скорости образования дентина. Такая медленная инкубация в сочетании с редким размножением ставила ящеротазовых динозавров в невыгодное положение.

Гнездо H. stebingeri («Википедия»)

У рептилий большие кладки, они не имеют возможности заботиться о них несколько месяцев и закапывают в землю или песок. Там яйца легко могут погибнуть от хищников или превратностей погоды. Если сократить инкубацию и присматривать в это время за кладкой, шансы потомства на выживание существенно возрастают. Мартин Сандер и его аспирант предположили, что птицы расстались с зубами именно для того, чтобы ускорить развитие яиц.

Ученые исследовали остатки множества ящеротазовых диноавров и птиц мезозоя (гесперорниса, ихтиорниса), и оказалось, что динозавры в ходе эволюции неоднократно частично или полностью теряли зубы. Кроме того, беззубыми были некоторые птерозавры и птицы — Confuciusornis и Gobipteryx.

Исследователи считают, что беззубость птиц развивалась постепенно (см. рис. 1). У многих рептилий, древних и современных, выпавшие зубы заменяются новыми, и так всю жизнь. Сначала предки птиц утратили способность к замене зубов во взрослом возрасте, у некоторых видов, например динозавра Limusaurus, жившего в юрском периоде, или у птиц раннего мелового периода Sapeornis, новые зубы не вырастали. Затем зубы перестали формироваться даже у эмбрионов. Тем не менее современные птицы сохранили генетические механизмы закладки зубов. У цыплят, например, есть гены, регулирующие эмбриональное развитие зубов, и даже какие-то жалкие зачатки. Однако ключевые регуляторные факторы, необходимые для формирования зубов, в том числе ген костного морфогенетического белка Bmp4, не экспрессируются в цыплячьих эмбрионах в нужное время и в нужном месте.

Рис. 1. Переход к беззубости совершался в четыре этапа и привел к существенному укорочению инкубационного периода (Yang T.-R. et al., 2018)

Согласно палеонтологическим данным, зуб эмбриона прирастал не более чем на 30 мкм в сутки. Таким образом, яйца всех динозавров, имеющих зубы, должны были развиваться медленно. Эти расчеты согласуются с имеющимися данными о гнездах динозавров: у большинства они напоминают гнезда современных рептилий, которые свои яйца закапывают и мало о них заботятся. Только тираннозавры, по-видимому, сооружали открытые гнезда и заботились о кладке, так что она могла развиваться быстрее, чем в зарытой яме.

Эмбрион птицетазового динозавра в яйце, поздний мел (изображение с сайта www.uni-bonn.de)

Итак, беззубость делает эмбриональное развитие более экономичным, коротким и безопасным. Поэтому некоторые динозавры, а затем и их потомки — птицы — от зубов отказались ради сокращения срока инкубации. Из этого правила есть исключение — черепахи. Зубов у них нет, а инкубационный период долог, 42–112 дней, что противоречит гипотезе ускорения развития как движущей силе возникновения беззубого клюва. Медленно развиваются и яйца большеногов — птиц, которые закапывают свои яйца в кучи листьев. Однако эти противоречия, по мнению исследователей, лишь свидетельствуют о наличии других факторов, влияющих на утрату зубов.

Гипотеза Мартина Сандера нуждается в доказательствах. Они могут быть палеонтологическими. Для этого нужно собрать больше данных о сроках развития ископаемых динозавров и птиц. Если у зубастых птиц он будет длинным, а у рептилий, теряющих зубы, — сокращенным, это послужит аргументом в пользу гипотезы. Однако такой метод не позволяет определить период инкубации у беззубых таксонов. Ученые надеются, что информацию о влиянии беззубости на время инкубации можно будет получить, подавляя работу специфических генов, ответственных за образование зубов.

1.  Yang T. -R., Sander P. M. The  origin  of  the  bird’s  beak: new  insights  from  dinosaur  incubation periods // Biol. Lett. 2018, 14: 20180090, DOI:10.1098/rsbl.2018.0090.

2. Erickson G. M.,  Zelenitsky D. K., Kay D. I., Norell M. A. Dinosaur  incubation  periods  directly  determined  from  growth-line counts  in embryonic  teeth  show  reptilian-grade  development // PNAS, 2017, 114, 540–545,  DOI:10.1073/pnas.1613716114.

3.  Chen  Y.  et  al., Conservation of early odontogenic  signaling pathways  in  Aves // PNAS, 2000, 97, 10 044–10 049,  DOI:10.1073/pnas.160245097.

Наталья Резник

http://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/434195/Pr...