Синий кит, который использует ус для фильтрации своей добычи из океанской воды и может достигать в длину более 100 футов, является крупнейшим позвоночным животным, которое когда-либо жило. В списке самых массивных живых существ планеты синий кит делит верхние строчки с большинством других видов усатых китов, живущих сегодня. Однако, согласно новому исследованию ученых из Смитсоновского национального музея естественной истории, только недавно в эволюционном прошлом китов они стали такими огромными.
В исследовании, опубликованном 24 мая в Proceedings of the Royal Society B, Николас Пайенсон, куратор музея ископаемых морских млекопитающих, и его сотрудники Грэм Слейтер из Чикагского университета и Джереми Голдбоген из Стэнфордского университета проследили эволюцию размера китов на протяжении более 30 миллионов лет истории и обнаружил, что очень крупные киты появились на нескольких ветвях генеалогического древа примерно от 2 до 3 миллионов лет назад. По словам ученых, увеличение ледяных щитов в Северном полушарии в этот период, вероятно, изменило способ распределения пищи китов в океанах и увеличило преимущества большого размера тела.
Как и почему киты стали такими большими, до сих пор остается загадкой, отчасти из-за проблем с интерпретацией неполной палеонтологической летописи. «У нас не было нужных данных, - сказал Пайенсон. «Как измерить общую длину кита, представленного куском ископаемого?» Однако недавно Пайенсон установил, что ширина черепа кита является хорошим показателем общего размера его тела. С этим авансом пришло время обратиться к давнему вопросу.
В Смитсоновском институте хранится самая большая и богатая коллекция черепов как живых, так и вымерших усатых китов, и музей был одним из немногих мест, где хранилась коллекция, которая могла предоставить необработанные данные, необходимые для изучения эволюционных отношений между китами. разных размеров. Пайенсон и его коллеги измерили множество ископаемых черепов из коллекций Национального музея естественной истории и использовали эти измерения вместе с опубликованными данными о дополнительных образцах для оценки длины 63 вымерших видов китов. Окаменелости, включенные в анализ, представляли виды, восходящие к самым ранним усатым китам, которые жили более 30 миллионов лет назад. Команда использовала данные об окаменелостях вместе с данными о 13 видах современных китов, чтобы изучить эволюционные отношения между китами разных размеров. Их данные ясно показали, что крупных китов, существующих сегодня, не было на протяжении большей части истории китов.«Мы живем во времена гигантов, - сказал Голдбоген. «Усатые киты никогда не были такими большими».
Исследовательская группа проследила несоответствие назад к сдвигу в способах эволюции размеров тела, который произошел около 4,5 миллионов лет назад. Примерно в это же время начали эволюционировать не только киты с телом длиной более 10 метров (приблизительно 33 фута), но и более мелкие виды китов также начали исчезать. Пайенсон отмечает, что более крупные киты появились в нескольких разных родословных примерно в одно и то же время, предполагая, что огромный размер был каким-то образом выгоден в то время..
«Мы можем представить, что киты просто постепенно становились больше с течением времени, как будто случайно, и, возможно, это могло бы объяснить, как эти киты стали такими массивными», - сказал Слейтер, бывший научный сотрудник музея Питера Бака. «Но наш анализ показывает, что эта идея не выдерживает критики - единственный способ объяснить, как усатые киты стали гигантами, какими они являются сегодня, - это если что-то изменилось в недавнем прошлом, что создало стимул быть гигантом и сделало его невыгодным для жизни. быть маленьким."
Этот эволюционный сдвиг, произошедший в начале ледникового периода, соответствует климатическим изменениям, которые изменили кормовую базу китов в Мировом океане. По словам Пайенсона, до того, как ледяные щиты начали покрывать Северное полушарие, пищевые ресурсы были бы довольно равномерно распределены по океанам. Но когда началось оледенение, стоки с новых ледяных шапок в определенное время года вымывали питательные вещества в прибрежные воды, сезонно увеличивая запасы продовольствия..
Во время этого перехода усатые киты, фильтрующие мелкую добычу, такую как криль, из морской воды, были хорошо оснащены, чтобы воспользоваться этими плотными участками пищи. Голдбоген, чьи исследования поведения современных китов при поиске пищи продемонстрировали, что фильтрация питания особенно эффективна, когда киты имеют доступ к очень плотным скоплениям добычи, сказал, что стратегия поиска пищи становится еще более эффективной по мере увеличения размера тела.
Более того, крупные киты могут мигрировать на тысячи миль, чтобы воспользоваться сезонно обильными запасами пищи. Таким образом, по словам ученых, система фильтрования усатых китов, возникшая около 30 миллионов лет назад, по-видимому, подготовила почву для значительного увеличения размеров, когда богатые источники добычи стали концентрироваться в определенных местах и в определенное время года.
«Размер животного во многом определяет его экологическую роль», - сказал Пайенсон. «Наше исследование проливает свет на то, почему современные океаны и климат могут поддерживать существование самых крупных позвоночных на Земле. Но современные океаны и климат меняются в геологических масштабах в течение человеческой жизни. С учетом этих быстрых изменений, способен ли океан поддерживать несколько миллиардов люди и самые большие в мире киты? Ключи к ответу на этот вопрос лежат в нашей способности учиться из глубокого прошлого Земли - горнила нашего настоящего мира - заложенного в палеонтологической летописи."
Финансирование этого исследования было предоставлено Смитсоновским институтом Remington Kellogg Fund и при поддержке Basis Foundation.