Морские змеи - это эволюционная история успеха. Насчитывая около 70 видов, это самая разнообразная группа рептилий в океане, превосходящая по численности виды морских черепах в соотношении 10 к 1.
Они имеют ряд физических приспособлений для жизни в море, в том числе сплющенный веслообразный хвост для гребли и способность чувствовать запах под водой, задерживать дыхание на несколько часов и месяцами обходиться без питья. И хотя они не очень хорошо плавают, они распространились по всему Тихому и Индийскому океанам, от Японии до Новой Зеландии и от Южной Африки до Центральной Америки..
Но есть явный пробел в почти глобальном распространении морских змей: Атлантический океан.
«Почему в Атлантике нет морских змей - это вопрос, который мы задаем уже давно», - сказал Коулман Шихи, менеджер герпетологической коллекции Музея естественной истории Флориды. «Мы знаем, почему они там, где они есть. Но почему их нет там, где их нет, остается загадкой».
Теоретически морские змеи могут процветать в Атлантике: теплые тропические регионы, такие как Карибский бассейн, предлагают лучшие места обитания и условия жизни морских змей.
Проблема, по словам Шихи и его коллег, в том, что змеи не могут добраться туда.
В статье, опубликованной в журнале Bioscience, ведущий автор Харви Лиллиуайт с факультета биологии Флоридского университета, Шихи и их соавторы связывают отсутствие морских змей в Атлантике с географией, климатом и временем.
Морские змеи эволюционировали в районе Кораллового треугольника в Юго-Восточной Азии от 6 до 8 миллионов лет назад, при этом большинство видов появилось от 1 до 3 миллионов лет назад. К тому времени, когда какие-либо морские змеи распространились через Тихий океан в Новый Свет, Панамский перешеек уже закрылся, блокируя их доступ к Карибскому морю.
В Восточном полушарии запретительно холодные и сухие условия на оконечности Южной Африки, где встречаются Индийский и Атлантический океаны, не позволяют змеям долго выживать, если они дрейфуют к западу от мыса Доброй Надежды. Змеи умирают в воде с температурой ниже 65 градусов, и их питьевая вода зависит от пресной воды рек, ручьев, устьев рек и осадков. Это открытие Лиллиуайт и Шихи опубликовали в 2014 году.
Могут ли змеи обойти эти преграды и закрепиться в Атлантике?
Вряд ли, сказал Шихи. Вид, у которого лучший снимок, - это желтобрюхая морская змея, распространение которой шире, чем у любой другой змеи или ящерицы на планете. В то время как несколько особей желтобрюхих морских змей были зарегистрированы на Карибском побережье Колумбии - вероятно, бродяги, которые перебрались через Панамский канал - Шихи сказал, что шансы на то, что они создадут успешную размножающуюся популяцию, очень высоки.
Если бы они это сделали, "ничто в Атлантике не было бы подготовлено", сказал он. «Добыча не знала бы, как защитить себя, а хищникам пришлось бы быстро узнать, что морские змеи ядовиты и, вероятно, имеют токсины в своей коже».
По словам Лиллиуайт, ареал морских змей может расшириться по мере нагревания океанских вод, но чистый эффект изменения климата, скорее всего, приведет к сокращению популяции, чем к ее увеличению, и, возможно, это уже происходит: за исключением желтобрюхих морская змея, популяции во многих районах сокращаются.
«Я думаю, что одной из причин, по которой мы наблюдаем сокращение численности определенных групп населения, является изменение характера осадков», - сказал Лиллиуайт. «Если режим выпадения осадков не способствует обеспечению водой для питья, морские змеи не могут выжить, даже если температура океана благоприятна. Доступность пресной воды станет огромным фактором в понимании местных вымираний».
Сокращение численности морских змей может иметь волновые последствия для экосистем коралловых рифов, где они часто являются главными хищниками, сказал Шихи. Как и акулы, морские змеи часто охотятся на слабую или больную рыбу. По его словам, выбраковка этих рыб не только помогает поддерживать здоровую популяцию рыб, но и предотвращает доминирование какого-либо одного вида на рифе.
По крайней мере, 20 видов морских змей из ныне вымершего семейства Palaeopheidae когда-то процветали в Атлантическом океане, некоторые из которых достигали 30 футов в длину. Но быстрое похолодание около 33 миллионов лет назад, вероятно, привело к их вымиранию, сказал Шихи, и Карибский бассейн оставался слишком холодным для морских змей, пока Панамский перешеек не закрыл его по крайней мере 4,5 миллиона лет назад.
Сегодняшние морские змеи - около 60 видов полностью морских морских змей и восемь видов полуводных морских крайтов - эволюционировали в теплых тропических условиях Кораллового треугольника в то время, когда регион переживал стремительные и драматические физические, климатические изменения. и геологические изменения.
Уровень моря поднимался и опускался, попеременно создавая и соединяя острова и меняя береговые линии и речные течения. Отложения из известняка и вулканических, магматических и метаморфических пород текли в прибрежные места обитания, создавая солоноватые эстуарии, которые могли облегчить переход змей с суши в воду.
«На Земле действительно нет места, где изменения уровня моря оказали бы более сильное влияние, чем в районе Кораллового треугольника и Индонезии», - сказал Дэвид Стедман, соавтор исследования и куратор орнитологического музея Флориды. «Там разверзся физический и геохимический ад. Легко понять, почему это место, где появились новые виды».
Подобные динамические исторические изменения произошли в Карибском бассейне, но в гораздо меньших масштабах, говорит Лиллиуайт. Количество видов змей в Коралловом треугольнике, живородящих и взаимодействующих с морской средой, также примерно в 20 раз больше, чем в Карибском бассейне или других прибрежных районах Атлантики.
Непрекращающиеся экологические потрясения в Коралловом треугольнике привели к бурному появлению новых видов, среди которых морские змеи, потомки семейства кобр.
«Эти изменения создавали возможности, которыми могли воспользоваться эти змеи», - сказал Шихи. «Если они на суше, то конкурируют с другими наземными змеями. Использование морских местообитаний может уменьшить эту конкуренцию и открыть ресурсы, которые другие змеи не используют».
Но переход от наземного к морскому не был простым, и змеям пришлось сделать ряд приспособлений, чтобы выжить в новой среде.
Поскольку яйца змей задыхаются под водой, морские крайты должны выползать на сушу, чтобы отложить яйца, в то время как настоящие морские змеи, проводящие всю свою жизнь в воде, рожают живых детенышей.
Морские змеи разработали специальные клапаны в ноздрях, чтобы изолировать их дыхательные пути от воды и могут выделять некоторое количество углекислого газа через кожу. Они охотятся на добычу с помощью подводного зрения и обоняния и, за исключением желтобрюхой морской змеи, часто придерживаются узкоспециализированной диеты.
«Морские змеи эволюционировали, чтобы выжить, совершенно иначе, чем черепахи, крокодилы или пресноводные змеи», - сказал Шихи.«Ничто другое не делает этого так, как морские змеи - они сделали удивительные приспособления, чтобы преодолеть огромное количество трудностей, связанных с выживанием в океане, и на сегодняшний день являются самой успешной группой морских рептилий. Мы все еще учимся понимать их основную биологию. и роль, которую они играют в среде обитания, в которой живут».
Соавторы исследования - Гарольд Хитвол из Университета штата Северная Каролина и Франсуа Бришо из Национального центра научных исследований (CNRS) во Франции.