Акулы известны своей мощью, большими размерами и хищническим поведением, но всегда ли эти хрящевые рыбы обладали такими характеристиками? Новое исследование, проведенное авторами, проанализировало множество современных акул и их вымерших родственников. В результате выяснилось, что в мезозойскую эру эти рыбы обитали на больших глубинах. Однако повышение температуры воды в океане, вызванное глобальным потеплением – до 28 градусов на поверхности – вынудило их переместиться ближе к дну, изменить форму плавников, увеличить размеры и эволюционировать в эффективных хищников, какими мы их знаем сегодня.
В современной биосфере Земли можно встретить как представителей молодого, так и зрелого поколения древние. Скажем, приматы появились относительно недавно, в то время как акулы или, к примеру, губки существуют уже сотни миллионов лет. Авторы новой статьи в журнале Current Biology заинтересовались прошлым акул — довольно примитивных хрящевых рыб, появившихся более 400 миллионов лет назад. В скелете таких животных нет костей — он полностью состоит из хряща, что отражено в названии класса. Помимо акул к хрящевым рыбам также относят скатов, химер и ряд их вымерших родичей.
Современные группы акул, которые встречаются в природе сегодня, сформировались около 200 миллионов лет назад, в начале мезозойской эры, когда доминировали динозавры и другие крупные рептилии.
Чтобы реконструировать эволюцию рыб, ученые собрали данные о 490 современных видах акул (что составляет 90 процентов от общего числа). Биологи разделили их согласно глубине обитания на бентические (живущие у дна), пелагические (живущие в толще воды и активно плавающие) и бентопелагические (нечто среднее). Оказалось, что вопреки ожиданиям у дна живет большинство современных акул (70 процентов), тогда как привычных нам и заметных у поверхности — лишь 13 процентов.
Это указывает на то, что современные виды акул, вероятно, эволюционировали из форм, обитавших в придонных слоях морей, а затем распространились в мелководные зоны. Для проверки данной гипотезы, ученые разработали модель, имитирующую эволюционные изменения ряда признаков акул, основываясь на данных о живых и вымерших животных.
Выяснилось, что предки современных акул изначально вели придонный образ жизни. Однако впоследствии многие из них начали активно мигрировать к поверхности воды. Первый, ключевой этап «подъема» акул произошел приблизительно 122 миллиона лет назад, это были рыбы из отряда ламнообразные. примерно через 20-30 миллионов лет, другие виды, не завися от них, повторили этот путь кархаринообразные акулы, затем (уже в кайнозое) еще три группы — так называемые светящиеся акулы, а позднее — карликовые колючие и китовые акулы.
Что же подвигло придонных рыб резко изменить свой образ жизни? По всей видимости, глобальное потепление, которое во времена мелового термального максимума ставило климатические рекорды: средняя температура поверхностного слоя океана тогда превысила 28 градусов Цельсия. Кстати, сейчас это значение ниже на 10 с лишним градусов.
Снижение концентрации кислорода, растворенного в воде из-за повышения температуры, стало серьезной проблемой для акул. Чтобы избежать нехватки кислорода, многие (хотя и не все) предки современных акул начали мигрировать в более высокие слои воды, где, к тому же, температура была выше, обитало больше живых существ, и существовали совершенно иные условия.
Исследования, проведенные биологами, продемонстрировали, что переходу к пелагическому образу жизни сопутствовали значительные изменения в строении тела акул, а именно в их морфологии. В частности, изначально короткие и округлые плавники становились более вытянутыми (по отношению к своей ширине), что способствовало улучшению маневренности. Общий размер тела акул увеличился, что подтверждается данными об их длине рыб от рыла до основания хвоста. Соответственно возросла и их мышечная сила, оцененная по устройству мышц и числу ударов хвостом на единицу времени. В результате акулы научились быстрее плавать — эксперименты на современных хрящевых показывают, что рост температуры воды действительно делает их лучшими пловцами.
В конечном счете, миграция акул способствовала увеличению их видового разнообразия в новых местах обитания. Новые формы активно занимали доступные экологические ниши. Таким образом, формировался облик более флегматичных придонных рыб, которые могут позволить себе полежать на дне без риска задохнуться, резко изменился. Возникли живущие в постоянном движении крупные и агрессивные суперхищники, они охотятся на разнообразных животных.
Ученые отмечают, что температура окружающей среды оказала определяющее влияние на эволюцию акул, сформировав их нынешний облик. Полученные данные могут помочь в прогнозировании состояния популяций акул в условиях современного глобального потепления, хотя нынешние изменения пока не сопоставимы с меловым периодом, который вызвал стремительные эволюционные изменения у хрящевых рыб.