Аммониты – это головоногие моллюски, которые в палеозойскую и мезозойскую эры господствовали в морях и нередко достигали значительных размеров. Для изучения особенностей плавания этих животных, имевших раковины сложной спиральной формы, исследователи разработали подводных роботов, имитирующих аммонитов, и проанализировали их гидродинамические характеристики.
Воссоздать внешность, рацион и способ передвижения древних существ – задача не из легких для палеонтологов, поскольку их возможности ограничены скудным набором окаменелостей. В связи с этим, представления об образе жизни вымерших животных нередко требуют существенной корректировки и детализации.
Для достижения этой цели иногда используются реконструкции — модели, имитирующие строение древних организмов, такие как роботы. Подобный метод был выбран авторами новой публикации в журнале Scientific Reports, использовались 3D-технологии для создания плавучих роботов, которые повторяют форму раковины аммонитов и имитируют их способ передвижения в воде.
В каждом устройстве установлен небольшой электродвигатель, генерирующий реактивную тягу, что обеспечивает его робот способен к самостоятельному передвижению. С помощью этих бионических (то есть имитирующих живое) устройств исследователи смогли выявить связь между движением животных и устройством их раковины.
По предварительным данным, насчитывается более 10 тысяч различных видов аммонитов: они доминировали в морях на протяжении сотен миллионов лет, охватывая палеозойскую и мезозойскую эры, но впоследствии бесследно исчезли вскоре после вымирания динозавров. Аммониты названы так в честь древнеегипетского бога воздуха Амона, которого часто изображали с бараньим рогами — именно их напоминают многие древние раковины. Они могли иметь различную форму и даже быть асимметричными, но, как правило, росли по спирали, образуя новые камеры снаружи от уже существующих. Сам моллюск то и дело «переезжал» в новые отсеки, а старые мог заполнить газом, чтобы регулировать свою плавучесть.
Исследователи стремились выяснить, как особенности строения раковины аммонита сказывались на его передвижении в водной среде. Разнообразие этих раковин было представлено в виде треугольного морфологического пространства, где каждая точка символизирует отдельного моллюска, а оси определяют конкретные характеристики его раковины.
В результате получилась ситуация, когда в углах оказались экземпляры с наиболее ярко выраженными особенностями. Например, серпентикон характеризуется узкими камерами на фоне широкой раковины, сферокон имеет почти сферическую форму и немногочисленные широкие камеры, а оксикон представляет собой промежуточный вариант, объединяющий признаки обоих.
В ходе испытаний роботов-аммонитов в водной среде повторно проявилась сложность и неоднозначность эволюционных процессов. «Мы предполагали, что каждая конкретная форма будет ассоциирована с различными полезными характеристиками и адаптациями, — признается Дэвид Петерман, исследователь из Университета Юты (США) и один из авторов исследования, отмечает, что эволюция наделила аммонитов уникальным способом перемещения. После подъема со дна океана, благодаря раковине, состоящей из множества камер, заполненных газом, эти существа получили возможность двигаться. Их раковины функционируют как прочные подводные лодки, использующие выброс воды для создания движения».
Из-за подобной структуры маневренность неизбежно снижается, и в этом плане аммониты уступают современным головоногим моллюскам, таким как осьминоги, которые не имеют раковины, каракатиц и тем более кальмаров.
В результате исследования было установлено, что существует компромисс между прочностью раковины аммонитов и ее подвижностью: увеличение одного свойства неизбежно приводит к снижению другого, моллюск неизбежно теряет другое. Главный вывод хорошо укладывается в эволюционное учение: идеальной раковины нет и не может быть, а спектр имеющихся форм приспособлен для определенных условий и решения конкретных задач.