Выход животных на сушу повлек за собой значительные трансформации в организации их тела. Не менее серьезным эволюционным этапом стало и обратное возвращение в водную среду. Группа палеобиологов провела исследование, чтобы определить, какие изменения произошли в черепе талаттозухов — единственной известной разновидности полностью водных архозавров. Результаты показали, что структура пазух могла ограничивать способность древних предков крокодилов погружаться на значительную глубину.
Неудивительно, что для некоторых может быть неожиданным, что киты и жирафы, например, объединены в один отряд китопарнокопытных. Примерно 50 миллионов лет назад предки современных китов сделали выбор в пользу отказа от жизни на суше, в отличие от других групп животных, которые успешно приспособились к новым, наземным условиям, вернулись в море.
Киты не были единственными, кто предпринял подобный маневр: аналогичные действия были предприняты талаттозухии (Thalattosuchia) — плиозавры — это группа древних крокодиломорфов, представляющих собой единственных водоплавающих архозавров. Эти животные обитали на Земле в юрский и меловой периоды, в период от 199 до 121 миллиона лет назад.
Талаттозухии делились на два семейства: телеозаврид (Teleosauridae), которые своим вытянутым рылом напоминали современных гавиалов, и метриоринхид ( Metriorhynchidae), полностью водных крокодиломорфов с характерными ластами и хвостом.
Животных, которые вновь адаптировались к жизни в море после обитания на суше, принято называть вторичноводными. Этот переход в среде повлек за собой уникальные изменения, о чем свидетельствует, например, способ дыхания у дельфинов и других китообразных.
Международная группа палеобиологов пыталась выяснить, как талаттозухии изменяли структуру своих пазух в процессе возвращения в морскую среду. Ответ на вопрос опубликован в новой статье в журнале Royal Society Open Science.
Ученые исследовали эволюционные изменения носовых и паратимпанальных пазух, которые также называют мозговыми синусами, играющих важную роль в процессе дыхания. В рамках исследования анализировалась форма и размеры этих структур у 25 видов крокодиломорфов, включающих 11 представителей талаттозухий и 14 современных крокодилов. Для получения данных черепа животных подвергались сканированию методом томографии, после чего проводился анализ изменений в соответствии с генеалогическими связями.
По мере адаптации талаттозухий к морской среде, их мозговые пазухи демонстрировали тенденцию к уменьшению. Некоторые пневматические полости были полностью утрачены, особенно заметно это проявилось у метриоринхид. В то же время наблюдалось увеличение носовых пазух. В целом, строение черепа полуводных и морских видов значительно отличалось, что позволяет использовать этот признак для определения вероятной среды обитания древнего животного.
Ученых заинтересовала необычная редукция мозговых пазух у водных талаттозухий, и они предложили три объяснения этому явлению. Согласно первой гипотезе, уменьшение объема воздушных полостей повышало плавучесть древних крокодиломорфов, облегчая погружение. В качестве альтернативного объяснения рассматривается версия, что утрата пневматических отверстий могла быть необходимым условием для обеспечения прочности черепа при мышечных сокращениях во время подводной охоты. Кроме того, предполагается, что уменьшение мозговых пазух могло способствовать улучшению слуха у морских талаттозухий, поскольку делало череп более плотным.
Палеонтологи считают, что увеличение размера носовых пазух помогало древним крокодиломорфам избавляться от солей, выделяемых солевыми железами. Однако это же обстоятельство препятствовало метриоринхам погружаться на глубину более ста метров, поскольку затрудняло регулирование давления в черепе. Сжатие воздуха на глубине приводит к повышению риска травмы носа из-за сильного давления на животное.
«Талаттозухии исчезли в начале мелового периода, поэтому мы не можем быть уверены, смогли бы они, при наличии большего времени для эволюции, приблизиться к современным китообразным, или же необходимость физического удаления солей из их желез стала непреодолимым препятствием для дальнейшей адаптации к водной среде», — отметил автор статьи Марк Янг из Эдинбургского университета (Великобритания).