За последние 250 миллионов лет движение животных с суши в море происходило несколько раз, и оно было задокументировано многими различными и необычными способами. Но теперь, группа исследователей впервые создала обзор, который не только дает представление об эволюции, но также может помочь более точно оценить влияние людей на планету.
Связанный контент
- За кулисами с куратором Ником Пинсоном: новый ископаемый кит
Океаны кишат четвероногими - «четвероногими» птицами, рептилиями, млекопитающими и амфибиями - которые неоднократно переходили с суши на море, превращая свои ноги в плавники. Переходы часто коррелируют с массовым вымиранием, но истинные причины известны лишь частично, например, на основе ископаемых и изучения климата Земли.
Эти переходы считаются «каноническими иллюстрациями» эволюционного процесса и поэтому идеальны для изучения; Живые морские четвероногие - такие как киты, тюлени, выдры и морские львы - также оказывают большое экологическое воздействие, по словам Нила П. Келли и Николаса Д. Пенсона, двух ученых Смитсоновского института, которые составили новый взгляд на этих четвероногих, появившихся на этой неделе. в журнале Science .
Вместо того, чтобы собирать данные из одной области, пара собрала исследования по многим дисциплинам, включая палеонтологию, молекулярную биологию и экологию сохранения, чтобы дать гораздо более полную картину того, что происходило, когда животные переходили из земли в море через тысячелетия.
Почти по необходимости ученые, как правило, работают в узких бункерах, поэтому эти исследования помогут расширить их взгляды и потенциально помогут быстрее продвинуться в понимании эволюции. Знание того, как эти существа адаптировались за последние несколько сотен миллионов лет, и особенно то, как они изменились в эпоху с момента появления людей, могло бы помочь нам стать лучшими управляющими планеты.
«Это единственное в своем роде обобщение всего, что известно об этих различных группах, которые эволюционировали, чтобы вернуться к морю», - говорит Луис Л. Джейкобс, профессор наук о Земле и президент Института изучения Земли. и человек в Южном методистском университете. В документе изложено все так, чтобы ученые могли проводить сравнения между видами, добавляет он.
«Обзор действительно лежит в основе эволюции и почему изучение эволюции важно», - говорит Стерлинг Несбитт, доцент кафедры геонаук в Политехническом институте Вирджинии и Государственном университете. Несбитт сосредотачивается на эволюции позвоночных, а не на морских животных, но он говорит, что работа смитсоновских исследователей поможет ему и его ученикам понять, например, как некоторые наземные животные могли приспособиться к тому, чтобы жить на деревьях.
Исследование также «обеспечивает эволюционный контекст для понимания того, как живые виды морских хищников будут развиваться и адаптироваться к жизни в антропоцене», - говорит Келли, ведущий автор статьи и исследователь отдела палеобиологии Национального музея естествознания. Он добавляет, что он намеренно решил использовать термин «антропоцен» в статье. Некоторые ученые используют его для описания текущей геологической эпохи, а также для обозначения того, что это время, когда люди, кажется, играют доминирующую роль в направлении планеты.
За период в 300 миллионов лет многие виды, от тюленей до мозавров, независимо друг от друга развили сходные обтекаемые передние конечности (для плавания), когда они перешли от обитания на суше к океану. (Нил Келли и Ник Пиенсон, NMNH) «Представлять судьбу этих животных не просто академично», - говорит Келли, добавляя, что морские хищники, в частности, являются экологически важными игроками. «Это может оказать большое влияние, если мы потеряем этих хищников», - говорит он.
Статья Келли и Пенсона основана на 147 в основном рецензированных исследованиях в различных областях, предоставляя богатый обзор некоторых параллельных адаптаций, произошедших среди ряда видов морских четвероногих. Это чрезвычайно мучительно, говорит Джейкобс.
Среди множества тем работы выделяется относительно новое направление исследований, которое называется реконструкция ископаемого пигмента, - метод, который дает ученым возможность определять из окаменелости цвет пера древней птицы или шкуры доисторической рептилии. Окраска может дать представление о способах адаптации видов к окружающей среде. Например, одно исследование показало, что древние морские рептилии имели темную окраску, «возможно, для регулирования температуры или защиты от ультрафиолетового излучения», пишут исследователи.
По словам авторов, геномные исследования также помогают собрать воедино причины, по которым морские животные с разными предками суши развили схожие адаптации, когда они уходили в океан. Например, клювы и тюлени эволюционировали, чтобы иметь возможность хранить миоглобин - белок, связывающий кислород, - в своих мышцах. Это дает глубоким дайверам возможность выживать под водой в течение длительных периодов времени. По словам Келли, до геномики ученые не могли отследить эту похожую способность вплоть до молекулярного уровня.
Но теперь они могут видеть, что эти различные типы морских дайверов могут иметь одинаковые клеточные механизмы. «Там существует глубокая эволюционная связь», - говорит Пенсон, куратор ископаемых морских млекопитающих в Музее естественной истории. Теперь вопрос заключается в том, могут ли генетические последовательности быть привязаны к определенному поведению или типу тела, или способности дыхания, или развитию плавников. «Мы еще не знаем, но мы могли бы в ближайшие пять лет или около того», добавляет Келли.
Отделенные во времени более чем на 50 миллионов лет, современные дельфины и вымершие ихтиозавры произошли от различных наземных видов, но все еще развили похожее тело рыбы. (Дельфин, NOAA. Ихтиозавр, любезно предоставлен Линдгрен и др., Nature Publishing Group) Обзор также объединяет различные исследования, которые показывают влияние человека на эволюцию четвероногих. Люди охотились на различных тетрапод почти до исчезновения, и человеческая деятельность, по-видимому, косвенно ускоряет исчезновение других. Шесть из семи видов морских черепах находятся под угрозой исчезновения. А дельфин реки Янцзы, найденный только в этой реке в Китае, был объявлен вымершим в 2006 году в результате аварий на судах и ухудшения среды обитания.
Но некоторые четвероногие перехитрили людей. Серые киты, которые, как считалось, жили только в Тихом океане, недавно были найдены в Атлантике. «Лучшее предположение о том, как они туда попали, заключается в том, что они движутся через Арктику», - говорит Келли, отмечая, что лед достаточно растаял, чтобы проходить через воду. По словам Келли, данные окаменелости показывают, что когда-то серые киты жили в Атлантике около 100 миллионов лет назад, поэтому их возвращение назад может быть процессом реколонизации.
Келли и Пинсон надеются, что их статья побудит больше сотрудничать, например, среди палеонтологов, биологов и специалистов по охране природы, чтобы объединить прошлое и настоящее, особенно для более пристального взгляда на морских животных. Люди «оказывают огромное влияние на будущее», говорит Пинсон. Обзор помогает ответить на вопрос «какова будет судьба этих экологически важных видов?»
«Понимание океана жизненно важно для людей на этой планете», - говорит Джейкобс, отмечая, что он играет важную роль в экосистеме. Но он добавляет, что люди меняют океан - что приводит к повышению уровня моря и повышению температуры, а также к изменениям солености и кислотности, которые все вызывают стресс у животных. «Мы не знаем всех непредвиденных последствий этих физических изменений».
Ассортимент морских четвероногих меловой эпохи, близких к концу "века рептилий", включая морскую черепаху, раннюю нелетающую морскую птицу, крупного мозазавра и длинношерстного эласмозавра. (Работа Карен Карр / NMNH)
