De unde au venit balenele? Originea balenelor. Mioglobina: balenele învață să se scufunde

Balenele sunt mamifere marine din ordinul Cetaceelor, care nu sunt înrudite nici cu delfinii, nici cu marsuini. Tradus din greacă, balenă înseamnă „monstru marin”. Au cea mai mare dimensiune dintre animale, în special, balena albastră atinge o lungime de 33 de metri

Cetaceele sunt de obicei împărțite în trei subordine - balenele cu fani (Mysticeti), care se hrănesc cu plancton, balenele cu dinți (Odontoceti), care vânează pești și calmari, și balenele antice (Archaeoceti), un grup acum dispărut, care, de fapt, va ajuta. înțelegem cumva procesul de transformare dintr-un mamifer terestre în mamifer marin. Care, revenind în apă, încă respiră aer atmosferic și, când înoată, își îndoaie corpul într-un plan vertical, ca un animal pământesc care alergă, în timp ce peștii îl îndoaie într-un plan orizontal.

În 1693, naturalistul englez John Ray (1627 - 1705) a demonstrat că balena nu este un pește, ci un mamifer. Și a început o dezbatere aprinsă între creaționiști care încercau să arate ridicolul teoriei evoluției în raport cu balenele și biologii care încercau să vadă în descoperirile paleontologice ale rămășițelor balenelor antice calea de-a lungul căreia transformarea animalelor terestre în animale pur marine. au avut loc. Cunoașterea nu este niciodată o mișcare liniară (dar ne-am dori!). De multe ori trebuie să descrii o traiectorie complexă, propunând idei, adunând fapte, respingând o ipoteză și revenind din nou la începutul căutării. Așa au mers lucrurile cu balenele.

Marele Darwin a pus combustibil și el focul controverselor, într-una din lucrările sale despre teoria evoluției, menționând ca exemplu (!) că balenele, în principiu, ar fi putut să provină din urșii care înotau cu gura deschisă și astfel colectau. peşte. Sintagma spusă întâmplător nu a trecut neobservată de adversari și a fost interpretată în felul lor, ca un indiciu direct al rudeniei pe principiul strămoșului - descendent al urșilor și al balenelor. Încercările autorului de a sublinia distorsiunea gândurilor sale nu au fost încununate cu succes, iar oponenții teoriei evoluției s-au făcut multă vreme să se distreze cu fraza naturalistului scos din context.

Descoperiri paleontologice ale presupuselor rude antice ale balenelor, arheocete, au confundat cercetătorii cu varietatea nesfârșită a formelor și capabilităților lor. Imaginația Naturii s-a dovedit a fi mult mai bogată decât cea a biologilor, care, desigur, credeau că strămoșul balenei alerga pe patru picioare de-a lungul marginii surfului, dar pentru așa ceva... Acestea nu erau doar foci- precum proto-balenele amfibii, includeau forme asemănătoare căprioarelor în galop, prădători mari, asemănătoare crocodililor, creaturi mici cu coadă lungă care amintesc de șobolanii muschi giganți, foci uriașe și forme care creșteau proboscide, ca un tapir... A devenit evident că transformarea, la figurat vorbind, a unei pisici într-o balenă nu este o chestiune de un minut și nici o ramură, iar Natura a trebuit să muncească destul de mult, experimentând prin încercare și eroare.

Situația este complicată de faptul că arheologii găsesc rareori schelete complete de animale fosile; acestea sunt prezentate în cea mai mare parte în fragmente, adesea sub forma unui fragment de craniu sau a mai multor oase împrăștiate sau a unei bucăți de maxilar. Este clar că există metode speciale pentru restabilirea aspectului unui animal, dar atunci când restauratorul are doar maxilarul superior în mâini, este greu de înțeles ce s-a întâmplat cu coada. Uneori, astfel de exemplare adună praf în depozit de ani de zile și abia după mult timp devine clar ce comori neprețuite conțin.

Știința nu și-a făcut încă o opinie finală despre strămoșul balenelor antice, dar cunoștințele științifice în acest domeniu sunt în continuă creștere. Și mai ales cu îmbunătățirea metodelor de cercetare și ultimele descoperiri ale paleontologilor. A fost posibil să se contureze cercul celor mai apropiate rude ale balenelor antice (nu strămoși!), pentru a identifica linii surori dintr-un strămoș comun. Descoperirile moderne în biochimie fac posibilă determinarea relației dintre grupurile de organisme vii prin gradul de similitudine și diferență în structura proteinelor și ADN-ului. În ceea ce privește balenele, rezultatul unor astfel de studii a fost neașteptat: urșii au fost expulzați din candidații pentru strămoși odată pentru totdeauna, iar artiodactilii banali s-au dovedit a fi aproape de uriași.

Pentru o lungă perioadă de timp, s-a crezut că balenele își urmăresc strămoșii până la mezonichidele prădătoare - mamifere carnivore care provin din formele omnivore ale ungulatelor timpurii. Dar un studiu al oaselor picioarelor cetaceelor ​​timpurii a stabilit relația lor incontestabilă cu artiodactilii. Este imposibil să izolați ADN-ul în probele de fosile, iar căutările bazate pe principiul „cine este ca cine” nu sunt potrivite; trebuie găsită o trăsătură structurală pe care balenele le-au păstrat din strămoșii lor antici. Și s-a găsit - o structură specială a urechii interne. Din informații și fapte fragmentare s-a format un mozaic, în care partea centrală era ocupată de o anumită creatură, prezisă în absență și desenată parțial de oamenii de știință, dar nedescoperită încă de paleontologi.

Indohyus. Rudă, nu strămoș

Și iată-l - un accident în știință. Un expert de seamă în originea și evoluția cetaceelor, profesor la Colegiul de Medicină al Universității Northeastern Ohio, Hans Thewissen, examinând mostrele date lui de văduva geologului indian Ranga Rao, a descoperit că unul dintre cranii a fost deteriorat accidental în timpul disecției și acolo au fost găuri bune în gaură.sunt vizibile aceleași trăsături tipice ale structurii urechii interne, atât de caracteristice balenelor. Rao a descoperit rămășițele acestei creaturi, numită Indohyus („porcul Indiei”) în urmă cu 30 de ani, și în tot acest timp a fost în mâinile specialiștilor care o căutau cu disperare.

Animalul, găsit în Kashmir, India, avea dimensiunea unei pisici și semăna cu un cerb de apă modern african, doar cu o coadă lungă. Vechimea descoperirii a fost estimată la 48 de milioane de ani. Indohyus aparține familiei Raoellidae - artiodactilii primitivi. Este considerat un membru al grupului surorat al cetaceelor ​​timpurii. Animalul are semne care indică adaptarea la un stil de viață acvatic, în special, s-a ascuns în apă în perioadele de pericol, dar s-a hrănit mai ales pe uscat. Indochyus este cea mai apropiată rudă a celor mai vechi cetacee. Cele mai vechi cetacee nu arătau ca balenele, ci semănau cu o încrucișare între un porc și un lup.

În Eocen (acum aproximativ 50 de milioane de ani), în mai puțin de 10 milioane de ani, balenele s-au transformat din creaturi cu scheletul unui patruped de pe uscat într-un locuitor de mare cu drepturi depline. Pe atunci, nu aveau concurenți în mediul marin - rechinii erau mici, prădătorii pinipede au apărut mai târziu, în Oligocen.

Transformări uimitoare

Balenele timpurii puteau ocupa liber locuri libere, iar rata de acumulare de noi caracteristici era mai mare decât în ​​condițiile unei concurențe acerbe. Și au fost o mulțime de lucruri noi! Nasul s-a transformat într-o suflare și s-a ridicat de la vârful botului până la coroană. Membrele posterioare au scăzut rapid până au dispărut complet. Vertebrele au devenit aproape identice, iar pelvisul s-a separat de coloana vertebrală. Membrele anterioare au căpătat o formă asemănătoare unei clapete, pierzând articulațiile mobile ale coatelor și genunchilor. Dinții diferențiați au devenit identici.

Se cunosc o serie de fosile de cetacee despre care se crede că ar fi fost balene de tranziție. Astfel, Pakicetus, „balena din Pakistan”, a fost un prădător amfibie asemănător cu un lup, probabil cu degetele palme. A petrecut mult timp în apă, vânând pești, dar s-a odihnit pe uscat. Avea un cap mare și masiv, cu botul îngustat și dinți ascuțiți, ca de rechin. Trăia în ape puțin adânci, la gurile râurilor, locuri joase, umede. A produs descendenți pe uscat. Vizitele regulate la apă au oferit ocazia adaptării treptate la stilul de viață acvatic și au lăsat șansa, dacă era necesar, de a reveni pe uscat.

Absolut uimitor Makarocetus bidens. În mitologie, Makara este un pește cu cap de elefant sau, dacă vrei, Capricorn. Rămășițele de Macarocetus au fost găsite în Pakistan în 2004 în sedimentele din zona de coastă a Mării Tethys. Această creatură avea, fără îndoială, o proboscis scurtă și musculară, aparent pentru prinderea crustaceelor ​​și a altor faune bentonice.

Apa devine mai scumpă

Ambulocetus a fost descoperit într-o mare de mică adâncime. Aceasta nu este încă o creatură acvatică, dar nu mai este exclusiv un locuitor al pământului. El caută mâncare în mod intenționat în apă. Cu picioare scurte, cu dinți mari, Ambulocetus arăta ca o încrucișare între o vidră și un crocodil. Particularitatea sa este prezența membrelor posterioare și a pelvisului bine dezvoltate, a articulațiilor flexibile ale coatelor, genunchilor, încheieturilor și degetelor. Mâinile sunt mari și alungite, picioarele sunt mari. Degetele de la picioare se termină în copite. Creatura avea o coadă lungă. A vânat ca un crocodil, din ambuscadă. Vidra amazoniană modernă este un analog aproape exact al lui Ambulocetus, doar mică și se mișcă sub apă datorită curburilor în formă de valuri ale întregului său corp.

Rude apropiate ale lui Ambulocetus au fost Remingtonocetidae. Cea mai mică balenă cunoscută din Eocen, Kutchicetus minimus, este una dintre ele. Avea picioare scurte și puternice, un corp lung și flexibil și o coadă uimitor de lungă. În același timp, Kuthicetus avea un craniu ciudat, foarte lung și ascuțit. Creatura arăta ca un uriaș șobolan moscat.

Vechile cetacee marine Basilosaurus și Dorudon, care au trăit cu aproximativ 45 - 38 de milioane de ani în urmă, semănau deja mai mult cu locuitorii acvatici - membrele posterioare s-au degradat, dar picioarele mici din spate au rămas, iar oasele pelvine nu erau legate de coloana vertebrală. Basilosaurus era un gigant, lungimea lui era de aproximativ 20 de metri. Era un prădător care ataca și balene mici, de exemplu Dorudonul, care era mic, de aproximativ 5 metri, și se hrănea cu pește și crustacee.

Recent, căutarea unor balene fosile antice s-a mutat din Africa în Asia. Este prea devreme pentru a pune capăt întrebării despre originea lor - există prea multe probleme controversate și date nou primite, ipotezele sunt testate, confirmate, aruncate sau amânate. , iar altele noi sunt prezentate. Cu atât mai interesant. Fără îndoială, biologii își vor continua căutările și discuțiile și vor apărea multe fapte uimitoare în ceea ce s-a dovedit a fi un proces atât de complicat - crearea balenelor. Și vreau să cred că o persoană nu le va distruge înainte de a afla de unde provin.

Prieteni! Am depus mult efort pentru a crea proiectul. Când copiați material, vă rugăm să furnizați un link către original!

În urmă cu aproximativ 70 de milioane de ani, strămoșii preistorici ai balenelor au mers pe uscat și au intrat în apă doar pentru a vâna.Oamenii de știință cred că cetaceele descindeau din mezochinia - o creatură asemănătoare cu un lup, dar cu copite ca o căprioară sau o vacă. Dintre animalele moderne, hipopotamul este considerat cea mai apropiată rudă a balenelor. După ce și-au schimbat habitatul, cetaceele au crescut semnificativ în dimensiune, membrele anterioare s-au transformat în aripi, membrele posterioare s-au atrofiat, o înotătoare mare orizontală a crescut pe coadă, părul le-a căzut și s-a format un strat gros de grăsime sub piele, protejând corpul. din hipotermie. Cele mai mari - balenele albastre - cresc până la 26 de metri și cântăresc până la 110 tone.

Dar cetaceele tot nu s-au transformat în pești: au rămas cu sânge cald, au păstrat respirația pulmonară, nu au început să depună ouă, ci au născut pui vii și i-au hrănit cu lapte.

Unele cetacee au dinți, altele nu. Pe baza acestei caracteristici, au fost împărțite în balene cu fani (sau fără dinți) și balene cu dinți. De exemplu, dinții au o structură de sute de plăci cornoase - os de balenă. Aceste plăci cresc pe palat și seamănă cu o creastă. Balena, deschizând gura, înoată prin acumulări de plancton (mici locuitori ai mării - moluște, crustacee, pești) și înghite pe toată lumea fără discernământ. Apoi închide gura și împinge cu forță apa. se strecoară printr-un pieptene, iar mâncarea rămâne. Astfel, o balenă cenușie mănâncă până la 450 de kilograme de plancton pe zi. Dintre balenele cu dinți, cașloții sunt considerați cei mai mari. Au un cap imens, în care se formează unde sonore care le pot paraliza delicatesa preferată - cele uriașe. De fapt, cașlotul are nevoie doar de dinți pentru a prinde prada și o înghite întreg, fără a o mesteca.

Iar narvalul sau unicornul poate fi considerat pe drept proprietarul celui mai lung dinte. Coltul lui, curbat la stanga, este de fapt un dinte. Crește trei metri prin buza superioară și doar masculii o au. Oamenii de știință au emis ipoteza că cu ajutorul terminațiilor nervoase situate pe colț. Narwhal măsoară temperatura și presiunea apei. În secolele trecute, acest dinte era considerat cel mai bun remediu pentru otrăvuri și boli și valora o avere, așa că narvalii au fost exterminați fără milă, la fel ca și alte balene.

În secolul al XIX-lea, oamenii le-au distrus aproape complet din cauza cărnii, grăsimii și oaselor de balenă. Abia pe 19 februarie 1986, Comisia Internațională de Vânătoare a Balenelor a introdus o interdicție privind vânătoarea industrială de balene și vânzarea cărnii de balenă în întreaga lume. În același an, a fost instituită o sărbătoare - Ziua Mondială a Balenelor. Se sărbătorește pe 23 iulie.

În prezent, principala amenințare la adresa vieții balenelor este poluarea apei: scurgerile de petrol, aruncarea deșeurilor toxice și a apelor uzate le otrăvește hrana și, în consecință, balenele înseși. Mulți fac tot posibilul pentru a asigura siguranța balenelor, deoarece depinde doar de noi dacă generațiile viitoare vor vedea aceste animale frumoase și unice.

„Monstrul, care zăcea nemișcat în apă printre mangrove, și-a observat prada - un animal de mărime potrivită care venise să bea. Cu câteva împingeri energice ale picioarelor din spate, s-a apropiat de țărm, și-a înfipt dinții puternici în corpul lui. victima și s-a retras înapoi în apă.Când strâns strâns de fălcile animalului, incapabil să respire, a încetat să mai bată, prădătorul s-a târât pe țărm pentru a începe o masă pe pământ solid.La prima vedere, monstrul arăta ca un crocodil - cu picioare scurte, o coadă masivă, un bot lung alungit și ochi capete înalți, proeminente. Cu toate acestea, corpul lui nu era acoperit de plăci de armură, ci de blană, picioarele nu se terminau cu gheare, ci cu ceva asemănător copitelor și dinții lui erau dinții unui animal, nu ai unei reptile...”

Aceasta este ceea ce paleontologii consideră Ambulocetus, una dintre primele balene. Sau, mai degrabă, o creatură care este o „verigă în lanțul evolutiv”, care leagă mamiferele terestre de la începutul erei cenozoice și cetaceele moderne: balene albastre, cenușii și cu cocoașă, cașalot, narvale, balene ucigașe și delfini - în total aproximativ 40 de genuri și 80 de specii de animale cutreieră întinderile oceanului mondial.

Istoria evolutivă a balenelor, ca unul dintre cele mai specializate ordine de mamifere, a rămas un mister pentru biologi chiar și în secolul al XX-lea. Când, în 1945, J. Simpson a alcătuit un sistem de relații evolutive între mamifere, pe baza datelor paleontologice disponibile la acea vreme, a remarcat că există foarte puține date despre cetacee și a plasat această ordine independent de celelalte, conectându-i doar istoria. cu un strămoș ipotetic comun placentar.

După două decenii, paleontologii au găsit un număr mare de rămășițe ale balenelor antice și ale strămoșilor lor, care aparțineau perioadei Eocen (acum 55-34 milioane de ani). Acesta este momentul în care balenele antice (Archaeoceti) tocmai au început să „intre” în apă. Oasele de cetacee au fost găsite în straturile de mai târziu Oligocen (acum 34-24 de milioane de ani). Apoi a avut loc formarea a două subordine moderne ale acestui grup - balenele cu dinți și balene. O reevaluare a relațiilor de familie dintre ordinele vii ale mamiferelor, bazată pe asemănarea proteinelor sistemului imunitar, a arătat că balenele sunt cele mai apropiate de artiodactili (cerbi și tauri, girafe și hipopotami).

La nivel paleontologic, o astfel de conexiune ar putea fi probabil confirmată pe baza studiului rămășițelor diverșilor reprezentanți ai ordinului antic (și complet dispărut) al Condylarthra - presupușii strămoși comuni ai ungulatelor, proboscidelor și cetaceelor. O asemănare clară a fost descoperită între dinții cu trei vârfuri ai balenelor fosile recent descoperite și un grup de condilarthra prădătoare - Mesonychia. S-au descoperit asemănări și între caracteristicile dentare ale artiodactililor și un alt grup de condilartre, arctocions (Arctocyonids), foarte apropiate de mezonichieni. Cercetătorii care au efectuat această lucrare au ajuns la concluzia că cetaceele descind din carnivore care semănau prin înfățișarea cu lupii mezonichieni și ei, la rândul lor, aveau un strămoș comun cu artiodactilii (diagrama A).

Zece ani mai târziu, paleontologii, în timpul expediției paleontologului american Philip Gingerish (P. Gingerish) în Pakistan, au primit material suplimentar. Au căutat rămășițe de mamifere terestre din Eocen în locurile în care au fost deja găsite, dar au dat doar peste organisme marine. Cu aproximativ 50 de milioane de ani în urmă, această zonă conținea coasta în schimbare a străvechii Mării Tethys, care despărțea Eurasia și Africa pentru cea mai mare parte a perioadei Eocen. Printre rămășițele de pește și crustacee, paleontologii au găsit două fragmente de oase pelvine care aparțineau în mod clar unor animale „mergătoare” relativ mari. În același timp, într-o altă parte a Pakistanului, a fost descoperită falca unui artiodactil primitiv.

Doi ani mai târziu, o altă descoperire ciudată a fost descoperită de expediția Gingerish din nordul Pakistanului. Era o bucată din craniul unei creaturi ciudate de mărimea unui lup. În apropiere, au fost descoperite rămășițe ale altor mamifere, de data aceasta terestre, care trăiau acum aproximativ 50 de milioane de ani. Cu toate acestea, craniul animalului necunoscut găsit avea trăsături care semănau cu unele detalii ale structurii sistemului auditiv al cetaceelor ​​moderne.

În apă și în aer, undele sonore se deplasează diferit. Balenele care trăiesc astăzi nu au ureche externă, iar canalul auditiv care duce la urechea medie este fie extrem de îngustat, fie absent cu totul. Timpanul este îngroșat, imobil și nu îndeplinește funcțiile caracteristice animalelor terestre. La balene, acestea sunt preluate de așa-numita bula auditivă - o formațiune osoasă specială izolată de sinusuri. Bulla din craniul unui animal necunoscut descoperit de Gingerish, deși nu era cu adevărat „asemănătoare unei balene” și în mod clar nu putea oferi un auz bun subacvatic, se distingea totuși prin modificări destul de caracteristice. S-a dovedit că această creatură - a fost numită Pakicetus după locul în care a fost găsită - ar putea fi unul dintre primii pași evolutivi de-a lungul căii de tranziție de la animale terestre la cetacee. În același timp, s-ar putea presupune că fiara misterioasă avea și un timpan funcțional normal, ceea ce îi permitea să perceapă sunetele care călătoresc prin aer - până acum a petrecut nu mai puțin timp pe uscat decât în ​​apă.

Cam în aceeași perioadă, un alt grup de paleontologi a descoperit și rămășițele acestui animal, și anume un fragment din maxilarul inferior și mai mulți dinți individuali. Structura lor a confirmat pe deplin legătura dintre pakicetus și mezonichide, ale căror rămășițe, de altfel, erau cunoscute aproximativ din aceeași zonă și din aceleași straturi de timp. Așa că totul părea să se întoarcă la locul lor: mezonichidele sau rudele lor apropiate într-adevăr „ar putea pretinde” la rolul strămoșilor primelor cetacee.

În Eocen, marea era foarte favorabilă așezării mamiferelor. Golfurile calde ale Tethysului erau pline de pești, promițând o viață satisfăcătoare, iar nișa de prădători mari de mare s-a dovedit a fi relativ liberă. Deși rechinii și crocodilii au continuat să se simtă foarte bine, numeroase reptile acvatice din Mezozoic - plesiozauri, mozazauri și altele asemenea - au dispărut acum din mare.

Relația dintre pământ și mare acum 50 de milioane de ani

Dar în curând a devenit imposibil să se efectueze cercetări suplimentare în Pakistan - în 1983, războiul a început în Afganistan și întreaga regiune s-a transformat într-un „punct fierbinte”. Dus de căutarea balenelor, Gingerish își mută munca în Egipt, într-o vale pustie la 95 de mile sud-vest de Cairo - Valea Zeuglodon, numită după munca depusă aici la începutul secolului al XX-lea. descoperiri de balene arhaice Zeuglodon. În Eocen, cea mai mare parte a Egiptului, ca și Pakistanul, era fundul Mării Tethys - acum rămășițele animalelor care și-au arat apele zac înglobate în gresie. După mai multe sezoane de câmp, Gingerish și echipa sa au descoperit membrele posterioare subțiri care aparțineau unui „șarpe de mare” de 18 metri - vechea balenă Basilosaurus.

Descoperirile de bazilozauri - animale care, fără îndoială, duceau un stil de viață exclusiv acvatic și nu au mers niciodată pe uscat - au fost cunoscute mai devreme. Basilozaurii au înotat în mări antice acum aproximativ 40-37 de milioane de ani. Dar nimeni nu știa nimic despre prezența picioarelor posterioare, deoarece acestea au găsit doar părți separate ale femurului, pe care paleontologii le considerau vestigiale. Gingerish a arătat că bazilozaurii aveau picioare! Adevărat, sunt foarte mici - mai puțin de jumătate de metru. Nu este clar dacă au fost folosite în vreun fel sau au fost pur și simplu rudimente. Este puțin probabil ca acestea să poată fi de mare ajutor în timpul înotului și cu siguranță nu ar putea fi folosite pentru a ajunge pe uscat. S-a sugerat că uriașii bazilozauri serpentine i-au folosit pentru îmbrățișări de împerechere, ținându-se unul pe altul în valurile ondulate. Important este că la 10 milioane de ani după Pakicetus, unele dintre balenele antice mai aveau membre. S-a dovedit că a fost posibil să se stabilească o legătură între aceste creaturi, deși doar în mod speculativ. „Balene cu picioare” s-a dovedit a fi o realitate.

O descoperire foarte importantă a fost făcută în 1992. Echipa americanului Hans Thweissen a descoperit în nordul Pakistanului, în straturi vechi de aproximativ 48 de milioane de ani, un schelet aproape complet al unei „legături de tranziție” între balenele moderne și strămoșii lor de pe uscat. Picioarele mari în formă de vâsle și coada puternică ale animalului au indicat că era un înotător bun, iar oasele puternice ale picioarelor și articulațiile mobile ale cotului și încheieturii mâinii au indicat că se mișca bine pe uscat. „Veriga de tranziție” a fost numită Ambulocetus natans, „o balenă care merge și înoată”.

Și chiar mai târziu, Thewissen, Jinderish și alți paleontologi au reușit să găsească fosile care au făcut posibilă reconstituirea etapelor succesive ale tranziției balenelor de la un mod de viață semi-acvatic la unul oceanic. Au fost găsite rămășițele de Remingtonocetids cu nasul lung (de exemplu, Kutchicetus) și Protocetids (de exemplu, Rodhocetus), de asemenea, descendenți din niște strămoși „asemănați cu Pakicetus” de pe țărmurile Tethysului. Din protocetide a venit Dorudonul complet „asemănător cu delfinii” - posibili strămoși ai bazilozaurilor și ai balenelor moderne, care s-au instalat treptat în toate mările globului.

În perioada Oligocenului de după Eocen, nivelul mării a scăzut. „Proto-India” conectată cu Asia (rezultatul acestei „coliziuni” a fost apariția munților Himalaya), iar Australia și Antarctica s-au îndepărtat una de cealaltă, rezultând formarea unui inel larg și liber de mări în emisfera sudică. . Un curent circumpolar sudic a apărut și o coajă de gheață a început să se formeze. Acest lucru a creat noi condiții pentru mamiferele care trăiesc în mări, ceea ce, potrivit unor experți, a dus la apariția subordinelor moderne - balenele cu fani și dinți. Cea mai veche formă de tranziție cunoscută între ele și arheocetele antice este Llanocetus, o balenă cu fani primordiale găsită în sedimentele antarctice de aproximativ 34 de milioane de ani. Se pare că s-ar putea hrăni cu ușurință cu krill. Potrivit experților, balenele cu dinți au apărut cam în același timp, dezvoltând capacitatea de ecolocație, ceea ce a făcut posibilă vânătoarea activă în adâncuri.

Din păcate, descoperirile de rămășițe ale primilor reprezentanți ai celor două ordine moderne sunt extrem de rare. Nivelurile scăzute ale mării în Oligocen au secat zonele de coastă care ar fi putut conține aceste rămășițe și au fost distruse. Dar săpăturile în straturi ulterioare arată că la scurt timp mai târziu, acum 30 de milioane de ani, adevăratele balene cu fani și dinți erau reprezentate de mai multe familii.

Descoperirile mai multor arheocete antice și ale strămoșilor lor au făcut posibilă reconstituirea căii de tranziție a cetaceelor ​​către viața permanentă în ocean.

După cum sa spus, Pakicetus a avut deja anumite transformări în sistemul auditiv, caracteristice balenelor. Thewissen a sugerat că le poate folosi pentru a percepe sunetele care se propagă în pământ. Fiind un prădător de ambuscadă care aștepta prada în apă, putea auzi pașii unei posibile prăzi apropiindu-se de adăpostire. Este foarte posibil ca Ambulocetus să fi făcut același lucru, în maxilarul căruia exista deja începutul unui canal caracteristic balenelor care conduce sunetul către ureche. Punându-și maxilarul inferior pe pământ - așa cum fac crocodilii - Ambulocetus a „localizat” mișcarea potențialelor sale victime de-a lungul țărmului.

Luo (Zhe-Xi Luo), paleontolog și angajat al Muzeului de Istorie Naturală din Pittsburgh, a arătat că la bazilozauri și dorudonți - primele balene complet acvatice - sistemul auditiv în structură era deja destul de aproape de sistemul auditiv al balenelor moderne. . Mai târziu, evoluția celor două grupuri - balene cu dinți și balene cu fani - a luat drumuri diferite. Primul a dezvoltat caracteristicile necesare pentru a produce și a percepe sunete de înaltă frecvență utilizate în ecolocație, în timp ce cel din urmă s-a „specializat” în semnale acustice de joasă frecvență care au făcut posibilă comunicarea între ele pe distanțe lungi. Cu aproximativ 28 de milioane de ani în urmă, balenele cu dinți timpurii aveau deja unele dintre structurile osoase necesare pentru a percepe sunetele de înaltă frecvență și, în consecință, o anumită capacitate de ecolocație.

Alte modificări importante aduse craniului în timpul evoluției cetaceelor ​​au inclus mișcarea orbitelor dintr-o poziție superioară (crocodiliană) la Pakicetus și Ambulocetus către părțile laterale ale capului, ca la protocetidele și la balenele moderne. Nările s-au mutat de la vârful botului la Pakicetus până la vârful capului (orificiul) la balenele moderne. Dinții au devenit simpli și monotoni - adaptați doar pentru a ține, și nu a mesteca, prada. La balenele cu fani au dispărut complet; „osul de balenă” lor sunt plăci cornoase care nu au nicio legătură cu dinții.

Analiza compoziției izotopice a atomilor de oxigen prezenți în dinții balenelor fosile ne permite să tragem concluzii dacă au trăit în apă dulce sau în apă de mare - aceasta din urmă conține o mare parte din izotopul 18O. S-a dovedit că corpul de pakicetus a primit doar apă dulce, ambulocetus putea trăi atât în ​​apă dulce, cât și în apă sărată, iar protocetidele erau deja adevărate animale marine.

Una dintre cele mai importante adaptări caracteristice balenelor este capacitatea lor de a produce mișcări verticale de coadă, permițându-le să înoate rapid. Structura centurii pelvine a lui Ambulocetus îi permitea încă animalului să-și mențină greutatea atunci când se deplasează pe uscat, deși membrele posterioare disproporționat de mari ale acestui animal și picioarele în formă de palete au îngreunat o astfel de mișcare. Dar astfel de membre erau foarte potrivite pentru canotaj atunci când se mișcă în apă. La Rhodocetus, un reprezentant al protocetidelor, oasele părții inferioare a membrului anterior erau comprimate și semănau deja cu niște naboare, iar picioarele lungi și delicate ar fi putut fi palmate. Ligamentele dintre vertebrele care formează sacrul au fost slăbite la Rhodocetus, permițând coloanei vertebrale să se îndoaie pentru a crea mișcări verticale ondulate ale cozii. Potrivit lui Gingerish, a înotat „ca un câine” la suprafață și s-a deplasat sub apă combinând împingerile picioarelor sale posterioare în formă de paletă și ale cozii. Cel mai probabil, acest animal nu se rupsese încă complet de mediul terestru și venea periodic pe uscat, unde se mișca în smucitură, precum focile urechi moderne.

Bazilozaurii și dorudontidele erau, așa cum sa spus deja, creaturi complet acvatice. La fel ca balenele moderne, umărul lor a rămas mobil, iar cotul și încheietura mâinii formau înotătoarea din față. Picioarele din spate și oasele pelvine erau mici și slabe. Cu toate acestea, întrebarea când exact balenele și-au pierdut membrele posterioare rămâne deschisă. De exemplu, o adevărată balenă cu fani, ale cărei rămășițe au fost descoperite recent în straturi vechi de 27 de milioane de ani, avea încă picioare bine formate.

În regiunea caudală a Dorudonului a existat o vertebră rotunjită, asemănătoare cu cea întâlnită la balenele moderne la baza înotătoarei caudale. Deci, poate că Dorudon și Basilosaurus aveau deja o înotătoare complet asemănătoare unei balene.

Deci, o serie de descoperiri paleontologice în anii 70-90. secolul XX a făcut posibilă urmărirea principalelor etape ale formării evolutive a balenelor pe drumul lor de la animale terestre la animale exclusiv acvatice. Cu toate acestea, problema strămoșilor lor mai îndepărtați a continuat – și continuă – să rămână deschisă. Compararea compoziției diferitelor secțiuni ale ADN-ului mamiferelor moderne - reprezentanți ai diferitelor ordine - a permis cercetătorilor să vorbească din nou despre gradul ridicat de relație dintre balene și artiodactili. În timp ce mezonihidele, cu poziția lor sistematică neclară, păreau să nu aibă nimic de-a face cu asta... Alte analize au arătat o mare similitudine a balenelor cu un grup separat și foarte specific, trebuie spus, de artiodactili - hipopotami (schemele B, C). ).

Scheletele balenelor moderne și strămoșii lor

La început, paleontologii au reacționat foarte negativ la o astfel de interpretare a rezultatelor analizei ADN - până la urmă, vorbeam despre o comparație a animalelor vii; ADN-ul lui Pakicetus și Ambulocetus, desigur, nu a fost păstrat. Mezonichidele erau foarte potrivite pentru rolul strămoșilor balenelor - se distingeau prin caracteristici morfologice „potrivite”, iar rămășițele lor au fost găsite tocmai în acele regiuni și în acele straturi unde și când ar fi trebuit să înceapă formarea cetaceelor. Dar nu au existat rămășițe de artiodactili antici care să confirme presupunerile biologilor moleculari.

Cheia pentru rezolvarea problemei ar putea fi descoperirea așa-numitului talus, care a aparținut unuia dintre strămoșii antici (încă pe uscat) ai balenelor, legând oasele genunchiului de oasele gleznei. La toate artiodactilele, talusul are o formă foarte caracteristică, cu un scripete crestat la ambele capete. De fapt, aceasta este una dintre caracteristicile cheie ale detașamentului.

În toamna anului 2001, Gingerish a raportat descoperirea unei alte specii de rodhocetus, Rodhocetus astralagus, și a unei noi forme de protocetid, artiocetus, în Balochistanul de Est. Și Thewissen și colegii săi au dezgropat în același timp în Punjab scheletul lui Pakicetus (anterior se cunoștea doar craniul) și scheletul unui alt animal apropiat de Pakicetus (Ichtyolests). Și toate scheletele nou găsite aveau un talus cu o formă caracteristică artiodactililor. S-a dovedit că mezonichidele, în care acest os avea o formă diferită, nu au avut într-adevăr nimic de-a face cu apariția balenelor? S-au întâmplat rămășițele lor să fie „la momentul potrivit și la locul potrivit”? Dar ce artiodactili au dat naștere apoi cetaceelor? Hipopotamii, ca grup independent, au apărut mult mai târziu. Dintre strămoșii lor, precum și strămoșii altor artiodactili, nicio specie fosilă cunoscută nu este mai potrivită pentru rolul strămoșului balenelor decât mezonichidele.

Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că însăși originea artiodactililor rămâne neclară. Poate că mezonichidele sunt o ramură independentă a acestui ordin (și nu ordinul condilartrei), care din anumite motive și-a pierdut forma caracteristică a talusului? Atunci s-ar putea să aibă strămoși comuni cu cetaceele. Acum există o astfel de ipoteză (schema D). Dezbaterea continuă și majoritatea oamenilor de știință sunt de acord că misterul primilor strămoși ai balenelor nu a fost încă rezolvat. Sunt necesare noi descoperiri paleontologice.

Bazat pe un articol al lui Kate Wong // Scientific American mai 2002

Toate teoriile științifice moderne care explică originea și dezvoltarea naturii vii sunt evolutive. Aceasta înseamnă că orice specie biologică - fie că este o plantă sau un animal - are o specie strămoșească care se întorc în trecutul îndepărtat. S-a dovedit a nu fi ușor să construiești un astfel de „lanț” pentru Homo sapiens, dar și mai dificil pentru balene și delfini!

Pentru o lungă perioadă de timp, istoria evolutivă a ordinului cetaceelor, la care, pe lângă animalele menționate mai sus, și cașalot, balene ucigașe și narval, a rămas un „punct gol”. În 1945, biologul J. Simspon, alcătuind un „pedigree” al animalelor moderne, a reușit să conecteze cetaceele doar cu un anumit strămoș comun ipotetic al tuturor placentarelor - știința nu știa nimic mai specific despre acest lucru în acel moment.

Abia în a doua jumătate a secolului al XX-lea au fost găsiți strămoșii cetaceelor ​​moderne, iar acum vom urmări „pedigree-ul lor”, adâncind treptat în trecut.

Să începem cu squalodon - balene cu dinți care au trăit acum 33-14 milioane de ani. Ele sunt remarcabile prin faptul că, pentru prima dată, au o achiziție evolutivă atât de valoroasă ca o pernă de grăsime în creier, ceea ce face posibilă generarea de ultrasunete. Toate cetaceele moderne au o astfel de ecolocație.

Ceva mai devreme - acum 40-36 de milioane de ani - au existat alte două specii: dorudonii și bazilozaurii. Se credea că Dorudon sunt pui de basolozauri, dar în cele din urmă s-a descoperit că erau specii diferite. Dorudonii semănau cu delfinii ca fizic și metoda de mișcare, dar aveau patru membre. Arătau deja ca niște aripi, dar umărul dorudonilor (locul în care membrele erau „atașate” de corp) era mobil, ca și cum ar fi labe.

Basilozaurii au coexistat cu ei... nu, nu, nu lăsați rădăcina „saurus” să vă păcălească! Acest animal nu are nimic de-a face cu dinozaurii. Cert este că rămășițele Basilosaurusului au fost găsite cu mult timp în urmă - în secolul al XIX-lea, iar apoi au fost confundate din greșeală cu rămășițele unei reptile (șopârlă). Dar mai târziu s-a dovedit că acesta este un mamifer. Aceștia erau adevărați giganți: lungimea corpului lor era de 18-27 de metri! Această lungime nu merge bine cu picioarele din spate de 60 de centimetri, care ar putea fi doar în două poziții. Acesta este în mod clar un vestigiu... ceea ce înseamnă că trebuie să căutăm un strămoș cu picioare mai dezvoltate!

Un astfel de animal a fost găsit în persoana lui Rodocetus - un animal cu patru picioare, deja asemănător cu aripioarele și, de asemenea, incapabil să reziste la greutatea corpului lor. Cel mai probabil, s-au mutat pe uscat în același mod ca focile moderne.

Toate acestea sugerează că această linie evolutivă nu a fost întotdeauna asociată cu apa, că la un moment dat strămoșii acestor animale aveau nevoie de picioare, adică. trăiau pe pământ.

„Veriga lipsă” dintre mamiferele terestre și cetacee. Acest animal, care a trăit în urmă cu 55-34 de milioane de ani, a fost numit ambulocetus, care înseamnă „balenă care umblă”. Dacă tu și cu mine am putea vedea un Ambulocetus viu, ni s-ar părea ceva între o balenă și un delfin, de vreo 3 metri lungime, dar avea patru picioare palmate, iar corpul era acoperit de păr, sau mai bine zis de rămășițele lui. Nu mai era foarte convenabil să mergi pe pământ pe astfel de labe, deși Ambulocetus făcea și asta, dar era convenabil să înoți, îndoind vertical spatele și coada. A fost un prădător și a vânat, cel mai probabil, așa cum o fac crocodilii moderni: s-a ascuns pe fundul lacului, iar la momentul potrivit a sărit afară, și-a prins prada și a târât-o în apă.

Un alt strămoș ambulant al cetaceelor ​​este Pakicetus, care a trăit în urmă cu aproximativ 48 de milioane de ani. Forma craniului său seamănă cu cea a unei balene. Căuta deja hrană în apă, dar locuia la pământ și, prin urmare, avea picioare cu drepturi depline pe care putea să meargă. Aceste picioare erau subțiri, iar pe degete erau... copite minuscule!

Deci strămoșii balenelor și delfinilor aveau copite? Da, este! Mai mult, o analiză a proteinelor sistemului imunitar la animalele moderne a arătat că cele mai apropiate „rude” ale balenelor și delfinilor sunt... artiodactilii: căprioare, girafe, hipopotami etc.

Da, construirea „pedigree-ului” evolutiv al animalelor aduce uneori surprize foarte neașteptate.

) provin din strămoșii pământului, așa cum o demonstrează multe dintre caracteristicile lor:

• respirarea aerului atmosferic folosind plămânii,
• oasele înotătoarelor (membrelor anterioare) cetaceelor ​​seamănă cu oasele membrelor mamiferelor terestre,
• mișcarea cozii și îndoirea coloanei în plan vertical este mai caracteristică unui mamifer în galop decât unui pește care înoată, care de obicei se îndoaie în plan orizontal.

Întrebarea cu privire la modul în care mamiferele terestre au evoluat în mamifere marine a rămas mult timp un mister din cauza lipsei de rămășițe fosile ale speciilor în tranziție. Cu toate acestea, datorită descoperirii lui Pakicetus în 1992, a devenit posibil să se clarifice o serie de probleme și să se vadă etapele tranziției de la animalele terestre la cele marine.

Strămoșii cetaceelor

Arborele evolutiv al cetaceelor, inclusiv al ungulatelor

Părerile tradiționale despre evoluția cetaceelor ​​erau că rudele lor cele mai apropiate și strămoșii probabili au fost mezonichienii, un ordin dispărut de ungulate carnivore care semăna cu lupii cu copite în loc de gheare și erau grupul soră al artiodactililor. Aceste animale aveau dinți de o formă conică neobișnuită, asemănătoare cu dinții cetaceelor. În special, din această cauză, oamenii de știință au crezut de mult timp că cetaceele descind dintr-un fel de mezonihie ancestrală. Cu toate acestea, noile date genetice moleculare indică faptul că cetaceele sunt rude apropiate cu artiodactilii, în special cu hipopotamii. Pe baza acestor date, se propune chiar includerea cetaceelor ​​în ordinul Artiodactyla și se propune denumirea Cetartiodactyla pentru un taxon monofiletic care include aceste două grupe. Cu toate acestea, cele mai vechi resturi fosile cunoscute ale Anthracotherium, strămoșul hipopotamilor, sunt cu câteva milioane de ani mai tinere decât vârsta lui Pakicetus, cel mai vechi strămoș cunoscut al balenelor.

De asemenea, Thewissen a descoperit că un aranjament similar al urechilor a fost observat în fosilele micului animal asemănător cerbului Indochyus. Indohyus a trăit acum aproximativ 48 de milioane de ani în Kashmir. Acest erbivor mic, de mărimea unei pisici domestice, avea câteva trăsături care o apropiau de balene și indicau adaptarea la mediul acvatic. Acestea includ o coajă osoasă groasă și grea, care amintește de carapacea osoasă a unor animale moderne semi-acvatice, cum ar fi hipopotamii, care ajută la reducerea flotabilității și, ca urmare, vă permite să rămâneți sub apă. Acest lucru sugerează că Indochyus, ca și cerbul de apă modern, s-a scufundat sub apă pentru a se ascunde de un prădător.

Ambulocetide și remingtonocetide

Cea mai notabilă dintre balenele antice este Ambulocetus, cunoscută din Eocenul Pakistanului. În exterior, acest mamifer semăna cu un crocodil de trei metri. Ambulocetus era un animal semi-acvatic: picioarele sale din spate erau mai potrivite pentru înot decât pentru mers pe uscat. Probabil că a înotat îndoindu-și corpul într-un plan vertical, ca vidrele, focile și balenele moderne. Se presupune că ambulocetidele vânau ca crocodilii moderni, stând la pândă după pești și animale care veneau să bea.

Bazilozauride și dorudontide: cetacee complet marine

Basilosaurus (descoperit în 1840 și considerat inițial a fi o reptilă, de unde și numele „reptilian”) și Dorudon au trăit în urmă cu aproximativ 38 de milioane de ani și erau animale pur marine. Basilosaurus era la fel de mare ca balenele mari moderne, ajungând uneori la 18 metri lungime. Dorudontidele erau ceva mai mici, până la 5 metri.

În ciuda tuturor asemănărilor cu balenele moderne, basilosauridele și dorudontidele nu aveau proeminența grasă frontală, așa-numitul pepene galben, care permite cetaceelor ​​existente să folosească eficient ecolocația. Creierele bazilozauridelor erau relativ mici, ceea ce sugerează că acestea erau solitare și nu aveau o structură socială atât de complexă precum unele cetacee moderne. În legătură cu trecerea la un stil de viață pur acvatic, bazilozauridele experimentează degradarea membrelor posterioare - deși sunt bine formate, sunt mici și nu mai pot fi folosite pentru mișcare. Cu toate acestea, poate că au jucat un rol auxiliar în timpul împerecherii. Oasele pelvine ale bazilozauridelor nu mai sunt legate de coloana vertebrală, așa cum era cazul protocetidelor.

Apariția ecolocației

Balenele cu dinți (Odontocetes) ecolocază producând o serie de clicuri la frecvențe diferite. Pulsurile sonore sunt emise prin perna de grăsime frontală („pepenele frontal”), reflectate de obiect și înregistrate folosind maxilarul inferior. Studiul craniilor Squalodon sugerează apariția primară a ecolocației la această specie. Squalodon a trăit de la începutul Oligocenului mijlociu până la mijlocul Miocenului, cu aproximativ 33-14 milioane de ani în urmă, și a avut o serie de trăsături similare cu balenele moderne. De exemplu, un craniu puternic turtit și arcurile proeminente ale maxilarului sunt cele mai caracteristice Odontoceti moderne. În ciuda acestui fapt, posibilitatea originii delfinilor moderni din Squalodon este considerată puțin probabilă.

Delfinii timpurii

Dezvoltarea scheletului

Vezi si

Note

1. Universitatea din California, Berkeley (2005, 7 februarie). Oamenii de știință francezi de la UC Berkeley găsesc o legătură lipsă între balenă și rudă cea mai apropiată, hipopotam. ScienceDaily. Consultat la 1 februarie 2010. Arhivat la 24 august 2011.
2. Philip D. Gingerich, D. E. Russell (1981). " Pakicetus inachus, un nou arheocet (Mammalia, Cetacee) din formațiunea Kuldana Eocenului mijlociu timpuriu din Kohat (Pakistan)". Univ. Mich. Contr. Mus. Paleont 25 : 235–246.
3. Northeastern Ohio Universities Colleges of Medicine and Pharmacy (2007, 21 decembrie).