3D-печатные копии раскрывают плавательные способности древних головоногих

Палеонтологи из Университета Юты Дэвид Петерман и Кэтлин Риттербуш использовали 3D-печатные реконструкции ископаемых головоногих, чтобы экспериментально проверить, как структура их раковины влияла на движение и образ жизни. Исследование опубликовано в PeerJ и готовящемся мемориальном томе, посвященном палеонтологу Уильяму Коббану.

Ортоконы: мастера вертикального движения

Ученые создали цифровые модели и 3D-печатные копии (длиной около 60 см) прямых раковин ортоконов на основе сканов окаменелостей вида Baculites compressus (меловой период). Модели были сбалансированы с учетом предполагаемого распределения мягких тканей и воздушных камер живого организма.

Эксперименты в бассейне Crimson Lagoon глубиной 7 футов (около 2.1 м) показали:

• Наиболее эффективным для ортоконов было вертикальное движение (вверх-вниз).
• Боковое движение создавало большое сопротивление и было энергетически невыгодным.
• Ортоконы отличались высокой стабильностью и, вероятно, не могли самостоятельно менять вертикальную ориентацию.
• Они могли развивать высокую скорость среди раковинных головоногих, что помогало уклоняться от некоторых хищников (например, крокодилоподобных или китообразных), но, возможно, не от быстрых акул.

Вывод: большинство ортоконов вели вертикальный образ жизни, питаясь у дна или мигрируя в толще воды, а не плавали горизонтально, как кальмары.

Тортиконы: мастера вращения

В другом исследовании (готовится к публикации) команда изучила тортиконов — головоногих с раковиной в форме штопора длиной около 15 см.

Эксперименты в 50-галлонном (≈190 л) резервуаре показали:

• Гидростатические модели подтвердили, что тортиконы могли иметь нейтральную плавучесть и свободно плавать, а не ползать по дну.
• Форма раковины заставляла их естественно и эффективно вращаться в воде: при погружении — в одну сторону, при подъеме — в другую.
• Даже небольшая тяга (например, от вентиляции жабр) могла производить вращение на 20 градусов в секунду.

Вращение при спуске могло помогать тортиконам в питании, позволяя "пастись" на планктонных организмах.

Эволюционное значение

Повторное появление прямых и спиральных раковин в летописи окаменелостей указывает на их адаптивную ценность. Петерман предполагает, что неспиральная форма раковины могла эволюционировать в периоды "экологического насыщения", когда экологические ниши спиральных головоногих были заполнены.

"Эти эксперименты меняют наше понимание древних экосистем, — говорит Петерман. — Эти животные вели уникальный образ жизни: древние моря были усеяны вращающимися штопорообразными головоногими и вертикально ориентированными ортоконами".