Акулы эволюционировали, приобретя черты, схожие с самолетами, для адаптации к среде обитания
Исследователи сообщают, что виды акул развили разнообразные физические характеристики, чтобы процветать в разных океанских экосистемах.
Биолог Адриан Глейсс из Центра исследований рыб и рыболовства Университета Мердока вместе с физиком Жаном Потвеном из Университета Сент-Луиса и биологом Джереми Голдбогеном из Морской станции Хопкинса Стэнфордского университета изучили состав тела 32 видов акул, чтобы понять их контроль плавучести.
Исследователи обнаружили, что эти высшие хищники отражают аэродинамику либо дирижаблей, либо скоростных самолетов с неподвижным крылом, в зависимости от того, эволюционировали ли они для плавания в глубоком океане или в мелководье.
«Малоизвестные виды, такие как брамбл-акулы и птицеклювые собачьи акулы, обитающие в темных, холодных и бедных питательными веществами океанах, развили огромные жирные печени, которые могут составлять более четверти их тела», — сказал ведущий автор Глейсс. «Они — дирижабли мира акул, почти без усилий парящие на малых скоростях, чтобы экономить энергию.
Напротив, виды акул с меньшей печенью, как большинство серых акул, имеют отрицательную плавучесть и поэтому должны плавать на высоких скоростях, чтобы их похожие на крылья плавники обеспечивали достаточную подъемную силу, в целом расходуя больше энергии, чем их глубоководные сородичи».
Исследователи хотели понять, почему акулы с маленькой печенью выживают, несмотря на такой затратный образ жизни.
«Это озадачило команду, потому что расточительное расходование энергии животным должно мешать выживанию, если только это не приносит пользу в каком-то другом отношении», — сказал Голдбоген. «Изучение гидродинамики плавающих животных дало ответ на этот вопрос».
Оказалось, что по мере того, как у акул эволюционировала более крупная печень, они также становились более массивными и менее обтекаемыми. Это, по мнению команды, замедлило бы акул при охоте на проворную добычу, такую как рыба и кальмары, или при бегстве от собственных хищников.
«Дирижабли мира акул должны жить в холодных местах, где медленное плавание является правилом как для хищника, так и для жертвы», — сказал Потвен.
«Как и у акул, обитающих на мелководье, попытка летать на дирижаблях со скоростями и ускорениями, обычными для самолетов с неподвижным крылом того же весового класса, потребовала бы значительно больше энергии, если только он не будет переделан в более обтекаемое, похожее на дротик тело», — сказал Потвен. «Отсюда следует, что более стройные и, следовательно, более обтекаемые акулы будут требовать меньше энергии для плавания на высоких скоростях, необходимых для поимки проворной добычи, особенно в средах, где быстрое плавание является обычным явлением».
Исследователи обнаружили, что разница в эволюции размера печени является результатом этого процесса.
Понимание эволюции морских рыб от в основном донных организмов до тех, кто способен плавать на разных глубинах, представляет собой один из ключевых эволюционных переходов. Исследование пролило важный свет на то, как среда сформировала это.
«Невероятно думать, что многие сотни миллионов лет назад ранние предки рыб жили только у морского дна, обладая тяжелой броней, которая мешала им плавать в толще воды», — сказал Глейсс.
«Акулы представляют собой реликт того времени и, вероятно, были одними из первых рыб, освоивших большинство глубин океана. Наше исследование способствует пониманию эволюционных процессов, которые привели к тому, что они стали такой успешной группой».