Размер тела помогал морским рептилиям с длинными шеями плавать, выяснило исследование

Ученые Бристольского университета выяснили, что размер тела важнее его формы для энергетической эффективности плавания водных животных.

Исследование, опубликованное в Communications Biology, показывает, что крупное тело помогает преодолеть повышенное сопротивление, создаваемое экстремальной морфологией. Это опровергает давнюю идею о существовании оптимальной формы тела для низкого сопротивления.

Ключевой вывод: длинные шеи вымерших эласмозавров действительно увеличивали сопротивление, но это компенсировалось эволюцией крупных тел.

Тетраподы неоднократно возвращались в океаны за последние 250 млн лет, принимая разные формы — от обтекаемых современных китов длиной более 25 метров до плезиозавров с четырьмя ластами и необычно длинными шеями.

Дельфины и ихтиозавры имеют схожую форму тела, приспособленную для быстрого движения с низким сопротивлением. Плезиозавры же, жившие рядом с ихтиозаврами в мезозойскую эру, имели уникальное строение: четыре больших ласта для «полета» под водой и шеи переменной длины. У некоторых эласмозавров шеи достигали 6 метров, что помогало ловить быструю добычу, но, как считалось, замедляло их.

До сих пор было неясно, как форма и размер влияли на энергозатраты при плавании. Палеобиолог Сюзана Гутарра Диас, руководившая исследованием, пояснила: «Мы создали 3D-модели и провели компьютерное моделирование потоков для плезиозавров, ихтиозавров и китообразных. Эти эксперименты аналогичны опытам в гидродинамической трубе».

Инженер Колин Палмер отметил: «Мы показали, что хотя плезиозавры испытывали большее сопротивление, чем ихтиозавры или киты той же массы, из-за уникальной формы, эти различия были относительно невелики. При учете размера различия между группами становились намного меньше. Также мы выяснили, что широко используемое соотношение длины тела к диаметру — плохой индикатор низкого сопротивления».

Были созданы гипотетические 3D-модели плезиозавров с разной длиной шеи. Моделирование показало, что после определенного предела шея добавляет дополнительное сопротивление, потенциально делая плавание затратным. Этот «оптимальный» предел длины шеи примерно вдвое превышает длину туловища животного.

Эксперт по морским рептилиям Бенджамин Мун добавил: «Анализ моделей плезиозавров в натуральную величину показал, что у большинства длина шеи была ниже этого порога высокого сопротивления. Но что интереснее, плезиозавры с экстремально длинными шеями также эволюционно развили очень крупные туловища, что компенсировало дополнительное сопротивление!»

Соавтор Том Стаббс резюмировал: «Исследование показывает, что, в отличие от распространенного мнения, плезиозавры с очень длинными шеями не обязательно были медленнее ихтиозавров и китов, отчасти благодаря крупному телу. У эласмозавров пропорции шеи менялись очень быстро. Это подтверждает, что длинные шеи были преимуществом для охоты, но они могли использовать эту адаптацию, только став достаточно большими, чтобы компенсировать затраты на высокое сопротивление».

Профессор Майк Бентон заключил: «Наше исследование предполагает, что крупные водные животные могут позволить себе причудливые формы. Но есть пределы: размеры не могут расти бесконечно. Наблюдаемая максимальная длина шеи, по-видимому, балансирует между преимуществами в охоте и затратами на рост и поддержание такой шеи. Шеи этих необычных существ эволюционировали в балансе с общим размером тела, чтобы минимизировать сопротивление».