Киты стали гигантами недавно из-за изменений льдов и концентрации добычи
Синий кит, использующий китовый ус для фильтрации добычи из воды и достигающий длины более 30 метров, — крупнейшее позвоночное животное за всю историю Земли. Согласно новому исследованию учёных из Национального музея естественной истории Смитсоновского института, столь гигантских размеров киты достигли лишь недавно в эволюционном прошлом.
В исследовании, опубликованном 24 мая в Proceedings of the Royal Society B, Николас Пайенсон и его коллеги проследили эволюцию размеров китов за более чем 30 миллионов лет. Они обнаружили, что очень крупные киты появились на нескольких ветвях эволюционного дерева примерно 2–3 миллиона лет назад. Учёные полагают, что увеличение ледяных щитов в Северном полушарии в этот период изменило распределение пищи в океанах и усилило преимущества крупного тела.
До сих пор загадка гигантизма китов оставалась неразрешённой отчасти из-за сложностей интерпретации неполной палеонтологической летописи. Недавно Пайенсон установил, что ширина черепа кита является хорошим индикатором его общего размера тела. Это позволило провести исследование.
Учёные измерили широкий ряд ископаемых черепов из коллекций музея и использовали эти данные, вместе с опубликованными измерениями других образцов, чтобы оценить длину 63 вымерших видов китов. Анализ охватил виды, начиная с самых ранних усатых китов, живших более 30 миллионов лет назад. Данные по ископаемым и 13 современным видам чётко показали, что крупные киты, существующие сегодня, отсутствовали на протяжении большей части истории группы. "Мы живём в эпоху гигантов. Усатые киты никогда не были такими большими", — сказал соавтор Джереми Голдбоген.
Команда обнаружила сдвиг в эволюции размеров тела, произошедший около 4,5 миллионов лет назад. В это время начали появляться киты длиннее 10 метров, а более мелкие виды стали исчезать. Крупный размер независимо возник в нескольких разных линиях, что указывает на его преимущества в тот период.
"Наши анализы показывают, что идея постепенного увеличения не работает. Единственное объяснение — в недавнем прошлом что-то изменилось, создав стимул быть гигантом и сделав невыгодным быть маленьким", — отметил соавтор Грэм Слейтер.
Этот эволюционный сдвиг, совпавший с началом ледниковых периодов, связан с климатическими изменениями, которые перераспределили пищевые ресурсы в океанах. До оледенения пища была распределена относительно равномерно. С началом оледенения сток с ледяных шапок стал выносить питательные вещества в прибрежные воды в определённые сезоны, создавая сезонные всплески концентрации пищи.
Усатые киты, фильтрующие мелкую добычу (например, криль), оказались хорошо приспособлены, чтобы использовать эти плотные скопления. Исследования Голдбогена показывают, что фильтрующее питание особенно эффективно при высокой плотности добычи, а эффективность растёт с увеличением размера тела. Кроме того, крупные киты могут мигрировать на тысячи километров к сезонным источникам пищи.
Таким образом, фильтрующий аппарат усатых китов, возникший около 30 миллионов лет назад, создал предпосылки для скачка в размерах, как только богатые источники добычи стали концентрироваться в определённых местах и в определённое время года.
"Размер животного определяет так много в его экологической роли. Наше исследование показывает, почему современные океан и климат могут поддерживать жизнь самых массивных позвоночных Земли. Но сегодня океан и климат меняются с геологической скоростью на протяжении человеческой жизни. Смогут ли океаны прокормить несколько миллиардов людей и крупнейших китов? Ответ на этот вопрос лежит в нашей способности учиться у глубокого прошлого Земли, запечатлённого в палеонтологической летописи", — заключил Пайенсон.