Эволюция рифовых рыб обусловлена кусанием
Коралловые рифы отличаются впечатляющим разнообразием рыб. Новое исследование биологов Калифорнийского университета в Дэвисе показывает, что значительная часть этого разнообразия обусловлена относительно недавним эволюционным новшеством среди костистых рыб — питанием путём откусывания добычи с поверхностей. Работа опубликована на неделе 25 июля в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Согласно новому исследованию, хотя челюстные рыбы появляются в палеонтологической летописи почти 500 миллионов лет назад, питание путём соскабливания, обкусывания или обгрызания пищи с камней и кораллов не появлялось среди телеостов (группы, включающей большинство костистых рыб) до массового вымирания в конце мелового периода, уничтожившего динозавров, около 60 миллионов лет назад.
«Возможно, некоторые телеосты кусали и до конца мелового периода, но наши реконструкции показывают, что это было очень необычно», — сказала Кэтрин Корн, аспирант кафедры эволюции и экологии и Центра популяционной биологии Калифорнийского университета в Дэвисе, ведущий автор статьи.
Всасывание, таран и кусание
Современные рифовые рыбы питаются разными способами. Многие всасывают плавающую пищу в рот, быстро расширяя голову. Считается, что этот способ питания — всасывание — является предковым для телеостов. Меньшее число рыб — «кусающие с разгона» — ловят пищу, по сути, натыкаясь на неё с открытым ртом.
Многие рифовые рыбы, включая такие знаковые виды, как рыбы-попугаи, рыбы-бабочки и спинороги, откусывают пищу с твёрдых поверхностей. Это даёт им доступ к добыче, такой как улитки и моллюски, иглокожие, анемоны, водоросли и другие животные и растения, которые могут быть прочно прикреплены к субстрату.
Корн, работая с профессором Питером Уэйнрайтом и другими коллегами на кафедре эволюции и экологии Калифорнийского университета в Дэвисе, классифицировала 1530 ныне живущих видов рифовых рыб по способу питания, а затем нанесла их на эволюционное древо телеостов. Они также изучили скорость эволюции формы тела у всех этих рыб.
Они обнаружили, что в конце мелового периода почти все рыбы в этих линиях были питающимися всасыванием. Сегодня 4 из 10 рифовых видов — это «донные кусаки», которые кормятся на субстрате. Они выяснили, что кусающие виды эволюционируют по форме тела почти в два раза быстрее, чем питающиеся всасыванием.
Что спровоцировало эти изменения? Конец мелового периода принёс изменения в коралловых рифах: появились более сложные и разветвлённые структуры, которые сделали соскабливание более продуктивным. В то же время у телеостов эволюционировали более короткие челюсти, лучше подходящие для кусания.
«Эти два изменения вместе действительно открыли кусание как эффективный способ питания для рыб», — сказала Корн.
Кусание позволило рифовым рыбам получить доступ к разнообразной новой добыче, способствуя эволюции широкого спектра форм тела.
«Таким образом, как только кусание эволюционировало, оно действительно смогло взлететь, и это может объяснить высокие темпы эволюции формы тела и разнообразие кусающих рыб, которые мы наблюдаем», — сказала Корн.
Дополнительные авторы статьи: в Калифорнийском университете в Дэвисе — Сара Фридман, Эдвард Барресс и Кристофер Мартинес; Оливье Ларуш и Саманта Прайс из Университета Клемсона, Южная Каролина.