История акул
Введение
Акулы. Эти древние создания вызывают интерес у людей, смешанный с чувством бессознательного страха. Про акул сложено больше мифов и легенд, чем про любых других морских обитателей. Считается, что они – самые совершенные хищники на нашей планете. Достигнув предела в развитии хищных рыб, они остаются неизменными вот уже сотни миллионов лет. Фантазию писателей и сценаристов питают рассказы об их нападениях на людей. А энтузиасты мечтают отыскать в морской пучине самого опасного хищника, мегалодона. Сегодня мы отправимся в далекое прошлое и вместе с акулами пройдем тернистый путь их эволюции.
Первая кровь
История акул начинается в глубокой древности, во времена, когда единственными позвоночными на планете были рыбы. Вынужденные защищаться от головоногих моллюсков и ракоскорпионов, они оделись в мощную броню. Эти панцирные существа, остракодермы, не имели челюстей. Они питались детритом и беспозвоночными, фильтруя донный ил. Но к середине силурийского периода ситуация изменилась. Окостеневшие жаберные дуги сформировали челюсти, а покрывающие их пластинки чешуи превратились в зубы. Добыча стала активным хищником.
К началу девонского периода оформились следующие эволюционные ветви рыб:
- акантоды и плакодермы, ныне вымершие;
- костные рыбы, которые разделятся на лучеперых и лопастеперых;
- хрящевые, представленные акулами, скатами и химерами.
Первые окаменелости хрящевых рыб датируются возрастом в 400 млн лет, и представлены они, разумеется, зубами. Именно зубы будут отмечать весь путь дальнейшей эволюционной истории акул. Можно даже сказать, что их история – это история зубов.
Что общего между зубами человека, акулы – и плакоидной чешуей? Одинаковое строение. Плакоидная чешуя – самая древняя. Она представляет собой ромбообразную пластинку из дентина, погруженную в кожу. Торчащий наружу шип покрыт витродентином (по сути, зубной эмалью), а внутренняя полость чешуйки заполнена пульпой с кровеносными сосудами. Еще в девоне такие образования стали первыми зубами у рыб, как у акул, так и у наших предков. Гладкий, выступающий из кожи шип чешуйки превратился в рабочую часть зуба. Он не был закреплен в кости и легко утрачивался, но взамен вырастал новый зуб.
Около 370 млн лет из разнообразия хрящевых рыб выделяются кладоселахии (Cladoselachidae). Эти рыбы обитали в неглубоких морях на месте будущей Северной Америки. Они были первыми рыбами, несущими основные черты строения акул. Вытянутое, веретенообразное тело достигало 1,8 м в длину, и заканчивалось хвостом, имеющим одинаковые верхнюю и нижнюю лопасть. Кожа, в отличие от современных акул, была почти лишена чешуи. Подковообразную пасть на нижней части головы усеивали гладкие зубы с несколькими вершинами. Пять-семь жаберных щелей обеспечивали приток воды к жабрам. Все это нам известно благодаря хорошо сохранившимся скелетам кладоселахий с отпечатками органов и тканей. Кажется парадоксальным, но первые акулы были хрящевыми только формально. А гены, отвечающие за формирование костной ткани, есть у акул и сегодня.
Золотой век
Каменноугольный период стал эпохой максимального разнообразия акул. Это был настоящий Золотой Век, породивший множество причудливых форм этих хищников. Некоторые, например ксенаканты (Xenacanthiformes), даже перешли к обитанию в пресных водоемах. Разнообразие типов зубов позволило акулам занимать множество экологических ниш, питаясь различной добычей. Трехметровые стетаканты (Stethacanthus) несли на спине странный вырост, похожий на гладильную доску. У геликоприонов (Helicoprion) зубной ряд образовывал спираль, похожую на диск циркулярной пилы.
Основными конкурентами в морях выступали плакодермы – покрытые костной броней чудовища, самое известное из которых дунклеостей. В отличие от них, акулы сделали ставку на скорость и маневренность, и это позволило им доминировать в морях вплоть до конца карбона. Эволюционной ценой стала костная ткань.
Для нас кажется естественным, что рыбы способны плавать в толще воды. Но вспомним, что их эволюция начиналась на дне, в прибрежных мелководных участках. Костный скелет и наружный панцирь придавали им отрицательную плавучесть, иначе говоря, рыбы были тяжелее воды. При таком положении активное передвижение в толще воды требует усиленной работы мышц и большого расхода энергии. Снизить нагрузку на мышцы можно только одним путем – приобрести нулевую плавучесть. Костные рыбы достигли этого благодаря плавательному пузырю. Вырост кишечника, заполняемый газом, позволил им освоить все водоемы планеты и даже выйти на сушу. А что касается акул – их костная ткань постепенно заменилась хрящом, облегчая вес рыбы. Помогла снизить плавучесть и огромная жирная печень, составляющая до 30% от массы акулы.
Строение тела, позволившее акулам доминировать в карбоне, оказалось недостаточно эффективным. В пермском периоде эволюция акул резко замедлилась, костные рыбы начали вытеснять их из экосистем. А 245 млн лет назад катастрофа конца пермского периода нанесла акулам колоссальный урон. Изменения климата, продолжающиеся весь пермский период, привели к критическому понижению уровня моря. В то же время усилилась вулканическая активность. Выброс в атмосферу ядовитых газов вызвал вулканическую зиму и закисление океанической воды. Погибло 95% вех видов морских существ. Нескольким выжившим видам акул предстояло сражаться за жизнь в совершенно новом мире.
Эпоха ящеров
Восстановление биосферы после Великого Пермского вымирания шло очень быстро. Освобождение множества экологических ниш подстегнуло эволюцию, и акулы не остались в стороне. Но не только они. Резкое сокращение числа крупных водных хищников позволило рептилиям перейти к водному образу жизни. Примитивные ихтиозавры появляются уже в раннем триасе. Несколько позже в море уходят нотозавры, чтобы породить плезиозавров. Из архозавров выделяются крокодиломорфы, и к юрскому периоду часть из них также осваивает морскую стихию. Моря становятся ареной жесткой конкуренции между акулами и рептилиями, в которой костным рыбам по большей части остается роль добычи.
В ходе эволюционной гонки пелагические акулы приобретают современный вид. Идеальная форма тела, крупная пасть с подвижной верхней челюстью, превосходная сенсорная система, живорождение у некоторых видов – эти особенности позволяют акулам конкурировать с ихтиозаврами на равных. А их острые зубы, сменяющиеся как на конвейере, наносят куда более опасные ранения. Постепенно акулы начинают вытеснять рептилий из экологических ниш хищников среднего размера, но остаются в тени гигантов. Насколько обостренной была борьба, можно судить по следующему факту. В середине мелового периода, в результате сеномано-туронского вымирания, ихтиозавры сходят с дистанции. И сразу же появляется замена – крупные акулы длиной от 6 до 10 метров (Ptychodus mortoni и др.).
Уже в юрском периоде появляются представители тех отрядов акул, которые существуют и сегодня – кархаринообразные, ламнообразные и прочие. Массовое вымирание в конце мелового периода подводит черту под веком господства пресмыкающихся, как на суше, так и в морях. Не выживают даже мозазавры, эти весьма успешные родственники варанов, покорившие океан в конце мела. Потери среди хрящевых (в том числе и акул) составили всего 20% видов. В новую эру акулы вступают как полновластные хозяева морской стихии.
Гиганты моря
Как и в начале триаса, вымирание открыло экологические ниши в океане для новой группы животных. Ими стали млекопитающие. На протяжении всего кайнозоя разные группы млекопитающих переходили к водному образу жизни. Были среди них и хищные, и копытные, и даже водоплавающие ленивцы. Всех их поджидали в море зубастые акульи пасти. Возникает и новый тип зубов – широкие и треугольные, несущие зазубрины по режущему краю. В палеоцене появляются сверх-хищники, отодонтиды (Otodontidae). Крупные особи превышают длину в 9 метров и охотятся не только на костных рыб, но и на других акул. С появлением морских млекопитающих, отодонтиды включают их в свой рацион.
Китообразные, чтобы противостоять акулам, становятся крупнее, достигая в эоцене современных размеров. Но и акулы не отстают от них. К миоцену, около 23 млн лет назад, по мнению большинства ученых, именно эволюция отодонтид приводит к появлению одного из крупнейших хищников в истории. Мегалодон – длина 15-18 м, вес более 30 тонн. Огромные зубы с пилообразным краем, достигающие 18 см в длину. Колоссальная мощность челюстей, позволяющая вскрыть грудную клетку или перекусить хвостовой плавник кита. Мегалодон был властелином теплых шельфовых морей, предпочитая медлительных китообразных средних размеров. Большой размер и узкая специализация были основой его могущества и уязвимости.
День сегодняшний
К концу плиоцена климат вновь вступает в полосу перемен. Начинается эпоха ледниковых периодов, уровень моря падает, а карта течений меняется, что приводит к исчезновению ряда шельфовых экосистем. Планктонные поля и пути миграции мелкой рыбы смещаются в холодные воды. Вслед за ними уходят киты и приходят новые хищники. Косатки. Теплокровность позволяет им охотиться и в тропиках, и в полярных водах. Быстрые и невероятно умные стайные охотники способны справиться с любой добычей. Они загоняют косяки рыб в ловушки у скалистых берегов. Выхватывают тюленей прямо с берега. Потрошат живьем огромных китов. И смотрят на богатую жиром акулью печень как на деликатес.
Около 2,6 млн лет назад мегалодон вымер, не оставив наследников. Но с его вымиранием история акул вовсе не закончена. Сегодня, как и миллионы лет назад, они остаются успешным классом рыб, занимая разнообразные экологические ниши. Придонные виды, с маскирующей окраской и уплощенным телом, распространены в тропиках. Пелагические охотники – такие, как ламнообразные – бороздят моря всей планеты. Китовая акула хоть и питается планктоном, а не китами, является крупнейшей современной рыбой и достигает 12–18 метров в длину. А крупные акулы, такие как белая или тигровая, сохраняют свой статус сверх-хищника, находясь на вершине пищевой пирамиды.
