Панцирные рыбы 385 миллионов лет назад развили две стратегии охоты на добычу

Задолго до появления динозавров в древних океанах жили хищные рыбы с мощными челюстями. Плакодермы — первые позвоночные, эволюционировавшие челюсти и зубы более 400 миллионов лет назад, — охотились в богатых морских экосистемах доисторической Австралии. Исследование, опубликованное в журнале Scientific Reports, показало, что эти рыбы развили две совершенно разные стратегии питания.

Два способа раздавливания добычи

Мелкие виды панцирных рыб полагались на широкие, плоские пластины для раздавливания целой добычи. Крупные виды, напротив, эволюционировали оружиеподобные зубы, которые прокалывали и разламывали защищённую броней добычу, слишком крупную для проглатывания целиком.

«Плакодермы экспериментировали с необычайным разнообразием форм челюстей и кусающих структур на ранних этапах эволюции позвоночных, — объясняет доктор Элис Клемент, научный сотрудник ARC Future Fellow. — Они дают редкую возможность понять, как первые челюсти специализировались для разных типов питания».

Как учёные проводили анализ

Исследователи использовали новый метод конечно-элементного анализа с компьютерными симуляциями и трёхмерным анализом поверхностей укусов. Они реконструировали способ питания восьми видов панцирных рыб, живших 385 миллионов лет назад. Цифровые симуляции укусов на трёхмерных моделях ископаемых костей челюстей позволили измерить, насколько хорошо они выдерживали силу укуса.

В отличие от современных животных и людей, плакодермы не имели единой нижней челюстной кости. Вместо этого их челюсти состояли из парных костных пластин, поддерживаемых хрящом, с поверхностями, варьирующимися от широких пластин для раздавливания до острых режущих краёв с зубоподобными структурами.

Неожиданный результат исследования

Учёные обнаружили, что как самые крупные, так и самые мелкие плакодермы обладали самыми мощными челюстями для обработки твёрдой пищи, несмотря на использование совершенно разных инструментов для укуса. Мелкие виды имели широкие, почти гладкие пластины для раздавливания, тогда как крупные виды обладали сложными, приподнятыми зубными поверхностями.

«Это было интересным сюрпризом, — говорит аспирант и соавтор исследования Остин Фицпатрик. — Оба — самые мелкие и самые крупные животные — эволюционировали мощные челюсти, но решили проблему обработки более твёрдой пищи совершенно разными способами».

Размер добычи определил стратегию охоты

Ответ кроется в соотношении размеров хищника и жертвы при охоте на панцирную добычу. Мелкую броненосную добычу можно было просто проглотить целиком и раздавить между широкими плоскими пластинами. Крупную добычу сначала нужно было разломать на куски перед поеданием. Это требовало более сложных зубных структур, способных прокалывать броню перед её раздавливанием.

Крупнейшие виды в исследовании обладали зубами, расположенными вдоль приподнятого костяного гребня, формируя структуру, поразительно похожую на головки средневековых пробивающих броню оружий, таких как боевые молоты и алебарды. Это предполагает, что эти рыбы использовали свои челюсти для прокалывания панциря или брони добычи перед её разломом на управляемые куски.

Значение для понимания эволюции

Находки показывают, что питание твёрдой пищей у ранних челюстных позвоночных Земли не было достигнуто через единственное эволюционное решение. Вместо этого эволюция произвела разнообразие конструкций челюстей, позволивших плакодермам эксплуатировать разные виды добычи в древней рифовой экосистеме.

Исследование проводилось на ископаемых образцах из знаменитого Gogo Formation в Западной Австралии, которая изучается уже 40 лет. Профессор-эмерит Джон Лонг из Университета Флиндерса отмечает: «С 2013 года плакодермы напрямую связаны с нашей эволюцией как начало линии, ведущей от рыб к человеку. Понимание плакодерм теперь жизненно важно для раскрытия происхождения плана строения человеческого тела».

Это данные исследования, опубликованного в Scientific Reports, а не медицинский совет.