Ученые выяснили, что всплеск разнообразия кальмаров и других головоногих моллюсков, лишенных раковины, пришелся на вторую половину мезозоя. Причиной этого стала усилившаяся конкуренция с костистыми рыбами.

К такому выводу пришли генетики из Британии и Японии, чья статья опубликована в журнале Proceedings of the Royal Society B.

Аммониты и белемниты - вымершие головоногие моллюски, имеющие твердую минеральную раковину - отлично представлены в палеонтологической летописи: их можно в количестве насобирать в ближайшем Подмосковье. А вот кальмарам, осьминогам и другим безраковинным головоногим моллюскам, объединяемым в группу колеоидов, в этом смысле повезло гораздо меньше - их остатки крайне редко сохраняются в ископаемом состоянии.

Авторы статьи попытались получить недостающие данные об эволюции колеоидов, прибегнув к их геному. Всего было проанализировано 180 генов 56 видов современных головоногих. Выяснилось, что десятирукие (к ним относятся кальмары и каракатицы) достигли разнообразия в юрском периоде, а осьминоги - в меловом периоде. Именно в это время начался расцвет костистых рыб - оба события тесно связаны друг с другом, полагают ученые.

Дело в том, что головоногие моллюски конкурируют с костистыми рыбами за одну и ту же добычу, а порой и попадают к последним на обед. Чтобы потягаться с рыбами в проворности, головоногим и пришлось отказаться от громоздкой внешней раковины (как у аммонитов), равно как и от развитой внутренней раковины (как у белемнитов). Те, кто этого не сделал, вымерли к концу мезозоя.

Все эти события являются частью так называемой мезозойской морской эволюции, когда в океанах появилось множество хищников, приспособленных к разламыванию твердых раковин и панцирей, вроде рыб, некоторых скатов, акул и ракообразных. В результате организмы стали больше полагаться не на мощную броню, как это было в палеозое, а на проворность и быстроту.

Источник: infox.ru

2.2. Фанерозой. Животный мир кембрийского периода. Кембрийский взрыв

Кембрийский период начался примерно 570 млн лет назад, возможно, несколько ранее, и продолжался 70 млн лет. Начало этому периоду положил поразительной силы эволюционный взрыв, в ходе которого на Земле впервые появились представители большинства основных групп животных, известных современной науке (рис. 2.2.1). Этот период стал временем расцвета эволюционных чудаков. Например, в морях обитали беспозвоночные с бронированными телами, сложными глазами и множеством ног, расположенными самым удивительным образом. 

Граница между докембрием и кембрием проходит по горным породам, в которых внезапно обнаруживается удивительное разнообразие окаменелостей животных с минеральными скелетами - результат "кембрийского взрыва" жизненных форм.

Рис. 2.2.1. Животные кембрийского периодаЖивотные, пока у них не сформировались твердые скелеты, очень редко сохранялись в виде окамснелостей. Соответственно и сведений о них дошло до нас крайне мало.

Но почему же у такого количества животных скелеты развились именно теперь, а не прежде, в докембрии? Создается впечатление, что для того, чтобы в организме животного откладывались минералы, необходимые для формирования скелета, требуется определенное количество кислорода. Возможно, концентрация кислорода в атмосфере стала достаточной для этого только в раннем кембрии.

Первые скелеты состояли в основном из карбоната кальция. Новые хищники поедали древние строматолитовые рифы, и те, разрушаясь, выбрасывали в воду океанов все больше и больше кальция, пригодного для формирования скелетов и раковин. Раковины и панцири не только служили надежной опорой организму животных, но и защищали их от появившихся вокруг в изобилии хищников.

Более жесткие скелеты позволяли животным перейти к новому образу жизни: они смогли приподниматься над донным илом, а стало быть, и быстрее передвигаться по морскому дну. Как только у животных развились членистые конечности, им стали доступны самые разнообразные способы передвижения, в том числе ходьба и плавание. Щетинистые конечности годились также для фильтрования пищи из морской воды, а членистые ротовые органы открывали новые возможности для захватывания добычи.

Кембрийский эволюционный взрыв - одна из величайших загадок в истории развития жизни на Земле. Понадобилось 2,5 млрд лет, чтобы простейшие клетки развились в более сложные эукариотные клетки, и еще 700 млн лет для возникновения первых многоклеточных организмов. А затем, всего за какие-то 100 млн лет, мир оказался заселен невероятным разноооразием многоклеточных животных. С тех пор за более чем 500 млн лет на Земле не появилось ни одного нового типа (принципиально иного строения тела) животных.

В кембрийский период на Земле существовали громадные области, занятые континентальным шельфом, или материковыми отмелями. Здесь создались идеальные условия для жизни: дно, покрытое слоем мягкого ила, и теплая вода. К этому времени в атмосфере образовалось много кислорода, хотя его и боыло меньше, чем сегодня. Развитие твердых покровов привело к появлению новых жизненных форм, таких, как членистоногие, артроподы. Животным понадобились новые способы защиты от новых высокоорганизованных хищников. Улучшились средства их защиты - и уже хищникам пришлось вырабатывать новые методы охоты, чтобы преодолеть сопротивление жертвы.[1]

Рис. 2.2.2. Реконструкция морского дна на мелководье позднего кембрия.На протяжении кембрийского периода уровень моря неоднократно повышался и понижался. При этом некоторые популяции вымирали, а места их обитания занимали другие животные, которым, в свою очередь, приходилось приспосабливаться к новым условиям жизни. Со временем животные кембрия (рис. 2.2.2) осваивали все новые, более и более специализированные способы питания. Животный мир становился разнообразнее, и все больше видов животных могло существовать бок о бок, не претендуя на пищевые ресурсы соседей. Никогда больше на нашей планете не будет такого количества незанятых экологических ниш и столь слабой конкуренции между видами - иными словами, столь неограниченных возможностей для экспериментирования со стороны природы.

Создается такое впечатление, что в ходе "эволюционного взрыва" кембрийского периода природа чуть ли не намеренно экспериментировала с огромным количеством самых разных жизненных форм. Правда, в итоге лишь очень немногие из них дожили до наших дней. В течение кембрия возникло множество странных типов и "проектов" строения животных, которые давно исчезли с лица нашей планеты. Были в то время и многие хорошо знакомые нам группы животных. В сущности, к концу кембрийского периода появились практически все нынешние типы твердотелых животных. Некоторые животные жившие в это время уже обладали довольно сложным мозгом, сравнимым с мозгом современных насекомых и некоторых ракообразных.

Так почему же с тех пор эволюция не породила новые типы животных? Может, в их генетической структуре произошли какие-то изменения и они утратили способность к столь быстрой трансформации? Или же великое разнообразие видов создало сильнейшую межвидовую конкуренцию, оставляющую слишком мало возможностей для экспериментаторства? Несомненно одно: в наши дни любую освободившуюся экологическую нишу моментально заполняют уже существующие животные, отлично приспособленные к данной среде обитания.

 Рис. 2.2.3. Трилобиты.Эволюционный взрыв раннего кембрия произвел на свет множество разнообразных существ. Важнейшие из них - трилобиты (рис. 2.2.3), членистоногие животные, во многом похожие на современных мечехвостов. Их тела были покрыты щитообразными панцирями. Большинство ранних трилобитов обитало на морском дне, однако некоторые плавали в воде над поверхностью дна и, вполне возможно, охотились на своих сородичей, живших в иле. Трилобиты были также первыми из известных нам животных с высокоразвитым зрением. Подобно глазам современных насекомых и ракообразных, глаза трилобитов были сложными и состояли из скоплений крохотных линз. Линзы эти оказались достаточно прочными, чтобы сохраниться в ископаемом виде.

Вместе с трилобитами в кембрийском периоде, лопастеногие - предки членистоногих к которым относятся современные насекомые, ракообразные и паукообразные обзаводятся твердым скелетом. Процесс появления экзоскелета насекомых начался с конечностей проживавших тогда их предков, таких, как "ходящий кактус" (Diania cactiformis) [2], а для добычи пищи многие из них использовали особые ножки.

 Рис. 2.2.4 Морская фауна кембрийского периода.В морской воде обитало и множество других организмов (рис. 2.2.4). Они образовывали пищевую цепь (последовательность живых существ, служащих пищей друг другу), в основе которой находились миллионы плавающих водорослей и микроскопических животных. Некоторые из них, например фораминиферы и примитивные креветки, появившиеся еще в докембрии, постепенно выработали твердые покровы. Морские волны переносили с места на место медуз и родственных им животных, а к концу кембрийского периода в морях появились и весьма высокоорганизованные хищники - такие, как головоногие моллюски являвшиеся предками современных осьминогов и кальмаров или примитивные панцирные рыбы. Предки современных осьминогов были небольшого размера -2-5 см как например нектокарис (Nectocaris pteryx) [3].

В донном иле копошились многочисленные черви, питавшиеся падалью, примитивные моллюски, похожие на современных блюдечек и морских улиток, а также брахиоподы - животные с двустворчатыми раковинами, что-то вроде двустворчатых моллюсков на стебельке, которые извлекают пищу из окружающей их воды. Над морским дном колыхались целые леса морских перьев, тщательно фильтрующих воду, тюльпанообразных Cotyledion tylodes и Siphusauctum gregarium, различные виды перистожаберных, а в тихих водах обитали хрупкие стекловидные губки. К концу периода появилось множество различных иглокожих, в том числе морские звезды и морские ежи. С этого же периода известны и первые норы прорытые животными и использовавшиеся для кладки икы [4].

Ближе к концу кембрийского периода появляются первые ядовитые животные - конодонты (conodonts) у которых имелись ядовитые зубы с продольными канавками [5].

Рис. 2.2.5. Кембрийский период. Архиоциаты, Микродиктион и Томмотия.Хищники усердно разрушали древние докембрийские строматолитные рифы, однако за работу уже взялись новые неутомимые производители известняка. Это были археоциаты (рис. 2.2.5), примитивные губкообразные организмы, которые, однако, быстро распространились по всему миру и эволюционировали во множество различных видов. Археоциаты, в свою очередь, внезапно пришли в упадок и полностью вымерли в середине кембрия, но к тому времени в морях появились первые кораллы - правда, они еще не начали строить рифы.

Рис. 2.2.6. Реконструкция кембрийского хищника Peytoia (Laggania)Самыми крупным хищником обитавшем в морях кембрийского периода являлись аномалокариды. Размеры некоторых из них, как например Peytoia в конце кембрия достигали одного метра (рис. 2.2.6) [6], а размеры похожего на гусеницу с 33 ногами и имевшего мягкую раковину на спине Tegopelte gigas - 30 см.[7]

Конец кембрия ознаменовался новой ледниковой эпохой. Уровень моря резко понизился. Это привело к уничтожению многих природных зон и, соответственно, вымиранию многих видов животных.

Первое хордовое животное рыба была с хвостовым плавником, V-образными группами мышц и некой структурой, напоминающающую ротовую часть бесчелюстной рыбы, с зубами из дентина и эмали, как у позвоночных. К концу периода возникли и первые позвоночные, так называемые птераспидные рыбы.

Помимо всего прочего, в кембрии появились первые хордовые животные, представители той самой группы, эволюция которой в конечном итоге привела к возникновению на Земле человека. Все хордовые на каком-то этапе своего развития имеют жаберные щели и четко выделенную нервную трубку, идущую вдоль спины, по обе стороны которой располагаются парные группы мышц. В дальнейшем вокруг нервной трубки образуется костный позвоночник или хребет, отчего высшие хордовые получили название позвоночных животных. Часть такого хребта, тянущаяся за анальным отверстием животного, называется хвостом. Хордовые также имеют жесткую хрящевую струну (хорду), проходящую вдоль спины животного на определенном этапе его жизненного цикла. Хорда и по сей день присутствует у зародышей позвоночных, включая человека.

Рис. 2.2.7. Первое хордовое животное - Пикайю.В кембрии предположительно существовали три группы ранних хордовых. У всех них была рыбообразная форма, а спинная нервная трубка переходила в длинный хвост, приводимый в движение V-образными группами мышц. Прямо за головой располагались жаберные щели. Похожие животные обитают на Земле и в наши дни - это напоминающие головастиков личинки асцидий и взрослые ланцетники.

Первым кандидатом в предки всех хордовых можно считать маленькое рыбообразное животное пикайю из бургесских глинистых сланцев (рис. 2.2.7). Внешне оно походило на ланцетника, с длинной твердой полосой вдоль всего тела и отдельными сегментами, похожими на группы мышц. [8]

Фанерозой. Животный мир кембрийского периода. Кембрийский взрыв

<< Протерозой. Довендская биота. Животный мир вендского периода (эдикария)  <<

 |>> Животный мир ордовика >>

 А.С.Антоненко

 Группа датских и американских биологов экспериментально подтвердила наличие слуха у кальмаров-лолиго Loligo pealeii.

Loligo pealeii (фото Benthichi) Многие животные, обитающие под водой, совершенно точно сохраняют чувство слуха, но в случае головоногих моллюсков учёные не могли прийти к единому мнению. Авторы постарались спланировать эксперимент так, чтобы сделать результаты максимально убедительными, и решили регистрировать электрическую реакцию нервной системы кальмаров — потенциалы, вызванные слуховым раздражением. Электроды при этом размещали у статоцистов, специализированных органов равновесия.

Под водой в бассейне с Loligo pealeii были установлены громкоговорители, аналогичные тем, что используются на соревнованиях по синхронному плаванию. Как выяснилось, кальмары реагируют на звук, но лишь в узком диапазоне частот — от 30 до 500 Гц; следовательно, область высоких частот, в которую попадают, к примеру, эхолокационные сигналы зубатых китов и дельфинов, охотящихся на Loligo pealeii, остаётся скрытой. При понижении температуры воды до 8 ˚C или смещении электродов всякая реакция пропадала.

Измеренные параметры свидетельствуют о том, что кальмары воспринимают звук примерно так же, как это делают многие рыбы. Наибольшее значение здесь имеют смещения частиц среды, вызванные прохождением волны: головоногие слышат, ориентируясь по изменению своего собственного положения. Руководитель исследования Аран Муни (Aran Mooney), сотрудник Вудсхоулского океанографического института, сравнивает кальмаров с кусочками фруктов в желе, которые движутся вместе со всей студенистой массой.

Зарегистрировать колебания «фруктам» помогает акселерометр, роль которого играют заполненные жидкостью статоцисты. Расположенные внутри них небольшие твёрдые частицы, статолиты, смещаются при изменении положения тела, раздражают ресничные чувствительные клетки, и полученный сигнал передаётся в центральную нервную систему.

Полная версия отчёта опубликована в издании Journal of Experimental Biology.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

По расположению позвонков в захоронении ихтиозавров из триасового периода, ученые выяснили, что эти животные умерли не своей смертью. Они предполагают, что морских ящеров убил гигантский осьминог.

Окаменелости шинозавровБерлинский парк ихтиозавров в штате Невада (США) – известное захоронение, по крайней мере, девяти шонизавров (Shonisauruspopularis) – гигантских ихтиозавров, плавающих в морях позднего триаса, размеры тела которых достигали более 14 метров.

Ископаемые шонизавры найдены в этих отложениях еще в 1928 году, но уже тогда ученые обратили внимание на одно странное обстоятельство: кости погибших животных были расположены близко друг к другу и образовывали четкий геометрический рисунок, а в некоторых его частях позвонки складывались как бы в две параллельные линии.

Причины гибели

Почему же погибли шонизавры? На этот счет ученые выдвинули несколько гипотез. Этих огромных животных мог убить гигантский прилив, считали одни специалисты, возможно, их придавило гигантским оползнем или же их отравили токсичные водоросли, считали другие.

Доктор Марк МакМенамин (Mark McMenamin) из Маунт Холиок Колледжа (США) и его коллеги предлагают совершенно другую версию гибели шонизавров.

Ученые внимательно исследовали отпечатки позвонков погибших животных и пришли к выводу, что их могло убить гигантское и свирепое головоногое, длиной не менее 30 метров. А это почти в три раза больше, чем длина тела самого крупного современного кальмара – колоссального кальмара (Mesonychoteuthis hamiltoni).

Таинственные улики

«Когда я впервые увидел расположение позвонков шонизавров, мне показалось,что здесь произошло что-то на самом деле очень странное», - говорит МакМенамин.

По его словам, разрыв между позвонками и их расположение говорят о том, что животные погибли вовсе не одновременно. «Выглядело это все так, что кости кто-то разложил определенным образом. Как будто все эти действия с костями выполнил какой-то умный хищник. Так ведут себя современные осьминоги . Мы считаем, что на шонизавров мог напасть осьминог, живший в триасовую эпоху», - говорит палеонтолог.

Еще одним доказательством нападения на шонизавров гигантских осьминогов может служить большое количество сломанных у них костей.

По словам МакМенамина, «преступнику», совершившему это убийство больше 200млн. лет назад, удалось блестяще скрыть свои следы. Ведь тело осьминога не имеет скелета, который мог бы сохраниться до сегодняшнего времени. Поэтому прямых доказательств того, что убийство девяти шонизавров совершил осьминог,палеонтологам найти не удастся никогда.

МакМенамин и его коллеги представят результаты своих исследований на ежегодном съезде Геологического общества США.

Источник:  infox.ru

Если каракатица видит незавершённый рисунок, то она представляет, как рисунок должен выглядеть, и дорисовывает его в своей маскировке.

Каракатица, имитирующая крупногалечный рисунок (фото авторов исследования)Глядя на неумелый детский рисунок, мы всё равно можем сказать, что хотел нарисовать ребёнок: человечка, кошку или дом. Мы можем достроить в уме недостающие линии; опираясь на контекст, восстановить целое по фрагменту. На этом свойстве наших глаз основана оптическая иллюзия треугольника Канижа, когда благодаря воображению мы видим несуществующий треугольник. Казалось бы, процедура довольно хитроумная, требующая высокого уровня развития зрения и нервной системы; если бы нам сказали, что такая операция доступна только человеку, мы бы не удивились.

    Но, как выяснилось, такой же способностью определять недорисованное изображение по контексту обладают головоногие моллюски.

    Зоологи из Университета Дьюка (США) долгие годы исследуют биологию каракатиц. Эти головоногие обладают выдающимися способностями к маскировке: благодаря особым клеткам-хроматофорам они способны полностью сливаться с фоном. Животное видит, как выглядит морское дно, и нервная система посылает соответствующие импульсы хроматофорам; в результате моллюск имитирует фактуру дна и становится незаметен. С подопытными каракатицами учёные ставили следующий эксперимент. Сначала головоногим предлагали сымитировать фон, напоминающий обычную морскую гальку: серые круги по 6 мм в диаметре, разделённые белыми незакрашенными границами. Каракатицы воспринимали изображение как большие неоднородности и имитировали на своей коже крупный галечный рисунок.

    После этого зоологи изменили фоновый рисунок: частично закрасили белые границы между «галькой», сделав это так, чтобы окружность всё равно прочитывалась. В этом случае каракатицы по-прежнему рисовали на себе гальку. Они достраивали «в уме» недостающие части рисунка и воспроизводили крупные неоднородности, которые должны были быть под ними. В третий раз учёные так развернули недорисованные границы между «камнями», что окружности уже не просматривались. И на этот раз каракатицы резко сменили фактуру изображения: вместо крупной гальки они сымитировали мелкодисперсный песчаный рисунок.

    Результаты экспериментов исследователи собираются опубликовать в журнале Proceedings of the Royal Society B. Головоногие обладают самыми развитыми и сложноустроенными глазами среди беспозвоночных, их даже сравнивают с человеческими. И правомерность этого становится всё более очевидной — раз уж они даже оптические иллюзии могут воспринимать не хуже человека.

Источник:  КОМПЬЛЕНТА