Родич аномалокариса отказался от хищничества

Рис. 1. Фильтровальная «гребенка» современных членистоногих

Рис. 1. Фильтровальная «гребенка» современных членистоногих (эвфаузиид) сформирована вторичными щетинками, сидящими в два ряда на длинном шипе; точно такой же фильтрационный аппарат имели и аномалокариды, жившие в раннем кембрии 518 млн лет назад. Фото с сайта en.wikisource.org

Новые находки в лагерштетте Сириус Пассет в Грендандии позволили понять, как жили и чем питались близкие родичи аномалокариса. На конечностях этого животного удалось разглядеть длинные шипы с тонкой фильтровальной гребенкой. Сам аномалокарис — крупный хищник кембрийского времени. Но его потомки, став еще крупнее в размерах, превратились из хищников в сестонофагов, то есть перешли к другому типу питания, начав отфильтровывать мелкую живность из толщи воды. Это означает, что уже в раннем кембрии (518–520 млн лет назад) толща морской воды была обитаема и в ней уже сформировалась полная пищевая цепочка от фитопланктона до хищников и сестонофагов.

Группа палеонтологов под руководством Дэвида Харпера (David A. T. Harper) с Отделения наук о Земле Даремского университета в 2009 году провела полевой сезон в Гренландии, собирая ископаемые раннекембрийского возраста (518 млн лет) в известном местонахождении Сириус Пассет (см. также Sirius Passet) . Это местонахождение — один из лагерштеттов (см. также Lagerstätte), где сохраняются в ископаемом состоянии не только твердые части организмов (скелеты, зубы, панцири), но и мягкие ткани в том или ином виде. В лагерштетте Сириус Пассет разнообразные животные (губки, халкиерии, моллюски, членистоногие всех сортов, лорициферы) обнаруживаются в виде отпечатков в окаменевшем глинистом известняке.

Среди прочих животных найдены и аномалокариды (Anomalocarididae) — крупные животные с двумя длинными членистыми конечностями и круглой воронкой-ртом (см. новости о них: Найдено «недостающее звено» между членистоногими и загадочными кембрийскими чудовищами аномалокарисами, «Элементы», 16.02.2009 и Новый представитель аномалокарид прояснил эволюцию членистоногих, «Элементы», 24.03.2009). Другие представители семейства аномалокарид аномалокарисы (Anomalocaris), как считается, были крупными хищниками, охотились на мягкотелых животных и на покрытых панцирем трилобитов. Аномалокариды из Сириус Пассет — они именуются Tamisiocaris borealis — описаны, к сожалению, не по целым экземплярам, а по отпечаткам конечностей и головы. Но и эти остатки позволяют уверенно связать их с этими кембрийскими хищниками. Удивительно то, что гренландские аномалокариды вовсе не были хищниками. Этот вывод был сделан на основе изучения тех самых сохранившихся конечностей.

На этих конечностях видны крупные членики с длинными шипами — их увидеть не трудно, так как размер конечностей около 10–12 см, а шипов — 3–4 см. (Кстати, судя по характеристикам конечностей, Tamisiocaris были даже крупнее аномалокарисов.) От каждого членика отходит по два длинных шипа. А на шипах заметны густо сидящие вторичные шипики, образующие фильтровальную гребенку (рис. 2).

    Рис. 2. Два экземпляра конечностей Tamisiocaris

Рис. 2. Два экземпляра конечностей Tamisiocaris: видно членистое строение и длинные шипы (a), попарно отходящие от каждого членика (b). На каждом шипе густо сидят вторичные шипики (c). Фото из обсуждаемой статьи в Nature

Устройство таких конечностей позволяет реконструировать способ питания этих животных. Это были не хищники, а сестонофаги. Они питались, отфильтровывая из толщи воды мелких животных и водоросли, и, загибая конечности, отправляли отфильтрованный комок пищи к круглому рту. Моделирование этого процесса можно посмотреть на видео.

Примерно такой фильтровальный аппарат имеется у многих современных членистоногих сестонофагов. Мало того, он, как выясняется, очень устойчив к разложению (рис. 3).

Рис. 3. Фильтровальная гребенка на антеннах науплиусов Artemia

Рис. 3. Фильтровальная гребенка на антеннах науплиусов Artemia, прекрасно сохранившаяся после года разложения рачка в глине. Фильтрационный аппарат членистоногих даже у столь миниатюрных животных оказывается устойчив к разложению. Фото Е. Наймарк

Палеонтологи сравнили размер фильтровальной ячеи кембрийских Tamisiocaris (около 0,7 мм) с современными сестонофагами всех возможных сортов, от дафний до китов. Это дало возможность представить, какого размера была добыча древних сестонофагнов (рис. 4). Получилось, что около миллиметра.

Рис. 4. Зависимость размера добычи от размера ячеи фильтрационного аппарата у разных животных

Рис. 4. Зависимость размера добычи от размера ячеи фильтрационного аппарата у разных животных. Синие и красные точки обозначают диапазоны размеров частичек пищи для разных видов. Наклонные прямые усредняют эти данные. Вертикальный пунктир проведен на уровне 0,49 мм и соответствует Tamisiocaris. Схема из обсуждаемой статьи в Nature

Казалось бы, проведено небольшое компактное исследование передних конечностей давно вымершей группы животных: должно быть скучновато, да и масштаб невелик. Не впечатляет, в общем. Но вдумчивый читатель сразу поймет, что дело тут не в деталях передних конечностей, а в том, что из этого следует. А следует вот что: уже в раннем кембрии толща воды была настолько богата жизнью, что позволительно было появиться на сцене крупным сестонофагам. Прежде считалось, что в ранне- и в среднекембрийское время развита была только бентосная жизнь, а планктону и нектону пришлось дожидаться конца кембрия. Но, как выясняется, уже тогда в планктоне была полно представлена пищевая цепь: от мелкого фитопланктона и зоопланктона к крупным сестонофагам и хищникам (рис. 5).

Рис. 5. Пищевая цепь в кембрийском планктоне

Рис. 5. Пищевая цепь в кембрийском планктоне: акритархи — представители фитопланктона, они были основой рациона для фильтраторов ветуликолий и мелкого зоопланктона; множество членистоногой зоопланктонной мелочи служило пищей для среднеразмерных хищников, которыми питались и крупные хищники, например аномалокарисы, и крупные сестонофаги. Схема из обсуждаемой статьи в Nature

Кроме того, авторы работы обращают внимание на упорядоченность и предсказуемость эволюционных шагов. В различных группах животных крупные сестонофаги появлялись после хищников, как это было у акул, китов и некоторых вымерших групп рыб. Структура экологического пространства остается более или менее постоянной, поэтому и экологические группировки в разных неродственных группах оказываются сходными, демонстрируя зачастую конвергентное сходство. В этом смысле, по мнению авторов, эволюция предсказуема.

Источник: J. Vinther, M. Stein, N. R. Longrich, D. A. T. Harper. A suspension-feeding anomalocarid from the Early Cambrian // Nature. 2014. V. 507. P. 496–499.

Елена Наймарк


5
Показать комментарии (5)
Свернуть комментарии (5)

  • paleopr  | 14.04.2014 | 17:53 Ответить
    Скажите пожалуйста, почему здесь эти животные названы сестонофагами (по приведенной ссылке "водные животные, питающиеся взвешенными в воде частицами детрита с содержащимися в них микроорганизмами и мелким планктоном (сестоном)"), хотя в оригинальном тексте речь идет лишь о suspension feeders питающихся планктоном, без каких-либо упоминаний детрита.
    Ответить
    • naimark > paleopr | 14.04.2014 | 18:08 Ответить
      Ваш вопрос связан не различиями оригинального текста с заметкой, а с тем, как Вы понимаете термин детрит. Ясно, что находящаяся в воде взвесь включает и живность (планктон) и отмершие частицы органической материи (детрит). Сестонофаги фильтруют все это без разбора. Авторам оригинальной статьи просто в голову не пришло, что у кого-то по этому поводу могу возникнуть вопросы.
      Ответить
      • paleopr > naimark | 14.04.2014 | 19:48 Ответить
        Извините, если задал вопрос некорректно. Мне действительно хочется разобраться в том, что именно фильтровали эти артроподы и есть ли разница между сестонофагами и планктонофагами. Если мы говорим о современных китовых акулах, фильтраторах по типу питания, они планктонофаги или сестонофаги?
        Ответить
  • glagol  | 16.04.2014 | 08:50 Ответить
    Опечатка - эвфузииды вместо эвфаузииды в подписи к рисунку. Может быть, исправить?

    "Прежде считалось, что в ранне- и в среднекембрийское время развита была только бентосная жизнь, а планктону и нектону пришлось дожидаться конца кембрия."
    Правда считалось? В целой куче статей примерно 10-летней давности (http://rspb.royalsocietypublishing.org/content/274/1610/627.full, http://paleobiol.geoscienceworld.org/content/23/2/247.abstract и т.п.) приводятся (чаще косвенные, как и в этой статье, вроде увеличения размеров и разнообразия акритархов или появления планктонных щетинкочелюстных, гребневиков и т.п.) доводы в пользу существования мезопланктона в раннем кембрии.
    Ответить
    • editor > glagol | 16.04.2014 | 16:15 Ответить
      > Опечатка - эвфузииды вместо эвфаузииды в подписи к рисунку.
      Большое спасибо, исправили.
      Ответить
Написать комментарий


Элементы

© 2005-2017 «Элементы»