Синие киты были гигантами уже полтора миллиона лет назад

Рис. 1. Реконструкция внешнего вида найденного в Италии синего кита (Balaenoptera cf. musculus, буквы «cf.» указывают на предварительное определение видовой принадлежности). Рисунок с сайта nationalgeographic.com

Синие киты, относящиеся к усатым китам (Mysticeti), — крупнейшие животные на Земле. Эволюционная история усатых китов насчитывает более 30 млн лет, но, судя по палеонтологическим находкам, почти всё это время киты были сравнительно небольшими: длина тела у большинства видов не превосходила 10 метров. Считалось, что размеры тела китов росли постепенно и довольно медленно вплоть до среднего плейстоцена, когда характер роста сменился и киты резко достигли современных размеров (длина синего кита достигает 33 метров!). Однако недавние находки остатков синего кита в Италии, а также нескольких китообразных в Перу заставляют пересмотреть взгляды на эволюцию размеров усатых китов. Кит из Италии жил 1,25–1,5 млн лет назад и был около 26 метров в длину, то есть морские гиганты появились сильно раньше, чем предполагалось.

Представители усатых китов (Mysticeti) — самые большие животные на Земле: крупнейший из них синий кит (Balaenoptera musculus) достигает 33 метров в длину и массы 170 тонн. Усатые киты некоторых других видов тоже вырастают до 20 метров и больше. Такие размеры, по-видимому, являются эволюционным следствием способа питания усатых китов: они отфильтровывают пищу (криль, мелкую рыбу, бентос) из воды или донного ила при помощи китового уса. Поскольку основная добыча очень мелкая, то выгоднее «зачерпывать» за один раз побольше: так можно и больше съесть за один «присест», и быстрее насытиться, и больше жира запасти, чтобы было на чем дожить до следующего пиршества. Ну а жизнь в воде удачно компенсирует издержки большой массы тела.

Современные палеонтологические данные указывают на то, что усатые киты отделились от зубатых китов 35–30 млн лет назад (в позднем эоцене или олигоцене). У первых усатых китов ус был примитивным и сочетался с наличием зубов. Большую часть своей эволюционной истории усатые киты оставались сравнительно небольшими, а их размеры увеличивались со временем медленно и в целом эта закономерность описывается линейной зависимостью. Вплоть до плиоцена (4–5 млн лет назад) самые крупные киты не превосходили 10 метров в длину. Правда, некоторые киты выбиваются из общего ряда и ставят этим перед учеными важные вопросы: найденное в конце 1980-х годов на антарктическом острове Симор китообразное Llanocetus, датируемое поздним эоценом, скорее всего было больше 8 метров в длину.

Тем не менее ученые предполагали, что истинный гигантизм у этой группы возник совсем недавно, — 4,5–0,13 млн лет — то есть в плейстоцене или даже в плиоцене: по имеющимся находкам именно в это время происходит эволюционный сдвиг в сторону стремительного увеличения размеров тела усатых китов (которое уже не укладывается в линейную зависимость). Относительно синих китов, эволюционная ветвь которых отделилась от остальных китов 8–10 млн лет назад, считалось, что они быстро достигли современных размеров совсем недавно — где-то около 300 000 лет назад.

По одной из версий такой резкий скачок мог быть связан с климатом (E. Pennisi, 2017. Why whales grew to such monster sizes). Начавшиеся в этот период времени относительно регулярные глобальные оледенения планеты сопровождались интенсивным таянием наступавших ледников весной и летом. Талые воды выносили в океан большое количество питательных веществ, которыми питаются планктонные ракообразные. В результате их численность заметно возрастала, но крайне неравномерно. То есть, с одной стороны, резко увеличивалась кормовая база китов, а с другой стороны, такие лакомые места находились довольно далеко друг от друга. В итоге и без того крупные усатые киты получили сильный эволюционный стимул еще сильнее увеличиваться в размерах: чем больше хвост, тем проще преодолевать большие расстояния.

Серьезной проблемой при изучении эволюции китообразных является крайне скудный набор ископаемых остатков. По понятным причинам скелеты большинства умерших особей захораниваются на глубине и недоступны палеонтологам. Более того, при глобальном оледенении сильно падает уровень моря, так что киты, обитавшие на Земле во времена ледниковых периодов, плавали в основном далеко от нынешних берегов. Остатки древних китов надо искать там, где из-за тектонических процессов происходит поднятие земной коры и дно древнего моря оказывается доступным. Одно из таких мест — Апеннинский полуостров, который начал формироваться в миоцене (около 20 млн лет назад), где на поверхности оказались породы древнего океана Тетис.

В 2006 году на берегу озера Сан-Джулиано (Lago di San Giuliano) в итальянской провинции Матера местный фермер, использовавший воды озера для орошения своих полей, обнаружил гигантские кости. За исследование находки взялась международная команда палеонтологов, возглавляемая Джованни Биануччи (Giovanni Bianucci) из Пизанского университета. Ученым потребовалось три года, чтобы полностью извлечь остатки кита. Раскопки проводились осенью, когда уровень воды в озере можно было снизить без ущерба сельскому хозяйству (рис. 2). После исследования китовые кости были переданы в Археологический музей Матеры (Museo Archeologico Nazionale Domenico Ridola). Их возраст, определенный по образцам микрофоссилий, найденных в тех же отложениях, составил 1,49–1,25 млн лет.

Рис. 2. Раскопки скелета синего кита на берегу озера Сан-Джулиано (Италия). Фото с сайта newscientist.com

К сожалению, ископаемые остатки кита из Матеры сохранились довольно плохо. Тем не менее удалось выделить ряд морфологических признаков в строении черепа, роднящих его с современным синим китом. Сохранившаяся задняя часть черепа имеет ширину 2,94 метра (рис. 3) — исходя из этого ученые оценили общую длину тела кита в 23,4–26,1 м (для усатых китов считается известной связь между размерами черепа и длиной тела, см. N. D. Pyenson, S. N. Sponberg, 2011. Reconstructing Body Size in Extinct Crown Cetacea (Neoceti) Using Allometry, Phylogenetic Methods and Tests from the Fossil Record), что вполне соответствует размерам современных синих китов. Все это позволило отнести кита из Матеры, хоть и не со стопроцентной вероятностью, к виду Balaenoptera cf. musculus (буквы «cf.» означают, что это неподтвержденная идентификация).

Рис. 3. Задняя часть черепа найденного в Италии синего кита (вид с лицевой стороны) и его реконструкция. Рисунок с сайта nationalgeographic.com

Помимо собственно определения видовой принадлежности кита из Матеры ученые проанализировали эволюцию размеров китообразных с учетом информации, которую дала эта находка, а также найденные несколько лет назад в Перу остатки трех других видов китообразных (рис. 4; см. G. Bianucci et al., 2016. Fossil marine vertebrates of Cerro Los Quesos: Distribution of cetaceans, seals, crocodiles, seabirds, sharks, and bony fish in a late Miocene locality of the Pisco Basin, Peru и C. Di Celma et al., 2017. Sequence stratigraphy and paleontology of the Upper Miocene Pisco Formation along the western side of the lower Ica valley (Ica desert, Peru)). Два из них относятся к древним полосатиковым и датируются возрастом 7,5 и 6,7–6,9 млн лет, их длина оценивается примерно в 15 метров. Датировка третьего вида, который был отнесен к роду Pelocetus, гораздо менее точная (возможный диапазон: 18–9 млн лет назад), а оценка длины его тела составляет примерно 12 метров.

Рис. 4. Изменение размера китов со временем. Разными метками показаны разные таксоны: серыми кругами — вымершие виды усатых китов, серыми треугольниками — архаичные усатые киты, у которых еще не выродились зубы, красными кругами — новые находки китов из Италии и Перу. Серыми полосами показаны квантили (светло-серая полоса соответствует 90%, темно-серая — 95%) проведенных симуляций эволюции китообразных на основе имевшихся ранее данных (без учета новых находок). График из обсуждаемой статьи в Biology Letters

Многочисленные компьютерные симуляции с разными макроэволюционными моделями показали, что «взрывной» рост длины тела, который знаменуется сходом с линейной зависимости от времени, у крупных усатых китов должен был начаться раньше: 3,6 млн назад или даже еще раньше. Ученые подчеркивают, что эти оценки вовсе не означают, что все усатые киты стали быстро расти. Палеонтологические данные указывают на то, что сравнительно маленькие формы вполне благополучно существовали почти на всей эволюционной истории усатых китов, а исчезли лишь около 3 млн лет назад (F. G. Marx, R. E. Fordyce, 2015. Baleen boom and bust: a synthesis of mysticete phylogeny, diversity and disparity).

Источник: Giovanni Bianucci, Felix G. Marx, Alberto Collareta, Agata Di Stefano, Walter Landini, Caterina Morigi and Angelo Varola. Rise of the titans: baleen whales became giants earlier than thought // Biology Letters. 2019. DOI: 10.1098/rsbl.2019.0175.

Антон Ульяхин