Предки млекопитающих первыми из наземных позвоночных освоили растительную пищу
В течение позднего карбона растительноядные животные независимо эволюционировали в самых разных линиях наземных позвоночных, и предки млекопитающих, синапсиды, не стали исключением. Однако до сих пор остатки древнейших растительноядных животных находили только в отложениях следующего, раннего пермского периода. Первые шаги эволюции на пути к появлению сухопутных вегетарианцев оставались скрытыми от глаз исследователей. Наконец в руки палеонтологов угодила уникальная окаменелость — естественный слепок черепных костей животного, жившего в московском веке каменноугольного периода, около 307 миллионов лет назад, на территории современных США. Судя по форме зубов, новый вид синапсид, названный меланэдафодоном (Melanedaphodon hovaneci), был всеядным животным с уклоном в растительноядность: он промышлял как грубыми хвощами и папоротниками, так и мелкими беспозвоночными.
В каменноугольном периоде на суше уже существовали густые леса, но все позвоночные питались в основном животным кормом — насекомыми, моллюсками, паукообразными, рыбой и мелкими сородичами. Крупных вегетарианцев среди обитателей суши все еще не было, ведь переход на вегетарианский образ жизни требует множества адаптаций — от подходящих для срезания растений зубов до объемистого кишечника, позволяющего переваривать съеденную пищу. Долгое время ученые полагали, что первые позвоночные, перешедшие на вегетарианство, появились на Земле только в начале пермского периода, независимо возникнув как минимум в двух эволюционных линиях: среди завропсид, или рептилий в широком понимании этого слова, включающих современных птиц, и синапсид, предков млекопитающих.
Среди синапсид наибольшего расцвета в ранней перми достигли две группы: казеиды (Caseidae; см. Эннатозавр, последний из казеид) и эдафозавры (Edaphosauridae). И те, и другие — массивные ящероподобные животные c небольшой головой, у которых зубы покрывали не только края челюстей, но также нёбо и внутренние части нижней челюсти, помогая удерживать и частично обрабатывать куски попадающей в рот пищи (R. Reisz, 2006. Origin of dental occlusion in tetrapods: signal for terrestrial vertebrate evolution?). Вероятно, основу их питания составляли водная и околоводная растительность, а также гниющая древесина. Казеиды, согласно некоторым предположениям, были полуводными животными (M. Lambertz et al., 2016. A caseian point for the evolution of a diaphragm homologue among the earliest synapsids), эдафозавры же — наземными, с внушительным «парусом» из обтянутых кожей отростков спинных позвонков, который одними палеонтологами рассматривается как терморегулятор или место для запасания жира, а другими — как демонстрационная структура наподобие павлиньего хвоста (S. C. Bennett, 2016. Aerodynamics and thermoregulatory function of the dorsal sail of Edaphosaurus; A. S. Romer, L. W. Price. 1940. Review of the Pelycosauria; A. K. Huttenlocker et al., 2011. Comparative osteohistology of hyperelongate neural spines in the Edaphosauridae (Amniota: Synapsida)).
Эдафозавр греется под первыми лучами солнца на берегу пресного водоема, покрытого густой растительностью, в том числе древовидными плаунами и папоротниками. Рисунок © Зденек Буриан с сайта daildeli.cz
До сих пор не было известно, как именно произошла «пищевая революция» среди предков млекопитающих: ученые находили остатки либо примитивных насекомоядных, либо поздних растительноядных синапсид, без каких-либо переходных форм. Но теперь исследователи из нескольких музеев США смогли заполнить этот эволюционный пробел благодаря находке нового вида синапсид в Линтоне, штат Огайо. Около 307 миллионов лет назад, во времена московского века (см. Moscovian) позднего каменноугольного периода, на этом месте располагался застойный пресный водоем, ставший настоящим кладезем ископаемых рыб и амфибий того периода (R. Hook, D. Baird, 1988. An Overview of the Upper Carboniferous Fossil Deposit at Linton, Ohio). Изредка в отложениях Линтона находили остатки примитивных рептилий, в том числе антракодромея (Anthracodromeus longipes), древнейшего из известных древесных позвоночных, однако остатки синапсид палеонтологам до сих пор не попадались.
И вот, наконец, ученым повезло: на двух пластинах кеннельского угля, извлеченных из местной угольной шахты и подаренных Музею естественной истории Карнеги Скоттом МакКензи, сохранились отпечатки большей части черепных и отдельных скелетных костей двух особей ископаемого вида, в котором по характерной форме и расположению зубов палеонтологи без труда определили примитивного эдафозавра. Он получил название меланэдафодон Хованека (Melanedaphodon hovaneci): родовое название можно перевести как «черный мостовой зуб», что относится к находке животного в угольных пластах и дополнительным зубам на птеригоиде, а видовое дано в честь Джорджа Хованека, который щедро пожертвовал средства на компьютерную томографию окаменелостей Линтона.
Голотип меланэдафодона (Melanedaphodon hovaneci, каталожный номер CM 93778). A — фотография угольной плиты с отпечатавшимися костями черепа (негативный рельеф); B — цифровая трехмерная модель (положительный рельеф); C — прорисовка образца и реконструированный череп животного, на котором зеленым выделены сохранившиеся части. Обратите внимание на мелкие выросты на птеригоиде (pt) — эти дополнительные зубы, напоминающие камни мостовой, помогали животному удерживать пищу во рту. Рисунок из обсуждаемой статьи в Scientific Reports
Исходя из размеров черепа, это было небольшое животное — длиной не больше полуметра. В этом отношении меланэдафодон напоминал другого позднекаменноугольного эдафозаврида, жившего позже — насекомоядного янтазавра (Ianthasaurus hardestii). Однако, в отличие от янтазавра, у меланэдафодона полноценно развились характерные для эдафозаврид дополнительные зубы на нёбе и птеригоидах, которые позволяли частично перетирать растительный корм и не требовались охотнику за насекомыми. К сожалению, отсутствие самих окаменевших костей не позволяет ученым оценить степень изношенности зубов и возможность питания грубой растительностью, но само наличие многорядной «зубной батареи», напоминающей таковую у эдафозавра, говорит о том, что меланэдафодон мог питаться растительной пищей.
Судя по луковицеобразным коронкам зубов, меланэдафодон мог быть дурофагом (см. Durophagy), питающимся некими объектами с твердой оболочкой, будь то покрытые раковиной улитки или стволы молодых хвощей. Поскольку впервые зубы такого типа возникли как минимум за десять миллионов лет до этого у «микрозавров» (возможно, полифилетической группы примитивных амфибий), возможно, именно через дурофагию древние любители моллюсков и насекомых «нащупали» путь к становлению вегетарианцами (A. Mann et al., 2020. Reassessment of historic ‘microsaurs’ from Joggins, Nova Scotia, reveals hidden diversity in the earliest amniote ecosystem). В частности, у некоторых «микрозавров» пантилид (Pantylidae) тоже имелись многочисленные дополнительные зубы, но не режущие, как у эдафозаврид, а давящие, приспособленные для крушения твердых панцирей беспозвоночных, и похожая зубная система у предков меланэдафодона могла стать переходным звеном по пути к вегетарианству.
Меланэдафодон был «первой ласточкой» среди животных, приспосабливавшихся к поеданию растительной пищи: их бурный расцвет начался лишь в пермском периоде, после чего в наземных экосистемах начали доминировать крупные позвоночные животные — как растительноядные, так и хищники. Желтым отмечены хищники, светло-зеленым — всеядные/растительноядные животные, питавшиеся кормами с низким содержанием клетчатки, темно-зеленым — растительноядные, питавшиеся кормами с высоким содержанием клетчатки. Рисунок из обсуждаемой статьи в Scientific Reports
Таким образом, история растительноядных наземных позвоночных отодвинулась еще дальше в прошлое, и новая находка дала ученым подсказку о том, каким образом питавшиеся насекомыми, паукообразными и моллюсками сухопутные позвоночные смогли начать жевать растительную пищу. Вероятно, рационом меланэдафодон походил на некоторых современных ящериц, таких как австралийский короткохвостый сцинк (Tiliqua rugosa): эти рептилии охотно поедают улиток и не брезгуют падалью, но все же большую часть их рациона составляют цветы, листья, плоды и другой растительный корм. В густых чащах каменноугольного периода такие животные были редкостью, но спустя без малого десять миллионов лет, с началом осушения климата и наступлением пермского периода, отдаленные потомки меланэдафодона покинули леса и стали доминирующими растительноядными животными на Земле.
Источник: A. Mann, A. C. Henrici, H.-D. Sues, S. E. Pierce. A new Carboniferous edaphosaurid and the origin of herbivory in mammal forerunners // Scientific Reports. 2023. DOI: 10.1038/s41598-023-30626-8.
Анна Новиковская
-
с внушительным «парусом» из обтянутых кожей отростков спинных позвонков, который мог служить как в качестве терморегулятора, позволяя этим животным быстрее нагреваться
Кто-нибудь кипятит воду, нагревая чайник сверху? )
Нагретую жидкость сложно заставить течь вниз по трубе в циркулирующей системе, замещая ею холодную. Поэтому греть кровь в парусе на спине невыгодно: нужен очень мощный насос (сердце), чтобы поднимать вверх холодную кровь, замещая ею нагретую, которая уже находится наверху, в парусе и по законам физики, нагреваясь, также сама стремится подниматься вверх.
Сам парус, в то же время, по всем параметрам - превосходный радиатор охлаждения, потому что имеет большую площадь рассеивания при малой толщине: какова толщина гребня, поглощающего солнечную энергию неважно, а вот для меньшего рассеивания тепла нужно иметь его как можно более толстым.
Поскольку в спинном гребне вряд ли проходили крупные кровеносные каналы, а лишь мелкие вены и капилляры, то и вовсе, для нагретой в них солнечными лучами крови это путь вникуда: будучи нагретой, вниз она не пойдёт, а, наоборот, устремится вверх к окончаниями капилляров, т.е. в тупик. И, только охладившись там, она сможет спуститься вниз.
В-общем говоря, по-любому, испещренный капиллярами настолько тонкий, что просвечивается, гребень эдафозавра скорее охлаждал кровь, нежели грел её.
И, если уж иметь такой парус для согревания, то лучше, чтобы он был расположен по бокам, например, раскрывался, как веер и походил на расправленные крылья. В таком виде и эффективность прогрева солнечными лучами при любой ориентации тела была бы лучше, и нагретой солнечными лучами крови легче было бы попадать из паруса в тело.
(Кстати, расправляются ли рукокрылые свои кожистые крылья - практически полный аналог паруса, ещё и тёмного, хорошо поглощающего тепло цвета - вися вниз головами на деревьях, для того, чтобы согреться на солнышке? Что-то не видел такого, наоборот, кутаются в них, как в кокон, напоминая гирлянды. Хотя для "нагретой солнцем" крови перетечь из крыльев, горизонтально в тело легче, чем сверху, из паруса на спине)
А так, учитывая, что для согревания под солнцем важна ориентация паруса, а для охлаждения на воздухе нет, то назначение спинного гребня эдафозавра (и, вдогонку, спинозавра), скорее, либо сугубо декоративное, либо в качестве органа охлаждения при перегреве в жаркую погоду.
Если допустить мысль, что парус эдафозавра грел его днём на солнце, то что он делал с ним ночью и в холодное время? Спрятать внутрь тела он его вряд ли мог, а в сложенном виде он представлял бы собой всё тот же компактный пластинчатый радиатор с большой площадью рассеивания тепла.
Почему мелкие животные и предметы охлаждаются быстрее крупных? Почему крупные динозавры могли легче переносить холодные ночи?
Что остынет быстрее - килограмм гвоздей или килограммовая гиря и почему? Конечно же гвозди.
Всё потому, что площадь [излучающей тепло] поверхности тела у более крупных тел относительно (своих же размеров тела) меньше, чем у мелких.
Тогда какой смысл увеличивать площадь тела с помощью паруса, которая холодной ночью сыграет с рептилиями злую шутку?
Это же очевидно, что эдафозавры могли (в отличие от современных рептилий) позволить себе такой большой парус, благодаря более тёплому климату (т.е. более высокой среднесуточной температуре воздуха). И никакой обогрев паруса солнечными лучами при одновременном риске ночного переохлаждения им не был нужен: полученное днем тепло впрок не запасешь (как это возможно с солнечными панелями), зато всю ночь будешь мерзнуть из-за большой площади поверхности рассеивания тепла, которую даёт спинной парус.
Глядя на картинку, можно сделать вывод, что эдафозавр почти всей нижней поверхностью туловища контактировал с землёй. То есть теплопотери были значительные - по видимому, на прохладной земле, если ему нужно было еще чем-то греться. Греться под солнечными лучами - значит земля под телом имела температуру ниже той, которая была необходима телу для комфорта. Ну, тогда эдафозавру энергетически более выгодным было бы не лежать на холодной земле, пытаясь при этом согреться с помощью спинного паруса, облучаемого солнечными лучами, а стоять на ногах, избегая прямого контакта брюха и хвоста с холодной землей. Теплопотери от постоянного контакта со значительной площадью поверхности его брюха и хвоста с прохладной землей не могут быть компенсированы нагревом паруса от солнечных лучей, которые были не способны прогреть землю на которой он лежал. Разве что его брюхо и хвост снизу были превосходно теплоизолированы; но тогда он не мог бы греться на теплом песке и камнях в жаркую погоду.
А ночью, когда от паруса толка нету, контакт брюха эдафозавра с ещё более холодной землей усугублялся охлаждением паруса прохладным ночным воздухом.-
Мощное сердце в любом случае нужно, потому что кровь по капиллярам самотёком не потечёт никогда. А если животное холоднокровное, то большую часть времени оно вообще одной температуры и конвекции там нет, хотя тепловая конвекция жидкостей вряд ли играет в кровеносной системе хоть какую-то роль.
-
кровь по капиллярам самотёком не потечёт никогда
Чтобы что-то утверждать так категорично - "никогда", надо быть уверенным в этом на 100%.
В растениях сок течёт сам, да еще вверх - капиллярный эффект.
Это же в школе проходят на уроках биологии.
Википедия [Капиллярность]: "Благодаря капиллярности возможны жизнедеятельность животных и растений"если животное холоднокровное, то большую часть времени оно вообще одной температуры
Это, если температура окружающей среды не изменяется.
-
-
-
Кто-нибудь кипятит воду, нагревая чайник сверху? )
Откуда тепло идет, оттуда и нагревают.
Солнце, оно знаете ли, всегда сверху ...
Вот вы, когда на травке лежите, то у вас в каком месте тела нагрев идет? Правильно, нагрев у вас всегда сверху будет.-
Конечно, воду в чайнике снизу нагревают, потому что тепло само всегда снизу вверх идёт)
Так в чайнике вся вода прогревается.
Иначе следовало бы делать не тёплые полы, а тёплые потолки.-
Хм, интересная у вас логика: оказывается, рептилии вполне могли бы сами себе делать теплые потолки, но вот все-таки не делают этого, потому что понимают не эффективность такого занятия.
-
Конечно не делают, потому что парус на спине для обогрева, как тёплый потолок это, действительно, неэффективно.)
Значит, парус - это вовсе не устройство для обогрева.
Логика проста и очевидна - если бы парус был бы так эффективен для обогрева, его имели бы и современные рептилии.-
Ну вот, оказывается можно заставить вас подумать!
Я ведь к тому вас и подводил, что хотя солнце греет только сверху, но его тепло может греть со всех сторон: теплый песок, теплые бока ванны с водой. И гребень спинной будет нагреваться солнцем не только в узкой полоске на самом его верху, но и с его боковых поверхностей. -
Логика проста и очевидна - если бы парус был бы так эффективен для обогрева, его имели бы и крокодилы
Эх, опять глупость сморозили. Какие именно крокодилы? Палеонтологи описали сотни видов крокодло-подобных тварей, которые жили везде и всегда. Вы что, их всех изучали? Вы уверены, что не было крокодилов со спинными гребнями?-
-
Вы высказали предположение, вам его и доказывать.
В данном случае, это вы должны перебрать всех известных предков крокодилов, и для каждого предка убедиться, что либо у него не было гребня, либо он был, но не для обгрева.-
Я сделал проще, еще в самом первом комментарии. Я обосновал неэффективность, а значит и бесполезность спинного паруса для обогрева, в принципе, для всех рептилий.
Значит, он использовался по другому назначению.-
Вовсе не так у вас было! Вы сделали ничем необснованное предположение, что в спинном гребне меньше кровеносных сосудов, чем в теле.
Теперь о неэффективности. Огромный хвост у павлина супер-неэффективен. Но он есть.
Николаус, у вас в каждом сообщении проблема. Написав одно сообщение, вы его как-то "подецки" тотчас же забываете, и далее с азартом пишите новые, не задумываясь о сохранении логики.
И еще одно. Если хотите поправить свой пост, то не делайте этого "по-тихому". Поставьте P.S. и сделайте добавку, как все честные люди делают.-
Главное, что это лишь моё предположение. Так это или не так должны рассудить профессионалы, изучающие спинной гребень.
И я о том же - что парус эдафозавра играл такую же роль, что и хвост у павлина. Или для самозащиты: за шею, покрытую шипастым гребнем хищник не укусит, в спину не вцепится.
И не надо переиначивать мои слова. Я говорил о "НЕЭФФЕКТИВНОСТИ, а значит и бесполезности спинного паруса ДЛЯ ОБОГРЕВА". А не просто неэффективности, как вы это преподнесли. На самок павлина он производит вполне себе хороший эффект)
Или вы хотели сказать, что павлин своим хвостом "супер-неэффективно" греется? Уточните, пожалуйста.
(На всякий случай: это всего лишь мой вопрос, я об ЭФФЕКТИВНОСТИ или НЕЭФФЕКТИВНОСТИ павлиньего хвоста ДЛЯ ОБОГРЕВА еще ничего не утверждал и не собираюсь этого делать. А-то еще припишите мне)
Если мои уточнения напрягают оппонента и ему нечем парировать, то значит я прав и иду в правильном направлении, отшлифовывая идею до совершенства.
Мысль (идея) может быть, либо правильной, либо неправильной. Если она правильная у оппонента, то ему не о чем переживать, никакие мои редактуры не смогут сделать её неправильной. А, если она у него неправильная, и я ему это покажу, разжую, то ему придется смириться.
-
-
-
-
-
-
-
-
-
И еще раз про нагрев воды сверху.
Воду в чайнике сверху моя мама не грела. А вот ванну с водой на улицу выставляла. За три-четыре часа солнце воду в ванне нагревало (сверху нагревало!), и я потом в этой ванне купался.-
Все его рассуждения о неэффективности паруса для согрева под лучами солнца строятся на его же фантазии "Поскольку в спинном гребне вряд ли проходили крупные кровеносные каналы, а лишь капилляры, то и вовсе, для нагретой крови это путь вникуда".
Одновременно с этим утверждает, что парус эффективен как радиатор для рассеивания тепла "А сам парус, в то же время, по всем параметрам - превосходный радиатор охлаждения".
В обоих случаях идет речь о переносе тепла между парусом и телом. Не ищите в его словах здравого смысла. -
-
Согласен! Думаю, что скоро он, KAAB, начнет затирать свои выдумки. Он часто так делает: понапишет ерунды, а потом всё свое стирает.
P.S. Так и есть! Написал мне тут гадостей, и тут же их стер.
-
-
-
А зимой не пробовали ванну с водой на улицу выставить?) В яркий солнечный день, чтобы воду солнцем "(сверху нагревало!)". Или, все-таки, стенки? ))
-
Зимой в яркий солнечный день, если нет ветра, то солнце очень хорошо греет. Я помню, в дестве в марте любил в такой день выйти на улицу в теплой рубашке, даже без куртки (я в селе жил). На улице минус восемнадцать, а мне тепло.
-
И надолго хватало тепла, сохранившего между ТЕПЛОЙ (очевидно, с ворсом, т.е. хороший теплоизолятор) рубашкой и теплокровным телом?
-
Вы никогда не видели, как при минусовой температуре воздуха в солнечный день вертикально стоящие темные столбы прогреваются солнцем настолько, что вокруг них образуются проталины?
-
Я в курсе, что темные, не прозрачные и не отражающие свет поверхности лучше воспринимают тепло, как, например, наружные боковые поверхности чугунной ванны. Обычная же неподкрашенная вода в ванне не является таковой.
Это всё не принципиально, т.с. offtop. Мои обоснования насчет неэффективности и бесполезности спинного паруса в качестве теплоприемника можно прочесть в первом посте. И высказать там свои возражения, если таковые имеются.
-
-
-
-
Новости: Палеонтология
Художественная реконструкция синапсиды Melanedaphodon hovaneci, найденной в штате Огайо (США). Судя по датировкам, меланэдафодон жил задолго до других известных по палеонтологической летописи родственных ему синапсид. Строение зубов указывает на то, что он, вероятно, был одним из первых крупных сухопутных вегетарианцев на Земле. Рисунок из обсуждаемой статьи в Scientific Reports