Скелет примитивного кита из Перу самый тяжелый среди всех позвоночных

Новый вид примитивных китов, Perucetus colossus, оказался сравнительно невелик, — «всего» около 20 метров в длину, — но чрезвычайно массивен: по самым скромным оценкам его вес мог составлять около 100 тонн. Рисунок © Alberto Gennari из обсуждаемой статьи в Nature

Долгое время ученые полагали, что самое тяжелое млекопитающее из известных человечеству — это современный синий кит, морской гигант, достигающий веса 190 тонн. Ни гигантские динозавры, ни морские рептилии мезозоя, ни ископаемые киты — никто не мог поспорить с ним, пока международная группа исследователей не описала окаменелости нового вида китообразных, жившего около 39 миллионов лет назад у западного побережья Южной Америки. Животное было не особенно длинным — около 20 метров в длину (как крупный кашалот), — но чрезвычайно массивным: его кости были невероятно плотными, что может быть адаптацией к придонному кормлению, как у современных ламантинов. По разным оценкам при жизни колоссальный перуцет (Perucetus colossus) мог весить от 80 до 340 тонн, но исследователи полагают, что, исходя из средней оценки массы его скелета и среднего отношения массы скелета к общей массе тела у современных китообразных, его вес составлял около 180 тонн — близко к предельной массе синих китов и просто невероятно много с учетом относительно небольшой длины животного.

В земной истории самые тяжелые животные были жителями моря: хотя гигантские сухопутные динозавры-зауроподы достигали внушительных длины и роста, их массу серьезно ограничивали сила земного притяжения и предельная прочность костей и сила мышц, необходимые для удержания и перемещения громадного тела. Как итог, даже такие громадные животные как аргентинозавр (Argentinosaurus huinculensis) и барозавр (Barosaurus lentus), выраставшие до 30–35 метров в длину, едва ли весили больше 80 тонн (G. Paul, 2019. Determining the Largest Known Land Animal: A Critical Comparison of Differing Methods for Restoring the Volume and Mass of Extinct Animals). Существуют, конечно, несколько сомнительных видов «супергигантских» зауроподов, таких как брухаткайозавр (Bruhathkayosaurus matleyi), чей вес оценивается в 110–170 тонн (G. Paul, A. Larramendi, 2023. Body mass estimate of Bruhathkayosaurus and other fragmentary sauropod remains suggest the largest land animals were about as big as the greatest whales), однако эти оценки основаны на фрагментированных (и сегодня утраченных) окаменелостях, поэтому реальная масса животного могла быть существенно меньше (R. Molina-Pérez et al., 2020. Dinosaur Facts and Figures: The Sauropods and Other Sauropodomorphs).

Что касается морских животных, то настоящие тяжеловесы среди них начали появляться не раньше кайнозойской эры: крупнейшие морские рептилии мезозоя, такие как гигантские ихтиозавры (см. В конце триасового периода в швейцарских Альпах плавали зубастые ихтиозавры-гиганты («Элементы», 04.05.2022), Шонизавр, крупнейший ихтиозавр), достигали сопоставимых с зауроподами габаритов и весили до 80 тонн (M. Sander et al., 2021. Early giant reveals faster evolution of large body size in ichthyosaurs than in cetaceans), тогда как все прочие морские пресмыкающиеся были существенно мельче. Например, крупнейшие тилозавры (Tylosaurus), одни из самых впечатляющих мозазавров, весили «всего» около 20 тонн, а знаменитый «хищник Х», Pliosaurus funkei, один из самых крупных плиозавров, скорее всего, весил не больше 15 тонн, — как некрупный сейвал (Balaenoptera borealis). Вероятно, столь «скромные» габариты морских рептилий были обусловлены диетой: хотя некоторые исследователи «подозревают» как минимум ихтиозавров в питании сравнительно некрупной добычей, которую они всасывали наподобие китов, мозазавры и плиозавры определенно были хищниками-макрофагами, находившимися на вершине пищевой цепочки океана — и уже это серьезно ограничивало их максимальные размеры.

Возможно, некоторые гигантские ихтиозавры, такие как этот Shonisaurus sikanniensis, не только кормились подобно китам, но и выглядели похоже на морских млекопитающих, — однако даже они не достигали и половины их максимального веса. Рисунок © Марк Уиттон с сайта markwitton-com.blogspot.com

Впрочем, ранние киты тоже не могли похвастать гигантскими габаритами, и вплоть до появления в среднем эоцене базилозаврид (Basilosauridae) морские млекопитающие не превосходили размерами современных тюленей. Базилозавриды же стали первыми по-настоящему крупными китами: размер собственно базилозавра (Basilosaurus) достигал 18–20 метров в длину, хотя из-за своего стройного, змеевидного тела он весил намного меньше, чем современный кит того же размера, и по разным оценкам масса взрослого базилозавра составляла от 3 до 12 (в среднем — 6) тонн (P. D. Gingerich, 1998. Paleobiological Perspectives on Mesonychia, Archaeoceti, and the Origin of Whales). Долгое время исследователи полагали, что большую часть своей эволюционной истории киты оставались «легковесами», и лишь сравнительно недавно, около 3 миллионов лет назад, они начали стремительно увеличиваться в размерах из-за глобального понижения температуры Мирового океана — ведь в холодной воде млекопитающему выгоднее быть крупным, чтобы терять меньше тепла через шкуру и обрасти более толстым слоем подкожного жира (G. Slater et al., 2017. Independent evolution of baleen whale gigantism linked to Plio-Pleistocene ocean dynamics).

Итогом этого нового эволюционного тренда стало появление китов-великанов современности, из которых самый крупный — синий кит (Balaenoptera musculus), достигающий 33-метровой длины и веса 173–199 тонн. Все крупнейшие киты наших дней — активные пловцы, собирающие пищу в открытом океане, поэтому их кости тяжелы, но не чрезмерно: массивному скелету необходимо лишь обеспечивать животному нейтральную плавучесть, уравновешивая подъемную силу воздуха в легких. Большую часть времени все киты, включая кашалотов (Physeter macrocephalus), ныряющих за добычей на двухкилометровую глубину, проводят у поверхности океана, так что им не требуются «кости-грузила». А вот у других морских млекопитающих, сирен (Sirenia), неторопливо плавающих на мелководье и много времени проводящих у дна, кости более плотные, утолщенные, а их внутренние полости заполнены компактной костной тканью (V. de Buffrénil et al., 2010. Evolution of Sirenian Pachyosteosclerosis, a Model-case for the Study of Bone Structure in Aquatic Tetrapods).

И вот международная команда исследователей сделала удивительное открытие: они описали необычного базилозаврида, жившего около 39 миллионов лет назад и сопоставимого по длине тела с базилозавром, но обладавшего не изящным, а чрезвычайно массивным телосложением, делающим его похожим не на кита, а на ламантина (Trichechus). Кости были обнаружены на пустынном побережье региона Ика в Перу, и после многолетних раскопок в руки палеонтологов попали тринадцать позвонков, четыре ребра и фрагменты таза. Даже без учета массы, это было удивительно крупное животное, одно из крупнейших в свое время, так что ученые дали ему имя Perucetus colossus, или «колоссальный кит из Перу». В настоящее время остатки животного находятся в Музее естественной истории в Лиме.

Найденные фрагменты скелета голотипа перуцета (каталожный номер MUSM 3248) и силуэт этого животного в сравнении с человеком (обнаруженные кости выделены красным). Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature

Поскольку сохранилась лишь малая часть костей животного, для определения длины его тела палеонтологи воспользовались данными о других, более полно сохранившихся базилозавридах, таких как Cynthiacetus peruvianus, у которого было 20 грудных и 17 поясничных позвонков. Если у перуцета их было такое же количество, длина животного могла достигать 20 метров. Если же брать за основу относительно массивного Pachycetus wardii, у которого было наименьшее количество позвонков в семействе, перуцет вырастал не больше 17 метров в длину.

Внимательное изучение скелета перуцета показало, что его кости были невероятно массивными: все они несут признаки пахиостеосклероза, то есть они одновременно и сравнительно толще (пахиостоз), и более плотные (остеосклероз), чем у любого другого известного китообразного. Например, в ребрах полностью отсутствуют костномозговые каналы, а полости для кровеносных сосудов очень узкие. Подобное утяжеление скелета характерно только для современных сирен и некоторых вымерших базилозаврид, но ни у кого из родственников перуцета оно не развито до такой степени: из-за пахиостоза один позвонок перуцета вдвое крупнее, чем у 25-метрового синего кита! Авторы не исключают, что такое состояние костей могло быть результатом какой-то патологии, но в таком случае кости были бы утолщены неравномерно, — а у перуцета одинаково массивен весь скелет, что говорит о его нормальном состоянии.

Исходя из веса костей современных млекопитающих, рассчитанного объема тела и общего строения скелета перуцета, авторы оценили прижизненную массу скелета в 5,3–7,6 тонны. Это самый тяжелый скелет, известный для позвоночного животного, — он в два-три раза тяжелее, чем у 25-метрового синего кита. Оценки общей массы животного были основаны на соотношении между массой скелета и общей массой тела современных млекопитающих. Любопытно, что у современных китов скелет относительно легкий (4–10% общей массы тела), тогда как у сирен скелет весит примерно столько же, сколько у наземных млекопитающих (а у них кости довольно тяжелые; например, у человека они составляют 20% от общей массы тела). Основываясь на показателях сирен, вес перуцета оценили в 85 тонн. Если же брать за основу показатели китообразных и выбрать самое низкое соотношение масс скелета и тела, перуцет мог весить невероятные 340 тонн, что делает его самым тяжелым позвоночным животным из известных. С другой стороны, средняя оценка массы его скелета и среднее отношение массы скелета к общей массе тела у современных китообразных дают более скромные 180 тонн: это близко к предельному весу синих китов.

Сравнение формы ребер и позвонков у перуцета (a, c–d), современного синего кита (e, f–g) и меньшего базилозаврида синтияцета (h, i–j). Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature

Несмотря на сохранившиеся тазовые кости с хорошо развитой вертлужной впадиной, колоссальный вес перуцета исключает его возможность выхода на сушу, так что, исходя из строения костей, перуцет должен был быть жителем мелководья, использующим свой сверхуплотненный скелет для контроля плавучести, как это делают нынешние ламантины. Также не исключено, что солидный вес помогал перуцету противостоять бурным морским водам и жить в зоне прибоя, не рискуя быть разбитым о скалы. Исходя из чрезвычайной массивности позвонков, авторы предположили, что перуцет был медленным пловцом, при движении сгибавшим позвоночник только вверх-вниз, а вот ограниченные движения из стороны в сторону, предполагаемые для базилозавра, ему были недоступны.

К сожалению, череп перуцета не был найден, поэтому мы не можем судить о том, чем питалось это странное животное. Несмотря на сходство с ламантинами, едва ли перуцет был травоядным животным (такие вообще неизвестны среди китообразных). Возможно, способом питания он напоминал современных моржей (Odobenus rosmarus) и серых китов (Eschrichtius robustus), собирая моллюсков, ракообразных и других мелких животных на илистом морском дне. Также не исключено, что перуцет был падальщиком, как некоторые донные акулы, но такой способ питания, скорее всего, если и демонстрировался, то играл сравнительно небольшую роль в рационе этого весьма крупного животного.

К сожалению, такие киты могли существовать только в условиях высокопродуктивных прибрежных экосистем эпохи эоцена, и с падением их продуктивности из-за похолодания климата в конце этого периода не только перуанский кит-колосс, но и все базилозавриды пришли в упадок, уступив место предкам современных усатых и зубатых китов — пловцов открытого океана (M. Clementz et al., 2006. Isotopic records from early whales and sea cows: Contrasting patterns of ecological transition). Тем не менее, находка перуцета, бесспорно, весьма примечательна, ведь она доказывает, что виды-тяжеловесы среди китообразных появились намного раньше, чем полагали исследователи.

Источник: G. Bianucci, O. Lambert, M. Urbina, M. Merella, A. Collareta, R. Bennion, R. Salas-Gismondi, A. Benites-Palomino, K. Post, C. de Muizon, G. Bosio, C. Di Celma, E. Malinverno, P. P. Pierantoni, I. M. Villa, E. Amson. A heavyweight early whale pushes the boundaries of vertebrate morphology // Nature. 2023. DOI: 10.1038/s41586-023-06381-1.

Анна Новиковская