Орнамент вымирания: как сложность строения раковины привела аммонитов к исчезновению

На протяжении истории Земли происходило множество вымираний — от глобальных катастроф, таких как Великое вымирание в конце палеозоя, до исчезновения отдельных видов, например, птицы додо или сумчатого волка.

Фото: commons.wikimedia.org by Bereza23, CC BY 4.0

Причины этих событий разнообразны: 66 миллионов лет назад динозавры исчезли, вероятно, из-за падения астероида, вызвавшего длительную зиму. А пермско-триасовое вымирание связывают с массовыми выбросами лавы, известными как сибирские траппы.

Человечество также сыграло свою роль в исчезновении многих видов. Примером может служить судьба гигантских птиц моа, которые вымерли из-за охоты. Климатические изменения также способствовали вымиранию таких видов, как мамонты, которых добили охотники, потепление и болезни около четырех тысяч лет назад.

Однако вымирание — это не всегда результат внезапных катастроф. Иногда оно может быть следствием естественных эволюционных процессов, что проследить гораздо сложнее. Команда биологов и геологов из Китая, Франции и Германии решила изучить, как усложнение строения может повлиять на выживаемость видов. Для своего исследования они выбрали аммонитов — древних головоногих моллюсков, которые исчезли около 66 миллионов лет назад.

Учёные отобрали 146 окаменелостей аммонитов для анализа их раковин с использованием новых методов сканирования. Они рассчитывали индекс двухмерного орнамента раковин, используя фотографии с боковых и фронтальных сторон. Исследователи изучали детали орнамента: его плотность, высоту и ширину, чтобы понять, как эти особенности связаны с продолжительностью существования видов.

Далее команда исследовала эволюционную динамику аммонитов на разных временных отрезках, используя 211 таксонов из раннего юрского периода и 462 из мелового, самого длительного периода их существования. Результаты исследования были опубликованы в журнале Current Biology.

Анализ показал, что моллюски с более сложным и ярким орнаментом на раковинах, как правило, жили значительно меньше других. Раковины раннеюрских аммонитов, которые существовали менее трёх миллионов лет, имели более выраженные орнаменты, тогда как более долгоживущие виды имели более гладкие раковины. Этот же вывод подтвердился и для аммонитов мелового периода — сложность орнамента оказывалась связана с короткой продолжительностью жизни.

Особенно много сложных раковин исследователи обнаружили у представителей семейства Liparoceratidae из плинсбахского яруса. Эти виды демонстрировали усложнение строения своих раковин, что, как выяснилось, сокращало их жизненный цикл. Причём только таксоны с наиболее замысловатыми формами орнамента оказались короткоживущими.

Учёные предполагают, что усложнение строения раковины могло требовать значительных энергетических затрат на её создание. Согласно теории энергетического бюджета, организмы с высокими энергоёмкими потребностями менее адаптированы к условиям с ограниченными ресурсами. Например, во время пермско-триасового вымирания у аммонитов наблюдался отбор в пользу видов с более простыми и гладкими раковинами, в то время как сложные формы не выжили.

Однако есть и альтернативная гипотеза. Согласно ей, виды с более сложным строением могут быть более эволюционно пластичными, что позволяет им быстрее адаптироваться к изменениям окружающей среды. Аммониты могли изменять свои раковины в зависимости от условий, таких как изменение уровня моря, температуры воды или бескислородные события. Именно с такими явлениями наиболее тесно коррелировали пики роста сложности орнамента на их раковинах.

Тем не менее, результаты исследования демонстрируют важную закономерность: более простая структура организма повышает его шансы на выживание.

Уточнения

Аммони́ты — подкласс вымерших головоногих моллюсков, существовавших с девона по палеоген. Своё название аммониты получили в честь древнеегипетского божества Амона, иногда изображавшегося с рогами барана.