Эволюционное решение уйти в воду, как это сделали некоторые предки крокодилов почти 200 миллионов лет назад, является выбором свободы от силы тяжести, территориальных границ, ограничений в питании.
Влияние эволюции на размер тела крокодила
Исследование, проведенное Уиллом Джеарти из Университета Небраски - Линкольна, который составил базу данных из 264 видов, относящихся к Триасовому периоду, говорит, что свобода была скрытым принуждением.
Изучив данные разных видов, имеющих общего предка, Джеарти обнаружил, что средний вес водных крокодилов превышал их полуводных и не имеющих выхода к морю родственников иногда в 100 раз. Это говорит о том, что переход к воде уменьшил диапазон размеров тела, в частности ограничил минимальный порог, нужный для выживания на глубине. А максимальный размер водных видов, напротив, не изменился.
Тогда Джеарти вывел набор уравнений для оценки крупных размеров тела в водных, полуводных и земных условиях.
«Все три среды обитания имели примерно одинаковый верхний предел (по размеру)», - сказал он.
Емкость легких и тепло тела
Два основных фактора - емкость легких и тепло тела - похоже, способствовали уменьшению размеров тела. Предыдущие исследования предполагали, что водные крокодилы стали крупными, потому что им нужно было глубоко нырять за едой. Углубившись в литературу, Джеарти узнал, что объем легких увеличивается в зависимости от размера тела. По его словам, при больших размерах нужно погружаться глубже и тратить больше энергии для поиска необходимого количества продуктов питания, что помогло закрепить планку максимального размера.
Погрузиться на глубину или греться на солнце
Вода ворует тепло гораздо быстрее, чем воздух. Проблема усугублялась тем, что температуры в водах, которые они занимали, ниже, чем температуры воздуха, которыми наслаждались их собратья на суше. Это значит, что у крокодилов было 2 варианта: ограничить время и глубину их погружений, чтобы они могли возвращаться на поверхность и греться на солнце, или рисковать замерзанием до смерти во время более глубоких поисков пищи. «Простейший способ противостоять этому - стать больше», - сказал Джеарти.
Увеличение было нужно, так как объем тканей тела, генерирующий тепло, увеличивается быстрее, чем площадь поверхности кожи, которая его отдает. Но последствия потери тепла по-прежнему тормозили развитие водных видов.
«Они действительно должны были начать с большего размера, - сказал Джеарти. - Так что морской крокодил должен был эволюционировать от наземного крокодила, который уже был больше обычного».
Изучаемые записи позволили Джеарти и Джонатану Пейну, его бывшему студенту в Стэнфордском университете, определить минимальный порог веса для выживания в воде: 10 кг.
«Мы смогли объяснить с помощью физиологических уравнений, почему не было морских крокодилов меньше определенного размера, - сказал Джеарти. - Это указывает на то, что окружающая среда влияет на размеры тела животных. А именно физические и химические свойства мира, в котором мы живем, движут этим. Если хотите войти в новую среду обитания, нужно соответствовать этому набору свойств».
Борзая и дельфин
С помощью студента в Стэнфорде и финансирования Национального научного фонда, Джеарти провел большую часть лета 2017 года, изучая записи окаменелостей, которые легли в основу нового исследования. В частности, многие из наземных окаменелостей имеют следы тел, едва напоминающие профиль современного крокодила.
«Например: представьте себе борзую, а затем наденьте на нее череп крокодила, - сказал Джеарти. - Были такие создания, которые бегали по земле 200 миллионов лет назад».
Естественный отбор формирует тело для преодоления проблем, связанных с водой. Чешуя, пластины и другие увеличивающие сопротивление отложения кожи исчезли. Головы и хвосты сплющены. Морды сузились.
«Все они были похожи больше на дельфинов, чем на современных крокодилов, с более длинными, тонкими хвостами, - сказал он. - И у некоторых были очень похожие на весло ноги, почти как плавники».
Несмотря на то, что современные виды крокодилов являются полуводными, такие особенности строения тела послужили водным видам - более чем 100 миллионов лет.
«Мало кто говорил об этом, но на самом деле эти виды были довольно успешными, - сказал он. - И некоторые даже не пострадали из-за крупных катастрофических событий. Падение астероида уничтожило динозавров, многие земные виды вымерли, но одна морская группа продолжала существовать еще долго».
