Эволюционный успех первых крупных хищников на суше был обусловлен их необходимостью совершенствоваться в качестве убийц, предполагают исследователи из Бристольского университета и Открытого университета.
Предшественники млекопитающих правили Землей около 60 миллионов лет, задолго до появления первых динозавров. Они превратились в главных хищников на суше между 315–251 миллионами лет назад.
Исследователи изучили анатомию челюстей и размер тела плотоядных синапсид, используя эти черты, чтобы реконструировать вероятные пищевые привычки этих древних хищников и составить график их экологической эволюции во времени. Они обнаружили серьезный сдвиг в функции синапсидной челюсти примерно 270 миллионов лет назад, связанный со значительным сдвигом в хищническом поведении, который имеет важные последствия для эволюции наших самых ранних предков.
По мере того как травоядные становились крупнее и быстрее, хищники адаптировались, становясь крупнее и лучше хищниками, чтобы выжить.
«Ранние синапсидные хищники, такие как знаменитый парусный диметродон, имели довольно длинные челюсти с множеством зубов, чтобы гарантировать, что, как только они поймают свою добычу, она не ускользнет», — объяснил ведущий автор исследования Суреш Сингх из Бристольской школы наук о Земле. «Однако мы увидели сдвиг в функции челюсти в сторону более коротких челюстей с большей мышечной эффективностью и меньшим количеством зубов, сосредоточенных в передней части челюсти — это были челюсти, приспособленные для глубоких и мощных укусов. Изменение показывает, что более поздние хищники-синапсиды уделяли больше внимания нанесению тяжелых травм и, следовательно, более быстрому убийству своей добычи. Среди этих более поздних синапсидов были самые первые саблезубые хищники! Это изменение подчеркивает, что хищники столкнулись с новым селективным давлением со стороны своей добычи».
Это открытие обеспечивает важный контекст для ключевого шага в эволюции синапсид. «Реорганизация синапсидных челюстей, произошедшая в это время, уже давно известна как большой шаг на пути к эволюции млекопитающих», — добавил соавтор исследования Армин Элслер. «Эти изменения не только делают челюсть более эффективной; они также отмечают самую раннюю реконструкцию челюсти, которая также создала сложное ухо, встречающееся у млекопитающих. Что послужило причиной этого первого шага? Наше исследование предполагает, что это было частично вызвано экологическим давлением со стороны их добычи».
Еще один соавтор Том Стаббс сказал: «Время изменения функции челюстей соответствует эволюции новых более крупных и быстрых травоядных животных, с которыми хищникам пришлось бы столкнуться более серьезно. Риск для хищников получить травму или погибнуть возрос, поэтому некоторые синапсидные хищники стали более крупными и лучшими убийцами, чтобы преодолеть эти риски».
Этот сдвиг отражает новый динамизм во взаимоотношениях хищник-жертва, который показывает, что жизнь на суше развивалась быстрее.
«Поздний палеозой был временем, когда животные впервые начали жить, питаться и размножаться исключительно на суше», — сказал профессор Майк Бентон, соруководитель исследования. «Они стали полностью наземными, колонизируя новые места обитания и эксплуатируя новые ресурсы, расположенные дальше от водной среды, от которой они раньше полагались.
Ученые отмечают, что полученные результаты показывают, как изменилось избирательное давление на этих ранних наземных животных по мере того, как они стали лучше адаптироваться к жизни на суше — поймать другое животное, которое может быстро двигаться и вырасти до больших размеров, гораздо сложнее, чем поймать скользкую маленькую рыбку или амфибию.
Взаимодействия хищник-жертва сегодня являются важной движущей силой поведения животных, поэтому очень интересно увидеть это влияние через анатомическую эволюцию на протяжении миллионов лет и обнаружить, что они потенциально ответственны за некоторые большие скачки в нашей собственной эволюционной истории.
Это подчеркивает, как палеонтологи могут использовать взаимосвязь между формой и функцией, чтобы исследовать, как могли жить разные доисторические животные, и это может многое рассказать нам об эволюции жизни на Земле.
Исследователи также обнаружили, что морфологическое разнообразие синапсидных хищников увеличилось после сдвига, с добавлением новых функциональных групп, адаптированных либо для более высоких скоростей укуса, либо для еще более мощных укусов в середине поздней перми – около 265-251 миллионов лет назад. Оценив, как с течением времени размеры этих новых видов плотоядных животных сравнивались в разных сообществах, они поняли, что эти сообщества, возможно, начали очень напоминать сообщества современных хищных млекопитающих.
