Считается, что океан освобождает их от ограничений жизни на суше. На самом деле все наоборот.
Автор: Эд Янг
Впервые, когда я встретился лицом к лицу с морским львом, то чуть не закричал. Тогда я занимался подводным плаванием, и, однажды, подняв глаза увидел гигантское создание перед маской. Его глаза были опалесцирующими. Длинные клыки намекали на его тесные эволюционные связи с наземными хищниками, такими как медведи и собаки. И самое страшное — существо было огромно.
Млекопитающие, живущие в океане, как правило огромны. Ластоногие тюлени, морские львы и моржи – все они огромные существа. То же самое можно сказать о ламантинах, дюгонах, китах. Раз за разом предки пушных млекопитающих уходили в океан и увеличивались в размерах. Но почему это происходило?
Большинство объяснений этой тенденции рассматривают океан как своего рода свободную среду. Вода частично освобождает тела млекопитающих от ярма силы тяжести, позволяя развить тяжелые туши, которые невозможно поддерживать на суше. Вода не ограничивается узкой территорией, предоставляя массивные районы для подкорма: огромное количество планктона, ракообразных и рыб гораздо богаче питательными веществами, чем то, что можно встретить на суше.
Но у Уильяма Гирти из Стэнфордского университета есть совсем другое объяснение. Для него океан обуславливает размер млекопитающих не потому, что он освобождает их от пределов суши, а потому, что навязывает им новые.
«Когда вы входите в воду, вы начинаете терять тепло своего тела, которое не теряете на суше или в воздухе» — объясняет он. Чтобы противостоять этой постоянной потере тепла, люди используют мокрые костюмы, киты имеют растрескивание, а выдры — толстый мех. «Но на самом деле самый простой способ противодействовать этому — это стать больше» — говорит Гирти. Объем тела увеличивается быстрее, чем площадь поверхности, поэтому вы производите больше тепла в своем теле, но теряете сравнительно меньше от своей кожи. Но животные не могут стать бесконечно большими, потому что более крупные тела также требуют больше топлива. Поэтому их размер ограничен доступной пищей.
Таким образом, потребность сохранять тепло обуславливает размер тела океанических млекопитающих, в то время как потребность в еде устанавливает его ограничения. И разрыв между ними, найденный Гирти, удивительно небольшой – на суше он гораздо больше.
Вместе с Джонатаном Пейном, также из Стэнфорда и Крейгом Макклейном из Морского консорциума университетов штата Луизиана, Гирти собрал данные о размерах почти 7 000 видов млекопитающих, как живых, так и вымерших. Он показал, что морские группы — киты, ламантины и тюлени — независимо друг от друга достигают средней оптимальной массы около 1100 фунтов (около 500 кг. – ред.).
Очевидно, что существует много вариаций — у кашалота явно нетакой же размер, как у дельфина. Но, самое главное, их гораздо меньше в воде чем на суше. «Минимальный размер этих водных групп в тысячи раз больше, чем для наземных групп, но максимальный размер отличается от минимального в 25 раз» — говорит Гирти — «Странно, что раньше никто этого не заметил» (здесь важно напомнить, что речь идёт только о млекопитающих – прим.ред.).
Эти тенденции не согласуются с мыслью о том, что океан — более свободная среда. Оказывается вода налагает строгие ограничения. Чтобы процветать в нем, млекопитающие должны иметь правильный размер: не слишком большой и не слишком маленький. И Гирти смог рассчитать границы этой зоны Голидлокса благодаря набору уравнений, которые связывают размер млекопитающего с теплоотдачей в воде и скоростью, с которой он может найти пищу. Согласно этим уравнениям оптимальный средний размер — как оптимальный средний уровень в 1100 фунтов, которого и достигли многие морские млекопитающие .
Это достаточно правдоподобно, отмечает Саманта Прайс из Университета Клемсона, изучающая эволюцию млекопитающих. «Но эволюция сложна, — говорит она, — и энергетические компромиссы, возможно, не привели к эволюции больших размеров в полной изоляции». Возможно, что другие предлагаемые факторы, такие как повышенная плавучесть, облегчили достижение морскими млекопитающими идеального размера.
И как всегда в биологии есть исключения. Морские выдры, например, необычайно малы для морских млекопитающих – они размером примерно с лабрадора. Это может быть потому, что их чрезвычайно толстый мех с миллионом волосинок на квадратный дюйм позволяет им оставаться теплыми, не будучи большими. Они также проводят много времени на суше, где потеря тепла это небольшая проблема.
С другой стороны, усатые киты выходят за пределы 1100-фунтового оптимума. Самый большой из них, синий кит, может достигать 400 000 фунтов. Он и его поистине гигантские родственники появились только в последние несколько миллионов лет эволюции кита, и Ник Пененсон из Смитсоновского института считает, что он знает почему. Около 3 миллионов лет назад сочетание изменений ледников, ветров и течений привело к большому количеству питательных веществ в прибрежных водах, которые стали пищей полчищ ракообразных, в свою очередь ставших добычей для китов. Но, как я писал в прошлом году:
«Эти райские уголки были распределены неравномерно. Они разделены буквально пустынями без пищи. И это, говорит Пьенсон, объясняет, почему гигантские усатые киты развились. Они прекрасно адаптированы для охоты на редкую, но концентрированную добычу. Их огромный размер позволяет им выживать на длинных участках, не встречая никакой пищи. И они развили технику кормления, называемую кормлением выпадения, где они ускоряются в мелководье добычи, открывают свои гигантские пасти и всасывают огромные объемы воды.
Возникновение концентрированной добычи и эволюция техники кормления позволили китам преодолеть средний размер морских млекопитающих. Вот почему они, а не, например, ламантины, превратились из крупных животных в самых крупных существ, которые когда-либо существовали.
Оригинал: TheAtlantic
