Новый анализ минералов зуба подтверждает, что акула мегалодон была теплокровной

Крупнейший морской хищник, который когда-либо жил, не был хладнокровным убийцей. Новый анализ, проведенный учеными-экологами из Калифорнийского университета, Калифорнийского университета в Мерседе и Университета Уильяма Патерсона, проливает свет на способность теплокровного животного регулировать температуру своего тела и может помочь объяснить, почему оно вымерло.

После анализа изотопов в зубной эмали древней акулы, которая вымерла около 3,6 млн. лет назад, ученые пришли к выводу, что мегалодон мог поддерживать температуру тела, которая была примерно на 13°F (около 7°C) теплее, чем окружающая вода.

Эта разница температур больше, чем та, которая была определена для других акул, живших рядом с мегалодоном, и достаточно велика, чтобы отнести мегалодонов к теплокровным.

Статья, опубликованная в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, предполагает, что количество энергии, которую мегалодон использовал для того, чтобы оставаться теплым, способствовало его вымиранию. Это имеет значение для понимания текущих и будущих изменений окружающей среды.

"Изучение движущих факторов вымирания такой успешной хищной акулы, как мегалодон, может дать представление об уязвимости крупных морских хищников в современных океанических экосистемах, испытывающих последствия продолжающегося изменения климата", - сказал ведущий исследователь Роберт Игл, доцент кафедры атмосферных и океанических наук Калифорнийского университета и член Института окружающей среды и устойчивого развития Калифорнийского университета.

Мегалодоны, которые, как полагают, достигали длины до 50 футов, принадлежали к группе акул, называемых макрелевыми акулами - сегодня к этой группе относятся большая белая акула и акула-дровосек. В то время как большинство рыб являются холоднокровными, с температурой тела, равной температуре окружающей воды, макрелевые акулы поддерживают температуру всего тела или отдельных его частей несколько теплее, чем окружающая их вода, что называется мезотермией и региональной эндотермией, соответственно.

Верхний зуб мегалодона (справа) карликовее зуба белой акулы. Credit: Harry Maisch/Florida Gulf Coast University

Акулы накапливают тепло, вырабатываемое их мышцами, что отличает их от полностью теплокровных или эндотермических животных, таких как млекопитающие. У млекопитающих температура тела регулируется областью мозга, называемой гипоталамусом.

Различные свидетельства намекают на то, что мегалодон мог быть мезотермическим. Но без данных о мягких тканях, которые определяют температуру тела современных акул, было трудно определить, был ли мегалодон эндотермиком или в какой степени. 

В новом исследовании ученые искали ответы в наиболее богатых ископаемых останках мегалодона - его зубах. Основным компонентом зубов является минерал под названием апатит, который содержит атомы углерода и кислорода. Как и все атомы, углерод и кислород могут быть в "легкой" или "тяжелой" форме, известной как изотопы, и количество легких или тяжелых изотопов, входящих в состав апатита при его формировании, может зависеть от ряда факторов окружающей среды. Таким образом, изотопный состав ископаемых зубов может дать представление о том, где жило животное и какие виды пищи оно употребляло, а для морских позвоночных - такую информацию, как химический состав морской воды, в которой жило животное, и температура его тела.

"Изотопы, сохранившиеся в минералах, из которых состоят зубы, можно рассматривать как своего рода термометр, показания которого могут сохраняться миллионы лет", - сказал Рэнди Флорес (Randy Flores), докторант Калифорнийского университета и сотрудник Центра многообразного лидерства в науке, который работал над исследованием. "Поскольку зубы формируются в тканях животного, когда оно живо, мы можем измерить изотопный состав ископаемых зубов, чтобы оценить температуру, при которой они сформировались, а это говорит нам о приблизительной температуре тела животного при жизни".

Поскольку большинство древних и современных акул не способны поддерживать температуру тела значительно выше температуры окружающей морской воды, изотопы в их зубах отражают температуру, которая мало отличается от температуры океана. У теплокровных животных, однако, изотопы в зубах регистрируют эффект тепла, выделяемого телом животного, поэтому зубы показывают температуру, более теплую, чем окружающая морская вода.

Исследователи предположили, что любое различие между изотопными показателями мегалодона и других акул, живших в то же время, указывает на степень, до которой мегалодон мог согревать свое тело.

Исследователи собрали зубы мегалодона и других акул-современников из пяти мест по всему миру и проанализировали их с помощью масс-спектрометров в Калифорнийском университете и Калифорнийском университете в Мерседе. Используя статистическое моделирование для оценки температуры морской воды в каждом месте, где были собраны зубы, ученые обнаружили, что зубы мегалодонов постоянно показывали средние температуры, которые указывали на их впечатляющую способность регулировать температуру тела.

Более теплое тело позволяло мегалодону передвигаться быстрее, переносить более холодную воду и распространяться по всему миру. Но именно это эволюционное преимущество могло послужить причиной его падения, пишут исследователи.

Мегалодон жил в эпоху плиоцена, которая началась 5,33 млн. лет назад и закончилась 2,58 млн. лет назад, и глобальное похолодание в этот период вызвало изменения уровня моря и экологии, которые мегалодон не пережил.

"Для поддержания энергетического уровня, позволяющего мегалодону поддерживать повышенную температуру тела, требовался прожорливый аппетит, который мог быть неустойчивым в период изменения баланса морских экосистем, когда ему, возможно, даже пришлось конкурировать с новыми видами, такими как большая белая акула", - сказал Флорес.

Соруководитель проекта Арадна Трипати, профессор кафедры наук о Земле, планетах и космосе Калифорнийского университета и член Института окружающей среды и устойчивого развития, говорит, что ученые теперь планируют применить тот же подход к изучению других видов.

"Установив наличие эндотермии у мегалодона, возникает вопрос, насколько часто она встречается у высших морских хищников на протяжении геологической истории", - сказала она. Источник