Urodzone do pływania

Dotąd naukowcy sądzili, że przodkowie dzisiejszych fok zamieszkiwali wyłącznie daleką Północ. To odkrycie dowodzi, że ssaki przystosowywały się do życia w wodzie w różnych rejonach kuli ziemskiej. Wieloryby, delfiny, foki czy słonie morskie mają przodków, którzy byli zwierzętami lądowymi. W jaki sposób zyskały cechy, dzięki którym ich domem stały się morza i oceany? Naukowcy dopiero odkrywają, jak przebiegały kolejne etapy kolonizowania wody przez ssaki i jak zyskały one niezwykłe cechy, których nie mają żadne zwierzęta lądowe.

Czytaj też: Hodowaliśmy psy tak, aby były dla nas najbardziej użyteczne. Odcisnęło to ślady w ich mózgach

Pływające koziołki

Żeby wrócić do morza, trzeba było najpierw z niego wyjść. Dokonali tego praprzodkowie dzisiejszych płazów żyjący około 400 milionów lat temu, w epoce zwanej dewonem. Około 100 milionów lat temu pojawiły się pierwsze ssaki, które po wymarciu dinozaurów zawładnęły lądami. Ok. 55-34 mln lat temu nastąpiła eksplozja różnych gatunków ssaków lądowych. Pojawiły się lemury, konie, słonie, pierwsze naczelne. Na lądzie robiło się ciasno i coraz trudniej było zdobyć pożywienie. Morza zaś obfitowały w pokarm. Ssaki zaczęły więc tam szukać pożywienia. – Ich powrót do wody miał miejsce ok. 50 milionów lat temu. Pierwsze były walenie, które pojawiły się w ciepłych wodach nieistniejącego już morza, oddzielającego subkontynent indyjski od Azji. Wskutek ruchu płyt tektonicznych subkontynent uderzył w Azję, wypiętrzając Himalaje. Morze zniknęło, ale do dzisiaj w tamtym rejonie znajdujemy najstarsze kości przodków waleni – opowiada prof. Mieczysław Wolsan z Muzeum i Instytutu Zoologii PAN.

Pierwsze ssaki, które postanowiły skorzystać z pokarmu w morzu, wyglądały jak skrzyżowanie psa z kozą. To niewielkie ssaki kopytne z rodzaju Pakicetus, które żyły ok. 55 milionów lat temu przy ujściach rzek i zdaniem badaczy są przodkami dzisiejszych waleni. Ich szczątki znajdowane są na terenie Pakistanu. Pakicetus polował i w wodzie, i na lądzie. Miał sierść i zwinne nogi, ale jego czaszka była już przystosowana do wodnego trybu życia. Dowodem na jego pokrewieństwo z waleniami jest gruba, pusta w środku kość w tylnej części czaszki – identyczną kość mają wszystkie dzisiejsze walenie. Pakicetus potrafił sprawnie poruszać się w wodzie – pomagał mu w tym długi i mocny ogon.

Narodziny delfina

Kolejni potomkowie Pakicetusa pływali coraz szybciej, a metabolizm i pojemność płuc pozwalały im na coraz dłuższe nurkowanie. Zmieniał się też ich szkielet – skracały się nogi, tułów stawał się bardziej owalny i opływowy. Te zmiany sprawiły, że niektóre ssaki lepiej czuły się w wodzie niż na lądzie. Z pewnością pływanie wolał od biegania Peregocetus pacificus, którego szczątki liczące 10 milionów lat odkryto na wybrzeżu Brazylii. Badacze, którzy je odnaleźli, uważają, że zwierzę musiało przybyć do Ameryki Południowej z okolic dzisiejszego Pakistanu i Indii – prawdopodobnie część drogi odbyło lądem, przez Afrykę, a potem przepłynęło wąski jeszcze wtedy Atlantyk.

Trzymetrowy P. pacificus miał grube, krótkie nogi, zakończone małymi kopytkami, ale posiadał też już wiele cech pomocnych przy wodnym trybie życia, m.in. potężny ogon, podobny do bobrzego, który służył do pływania, oraz nisko osadzone oczodoły i nozdrza znajdujące się wysoko na pysku, co pozwalało mu wypatrywać ofiar pływających w wodzie pod nim i jednocześnie oddychać powietrzem atmosferycznym.

Trzeba było jednak kilku milionów lat, aby z niezdarnego lądowo-wodnego drapieżnika ukształtowały się zwinne i zabójczo skuteczne w polowaniach zębowce, przodkowie rodziny waleni, do których należą delfiny, morświny czy orki. Z czasem zwierzęta te straciły zęby trzonowe i przedtrzonowe, służące do przeżuwania, a zamiast nich pojawiły się dwa rzędy identycznych, ostro zakończonych zębów, o wiele skuteczniejszych w łapaniu śliskich ryb.

Wszystkie ssaki morskie, łapiąc pokarm, nie żują go, tylko połykają. Przestał więc być im potrzebny zmysł smaku. U zębowców wyewoluował nowy zmysł echolokacji, który pozwala na precyzyjne lokalizowanie obiektów w wodzie za pomocą krótkich dźwięków o wysokiej częstotliwości. Niewielkim zmianom uległ układ rozrodczy i to on świadczy o ścisłych związkach waleni z lądowymi ssakami. Ich płody dojrzewają w macicach matek, a po narodzinach karmione są matczynym mlekiem. Spuściznę po lądowych przodkach wyraźnie widać u płodów delfinów i orek – na wczesnym etapie rozwoju płodowego wciąż pojawia się u nich sierść oraz zawiązki wibrysów, czyli wąsów podobnych do tych, jakie mają np. koty.

Paszcza jak sito

Zupełnie inną drogą poszedł rozwój największych dzisiejszych ssaków – fiszbinowców, zwanych potocznie wielorybami. Zwierzęta te utraciły zęby, a zamiast nich w paszczach ukształtowały się fiszbiny, gęste struktury skórne umożliwiające filtrowanie i zjadanie w wielkich ilościach drobnych stworzeń unoszących się w wodzie. Zanim to się jednak stało, przodkowie wielorybów byli bardzo groźnymi drapieżnikami, wyposażonymi w paszcze pełne zębów, jak np. u jednego z najstarszych znanych przodków wielorybów – Mystacodona, żyjącego ok. 36 mln lat temu. U niego jednak pojawiły się już pierwsze znaki wskazujące na zmianę diety. Wprawdzie miał on jeszcze zęby, ale były one zaokrąglone, a nie ostre jak u jego polujących krewniaków. Zdaniem peruwiańskich naukowców, którzy odkryli szczątki Mystacodona, przestał on aktywnie polować, a zębów używał jako „sitka” do odsysania pokarmu z mulistego dna.

Dalsze zmiany w stylu życia morskich ssaków nastąpiły za sprawą zmian klimatu. Robiło się coraz chłodniej. Zimniejsza woda w oceanie zaczęła opadać na dno, wypychając do góry wodę ciepłą, bogatą w składniki odżywcze z morskich głębin. To spowodowało rozwój planktonu, w tym drobnych skorupiaków – kryla. Łatwiej się było najeść, wyławiając z wody tony tych żyjątek, niż polując na ryby. To był impuls do wykształcenia ogromnych paszcz wielorybów, pełnych fiszbin. Dostępność pokarmu sprawiła, że fiszbinowce mogły rosnąć niemal bez ograniczeń, stając się największymi zwierzętami, jakie kiedykolwiek żyły na Ziemi.

Są też świetnie przystosowane do życia w wodzie. Potrafią nurkować do 3 km.

W wodzie wytrzymują na jednym oddechu nawet 90 minut. Zawdzięczają to zwiększonej ilości mioglobiny we krwi, która podobnie jak hemoglobina wiąże tlen. W utrzymaniu zapasów tlenu pomaga też sieć dodatkowych naczyń krwionośnych, oplatających najważniejsze narządy. Do tego fiszbinowce mają ogromne płuca i bardzo silną przeponę, która pozwala na 90-procentową wymianę powietrza w płucach przy jednym wdechu (człowiek w czasie jednego spokojnego oddechu wymienia zaledwie 10 proc. powietrza). Mają też jedno lub dwa wielkie nozdrza na szczycie czaszki, dzięki czemu nie muszą się zanadto wynurzać przy oddychaniu.

W ich ciałach wciąż kryją się ślady lądowej przeszłości, jak choćby szczątkowe kości tylnych kończyn, niepołączone z resztą szkieletu. Natura znalazła dla nich inne zastosowanie – u samców wielorybów posłużyły jako wsparcie dla ogromnego prącia.

Foczka na krótkich nóżkach

Kiedy fiszbinowce uczyły się filtrować wodę, by zdobyć pożywienie, w Arktyce inna grupa lądowych ssaków zaczęła odkrywać obfitość wodnego jedzenia. – To przodkowie płetwonogich, do których zaliczamy dzisiaj foki, morsy, uchatki i słonie morskie. Były to niewielkie zwierzęta podobne do współczesnych wydr – mówi prof. Wolsan. Prowadziły one wodno-lądowy tryb życia – na lądzie rozmnażały się i wychowywały potomstwo, a do wody wchodziły na polowanie. Kompletnie nie przypominały niezdarnych na ziemi fok. Sprawnie biegały i skakały, ale ich dieta bazowała już niemal wyłącznie na rybach.

Zanim te niewielkie łasicokształtne zamieniły się w znane nam dzisiaj foki, również musiały przejść przez wiele stadiów pośrednich i zyskać zupełnie nowe zdolności. – Trwało to dość długo. Zaczęło się około 30 milionów lat temu, a całkowicie ukształtowały się 18 milionów lat temu – mówi prof. Wolsan. Takim pośrednim stadium było zwierzę żyjące około 24-20 mln lat temu na kanadyjskiej wyspie Devon. Odkryli je uczeni z zespołu dr Natalia Rybczynski z Canadian Museum of Nature. Zwierzę miało głowę podobną do głowy dzisiejszej foki oraz dobrze umięśnione nogi, których palce były już połączone błoną. Dzięki walcowatemu kształtowi ciała zwierzę przypominało biegającą fokę. Dr Rybczynski uważa, że było równie sprawne w czasie polowania na lądzie, jak i w wodzie. Naukowcy nazwali je Puijila darwini – „foczka Darwina” od innuickiego słowa oznaczającego młodą fokę oraz nazwiska Karola Darwina, który w dziele „O pochodzeniu gatunków” napisał, że morskie ssaki mogły wyewoluować ze zwierząt lądowych, poszukujących okazjonalnie jedzenia w wodzie.

Szczątki Puijila darwini dr Rybczynski znalazła w osadach dawnego jeziora, co oznacza, że zwierzę polowało w słodkich wodach, podobnie jak robią to dzisiejsze wydry. – Klimat w Arktyce w tamtych czasach był cieplejszy niż dziś. Przez dużą część roku można było polować w wodzie słodkiej, która nie zamarzała na długie miesiące – mówi prof. Wolsan. Jednak około 25 mln lat temu zaczęło się robić zimniej. Słodkie wody były coraz częściej skute lodem i niedostępne. Trzeba było poszukać nowych miejsc do polowania i życia. I tak potomkowie Puijila darwini odkryli ocean pełen ryb. – Tam można było żywić się przez cały rok, bo słona woda nie zamarzała tak szybko – tłumaczy prof. Wolsan. Z czasem ich kształty stały się opływowe, a łapy całkowicie zamieniły się w płetwy.

Urodzone na lądzie

Zwierzaki, które rozsmakowały się w rybnej diecie, wędrowały po całej Arktyce, szukając zbiorników wody, przy których można byłoby się osiedlić. Jak ustalił prof. Wolsan w trakcie swoich badań, część pozostała przy wybrzeżu Atlantyku i tam stopniowo nabierała coraz bardziej foczego wyglądu i zwyczajów, aż ok. 20 milionów lat temu zaczęła wyglądać podobnie do dzisiejszych fok. Inna grupa wodno-lądowych płetwonogich powędrowała na wybrzeże Pacyfiku i tam osiadła, zamieniając się ok. 18 milionów lat temu w uchatki oraz morsy. Zapewne później jakaś grupa fok oddzieliła się od swoich arktycznych koleżanek, wyruszyła na południe, aż dotarła do Antarktydy i tam dała początek nowej rodzinie fok, do których należą mniszki.

Zobacz też: Wybitny genetyk prześledził drogę, którą przebył pies nim stał się najlepszym przyjacielem człowieka

Zgłoś naruszenie/Błąd