Все наземные позвоночные, включая человека, произошли от рыб, но путь от океана к суше оказался куда драматичнее, чем считалось ранее. Долгое время учёные не могли понять, почему именно рыбы, а не другие морские существа, стали основой будущих экосистем. Новое исследование показывает, что решающим фактором стало одно из крупнейших массовых вымираний в истории Земли.
Фото: Анна Маляева is licensed under Рubliс domain
Древний подводный мир
Каким был океан до расцвета рыб
В конце ордовикского периода, около 445 миллионов лет назад, моря выглядели совсем иначе. Рыбы современного типа почти не играли заметной роли, а доминировали круглоротые — предки миног и миксин, лишенные челюстей и присасывающиеся к пище ртом. Вместе с ними океаны населяли гигантские трилобиты, морские скорпионы внушительных размеров и наутилоидеи — активные хищники с раковинами длиной до нескольких метров. Суша в то время оставалась почти пустынной, с редкими членистоногими и примитивными растениями на побережьях.
Ранние рыбы и трудности их изучения
Челюстноротые рыбы существовали уже тогда, но были немногочисленны и плохо сохранялись в ископаемой летописи. Многие из них имели мягкое тело и небольшие размеры, из-за чего палеонтологам долго не удавалось точно определить, когда началось их распространение. Например, Sacabambaspis длиной около 35 сантиметров уже обладали глазами, направленными вперед, и защищенной головой, что сближает их с современными формами, но подобных организмов в океане было крайне мало.
Массовое вымирание как поворотный момент
Авторы исследования проанализировали все известные находки челюстноротых старше 400 миллионов лет и сопоставили их с динамикой биоразнообразия. Первая волна позднеордовикского вымирания началась с резкого похолодания: на южном материке Гондване сформировались ледники, а мелководные моря исчезли. Это ударило по всем морским позвоночным — и по круглоротым, и по ранним рыбам, запустив процессы, которые позже неоднократно повторялись в истории жизни, когда именно катастрофы становились толчком для эволюционных скачков, как это происходило и во время Великого вымирания.
Вторая волна, около 443 миллионов лет назад, снова сократила число видов, но именно после нее ситуация изменилась. В разных регионах океана стали появляться разнообразные группы челюстноротых, включая древних акул. Эти формы уже заметно отличались друг от друга, что говорит о распаде единой морской экосистемы на изолированные зоны.
Почему рыбы в итоге победили
Климатические колебания разрушили прежнюю глобальную структуру морской жизни и создали условия для локальной эволюции. Даже после возвращения теплого климата обмен видами между регионами шел медленно, вероятно, из-за слабой приспособленности ранних рыб к открытому океану. Постепенный рост концентрации кислорода и изменения химического состава морей дали челюстноротым устойчивое преимущество, а возможные внешние факторы, включая космические события и атмосферные аномалии, обсуждаются наряду с версиями о столкновениях с астероидами.
Сравнение круглоротых и челюстноротых
Круглоротые отличались простым строением и отсутствием челюстей, что ограничивало их способы питания и адаптацию. Челюстноротые получили подвижные челюсти, более эффективные плавники и защитные структуры. Эти особенности позволили им осваивать новые экологические ниши и со временем дать начало как костным и хрящевым рыбам, так и четвероногим позвоночным. Об этом сообщает журнал Science Advances.
Популярные вопросы о происхождении рыб
Как выбрать ключевой период для изучения эволюции рыб?
Обычно внимание сосредоточено на ордовике, силуре и девоне.
Почему позднеордовикское вымирание считают решающим?
Оно радикально изменило структуру морских экосистем и запустило рост разнообразия рыб.
Что лучше объясняет успех рыб — климат или строение тела?
Наиболее убедительной считается комбинация обоих факторов.