Новое исследование раскрывает секреты трилобитов из канадской формации

Фото из открытых источников

Конечности членистоногих специализированы для различных функций, включая питание, ходьбу и спаривание. Ископаемые остатки кембрийского периода (539–487 миллионов лет назад) сохраняют исключительные детали конечностей вымерших членистоногих, которые могут пролить свет на их анатомию и экологию. Однако ископаемые остатки, как правило, ограничены малым размером выборки или неполной сохранностью, и поэтому функциональные исследования конечностей обычно полагаются на идеализированные реконструкции. 

В новом исследовании палеонтологи сосредоточились на Olenoides serratus, особенно распространенном виде трилобитов в кембрийских сланцах Берджесс, который является уникальным среди трилобитов из-за наличия многочисленных образцов с сохранностью мягких тканей, которые позволяют нам количественно оценить функциональную морфологию его конечностей. Результаты были опубликованы в журнале BMC Biology.

Сланцы Берджесс в Британской Колумбии, Канада, славятся исключительной сохранностью мягких тканей в окаменелостях, включая конечности и внутренности.

Хотя трилобиты широко представлены в палеонтологической летописи благодаря своему твердому экзоскелету, их мягкие конечности редко сохраняются и плохо изучены.

Вид трилобитов Olenoides serratus предоставляет уникальную возможность для изучения этих придатков.

Палеонтолог Гарвардского университета Сара Лоссо и ее коллеги проанализировали 156 конечностей 28 ископаемых образцов Olenoides serratus, чтобы реконструировать точное движение и функцию этих древних членистоногих конечностей, проливая свет на одно из древнейших и наиболее успешных животных на планете.

«Понимание поведения и движения ископаемых — сложная задача, поскольку невозможно наблюдать эту активность так же, как у живых животных», — сказала Лоссо. «Вместо этого нам пришлось полагаться на тщательное изучение морфологии как можно большего количества образцов, а также использовать современные аналоги, чтобы понять, как жили эти древние животные».

Исследователи также измерили диапазон движения ног у ныне живущих особей мечехвоста Limulus polyphemus.

У членистоногих есть сочлененные ноги, состоящие из нескольких сегментов, которые могут тянуться вверх (вытягиваться) или вниз (сгибаться). Амплитуда движения зависит от разницы между тем, насколько далеко каждый сустав может двигаться в том или ином направлении. Этот диапазон, наряду с ногой и формой каждого сегмента, определяет, как животное использует конечность для ходьбы, хватания и рытья нор»

Мечехвосты, распространённые членистоногие, обитающие вдоль восточного побережья Северной Америки, часто сравниваются с трилобитами, хотя они и не являются близкими родственниками.

Мечехвосты относятся к другой ветви членистоногих, более тесно связанной с пауками и скорпионами, тогда как родственные связи трилобитов остаются неопределенными. Сравнение обусловлено сходством, поскольку оба животных передвигаются по дну океана на сочлененных ногах».

Однако результаты показали меньшее сходство между двумя животными.

В отличие от мечехвостов, суставы конечностей которых поочередно специализируются на сгибании и разгибании, что облегчает как питание, так и защиту, у Olenoides serratus было более простое, но высокофункциональное строение конечностей.

«Мы обнаружили, что конечности Olenoides serratus имеют меньший диапазон растяжения и только в той части конечности, которая находится дальше от тела», — говорит Лоссо. «Хотя их конечности использовались не совсем так, как у мечехвостов, Olenoides serratus мог ходить, рыть норы, подносить пищу ко рту и даже поднимать свое тело над морским дном».

Чтобы воплотить свои выводы в жизнь, ученые создали сложные трехмерные цифровые модели на основе сотен изображений ископаемых, сохранившихся под разными углами.

Поскольку окаменелые конечности трилобитов обычно сплющены, их реконструкция в трех измерениях представляла собой сложную задачу.

«Мы опирались на исключительно хорошо сохранившиеся образцы, сравнивая сохранность конечностей под разными углами и заполняя недостающие детали с помощью связанных окаменелостей», — сказал профессор Гарвардского университета Хавьер Ортега-Эрнандес.

Группа ученых сравнила форму окаменелых следов с движением конечностей.

«Olenoides serratus мог оставлять окаменелости разной глубины, используя разные движения», — пояснила Лоссо. «Они могли приподнимать свое тело над слоем осадка, чтобы преодолевать препятствия или эффективнее передвигаться в быстро текущей воде. К нашему удивлению, мы обнаружили, что у самцов также имеются специализированные придатки, используемые для спаривания, а также на каждой ноге имеется жабра, используемая для дыхания».