Древние зубы показывают, как млекопитающие заняли ведущее место после динозавров

Фото из открытых источников

После исчезновения динозавров около 66 миллионов лет назад млекопитающие унаследовали изменившийся мир. По мере восстановления лесов и изменения климата млекопитающие распространились в места обитания, которые долгое время были населены гигантскими рептилиями.

Несмотря на наличие ископаемых свидетельств обитания ранних млекопитающих на территории современной Северной Америки, ученые гораздо меньше знают о том, как эта группа адаптировалась в других частях света.

Новое исследование ископаемых зубов древних млекопитающих с территории современного Южного Китая дает новые подсказки. Результаты исследование были опубликованы в журнале eLife.

Исследование предполагает, что после массового вымирания в конце мелового периода млекопитающие сначала стали крупнее, а затем их зубы эволюционировали в специализированные орудия труда для различных видов пищи. Такая последовательность событий, возможно, помогла им воспользоваться преимуществами меняющейся окружающей среды по мере постепенного восстановления экосистем.

Большая часть знаний ученых о первых 10 миллионах лет эпохи млекопитающих получена из ископаемых останков, найденных в Северной Америке. Азия предоставила гораздо меньше ископаемых, что оставило существенные пробелы в истории эволюции млекопитающих после одного из пяти великих массовых вымираний на Земле.

«Существует существенный дисбаланс как в количестве, так и в качестве ископаемых останков, документирующих первые 10 миллионов лет эпохи млекопитающих», — сказал соавтор исследования Джек Цзенг из Калифорнийского Музея палеонтологии. «Большинство известных в мире месторождений ископаемых находятся в Северной Америке, в то время как в Азии их всего 3 процента, и большинство из них содержат виды, которые не встречаются больше нигде».

Команда собрала крупнейший из существующих наборов данных об ископаемых останках азиатских плацентарных млекопитающих палеоцена, охватывающий примерно первые 10 миллионов лет после вымирания. Они изучили 48 ископаемых образцов, собранных в бассейнах Наньсюн, Цяньшань и Чицзян на территории современного южного Китая.

Представленные образцы охватывают несколько групп млекопитающих, включая крупных травоядных и всеядных животных, а также виды, тесно связанные с современными грызунами.

На основе этих находок исследователи собрали коллекцию из 200 ископаемых зубов, представляющих 37 видов, встречающихся только в Восточной Азии. 

«Тот факт, что зубы напрямую взаимодействуют с окружающей средой посредством кусания и жевания, делает их крайне важными для выявления потенциальных связей между их структурой и экологическим контекстом», — пояснил соавтор исследования профессор Цянь Ли из Китайской академии наук в Пекине.

Ученые часто полагаются на ископаемые зубы, потому что они хорошо сохраняются и многое рассказывают об образе жизни животного. Форма, высота, острота и степень износа зубов могут служить доказательством того, чем, вероятно, питалось животное: раздавливало ли оно жесткие растения, нарезало ли мясо или обрабатывало смесь продуктов.

Используя трехмерные модели высокого разрешения и компьютерное моделирование, исследователи измерили незначительные различия в форме и функциях зубов. В раннем палеоцене млекопитающие Восточной Азии, как правило, имели относительно крупные тела и более крупные зубы. В то же время, высота и острота их зубов практически не различались.

Эта закономерность изменилась примерно за следующие пять миллионов лет. Формы зубов стали гораздо более разнообразными и все более специализированными для различных видов жевания и обработки пищи.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что рацион млекопитающих стал более разнообразным по мере того, как после вымирания динозавров открывались и занимались новые экологические ниши.

Исследователи также обнаружили, что эти ранние млекопитающие, по-видимому, обладали экологической гибкостью. Вместо того чтобы полагаться на узкий круг источников пищи, они, вероятно, использовали широкий спектр доступных ресурсов, в то время как окружающая среда продолжала меняться.

«По мере восстановления и трансформации экосистем после окончания мелового периода, форма и функции зубов также менялись, что указывает на изменение эволюционного давления и экологических возможностей», — сказал Суйин Тинг из Музея естественных наук при Университете штата Луизиана.

Исследователи обнаружили, что изменения в сложности строения зубов происходят после увеличения их размера. Они описывают эту последовательность как принцип «сила важнее укуса».

Аналогичные тенденции были отмечены в более ранних исследованиях млекопитающих из Северной Америки и Европы. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что подобный путь восстановления мог происходить в разных частях света.

Исследователи отметили, что у исследования есть ограничения. Большая часть ископаемых принадлежала травоядным млекопитающим, что затрудняет формулирование общих выводов обо всех группах млекопитающих.

Интерпретация древних рационов питания по зубам также имеет свои естественные ограничения, и новые находки ископаемых в будущем помогут составить более ясную картину экосистем палеоцена.

«Наша работа дает первоначальное представление об изменениях, произошедших у плацентарных млекопитающих за пределами Северной Америки после конца мелового периода, и открывает возможности для дальнейших исследований, направленных на более детальное изучение некоторых из этих взаимосвязей», — заключил Цзенг. «Мы надеемся, что полученные данные будут полезны для разработки прогностических моделей и стратегий сохранения, направленных на понимание того, как современные животные могут реагировать на кризисы биоразнообразия в будущем».