Появление млекопитающих эра: Если бы человек не уничтожил мамонтов, то мог бы остаться «смышленой зверюшкой»

Если бы человек не уничтожил мамонтов, то мог бы остаться «смышленой зверюшкой»

Мы уже говорили о том, что первые млекопитающие появились примерно 200-230 миллионов лет назад, и были они потомками большой и разнообразной группы зверообразных рептилий, которые доминировали на суше в более древние времена, но затем их потеснили другие рептилии, а именно предки динозавров – текодонты, которые первыми из крупных наземных животных научились быстро бегать.

Млекопитающие появились практически одновременно с динозаврами и первые две трети своей истории прожили в мире, где господствовали динозавры. Млекопитающие все это время оставались мелкими и малозаметными существами. Однако их разнообразие росло. И именно млекопитающие в юрском периоде впервые произвели на свет эффективных растительноядных животных в мелкоразмерном классе.

Развитие мелких растительноядных позвоночных животных в свою очередь привело к появлению специализированных хищников, тоже млекопитающих, которые ориентировались на питание мелкими позвоночными. И, по-видимому, эти хищники с удовольствием поедали и беззащитных детенышей динозавров, что могло способствовать постепенному упадку этих властелинов планеты.

Сегодня речь пойдет о дальнейшей истории млекопитающих и о том, каким образом сложилась судьба этой группы после того, как динозавры исчезли с лица Земли, и перед млекопитающими открылись небывалые возможности, которые они с успехом использовали в течение кайнозойской эры. Кайнозойская эра началась примерно 65 миллионов лет назад и продолжается поныне – это эра млекопитающих.

Сотрудник Палеонтологического института РАН Александр Раутиан, рассказывает о том, как развивалась история млекопитающих на Земле после того, как они выиграли борьбу за мировое господство у рептилий, как повлияли на облик животного мира такие глобальные процессы, как движения материков и изменения климата. Важнейшую роль в судьбе млекопитающих сыграл главный хищник планеты – человек, взявший в руки охотничье орудие.

Александр Сергеевич, что на сегодняшний день известно о становлении основных современных групп млекопитающих, ведь большинство мезозойских групп, тех самых, которые жили одновременно с динозаврами, не являются прямыми предками современных видов, то есть они вымерли, как и динозавры, по-видимому, не оставив потомков.

Когда говорят о том, что мезозой был веком динозавров – это представление в большой степени устаревшее. Связано оно с тем обстоятельством, что крупные динозавры, хорошо сохраняются в ископаемом состоянии и их легче искать. Как только начали заниматься промывкой и просеиванием породы, мелких животных мезозойского времени начали обнаруживать гораздо больше. И сейчас можно сказать, что млекопитающие в течение всего позднего мезозоя были господствующей группой, правда, только в мелкоразмерном классе. Родов мелких млекопитающих в мезозое сейчас известно больше, чем родов динозавров.

Конечно, большинство групп собственно мезозойских млекопитающих, вымерло, но это не значит, что они вымерли бесследно. Кайнозойские группы млекопитающих имеют мезозойских предков. Из этого, конечно, не следует, что корни всех этих групп в мезозое уже найдены. Например, там были рукокрылые – похожие на летучих мышей, но легко догадаться, что летающие животные имеют, во-первых, небольшие размеры, во-вторых, достаточно тоненькие косточки, поэтому они плохо сохраняются в ископаемом состоянии.

А как же тогда удается узнать, что у них были древние предки?

А как мы еще до сколько-нибудь внятного развития палеонтологии догадывались о том, что живые существа, наши современники находятся в родстве по отношению друг к другу? В первую очередь на основе сравнительно-анатомических данных. Но сейчас собрано много других сведений – и сравнительно-генетических, и сравнительно-биохимических, и сравнительно-физиологических и так далее. Аргументов собрано много. Другое дело, что как любые реконструкции, в том числе палеонтологические, они имеют косвенный характер. Что касается рукокрылых, они неизвестны в мезозое, но родственные им группы наверняка были мезозойскими. Грызуны неизвестны в мезозое, но, тем не менее, корни должны быть почти наверняка. Приматы в мезозое тоже неизвестны.

Дело в том, что и летучие мыши, и, по-видимому, древнейшие грызуны, и приматы – это были лесными животными. А лес почти не сохраняет ископаемых. Хорошо сохранившиеся захоронения происходят всегда в воде, а то, что падает на лесную подстилку, почти не имеет шансов попасть к месту захоронения, то есть в воду. Надо, чтобы нам очень повезло, чтобы найти такое ископаемой. Это первое обстоятельство.

Второе обстоятельство: даже если мы находим ископаемые останки мелового периода (135-137 миллионов лет — в 65-67 миллионов лет назад), еще надо догадаться, какое отношение эти древние, непохожие на современных животных остатки имеют к современным видам. Сейчас многие спокойно обсуждают существование мезозойских сумчатых в Азии. Это почти наверняка заблуждение. Когда мы в мезозое находим признак, которым обладают современные сумчатые, мы объявляем их ископаемое сумчатым, хотя для этого еще нет достаточных оснований.

То есть, вы считаете, что сумчатые всегда жили только в Южном полушарии?

Нет, конечно. По всей вероятности, место происхождения сумчатых это – южные материки: Австралия, Антарктида и Южная Америка. В середине раннего мелового периода на перешейке между Южной и Северной Америкой произошла историческая встреча сумчатых и плацентарных.

Южный блок, состоящий из Австралии, Антарктиды и Южной Америки, распадается в такой последовательности: сначала отделяется Австралия. Об этом говорит такой факт: плацентарные млекопитающие проникли в Южную Америку, но никто из них не достиг Австралии. По прямым ископаемым, правда, кайнозойского периода, мы знаем, что плацентарные млекопитающие Южной Америки достигли Антарктиды. Таким образом, Антарктида сохраняла связь с Южной Америкой дольше, чем с Австралией. Обмерзание Антарктиды постепенно начинается с того времени, когда Антарктида утрачивает связь с Южной Америкой, в результате этого вокруг Антарктиды возникает атлантическое течение, которое существует и сейчас, и которое не пускает теплую воду из тропических областей к этому материку. Когда сумчатые и плацентарные, впервые встретились, то, соответственно, не только плацентарные двигались в Южную Америку, но и сумчатые двигались в Северную. Из Северной Америки они забрались и в Азию. Пока существует единственная находка сумчатых на востоке Азии. В кайнозое, когда восстановился контакт между Европой и Северной Америкой, сумчатые попали в Европу, а дальше в Северную Африку. Когда возникла сухопутная связь между Европой и Азией, то, сумчатые из Европы добрались до Зайсанской котловины (район Южного Алтая), то есть попали в Азию с западный стороны. В то время прямой связи между Европой и Азией не было. Существовал огромный бассейн — Тургайское море на месте Западной Сибири.

Итак, в течение мелового периода и раннего кайнозоя сумчатые всеми продвинулись в Северную Америку и Евразию. Но не выдержали конкуренции с хозяевами этих территорий – плацентарными животными и вымерли. А плацентарные, двигаясь в обратном направлении, потеснили сумчатых на их исконных землях, то есть на южных материках. Сумчатые сейчас остались в Австралии только потому, что Австралия вовремя отделилась от Антарктиды. Что же дальше происходило с плацентарными животными, когда наступили времена кайнозойских оледенений?

Когда в Европе существовали щитовые оледенения, большую часть Сибири занимали природные зоны, которые сейчас называют тундростепи. Это — травяные ландшафты, гораздо более производительные, чем те, которые там расположены сейчас, тундра и тайга, и, по существу, это были холодные саванны. Этим холодным саваннам и соответствовала фауна мамонтов, шерстистых носорогов, огромных оленей, быков. Одна из главных неприятностей этого ландшафта состояла в том, что он стоял на твердой воде – вечной мерзлоте. Зеркало вечной мерзлоты стояло гораздо выше, чем теперь. Поэтому, оттаивающий слой почвы был очень тонким. Там, где оттаивал очень тонкий слой, там и росли злаковые. По мере того, как вечная мерзлота начинает проседать все ниже и ниже, зеркало, начинает заполняться тундрой.

Я, конечно, понимаю всю условность того, что я сейчас скажу, тундра – это, грубо говоря, низкорослый лес, в котором даже грибы «надберезовики», то есть там грибы выше, чем березы, которые там есть. Существование мамонтов и шерстистых носорогов – это был, по-видимому, один из важных факторов, который ограничивал распространение древесной растительности. Но дело в том, что тогда было заметно холоднее. И по этой причине просто вечная мерзлота не протаивала до такой степени, чтобы образовалась тундра.

Сейчас в северо-восточной Сибири очень холодно, тогда было еще холоднее?

Конечно.

Вы считаете, что гибель этой замечательной плейстоценовой мамонтовой фауны связана исключительно с потеплением?

Нет. Причин очень много. Охота человека, безусловно, имела большое значение. Об мы можем уверенно судить по той причине, что мегафауна, то есть самые крупные млекопитающие, были уничтожены на всей поверхности земли. Они остались, и то в небольшом количестве, только в Африке. Это произошло еще до пришествия европейцев даже в Австралии: там тоже были уничтожены все самые крупные представители сумчатых. И все это сделали люди еще в каменном веке. В прошлый раз мы говорили о том, что хищники могут опережать в специализации жертвы. Так вот, по всей вероятности, люди – это хищники, опередившие в специализации свои жертвы. Причем надо сказать, что это имело колоссальное значение для последующей истории человечества. Потому что когда мы существенным образом подорвали собственную кормовую базу, это стимулировало появление производящего сельского хозяйства. Если бы этого не случилось, то не исключено, что мы остались бы смышлеными, но зверюшками, то есть остались бы частью фауны.

Первые млекопитающие были современниками первых динозавров

Из всех ископаемых животных наибольшей популярностью среди широкой публики пользуются динозавры. Эти крупные рептилии были хозяевами планеты в течение 150 миллионов лет, уступив место млекопитающим. Первые млекопитающие — наши далекие предки — появились тоже очень давно, одновременно с первыми динозаврами. Эти невзрачные зверьки были измельчавшими потомками большой и разнообразной группы так называемых зверообразных рептилий, которые господствовали на планете еще до эпохи динозавров. Палеонтологи предполагают, что крупные зверообразные рептилии измельчали и превратились в млекопитающих именно потому, что только таким способом они могли спастись от новых страшных двуногих хищников, которые первыми из крупных животных научились быстро бегать — от динозавров и их ближайших родственников текодонтов. О происхождении млекопитающих рассказывает палеонтолог, сотрудник Палеонтологического института РАН Александр Раутиан.

Александр Сергеевич, скажите, пожалуйста, с чего началась история млекопитающих?

История, непосредственно ведущая к млекопитающим, началась с появления зверообразных рептилий. Первый человек, который догадался, что история млекопитающих должна начинаться не от рептилий, а от амфибий – это был Томас Гексли, который обратил внимание на то обстоятельство, что даже мы, настоящие млекопитающие, во многом похожи на амфибий, а не на рептилий. Например, настоящие чешуйчатые рептилии, они выделяют мочевую кислоту, а мы выделяем мочевину, это то, что характерно для амфибий, многих рыб и не характерно для чешуйчатых рептилий – змей, ящериц, крокодилов.

Если мы будем говорить о том, что такое рептилии – это уровень организации, который был достигнут несколькими ветвями. То есть, по всей вероятности, независимых амфибийных предков имели, по крайней мере, черепахи, то, что называется диапседные рептилии – ящерицы, змеи, крокодилы, динозавры в том числе и зверообразные рептилии. То есть по всей вероятности минимум три ствола на рептильный уровень выходили независимо.

Наш ствол начинался он со зверообразных рептилий. Это очень древняя группа, ее самые древние представители известны со среднего карбона, то есть, соответственно, больше трехсот миллионов лет назад. Это существа, которые достаточно сильно на нас не похожи, но, тем не менее, они произвели в истории наземной биоты настоящую революцию. Это первые животные, которые вырвались в крупноразмерный класс даже среди наземных позвоночных. Есть совсем небольшое количество очень крупных насекомых, есть очень небольшое количество наземных позвоночных очень мелкого размера.

Мы происходим от сравнительно мелких представителей этой же большой группы. Все млекопитающие происходят от сравнительно мелких представителей. Но члены этой большой предковой группы – это первые животные, которые вырвались в крупноразмерный класс. Только в самое последнее время стали понятными важные последствия этого прорыва. Дело в том, что достаточно активное животное крупного размерного класса не может быть хладнокровным. По крайней мере, на ходу они должны сильно разогреваться. Если мы мысленно будем пропорционально увеличивать животное, то, соответственно, объем будет расти как куб линейных размеров, а поверхность тела будет расти как квадрат линейных размеров. Естественно, тепло вырабатывается объемом, то существо, активно двигающееся, греется.

Это очень важное обстоятельство, и вот почему. Если мы возьмем мелких рептилий, у которых температура тела существенным образом не отличается от окружающей среды, среди них ни в какие исторические времена не было активных растительноядных форм. Они едят либо животную пищу, либо если они едят растительную пищу, то они это делают не слишком эффективно. Дело в том, что существует железное правило в стационарном сообществе: энергия, которая переходит с одного уровня на другой, составляет 10%. То есть те, кого едят, в 10 раз больше тех, кто ест.

Таким образом, рептилии – хладнокровные, они и сейчас не умеют этого делать. Причем на самом деле можно догадаться, в чем беда. Дело в том, что растительные корма обладают массой достоинств: они от вас никуда не убегают, их огромное количество и прочие дела, но они низкокалорийные. Надо очень много съесть и самое главное, что для того, чтобы много съесть, надо быстро переваривать, должен быть мощный обмен веществ. Именно крупные зверообразные рептилии — это были первые в истории наземных позвоночных растительноядные существа.

Какими были первые растительноядные формы?

Это — эдафозавр с огромным парусом на спине из самой примитивной группы зверообразных рептилий — пеликозавров. Эдафозавры — самые крупные из них представители. У них существует проблема отдачи тепла. Когда вы таким чудовищным образом увеличиваете поверхность теплоотдачи, это значит, что у вас есть избыточное тепло. Но, тем не менее, они изобрели растительноядность. Причем то обстоятельство, что были эффективные растительноядные существа, особенно явственно видно по той причине, что были крупные хищники.

Обычно за каждое достоинство приходится чем-то платить. В этом отношении замечательное зрелище можно наблюдать в Монголии. Там по утрам бывает прохладно. Когда вы видите ящерицу, которая вылезла, чтобы погреться на солнышке рано утром, вы можете просто за ней идти, и увидите, что она не может от вас убежать, она от вас будет уходить шагом, она бежать еще не может. Если вы медленным шагом к ней походите, скажем, минут пять, то после этого она не будет пытаться от вас уйти даже при прямой попытке на нее наступить. Это происходит по той причине, что она до сих пор от вас убегала в долг по кислороду.

Другой пример: представим себе, что мы с завтрашнего дня становимся организмами с непостоянной температурой тела. Это означает, что нам минимум упятерили зарплату. Потому что мы сейчас предпочитаем есть хотя бы раза три в день, а для рептилий, когда она ест раз в неделю – это совершенно достаточно. Есть крокодилы, которые едят досыта раз в полгода.

А потом все это медленно переваривается, а кроме того на этих запасах можно существовать довольно долго. То есть преимущество независимости от температуры окружающей среды очень велико, но надо иметь в виду, что мы за это платим огромные деньги в буквальном смысле. А мы их тратим на то, чтобы обогревать окружающее пространство, потому что мы едим, а большая часть того, что мы съели выделяется обратно в виде тепла.

Как же развивались первые млекопитающие?

История оказывается такой: 150 миллионов лет назад происходит замечательная вещь – в истории Земли впервые появляется крупный хищник, который умеет бегать. Дело в том, что эти зверообразные рептилии – это был совершенно потрясающий мир. Крупные животные ходили шагом. Вообразите себе картину, когда жертва шагом уходит от хищника, а хищник шагом ее догоняет.

Еще никто не научился бегать в крупноразмерном классе. В мелкоразмерном классе научились бегать гораздо раньше. Когда в истории Земли возникла ситуация нам знакомая, когда в крупноразмерном классе жертвы удирают от хищников бегом, а хищники их бегом преследуют? Началась эта история 230 миллионов лет назад. Потом очень быстро побежали, потому что, понятно, как только заводится крупный бегающий хищник он получает конкурентное преимущество, и всем другим хищникам делать нечего, они просто погибают.

Дальше есть только два пути: нужно либо учиться бегать как эти хищники, либо нужно наоборот измельчать до такой степени, чтобы у крупного хищника пропал к вам интерес. Первыми научились бегать текодонты, предковая группа по отношению к динозаврам. Другие настолько увеличились в размерах, что хищнику было трудно с ними справиться. Это те, кто так и не научился быстро бегать, но достиг огромных размеров. Но это их тоже не спасло, в конечном счете.

Теперь в мелкоразмерном классе находились зверюшки, которые и породили млекопитающих. Это были мелкие зверообразные рептилии. Мы, к сожалению, знаем их очень плохо, главным образом по обломкам челюстей, изолированным зубам и другим фрагментам. К концу триаса появляются млекопитающие. Это 200-230 миллионов лет назад. Они были совсем маленькие, гораздо меньше кошки. Динозавры, кстати говоря – это современники млекопитающих. Первые динозавры и первые млекопитающие встречаются биологически одновременно. С динозаврами главное, что происходит: среди текодонтов нет растительноядных животных, первоначально это были хищники. Соответственно, динозавры с самого начала своей истории создают своих собственных растительноядных животных. То есть среди динозавров есть растительноядные существа. Когда мы начинаем смотреть самых древних растительноядных динозавров, они уступают по достоинствам челюстного аппарата всем предшественникам по растительноядной пище. Оказывается, для того, чтобы выжить, растительноядному существу, важнее чем иметь хороший челюстной аппарат, нужно иметь хорошие ноги, потому что от этих хищников необходимо убежать.

Эволюция млекопитающих и секреты наших самых ранних предков

Несколько лет назад я посетил китайскую провинцию Ляонин, чтобы изучить знаменитые окаменелости динозавров, покрытых перьями. Однажды, после многих часов измерения костей и фотографирования перьев в музее, мне понадобился перерыв.

Мои китайские коллеги обменялись несколькими приглушенными словами на мандаринском диалекте китайского языка и жестом пригласили меня следовать за ними. «Мы хотим показать вам кое-что секретное», — сказал один из них. — И это не динозавр.

Мы вышли из музея, запрыгнули в машину и поползли по узким улочкам города Бэйпяо, забитым велосипедами и продавцами лапши. Мы свернули в переулок, который выходил в небольшой двор. Мы вошли в темную квартиру, обойдя нагромождение коробок и деревянных ящиков.

Один из моих коллег нырнул в боковую комнату и вышел, держа в руках две каменные плиты, сложенные вместе, как пазл. На поверхности было коричневое пятно размером с яблоко.

Узнайте больше о доисторических млекопитающих:

• Восстановленный скелет австралийского сумчатого льва
• Самая старая жидкая кровь, обнаруженная у лошади ледникового периода возрастом 42 000 лет

Неожиданное открытие

1. Коричневое вещество было волосами, а посередине был позвоночник. Вот тогда я понял: я смотрю на ископаемое млекопитающее — нашего дальнего родственника, которое жило рядом с пернатыми динозаврами в мезозойскую эру, более 125 миллионов лет назад. (Мезозойская эра длилась примерно 252–66 миллионов лет назад и включает триасовый, юрский и меловой периоды.)

Таинственная, еще не идентифицированная окаменелость, обнаруженная автором Стивом Брусатте в задней части квартиры в Бэйпиао © Steve Brusatte пыли в той невзрачной квартире в Бэйпяо. Может, это новый вид, а может, и нет, ведь за последние 25 лет в юрских и меловых породах Китая было найдено более двух десятков видов ископаемых млекопитающих.

Еще

Подобно пернатым динозаврам, они были погребены под вулканическим пеплом и илом, отсюда их изобилие и первозданная сохранность. И, подобно пернатым динозаврам, они помогают палеонтологам понять, как возникла и эволюционировала основная группа современных животных — наша собственная группа.

Как эволюция создала млекопитающих

Млекопитающие уникальны среди современных животных. Среди прочего, у всех млекопитающих — от хомяков до человека — есть шерсть, большой мозг, острое обоняние и слух, а также дифференцированные зубы (резцы, клыки, премоляры и коренные).

Мы кормим своих детенышей молоком, теплокровны, быстро растем, ходим прямо, наши конечности находятся под телом, пережевываем пищу нашими сложными коренными зубами и волшебно слышим высокочастотные звуки через нашу цепочку крошечных средних ушей. кости и спиральная улитка.

Эти особенности, которые вместе определяют «план тела» млекопитающих, не развились сразу. Вместо этого они развивались по частям в течение десятков миллионов лет, начиная примерно 325 миллионов лет назад, когда линия млекопитающих отделилась от рептилий. Линия млекопитающих, известная как синапсиды, стала доминировать в пермском периоде (29 г.9-252 млн лет назад), когда вся земля была объединена в суперконтинент Пангею.

© Alamy

В то время как некоторые синапсиды, такие как хищные горгонопсии, возглавляли пищевую цепочку, другая группа синапсид, называемая цинодонтами, уменьшилась в размерах, ушла в тень и сумела пережить ужасное вымирание в конце пермского периода, которое исчезло до 95 процентов всей жизни. Эти цинодонты стали непосредственными предками млекопитающих.

Новые окаменелости в сочетании с передовыми аналитическими методами показывают, как млекопитающие произошли от своих предков-цинодонтов в последующий триасовый период. Поначалу эти близкие к млекопитающим по своей биологии и поведению были еще вполне рептильными.

Потрясающее открытие окаменелой матери Kayentatherium и более трех десятков потомков, описанное в 2018 году Евой Хоффман из Американского музея естественной истории, показывает, что у этих волосатых существ размером с собаку по-прежнему были большие размеры кладки и маленький мозг. .

Однако со временем они стали расти быстрее. У них развился больший мозг с новой областью, называемой неокортексом, для обработки сенсорной информации, и они перестроили свои мышцы, закрывающие челюсти, для более сильных укусов.

• Подпишитесь на подкаст Science Focus Podcast в следующих сервисах: Acast, iTunes, Stitcher, RSS, Overcast

Тем временем эти первичные млекопитающие становились еще меньше. Это оказало глубокое влияние на их биологию, как показали два недавних исследования, проведенных доктором Бхартом-Анджаном Бхулларом из Йельского университета и доктором Стефаном Лаутеншлагером из Бирмингемского университета.

Они использовали компьютерную анимацию и лабораторные сравнения для изучения различий между первобытными млекопитающими и современными млекопитающими. По мере того, как предки млекопитающих уменьшались в размерах, зубная кость нижней челюсти стала доминирующим местом прикрепления мышц челюсти.

Это кажется незначительным изменением, но оно имело серьезные разветвления, освобождая другие кости челюсти для превращения в кости среднего уха, которые могли лучше слышать высокочастотные звуки, и допуская новый тип вращательного движения челюсти для более эффективного жевания. Именно в этот момент мы можем сказать, что появились настоящие млекопитающие.

• На рисунках: древние млекопитающие, жившие в эпоху динозавров

Как млекопитающие диверсифицировались и процветали

Позже, в мезозойскую эру, после вымирания в конце триасового периода, которое положило начало юрскому периоду, млекопитающие действительно пришли в себя. До недавнего времени считалось, что все млекопитающие этого возраста были крошечными, скучными, бесхитростными актерами из списка D в блокбастере о динозаврах. Теперь мы знаем, в основном благодаря множеству новых окаменелостей из Китая, что это ложь.

Мезозойские млекопитающие были маленькими, это правда. Ни один из известных видов не был крупнее барсука, вероятно, потому, что динозавры уже доминировали в более крупных нишах. Но юрские и меловые млекопитающие стали мастерами выживания под ногами, диверсифицируясь в удивительное множество видов и экологических систем.

Были альпинисты, такие как Agilodocodon ; копатели типа Docofossor , напоминающие кротов; перепончатые и бобровые пловцы, такие как Castorocauda ; и паразиты, такие как Volaticotherium и Vilevolodon , которые скользили между деревьями на кожаных крыльях. Все эти млекопитающие были обнаружены в течение последних 15 лет.

Подробнее о древних млекопитающих:

• Что погубило гигантов ледникового периода?
• Можем ли мы клонировать мамонта или динозавра?

Эти разные виды млекопитающих питались разнообразной пищей. Некоторые, такие как Repenomamus размером с росомаху , использовали свои острые зубы, чтобы пожирать детенышей динозавров, о чем свидетельствует окаменелая последняя еда в желудке одного скелета. Однако многие другие начали специализироваться на двух других типах пищи: насекомых и растениях.

Они просто пользовались тем, что могла предложить природа. В течение мелового периода цветковые растения вышли на сцену и диверсифицировались вместе со своими насекомыми-опылителями в эволюционном вальсе. Чтобы полакомиться щедростью насекомых, у некоторых млекопитающих появился коренной зуб нового типа с серией бугорков, которые образовывали ступку и пестик для дробления и измельчения.

• Подпишитесь на подкаст Science Focus Podcast в следующих сервисах: Acast, iTunes, Stitcher, RSS, Overcast

Этот особый зуб — трибосфеновый коренной зуб — является признаком двух групп млекопитающих, которые все еще существуют сегодня: сумчатых (миниатюрные детеныши которых развиваются в сумке) и плацентарных (наша группа, которая рождает живорожденных хорошо развитых детенышей). . Обе группы, наряду с третьей сохранившейся линией млекопитающих (яйцекладущие однопроходные), берут свое начало в мезозое.

Но они не были доминирующими. Они делили экосистемы с множеством других семей, которые процветали, а затем вымерли. Многие из них, такие как мультитуберкулезные зубастые, были необычайно успешными.

У некоторых многотуберкулезных премоляров и сложных коренных зубов развились пилообразные премоляры, чтобы срезать и измельчать растения, в то время как другие, такие как румынский вид Litovoi , обнаруженный палеонтологом Матьяшем Времиром и описанный в 2018 году, уменьшил свой мозг, но развили сверхострое обоняние, чтобы приспособиться к его последняя среда обитания на острове мелового периода.

Краткая история млекопитающих

Каменноугольный период — 325 миллионов лет назад

Линия млекопитающих – синапсид – отделилась от линии рептилий, диапсид.

Пермский период — 299-252 млн лет назад

Распространение синапсидов. Ранние синапсиды, называемые пеликозаврами, были заменены синапсидами, называемыми терапсидами, которые держали свои конечности под телом, а не растягивались, как у рептилий.

Конец пермского вымирания — 252 миллиона лет назад

Синапсиды были уничтожены, но некоторые виды выжили, в том числе предки млекопитающих с волосами и быстрым метаболизмом – цинодонты.

Триасовый период — 252-201 млн лет назад

Настоящие млекопитающие эволюционировали, включая однопроходных, сумчатых и плацентарных.

Средняя юра — 174-164 миллиона лет назад

Челюсти, зубы и уши быстро эволюционировали, чтобы приспособиться к изменяющимся условиям.

Ранний меловой период — 130-122 млн лет назад

Разнообразные сообщества млекопитающих жили рядом с пернатыми динозаврами в Китае. Экосистемы иногда были погребены под извержениями вулканов, в результате чего образовались окаменелости.

Меловой период — 145-66 миллионов лет назад

Цветковые растения возникли и быстро эволюционировали вместе с насекомыми-опылителями, обеспечив млекопитающих новыми источниками пищи.

Вымирание в конце мелового периода — 66 миллионов лет назад

Астероид упал на Землю, убив динозавров и многих млекопитающих. Плаценты выжили.

Эпоха палеоцена — 66-56 миллионов лет назад

Выжившие плацентарные увеличились в размерах, выработали разнообразные диеты и способы передвижения и распространились по всему миру.

Палеоцен-эоценовый тепловой максимум — 56 миллионов лет назад

Внезапное глобальное потепление приводит к диверсификации млекопитающих. Появляются ранние родственники летучих мышей, китов и слонов.

Конец эры (буквально)

Если бы вы были там 66 миллионов лет назад, в последний день мелового периода, вы, вероятно, услышали бы, как различные млекопитающие снуют через подлесок… если бы вы не были слишком сосредоточены на попытках чтобы избежать Tyrannosaurus rex , то есть.

Некоторые из этих млекопитающих могли быть примитивными плацентарными, но они все еще были редки, уступая по численности мультитуберкулезным и ранним сумчатым. Затем, в одно мгновение, все изменилось. Астероид диаметром 10 км, двигавшийся быстрее реактивного авиалайнера, врезался в Землю с силой более миллиарда ядерных бомб.

Мгновенные цунами, лесные пожары и землетрясения сменились ядерной зимой и долгосрочным глобальным потеплением. Динозавры, такие как T. rex и Triceratops не справился, и все, кроме нескольких пернатых летунов, вымерли.

• Подпишитесь на подкаст Science Focus Podcast в следующих сервисах: Acast, iTunes, Stitcher, RSS, Overcast

Млекопитающие были одними из величайших выживших после этого массового вымирания. История, однако, не так проста, как часто рассказывают. Многие млекопитающие тоже погибли, в том числе несколько мезозойских групп с нетрибосфеновыми зубами и большинство сумчатых, которые были в опасной близости от уничтожения.

Годы полевых исследований на западе Соединенных Штатов под руководством доктора Уильяма Клеменса из Калифорнийского университета и доктора Грегори Уилсона из Вашингтонского университета прояснили, что произошло: более крупные млекопитающие и те, кто придерживался более специализированной диеты, погибли вместе с динозаврами, тогда как у более мелких млекопитающих с гибкой всеядной диетой было больше шансов на выживание. Среди них были плацентарные.

Жизнь находит выход

Через несколько сотен тысяч лет после ярости астероида палеогеновый период был в самом разгаре. Экосистемы восстановились, и плацентарные млекопитающие процветали, некоторые виды теперь были почти такими же большими, как коровы.

Я провел несколько лет, собирая их окаменелости в бесплодных землях бассейна Сан-Хуан в Нью-Мексико, вместе с моим коллегой доктором Томасом Уильямсоном из Музея естественной истории Нью-Мексико и нашей бывшей аспиранткой Сарой Шелли, которая сейчас работает в Музее естественной истории Карнеги. История.

Эти млекопитающие кажутся немного странными: они коренастые, их скелеты выглядят довольно архаично, а снимки, опубликованные ранее в этом году нашей коллегой доктором Орнеллой Бертран из Эдинбургского университета, показывают, что их мозг был меньше, чем у современных плацентарных.

По сути, эти млекопитающие Нью-Мексико — такие виды, как Chriacus и Periptychus — были плацентарными пионерами. Это были группы, которые пережили вымирание, стали больше и разнообразнее в мире, свободном от динозавров, и подготовили почву для сегодняшних 6000+ видов.

Среди них мы находим предшественников лошадей и оленей, а также приматов — наших собственных предков — которые начинают вести жизнь, качаясь на деревьях, прежде чем, в конце концов, спуститься вниз, встать на задние конечности, увеличить мозг и начать маршировать. к цивилизации.

• Эта статья впервые появилась в выпуске 349 журнала BBC Science Focus

Млекопитающие и их родственники процветали и диверсифицировались в так называемую «эпоху динозавров», как показывают исследователи

Исследования  | Наука  | Блог UW News

20 июня 2019

Палеонтологи пытаются развеять миф о том, какой была жизнь, когда по Земле бродили динозавры. Ложное повествование проникло в книги, лекции и даже научные статьи об этой давно минувшей эпохе.

В центре внимания мифа не динозавры. Его главные герои — древние млекопитающие и их родственники, которые вместе известны как млекопитающие. Согласно мифу, в мире, населенном динозаврами, мало места для млекопитающих. В результате млекопитающие и их родственники остались крошечными, мышевидными и примитивными. Миф утверждает, что млекопитающие не эволюционировали в различные формы, рацион питания, поведение и экологические роли до тех пор, пока массовое вымирание K-Pg 66 миллионов лет назад не уничтожило динозавров и не «освободило» пространство для млекопитающих.

«Это очень старая идея, поэтому ее очень трудно опровергнуть», — сказал Дэвид Гроссникл, научный сотрудник факультета биологии Вашингтонского университета. «Но этот взгляд на формы млекопитающих просто не выдерживает того, что мы и другие недавно обнаружили в летописи окаменелостей».

Иллюстрация Альфадона , маленького сумчатого родственника мелового периода. Альфадон является представителем типа мелких, в основном насекомоядных предков трех основных экологических радиаций форм млекопитающих, дающих начало линиям, которые имеют разнообразные диеты и формы передвижения. Мисаки Оучида

Гроссникл является ведущим и соответствующим автором обзорной статьи, опубликованной 19 июня в журнале Trends in Ecology & Evolution, в которой обобщаются последние ископаемые доказательства альтернативной точки зрения: млекопитающие и их родственники фактически подверглись трем значительным «экологическим излучениям» в своей истории. В эволюционной биологии радиация происходит, когда особая линия вторгается и приспосабливается к новым экологическим нишам. В каждом из излучений, обсуждаемых в обзоре, формы млекопитающих диверсифицировались от предков, поедающих насекомых, до грызуноподобных предков и адаптировались к различным экологическим нишам. Появились новые виды, которые, например, могли карабкаться, парить или закапываться — и питались более специализированной пищей из мяса, листьев или моллюсков.

Два из этих трех экологических излучений форм млекопитающих произошли в юрский и меловой периоды, когда динозавры процветали, согласно Гроссниклу и его соавторам Стефани Смит из Полевого музея в Чикаго и Грегу Уилсону, адъюнкт-профессору биологии Университета Вашингтона и куратору палеонтология позвоночных в Музее естественной истории и культуры Берка Университета Вашингтона.

Соавторы резюмируют три экологические радиации, в каждой из которых участвовали разные группы форм млекопитающих:

• Самая древняя экологическая радиация форм млекопитающих происходила от 190 до 163 миллионов лет назад в период от начала до середины юрского периода — во время распада суперконтинента Пангея — и затронула первых настоящих млекопитающих и их ближайших родственников.
• Второе экологическое излучение млекопитающих началось 90 миллионов лет назад в позднем меловом периоде, вскоре после появления цветковых растений, и закончилось массовым вымиранием K-Pg 66 миллионов лет назад.
• Палеоцен-эоценовая радиация началась 66 миллионов лет назад примерно во время события K-Pg и закончилась около 34 миллионов лет назад и привела к установлению всех основных линий плацентарных и сумчатых млекопитающих, живущих сегодня.

Каждое экологическое излучение порождало новые разновидности форм млекопитающих от более примитивных, насекомоядных, грызуноподобных предков. Многие из разнообразных форм, возникших в юрский и меловой периоды, напоминают виды, живущие сегодня, такие как барсуки, белки-летяги и даже муравьеды. Но эти формы млекопитающих эпохи динозавров не являются прямыми предками своих современных собратьев.

«Эти экологические приспособления — планировать, лазать, питаться разнообразной пищей — неоднократно развивались в истории млекопитающих и их близких родственников», — сказал Гроссникль.

Mammaliaforms, которые возникли во время юрского радиационного излучения, включали полуводных, похожих на бобра Castorocauda ; Maiopatagium , который, вероятно, напоминал сегодняшних белок-летяг; и лазающий по деревьям Henkelotherium. Эти линии вымерли к середине мелового периода — времени общего упадка ранних млекопитающих и их родственников, вероятно, из-за изменения климата и относительно быстрого оборота целых экосистем.

Экологическая радиация позднего мелового периода последовала за этим периодом упадка и привела к возникновению новых форм млекопитающих. К ним относятся барсук размером