В современных морях головоногие моллюски с наружной раковиной представлены всего лишь двумя родами — это Nautilus и более редкий и потому менее известный Allonautilus, оба из семейства наутилид. Но 66 миллионов лет назад, перед великим мел-палеогеновым вымиранием, дела обстояли совсем иначе. Тогда в морях, кроме наутилусов, процветали другие головоногие моллюски с наружной раковиной — аммониты. На фото слева — юрский аммонит Brightia, справа — современный наутилус Allonautilus
Почему же более сложные аммониты вымерли, а древние и примитивные наутилусы не только пережили его, но и живут до сих пор?
Аммониты были значительно разнообразнее и многочисленнее, чем наутилусы, и они быстрее эволюционировали. Раковины аммонитов с их изогнутыми перегородками в целом были устроены гораздо сложнее, чем раковины наутилид. То же самое можно сказать и о строении тела этих животных: мускульная система аммонитов была значительно более сложной, чем у наутилусов.
Но многочисленные, разнообразные и сложно организованные аммониты вымерли 66 миллионов лет назад, когда катастрофа уничтожила не только широко известных динозавров, но и большую часть морского планктона и множество другой наземной и морской фауны и флоры. Причины мел-палеогенового вымирания ясны не до конца. Существуют различные гипотезы, начиная от «астероидной зимы» — падения температуры и освещенности из-за облаков пыли, поднятых падением астероида в район полуострова Юкатан, до увеличения кислотности воды в океане (возможно, вызванного тем же астероидом).
Но чем бы ни было вызвано это вымирание, аммониты вымерли, а древние и примитивные наутилусы не только пережили его, но и живут до сих пор. В чем причина такой разницы в судьбе этих головоногих? Конечно, до тех пор, пока в распоряжении палеонтологов не появится машина времени, мы не сможем сказать, что знаем единственно верный и окончательный ответ на этот вопрос. Но между наутилусами и аммонитами было одно очень существенное различие, которое, по мнению многих специалистов, могло сыграть роковую роль в судьбе подкласса аммоноидей. В чем заключалось это различие?
Существенным различием между аммонитами и наутилусами является размер их эмбриональной раковины (той части раковины, которая строилась до выхода из яйца), а следовательно, и размер новорожденных особей. Так как после рождения моллюска строительство раковины почти всегда ненадолго приостанавливается (животному нужно время для адаптации к новой для него среде обитания), эмбриональная часть раковины оказывается отделена от постэмбриональной заметной границей — ее называют «первичным пережимом». Благодаря этому палеонтологи могут судить о размерах эмбриональных раковин вымерших головоногих. Кроме того, у некоторых головоногих, в том числе и у аммонитов, структура эмбриональной части раковины отличается от постэмбриональной части — это также помогает палеонтологам судить о размерах новорожденной молоди аммонитов.
Эмбриональные раковины современных наутилусов. Слева — Allonautilus scrobiculatus, справа вверху крупным планом показана его эмбриональная раковина (ее край отмечен стрелкой). Справа внизу — новорожденный наутилус, вылупившийся из яйца в японском океанариуме в городе Тоба. Вся его раковина сформирована в яйце. Сзади для масштаба рука человека, справа остатки оболочки яйца
Современные наутилусы появляются из яйца с раковиной диаметром 2–2,5 сантиметра. По меркам моллюсков, это очень крупные размеры для новорожденных. Благодаря пережимам на ископаемых раковинах наутилусов мы знаем, что у мезозойских наутилид размер эмбриональных раковин был примерно таким же, как и сейчас, — от 1,5 до 2,5 см
А вот молодь мезозойских аммонитов рождалась с раковинкой в 10–15 раз меньше — диаметром один, максимум два миллиметра
Раковина юрского аммонита Brightia sp. возрастом около 165 млн лет. Справа крупным планом показана эмбриональная раковина (ее граница отмечена стрелкой), диаметр эмбриональной раковины около 1 мм.
Благодаря своему крупному размеру новорожденные наутилусы могут жить в тех же условиях и питаться той же самой пищей, что и взрослые особи (рыбой, ракообразными, а чаще всего падалью). А новорожденные аммониты с их крошечными раковинами, независимо от образа жизни их родителей, жили в приповерхностных слоях воды и были, фактически, планктоном, а пищей им служили крошечные планктонные организмы.
Раковина юрского аммонита Binatisphinctes sp. возрастом около 165 млн лет. Справа крупным планом показана эмбриональная раковина (ее граница отмечена стрелкой), диаметр эмбриональной раковины около 1 мм.
Кризис на рубеже мела и палеогена, который привел к вымиранию динозавров и аммонитов, очень сильно ударил по известковому планктону, который вымер практически полностью (см. Что случилось с аммонитами?, «Наука и жизнь», 1985, №6). Причины этого, как уже говорилось в условии задачи, ясны не до конца. Существуют различные гипотезы, начиная от «астероидной зимы» (см. Мел-палеогеновое вымирание) — падения температуры и освещенности из-за облаков пыли, поднятых падением астероида,— до увеличения кислотности (ацидификации) воды в океане (возможно, вызванного тем же астероидом).
Увеличение кислотности воды должно было пагубно сказаться на животных, строящих раковины из карбоната кальция, к которым относятся и головоногие моллюски. И если для крупных животных с относительно толстыми раковинами незначительное подкисление воды было не слишком опасно, то для планктона и крошечных новорожденных аммонитов с очень тонкими стенками раковин оно могло оказаться фатальным. Ведь для аммонита его раковина была и поплавком, позволявшем ему держаться в толще воды, и наружным скелетом, к которому крепились мышцы. А слишком тонкие или недостаточно прочные стенки такой раковины не позволили бы животному ни плавать, ни даже дышать, так как мышцы не имели бы нормальной опоры.
Конечно, ацидификация морской воды на границе мела и палеогена — лишь гипотеза, но вот вымирание планктона в это время — факт. Так или иначе, новорожденные аммониты относились, по сути, к планктону и погибли если не от подкисления воды, то из-за того, что исчезла их пища — тот же самый планктон. Новорожденные наутилусы же, в 10–20 раз более крупные, от планктона совершенно не зависели: они могли питаться той же пищей, что и их родители. Их раковины имели существенно более толстые стенки, и подкисление воды, если оно имело место, было для них не столь уж опасным.
Кроме того, различия в размерах эмбриональных раковин наутилусов и аммонитов привели к существенной разнице в структуре их популяций. Малые размеры эмбриональной раковины и, соответственно, малые размеры яиц позволяют существенно увеличить плодовитость. Возрастание плодовитости со временем «подталкивает» животных к тому, чтобы «выложиться по полной» ради максимально большого числа потомков, пусть даже и ценой истощения своего организма. Мы видим это на примере современных кальмаров, каракатиц и осьминогов, также обладающих миниатюрными яйцами, — они, как правило, размножаются один раз в жизни и после этого погибают от полного истощения. По-видимому, так же размножались и многие (если не все) аммониты: самец погибал сразу после нереста, а самка — выносив потомство (у аммонитов, скорее всего, были яйцеживорождение, см.: A. Mironenko, M. Rogov, 2015. First direct evidence of ammonoid ovoviviparity), зато каждая пара оставляла сотни и тысячи потомков.
Таким образом, у аммонитов, как у современных кальмаров или осьминогов, популяция очень быстро (в течение нескольких лет) полностью обновлялась. Это имело свои выгоды: быстрая смена поколений позволяет очень быстро адаптироваться к меняющимся условиям. Но в случае затяжного кризиса эта быстрая смена поколений могла оказаться «ахиллесовой пятой» аммонитов. Ведь если, к примеру, в один кризисный год зрелые аммониты размножились, но их новорожденное потомство погибло, на следующий год повзрослели и размножились представители следующего поколения, но их потомство тоже погибло, то через год-другой уже и некому будет продолжать род.
У наутилусов же самка откладывает всего по несколько крупных яиц в год, а продолжительность жизни наутилусов превышает 20 лет. Соответственно, в популяции наутилусов всегда есть молодь, есть подростки и есть зрелые особи. И всегда есть какое-то количество яиц (время их инкубации составляет почти год). Даже массовая глобальная гибель всей молоди не может подорвать такую популяцию — останутся взрослые, способные отложить новые яйца, а из ранее отложенных яиц выйдет новая молодь. Даже если бы все новорожденные наутилусы поголовно погибали в течение десяти лет, всё равно сохранились бы способные к размножению взрослые, которые дотянули бы до окончания кризиса.
Так что именно различия в размерах эмбриональных раковин и вызванные этим различия в структуре популяций аммонитов и наутилусов были, судя по всему, причиной столь разной судьбы этих головоногих моллюсков.
Что запрещалось советским школьникам