Исследование пищевых привычек древних рыб
В новом исследовании, опубликованном в журнале iScience, международное исследование под руководством Университета Флиндерса проливает свет на жизнь 380-миллионных двоякодышащих рыб после высокотехнологичного изучения «замечательно» хорошо сохранившихся челюстей, найденных в отдалённом поле ископаемых Гого в северной части Западной Австралии.
Для анализа использовались трёхмерные модели методом конечных элементов (МКЭ), чтобы оценить прочность и особенности окаменелых костей нижней челюсти. Это позволило оценить, как различные виды сосуществовали в тропической доисторической экосистеме в девонский «Век рыб».
Доктор Элис Клемент, автор исследования, говорит, что двоякодышащие рыбы являются «сестринскими таксонами» по отношению к четвероногим — всем четырёхлапым животным с позвоночником, включая людей, «что означает, что они наши ближайшие «рыбные» родственники».
«У них обширная история окаменелостей, насчитывающая более 400 миллионов лет, и до сих пор есть живые представители. Их филогенетическая близость к четвероногим даёт представление о наших далёких предках, которые первыми перешли из воды на сушу», — говорит она.
Исключительное формирование Гого на сегодняшний день дало наибольшее разнообразие двоякодышащих рыб, известных в любое время и в любом пространстве — с 11 описанными видами, демонстрирующими удивительное разнообразие морфологий, особенно в отношении формы черепа и челюсти.
Теперь впервые были реконструированы различные биомеханические функции, чтобы подчеркнуть диету и хищные способности загадочных рыб.
«Мы постепенно разбираемся в деталях того, как тела и образ жизни этих животных менялись, когда они переходили от рыб, живших в воде, к четвероногим, передвигавшимся по суше», — говорит доктор Клемент.
В исследовании приняли участие учёные из Университета Флиндерса, в том числе исследователь палеонтологии с отличием Джошуа Бланд, доктор Клемент, профессор Джон Лонг и биомедицинские эксперты из США, включая доктора Ольгу Панайотопулу.
«Наш обширный набор данных предлагает наиболее подробную количественную оценку эффективности кусания у любых ископаемых рыб, предоставляя биомеханические доказательства разнообразных адаптаций к питанию и разделения экологических ниш среди двоякодышащих рыб Гого», — говорит доктор Панайотопулу из Университета Туро в Калифорнии.
На основе компьютерной томографии исключительно хорошо сохранившихся трёхмерных окаменелостей были изучены семь таксонов для количественной оценки различий в форме, а МКЭ был использован для пяти видов, сохранившихся с соответствующими черепами и нижними челюстями.
«Мы смогли смоделировать напряжение и деформацию, которым подвергались эти нижние челюсти во время кусания», — говорит она.
Все трёхмерные виртуальные модели доступны через [Morphosource](https://www.morphosource.org/projects/000422115?locale=en).
Стратегический профессор палеонтологии Джон Лонг говорит, что новое исследование содержит важную информацию о том, как специализированные формы «грацильных» или «робустных» морфологий и зубных рядов челюстей позволяли этим удивительным рыбам охотиться, кусать и есть.
«Результаты оказались несколько неожиданными: некоторые «робустные» нижние челюсти, по-видимому, не очень хорошо подходили для кусания под нагрузкой, а некоторые более грацильные или тонкие челюсти, по-видимому, могли выдерживать напряжение и деформацию очень хорошо», — говорит профессор Лонг, который ранее описал стройного длинноносого Griphognathus whitei (или «утиную» двоякодышащую рыбу) из района формирования Гого.
«Такое разнообразие биомеханических функций, наблюдаемое у двоякодышащих рыб Гого, предполагает, что имело место разделение экологических ниш и трофическая дифференциация среди двоякодышащих рыб, что, возможно, объясняет их невероятно высокое видовое разнообразие в этом месте».
Примитивные формы плакодерм и других рыб были доминирующими хищниками во всём мире в течение примерно 60 миллионов лет, прежде чем вымерли. Некоторые ископаемые образцы лопастепёрых рыб, найденные 50–100 лет назад, теперь можно изучить более подробно с помощью новых методов, таких как МКЭ, который часто используется в инженерных исследованиях.
Ведущий автор, исследователь лаборатории палеонтологии Флиндерса Джошуа Бланд, добавляет: «Позднедевонские рифы формации Гого были поистине уникальным сообществом двоякодышащих рыб со множеством различных видов поведения и способностей. Запечатлеть части этой истории, скрытые в костях, было чрезвычайно полезно. Было впечатление, что мы приподняли завесу над некоторыми реальными функциями, стоящими за формой. Было впечатляюще увидеть, как более сложная морфология лучше справляется с нашими тестами».
Предоставлено [Флиндерсским университетом](https://phys.org/partners/flinders-university/).