26.04.2012

Кости помогали стегоцефалам дышать

Первые земноводные, выбравшиеся на сушу, зачастую были покрыты броней из костяных щитков. По мнению американских ученых, эти образования помогали животным дышать.

Так называемые кожные кости, покрывавшие тела палеозойских стегоцефалов, хорошо известны палеонтологам. В отличие от, например, длинных костей конечностей, они формируются не из хрящей, а из соединительной ткани кожи. Как ни странно это звучит, но такие кости довольно распространены в природе. Например, именно кожное происхождение имеет череп человека. У древних амфибий эти кости были покрыты сложной скульптурой из ямок и гребней, зачем-то заметно увеличивающих их поверхность.

Согласно устоявшемуся мнению, щитки кожных костей защищали нервы и крупные кровеносные сосуды от атак хищников, а также предохраняли первых сухопутных амфибий от переохлаждения и обезвоживания в непривычной наземной обстановке.

Палеонтолог Кристина Янис из университета Брауна предложила еще одну функцию этих необычных органов. По ее мнению, кожные кости в буквальном смысле слова обеспечивали стегоцефалам "свежесть дыхания", являясь своеобразным депо для углекислого газа.

Дело в том, что впервые выбравшиеся на сушу 370 миллионов лет назад амфибии, для которых как раз и характерны кожные кости, обладали еще довольно несовершенными легкими. Эти органы могли обеспечить дыхание в воздушной среде, однако из-за отсутствия подвижных ребер не были приспособлены к интенсивным нагрузкам. Поэтому, если их владелец догонял добычу или спасался бегством от хищников, концентрация углекислого газа в его крови опасно повышалась.

Реагируя с водой в организме, углекислый газ превращался в кислоту, угрожавшую убить животное, и для первых обитателей суши насущной проблемой был механизм контроля за содержанием углекислоты в крови.

Современные водные черепахи и аллигаторы во время продолжительных погружений, когда нет возможности пополнить запас кислорода, привлекают на помощь кости собственного панциря. Они выделяют в кровь ионы кальция и магния, вытесняющие ионы водорода и снижающие кислотность крови. По мнению Янис, примерно также могли действовать и щитки кожных костей древних амфибий.

Проанализировав ископаемые остатки, палеонтолог обнаружила косвенное подтверждение своей гипотезы. У крупных животных, которые должны были производить больше углекислого газа, кожные кости были развиты намного больше, чем у мелких, способных избавиться от опасного продукта метаболизма при помощи кожного дыхания.

Кроме того, костяные щитки встречались реже и были меньшего размера у водных животных вроде Whatcheeria, имевшей возможность избавляться от углекислоты при посредстве жабр. А вот у сопоставимого по размерам, но более сухопутного Pederpes кожных костей оказалось довольно много.

Еще один вариант утраты кожных костей относится к линии предков рептилий, которые обзавелись подвижными ребрами и решили проблему избытка углекислого газа, заметно интенсифицировав дыхание.

Таким образом, кажется вполне возможным, что костяные структуры древних амфибий оказались своего рода природными антацидами, предохранявшими владельцев от критической концентрации углекислого газа и позволявших им подольше пробыть на суше до возвращения в воду.

"Это всего лишь предположение, но оно основано на довольно солидных фактах, – заявила Янис Science. – Кожные кости по крайней мере могли купить четвероногим дополнительное время на суше". "Никто не предполагал такого раньше, но, безусловно, эта гипотеза выглядит правдоподобной", – прокомментировала открытие палеонтолог Кембриджского университета Дженнифер Клак.

Как бы ни были убедительны приведенные ученым факты, конкретных доказательств реального существования новой функции древних костей пока не найдено, отмечает MSNBC. Поэтому Янис с коллегами намерена искать у современных рептилий такие признаки "костного дыхания", которые могли бы сохраниться в ископаемом состоянии. Если они будут обнаружены, палеонтологам останется лишь найти их и у ранних амфибий.

Источники:

1. maleus.ru