Wymarłe rekiny megazębne znajdowały się niegdyś na szczycie morskiej sieci pokarmowej. Ich ewolucja do gigantycznych rozmiarów i ich wyginięcie nie są dobrze poznane. W niedawnym badaniu przeanalizowano izotopy z kopalnych zębów i stwierdzono, że rekiny te rozwinęły endotermiczną termoregulację i ewoluowały do gigantycznych rozmiarów, ale wysokie koszty metaboliczne i zapotrzebowanie na energię nie mogły być dłużej utrzymywane z powodu kurczenia się produktywnych siedlisk z powodu zmian klimatu i poziomu morza. W rezultacie wyginęły 3.6 miliona lat temu. Badanie to uwypukla również fakt, że podobnie jak wymarłe rekiny megazębne, współczesne gatunki rekinów również nie są odporne na skutki zmian klimatu, stąd potrzeba ich ochrony.
Rekiny megazębne, czyli rekiny o „dużych zębach”, były ogromnymi rekinami, które ewoluowały w erze kenozoicznej, osiągnęły rozmiar ciała około 15 m i wyginęły około 3.6 miliona lat temu, w epoce pliocenu.
Te gigantyczne rekiny były wyposażone w ostre zęby wielkości banana i były jednymi z największych pod względem wielkości ciała (obok płetwala błękitnego). Uważa się je za jedne z najpotężniejszych drapieżników morskich, jakie kiedykolwiek żyły, polując na wieloryby, delfiny, foki i inne mniejsze rekiny.
W trakcie ewolucji rekiny te przeszły drastyczne zmiany w uzębieniu, w tym poszerzenie koron i ząbkowanie krawędzi tnących, co umożliwiło im przejście z diety opartej na rybach na bardziej energiczną dietę opartą na ssakach morskich. To pomogło im osiągnąć znacznie bogatsze odżywianie , co było jednym z powodów ich ewolucji do gigantycznych rozmiarów ciała.
Rekiny wielkozębne znajdowały się na szczycie łańcucha pokarmowego i były ostatecznymi drapieżnikami . Miały wyższy poziom troficzny niż jakikolwiek inny gatunek morski. (Poziom troficzny to pozycja organizmu w łańcuchu pokarmowym, waha się od 1 dla producentów pierwotnych do 5 dla ssaków morskich i ludzi).
Jak te rekiny ewoluowały do gigantycznych rozmiarów ciała i dlaczego wyginęły około 3.6 miliona lat temu?
| ektotermia | Zimnokrwisty obejmuje wszystkie zwierzęta z wyjątkiem ptaków i ssaków. np. rekiny |
| Mezotermia (lub regionalna endotermia) | Zwierzę ze strategią termoregulacji pośrednią do zimnokrwistych ektoterm i stałocieplnych endoterm. np. niektóre rekiny, żółwie morskie |
| Endotermia | Do zwierząt stałocieplnych, utrzymujących stałą temperaturę ciała niezależnie od temperatury otoczenia, należą ptaki i ssaki. (Endotermia obejmuje regionalną endotermię lub mezotermię w szerokim znaczeniu) |
Rekiny są rybami chrzęstnoszkieletowymi i są zimnokrwistymi zwierzętami morskimi (ektotermicznymi). Takie zwierzęta nie mają zdolności do metabolicznego podnoszenia temperatury ciała i zatrzymywania ciepła.
Czy rekiny megazębne przeszły w toku ewolucji zmiany termofizjologiczne, które doprowadziły do nabycia cech endotermicznych? Ta hipoteza jest istotna, ponieważ w przeciwieństwie do zwierząt zmiennocieplnych (ektotermicznych), stałocieplne (endotermiczne) zwierzęta morskie mogą osiągać większe prędkości przelotowe i pokonywać większe odległości, aby upolować ofiarę, niż ich zmiennocieplne odpowiedniki. Nabycie cech endotermicznych (wraz z przekształconym uzębieniem) może wyjaśniać, dlaczego te rekiny wyewoluowały do tak gigantycznych rozmiarów.
W niedawnym badaniu opublikowanym w PNAS 26 czerwca 2023 r. naukowcy zbadali termofizjologię rekinów megatooth, aby wyjaśnić ich ewolucję i wyginięcie. Przeanalizowali geochemiczne dowody termoregulacji pochodzące z paleotermometrii izotopów skupionych oraz izotopów tlenu fosforanowego uzyskanych z próbek zębów kopalnych i odkryli, że temperatura ciała gatunku Otodus, wnioskowana na podstawie izotopów, była średnio o około 7°C wyższa niż temperatura wody morskiej i innych współistniejących gatunków rekinów. Ogólnie wyższa temperatura ciała oznacza, że rekiny megatooth ewoluowały w kierunku endotermii, co sugeruje, że endotermia była kluczowym czynnikiem napędzającym ich gigantyzm[ 3] . Jednak ta zdolność termoregulacji okazała się z czasem kosztowna dla rekinów megatooth.
Rekiny megazębne były drapieżnikami szczytowymi na szczycie morskiej sieci pokarmowej 2. Ich dieta na najwyższym poziomie troficznym, gigantyczne rozmiary ciała i fizjologia endotermiczna wiązały się z wysokimi kosztami metabolicznymi i wysokim zapotrzebowaniem bioenergetycznym. Bilans energetyczny został zaburzony wraz ze zmniejszaniem się produktywnych siedlisk i zmianą poziomu morza. To z kolei zmieniło krajobraz ofiar, a ich zasoby stały się ograniczone. Wynikający z tego niedobór pożywienia wywarł negatywną presję selekcyjną na gigantyczne rekiny megazębne, co doprowadziło do ich wyginięcia 3.6 mln lat temu. Endotermia, kluczowy czynnik ewolucji rekinów megazębnych, również przyczyniła się do ich wyginięcia w wyniku zmian klimatu.
Podobnie jak wymarłe rekiny megazębne, współczesne gatunki rekinów nie są odporne na skutki zmian klimatu, stąd potrzeba ich ochrony.
***
Referencje:
- Ballell, A., Ferrón, HG Biomechaniczne spostrzeżenia dotyczące uzębienia rekinów megatooth (Lamniformes: Otodontidae). Przedstawiciel nauki 11, 1232 (2021). https://doi.org/10.1038/s41598-020-80323-z
- ostry dyżur i wsp 2022. Kenozoiczne rekiny megazębne zajmowały niezwykle wysokie pozycje troficzne. Postępy nauki. 22 czerwca 2022 r., tom 8, wydanie 25. DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.abl6529
- Griffiths ML, i wsp 2023. Fizjologia endotermiczna wymarłych rekinów megazębnych. PNAS. 26 czerwca 2023 r. 120 (27) e2218153120. https://doi.org/10.1073/pnas.2218153120
***
