Ник Пайенсон - Наблюдая за китами [Прошлое, настоящее и будущее загадочных гигантов]

Китовый ус — это мягкая, гибкая структура, состоящая из кератина, как ногти, копыта и волосы [171] Alexander J. Werth, «How Do Mysticetes Remove Prey Trapped in Baleen?» Bulletin of the Museum of Comparative Zoology 156 (2001): 189–203; Alexander J. Werth and Jean Potvin, «Baleen Hydrodynamics and Morphology of Cross-Flow Filtration in Balaenid Whale Suspension Feeding», PLoS ONE 11 (2016): e0150106. . Ус вырастает из нёба вскоре после рождения кита в виде ряда сотен пластин, которые образуют структуру, похожую на сито. Эти треугольные пластины заключены в ложе из плоти, они пронизаны кровеносными сосудами и нервами и растут слоями, как наши ногти и волосы. Со временем китовый ус от трения о пищу изнашивается по краям; отдельные волокна растопыриваются, как недоваренные спагетти, и переплетаются с волокнами соседних пластин, образуя обращенную внутрь рта сетку. Когда усатый кит закрывает рот, полный воды с рыбой, крилем или другим зоопланктоном, эта сетка китового уса задерживает добычу внутри.

Когда же появился китовый ус и связано ли его появление с гигантизмом китов? Оказывается, у первых усатых китов не было китового уса, зато когда-то у них были зубы [172] Thomas A. Deméré et al., «Morphological and Molecular Evidence for a Stepwise Evolutionary Transition from Teeth to Baleen in Mysticete Whales», Systematic Biology 57 (2008): 15–37. . В пользу этого утверждения говорят три основных доказательства [173] В первом издании «Происхождения видов» Дарвин писал, что черный медведь, вылавливающий насекомых из воды, может служить примером для понимания эволюции усатых китов. В более поздних изданиях эту идею опустили, хотя к 1872 г. Дарвин указал на пластинки во рту утки, используемые в качестве фильтра при кормлении, в качестве еще одного полезного аналога усатых китов. См.: Carlos Peredo et al., «Decoupling Tooth Loss from the Evolution of Baleen in Whales», Frontiers in Marine Science 4 (2017): 67. . Во-первых, у плода современного усатого кита есть зубные «почки» — первичные кусочки эмали и дентина, которые поглощаются организмом еще до рождения. Сам ус растет из гребней на поверхности нёба в течение первого года жизни, но генетический механизм для создания зубов — пережиток глубокого прошлого усатых китов, такой же как крошечные задние конечности базилозавра, — запускается еще в утробе.

Во-вторых, усатые киты имеют общее происхождение с зубатыми: две главные ветви генеалогического древа китов разошлись около 35 млн лет назад, примерно во время окончательного исчезновения базилозавра. Первые усатые киты едва ли походили на синего кита, пожалуй, больше на сильно укороченную версию базилозавра с крошечными пилообразными зубами. Пропорции их тела напоминали не угря, а скорее афалину. Но мы знаем, что эти первые зубатые представители линии, которая в конечном итоге породила китов-фильтраторов, более тесно связаны с синими китами, чем с любым дельфином, потому что у них есть общие признаки, в том числе уникальные — похожие на береговую гальку ушные кости.

В-третьих, несмотря на то что ус относится к мягким тканям, иногда он обнаруживается среди окаменелостей. Его сохранение, возможно, связано с уникальной химической средой на морском дне. Есть данные о находках ископаемого китового уса в породах Калифорнии и Перу, хотя их возраст не превышает 15 млн лет — примерно в два раза меньше, чем у самых старых усатых китов.

Сделаем важную оговорку о том, как мы определяем группы китов, когда говорим об усатых китах: поскольку у самых ранних усатых китов не было уса как такового, описывать этих вымерших предшественников с использованием привычного названия становится сложно. Помогает научная номенклатура — mysticetes вместо «усатых китов», odontocetes вместо «зубатых». В какой-то момент у отдельных ветвей, ведущих к нынешним усатым и зубатым китам, появились соответственно фильтрация и эхолокация. Но мы не знаем точно, когда, как и сколько раз это происходило. Взять птиц и динозавров: когда ученые обнаружили динозавров с перьями, стало ясно, что наличие перьев необязательно указывает на птицу. Так что приходится определять организмы отдельно от признаков, которые их диагностируют [174] Richard O. Prum and Andrew H. Brush, «Which Came First, the Feather or the Bird?» Scientific American 288 (2003): 84–93. .

Некоторые ученые предположили, что у ранних усатых китов были и усы, и зубы — зубы снаружи, ус внутри, — но ископаемый первичный ус не нашли ни у одного из видов, от которых можно было бы это ожидать. Другие предположили, что у первых усатых китов появилось промежуточное решение, но ориентированное не снаружи внутрь, как в первом варианте, а спереди назад: передние зубы все еще на месте, а позади них примитивный гребень уса [175] Peredo et al., (2017). «Decoupling Tooth Loss…» . Еще один возможный переходный вариант, когда нет ни зубов, ни уса, — просто беззубый, заглатывающий воду ранний усатый кит. Большинство этих сценариев основаны на фрагментарных окаменелостях, в них не сохранились самые важные в данном случае мягкие ткани; к тому же никто еще не объяснил, как питался бы кит с зубами снаружи и усом внутри. Из-за отсутствия большего количества окаменелостей с остатками первых пластин китового уса все, что нам остается, — это проверять имеющиеся гипотезы с помощью биомеханических или компьютерных моделей. Пока ученые не найдут способ записывать видео в пасти современных китов-фильтраторов — логистическое препятствие, которое, видимо, нельзя преодолеть, — нам следовало бы получше узнать, как устроена фильтрация у нынешних усатых китов, и только потом переходить к умозаключениям о том, как она могла работать у их ископаемых родственников.

Все хранящиеся в Смитсоновском институте черепа и челюстные кости первых усатых китов из одной геологической эпохи можно разложить на одном длинном столе. Черепа многих из них относятся к периоду, называемому олигоценом, — от 30 до 20 млн лет назад. У них большие глазницы и плоские, похожие на клюв морды с гнездами для зубов. У некоторых до сих пор есть зубы, что заставляет задуматься, как же они питались. Шоколадные и кофейные тона кости контрастируют с серой массой песчаника и сланца, в которую они включены. Эта порода может быть такой твердой, что на извлечение костей уходят годы кропотливой работы с использованием пневматического долота, ванн с кислотой и острых зубоврачебных инструментов.

Многие из этих окаменелых олигоценовых китов найдены на омытых штормами тихоокеанских пляжах северо-запада США и в прилегающих морских скалах. Почти всю коллекцию окаменелостей Смитсоновского института из этой части света собрали ученые-любители, охотники за ископаемыми [176] Дуглас Эмлонг был одним из самых активных коллекционеров, хотя под его именем вышла лишь одна публикация — с описанием животного, которое оказалось первым так называемым зубатым китом. См.: Douglas Emlong, «A New Archaic Cetacean from the Oligocene of Northwest Oregon», Bulletin of the Oregon University Museum of Natural History 3 (1966): 1–51; Clayton E. Ray, «Fossil Marine Mammals of Oregon», Systematic Zoology 25 (1976): 420–36. В последние десятилетия Джеймс Гедерт из штата Вашингтон и Кент Гибсон из Орегона также пожертвовали Смитсоновскому институту свои важные находки. . Зимние штормы окатывают берега тяжелыми волнами, вымывают песок и обнажают валуны, многие из которых хранят в себе куски костей, если вы знаете, куда смотреть. И конечно, как на любой охоте, нужно везение.