Из 20-футовой кучи экскрементов ученые раскрывают секреты гигантских ленивцев
Сегодня ленивцы могут казаться причудливыми обитателями деревьев, но их прошлое раскрывает династию гигантов, которые когда-то бродили по Америке.
Большинство людей знают ленивцев как медлительных, похожих на медведей существ, которые висят на деревьях, тратят почти месяц на переваривание одной порции пищи и испражняются только раз в неделю. Их ближайшими родственниками являются муравьеды и броненосцы, что может показаться необычным, но эволюционная история объясняет эту связь. Сегодня существует только два вида ленивцев, но в прошлом их было десятки, в том числе один с бутылообразным рылом, специализированным для поедания муравьев, и другой, очень похожий на ранних броненосцев.
Многие из этих древних ленивцев были слишком велики, чтобы жить на деревьях. Гиганты этой группы, принадлежащие к роду Megatherium, достигали размеров азиатских слонов-самцов и весили около 8000 фунтов.
«Они выглядели как гризли, но были в пять раз больше», — сказала Рэйчел Нардуччи, менеджер коллекции палеонтологии позвоночных во Флоридском музее естественной истории.
Нардуччи является соавтором исследования, опубликованного в журнале Science, в котором ученые исследовали древнюю ДНК и проанализировали более 400 окаменелостей из 17 музеев естественной истории, чтобы понять, как и почему некоторые ленивцы достигли таких огромных размеров.
Наземные ленивцы демонстрировали необычайный диапазон размеров тела. На одном конце спектра находился огромный мегатерий, способный срывать листья с высоких деревьев своим длинным гибким языком, который служил экологическим аналогом жирафов. На другом конце находился сравнительно более мелкий наземный ленивец Шаста, который процветал в пустынях Северной Америки, питаясь кактусами.
Однако древесные ленивцы пошли по другому пути эволюции. Те, кто жил исключительно в кронах деревьев, всегда были небольшими, в среднем весом около 14 фунтов. Виды, которые делили свое время между землей и деревьями, были несколько крупнее, весом в среднем 174 фунта.
Не нужно быть ученым, чтобы понять, почему деревья налагают строгие ограничения на вес. По той же причине современные древесные ленивцы обладают странной эластичностью: ветки ломаются при слишком большой нагрузке, а ленивцы, как правило, не славятся своей способностью быстро уклоняться от внезапных опасностей. По имеющимся данным, древесные ленивцы выживали после падения с высоты до 100 футов. Однако, учитывая, что падение даже с умеренной высоты может причинить серьезный ущерб, а некоторые деревья в тропических лесах Амазонки достигают высоты чуть менее 300 футов, с эволюционной точки зрения имеет смысл быть как можно меньше, когда выходишь на ветку.
Почему наземные ленивцы стали такими большими?
Менее ясно, почему некоторые наземные ленивцы выросли до таких огромных размеров, в то время как другие, казалось, были довольны просто большими размерами. Возможно, было несколько причин, поэтому ученым так сложно с уверенностью ответить на этот вопрос.
Более крупные размеры могли быть выгодны, например, для поиска пищи или уклонения от хищников. Наземные ленивцы особенно любили пещеры, и их размер, несомненно, играл роль в их способности находить и создавать укрытия. Наземный ленивец Шаста, имевший умеренные размеры, предпочитал небольшие естественные пещеры, выдолбленные ветром и водой в скалах Гранд-Каньона, похожие на альвеолы гигантского геологического легкого. Они также служили удобными уборными; в 1936 году палеонтологи обнаружили кучу окаменелых экскрементов ленивцев, летучих мышей и паковых крыс толщиной более 20 футов в пещере Рампарт, недалеко от озера Мид.
Более крупные ленивцы не были ограничены существующими пещерами. Используя когти, которые являются одними из самых больших среди всех известных млекопитающих, как живых, так и вымерших, они могли выкапывать свои собственные пещеры из голой земли и скал. Многие из пещер, которые они оставили после себя, все еще существуют, с отпечатками когтей на внутренних стенах, свидетельствующими об их древних гнездовых раскопках.
Другие факторы, которые могли повлиять на разницу в размерах, включают климат, степень родства между видами ленивцев и скорость метаболизма. Чтобы точно различить эти несколько возможностей, потребовалось значительное количество различных типов данных.
Авторы объединили информацию о форме окаменелостей с ДНК живых и вымерших видов, чтобы создать древо жизни ленивцев, которое прослеживает их родословную вплоть до их происхождения более 35 миллионов лет назад. Имея эту основу, они добавили результаты, полученные в ходе десятилетий исследований о том, где жили ленивцы, чем они питались и были ли они лазателями или ходоками. Поскольку авторы были особенно заинтересованы в эволюции размера, они собрали данные для окончательного анализа, измерив сотни музейных окаменелостей, которые они использовали для оценки веса ленивцев.
Именно здесь Флоридский музей сыграл особую роль. «У нас самая большая в мире коллекция ленивцев Северной Америки и Карибских островов», — сказала Нардуччи. Она тщательно измерила 117 костей конечностей и поделилась результатами со своими коллегами.
Авторы смешали всю эту информацию, обработав ее с помощью компьютера, и получили готовый ответ.
Климат и среда обитания как ключевые факторы
Результат: на различия в размерах ленивцев в первую очередь повлияли типы среды обитания, в которых они жили, и, как следствие, изменение климата.
«Включение всех этих факторов и их прогонка через эволюционные модели с несколькими различными сценариями было крупным предприятием, которое ранее не осуществлялось», — сказала Нардуччи.
Династия ленивцев совпала со значительными, изменившими жизнь изменениями в климате Земли. Самым древним существом, которое ученые могут с разумной уверенностью считать ленивцем, является Pseudoglyptodon, живший 37 миллионов лет назад в Аргентине. Анализ, проведенный в ходе исследования, показывает, что самые ранние ленивцы, вероятно, были небольшими наземными животными, размером примерно с немецкую догу. На разных этапах своей эволюционной истории ленивцы перешли к полудревесному образу жизни. Однако не все из них остались на деревьях. Самые крупные ленивцы, в том числе Megatherium и Mylodon, вероятно, произошли от приспособленных к жизни на деревьях ленивцев, которые в конечном итоге решили остаться на земле.
На фоне этих нерешительных лазателей и ходоков размер ленивцев практически не менялся в течение примерно 20 миллионов лет, независимо от их предпочтительного способа передвижения. Затем произошло нечто потрясающее.
Между современными штатами Вашингтон и Айдахо, простираясь через части Орегона и Невады, образовалась гигантская рана, из которой вытекла магма. Это оставило почти 600 000 кубических миль струпья над северо-западной частью Тихого океана. Его все еще можно увидеть в некоторых местах вдоль реки Колумбия, где миллионы лет текущей воды прорезали и отполировали колоннаду из базальта. Эти скальные столбы имеют характерную шестиугольную форму, обусловленную тем, как магма затвердела и раскололась при остывании. Вулканическое событие, которое их создало, было медленным процессом, длившемся примерно 750 000 лет и совпавшим с периодом глобального потепления, называемым климатическим оптимумом среднего миоцена. В настоящее время выбросы парниковых газов в результате вулканического извержения считаются наиболее вероятной причиной потепления.
