25.04.2012

Узор на костях древних амфибий оказался приспособлением к дыханию

Ученые из университета Брауна предположили, что кожные кости первых наземных животных могли служить хранилищем углекислого газа, пока земноводные находились на суше. Работа принята к публикации в журнале Proceedings of the Royal Society B, но на момент написания заметки была недоступна. Краткое содержание работы можно прочитать на сайте университета.

Биологи обратили внимание на то, что у первых наземных амфибий некоторые кости (кожные пластины) имели ярко выраженный поверхностный рельеф, представленный гребнями и бороздами. То, что это может быть связано с удалением углекислого газа, авторы предположили на основании ранее проведенных опытов с современными лягушками.

Один из авторов работы, Дэниэл Уоррен (Daniel Warren), несколько лет назад опубликовал с коллегами работу, в которой показал, что некоторые лягушки могут использовать кости для удаления избытков углекислого газа.

Амфибии используют для дыхания легкие, хотя до трети газообмена проходит через кожу. Однако иногда скорости газообмена бывает недостаточно, и углекислый газ накапливается в крови, приводя к ее опасному закислению. Оказалось, что в таком случае тигровые лягушки Rana pipiens превращали углекислый газ в карбонат кальция и откладывали его в костях, а при благоприятных условиях, когда можно было "отдышаться", карбонат снова превращался в углекислый газ и удалялся с дыханием.

Авторы предположили, что если выраженный рельеф некоторых костей древних животных действительно служил для отложения углекислого газа (как это можно наблюдать у современных лягушек), то из этого следует несколько выводов. Авторы провели анализ древних скелетов и установили, что их строение подтверждает выдвинутую гипотезу.

Во-первых, оказалось, что выраженность рельефа связана с размером животного. Поскольку газообмен у амфибий частично происходил через кожу, то у мелких животных (относительная поверхность тела которых значительно больше, чем у крупных) проблем с накоплением углекислого газа было меньше. В соответствии с ожидаемым рельеф на костях у них практически отсутствовал.

Во-вторых, у разных родственных древних земноводных те, кто проводили большую часть времени в воде, имели менее выраженный рельеф.

В-третьих, слабо заметный рельеф костей имели животные, дыхание которых было уже более приспособленным к условиям суши. У тех, кто в отличие от большинства амфибий, имел подвижные ребра, которые позволяли им делать глубокие вдох и выдох, рельеф также исчезал.

Авторы считают, что эти данные, хотя и имеют косвенный характер, все же достаточно убедительны. В конечном счете подтверждением высказанной гипотезы могло бы быть детальное исследование механизма отложения избыточного углекислого газа в костях современных животных и его обнаружение у первых наземных позвоночных.

Дыхание было одной из важнейших проблем для животных при выходе на сушу. Помимо этой проблемы позвоночным пришлось приспособить к новой среде способы своего передвижения, зрения, обоняния и прежде всего размножения.

Источники:

1. Lenta.Ru