Эволюция и происхождение китообразных долгое время оставалось загадкой для палеонтологов. Из-за скудости палеонтологической летописи вопрос происхождения китов был причиной ожесточенных споров креационистов с учеными, отстаивающими эволюционное учение. Ископаемые останки, проливающие свет на развитие и становление этой удивительной группы животных до самого недавнего времени были очень редки. Несомненно, современные киты являются вторичноводными млекопитающими,- в процессе эволюции их предки сначала вышли из воды, дав начало амфибиями и рептилиями, а затем снова вернулись в воду млекопитающими. Произошло это примерно 50-55 миллионов лет назад, в позднем палеоцене-эоцене.

Хоть в это и трудно поверить, глядя на современного голубого кита, но все китообразные, включая китов, дельфинов и морских свиней, являются потомками сухопутных млекопитающих отряда парнокопытных (конечно не современных, а древних копытных).

Ранее традиционные взгляды на эволюцию китообразных состояли в том, что их ближайшими родственниками и, вероятно, предками являлись мезонихии — вымерший отряд хищных копытных, которые напоминали волков с копытцами вместо когтей и были сестринской группой парнокопытных. Эти животные имели зубы необычной конической формы, похожей на зубы китообразных. В частности из-за этого учёные долгое время считали, что китообразные произошли от некой предковой мезонихии. Однако новые молекулярно-генетические данные свидетельствуют о том, что китообразные — близкие родственники парнокопытных, в частности ныне живущих гиппопотамов. На основе этих данных сейчас предлагается даже включать китообразных в состав отряда парнокопытные и предлагается название «Cetartiodactyla» для монофилетического таксона, включающего две эти группы. Однако наибольший возраст известных ископаемых остатков антракотериев, предков бегемотов, пока на несколько миллионов лет меньше, чем возраст пакицета, наиболее древнего из известных предков китов.

Основная схема эволюции китов

Обо всем расскажет ухо

Во время экспедиции американского палеонтолога Филиппа Джинджериша (P.Gingerish) в Пакистане, ученые получили весьма интересный материал. Они искали остатки эоценовых наземных млекопитающих в местах, где они уже находились, но им попадались только морские организмы. Около 50 млн. лет назад в этом районе проходила, меняющаяся со временем, береговая линия древнего моря Тетис, которое разделяло на протяжении большей части эоценового периода Евразию и Африку. Среди остатков рыб и моллюсков палеонтологами были найдены два фрагмента тазовых костей, явно принадлежавших относительно крупным «ходящим» животным. В то же время в другой части Пакистана была обнаружена челюсть примитивного парнокопытного.

Спустя два года в Северном Пакистане экспедицией Джинджериша была обнаружена еще одна странная находка. Это был кусок черепа странного создания размером с волка. Рядом были обнаружены остатки других млекопитающих, на этот раз наземных, живших около 50 млн. лет назад. Однако череп найденного неизвестного зверя имел черты, напоминавшие некоторые детали строения слуховой системы современных китообразных.

Пакицетус

Напомним, в водной и воздушной среде звуковые волны распространяются по-разному. У китов которые живут в наше время нет наружного уха, а слуховой проход, ведущий к среднему уху, или крайне сужен, или вообще отсутствует. Барабанная перепонка утолщена, неподвижна и не выполняет те функции, которые свойственны наземным животным. Их у китов берет на себя так называемая слуховая булла - особое костное образование, изолированное пазухами. Булла в черепе неизвестного животного, открытого Джинджеришем, хотя и не была по-настоящему «китовой» и явно не могла обеспечить хороший подводный слух, но тем не менее отличалась достаточно характерными изменениями. Выходило, что это существо - его назвали по месту находки пакицетусом (Pakicetus) - могло быть одной из первых эволюционных ступенек на пути перехода от наземных животных к китообразным. В то же время можно было предполагать, что загадочный зверь имел и обычную функциональную барабанную перепонку, позволяющую воспринимать звуки, разносящиеся по воздуху, - на земле он пока проводил никак не меньше времени, чем в воде. Строение скелета пакицета еще раз подтвердило то, что киты не являются прямыми потомками мезонихид. Напротив, предки китов отделились от парнокопытных и перешли к водному образу жизни уже после того, как сами парнокопытные отделились от общих с мезонихидами предков. Таким образом, протокитообразные были ранними формами парнокопытных, которые сохранили некоторые характерные для мезонихид признаки (коническую форму зубов), утраченные современными парнокопытными. Интересно, что самые ранние предки всех копытных млекопитающих были, вероятно, частично плотоядными или «мусорщиками», всеядными животными.

Пакицеты были копытными животными, иногда их классифицируют как ранних китов. Они жили на территории современного Пакистана (откуда и название — «кит из Пакистана») в раннем эоцене, около 50 миллионов лет назад. Это было животное, внешне напоминавшее собаку, однако с копытцами на пальцах и с длинным тонким хвостом. Первоначально предполагалось, что ухо пакицета было хорошо приспособлено для жизни под водой, однако, как показали дальнейшие исследования, уши пакицета подходят только для воздушной среды, и, если пакицет действительно предок китов, возможность слышать под водой была позднейшей адаптацией уже имевшегося слухового аппарата. Как утверждает американский палеонтолог Ханс Тевиссен, зубы пакицета уже напоминают зубы ископаемых китов.

Еще одна реконструкция пакицета - "с волосами"

Тевиссеном было также обнаружено, что схожее устройство уха наблюдалось в окаменелостях еще одного необычного существа - небольшого похожего на оленя животного индохиуса. Индохиус (буквально «свинья Индии») - маленькое (размером с кошку) существо хрупкого сложения, остатки которого найдены на территории Кашмира (Индия). Чаще всего его сравнивают с современными африканскими водяными оленьками; сходство нарушает только длинный хвост - общая черта различных групп примитивных млекопитающих раннего кайнозоя. Возраст этого существа оценивается в 48 миллионов лет. Индохиус классифицируется как представитель семейства раоеллид (Raoellidae) - примитивных парнокопытных. Его считают представителем сестринской группы по отношению к ранним китообразным на основании особенностей строения все той же ушной области. Слуховая булла индонихуса, образованная из барабанной кости также очень необычна по форме и демонстрирует особенности строения, характерные для открытых незадолго до этого древнейших китов, и, в частности, все того же пакицетуса. Это небольшое — размером с домашнюю кошку — травоядное животное обладало некоторыми чертами, сближающими его с китами и свидетельствующими об адаптации к водной среде. В их числе толстая и тяжёлая костная оболочка, напоминающая костную оболочку некоторых современных полуводных животных, таких как гиппопотамы, что способствует уменьшению плавучести и, как следствие, позволяет оставаться под водой. Это позволяет предположить, что индохиус, подобно современному водяному оленьку, нырял под воду, чтобы укрыться от хищника. Так, в его останках повышено содержание изотопа кислорода 18О, что указывает на водный образ жизни. Однако, содержание изотопа углерода 13С говорит о том, что он редко кормился в воде. Впрочем, столь же вероятно, что его пища могла состоять из высших водных растений (цветковых). В любом случае, судя по изотопному составу эмали зубов, Indohyus наверняка не входил в пищевые цепочки, в основании которых лежит пресноводный фитопланктон, образованный водорослями, а не высшими растениями.

Индохиус

«Крокодил среди млекопитающих»

Наиболее примечательным из древних китов является известный многим амбулоцет, известный из эоцена Пакистана. Внешне это млекопитающее походило на трёхметрового крокодила.

«Чудовище, неподвижно лежавшее в воде среди мангровых зарослей, заметило добычу - подходящего по размерам зверя, пришедшего на водопой. За нескольких энергичных толчков задних ног оно приблизилось к берегу, запустило свои мощные зубы в тело жертвы и попятилось назад в воду. Когда крепко зажатое в челюстях животное, не имея возможности вздохнуть, перестало биться, хищник выполз на берег, чтобы начать трапезу на твердой земле. На первый взгляд чудовище походило на крокодила - с короткими ногами, массивным хвостом, длинной вытянутой мордой и высоко посаженными, выступающими над поверхностью головы глазами. Однако его тело покрывали не пластинки панциря, а шерсть, ноги заканчивались не когтями, а чем-то напоминающим копыта, а зубы - это были зубы зверя, а не пресмыкающегося...», -так в представлении палеонтологов выглядит амбулоцетус, один из первых китов.

Земля в среднем эоцене - 50 млн. лет назад

Амбулоцет был полуводным животным: его задние лапы лучше приспособлены для плавания, нежели для ходьбы по суше. Вероятно, он плавал, изгибая тело в вертикальной плоскости, как современные выдры, тюлени и киты. Предполагается, что амбулоцетиды охотились подобно современным крокодилам, подстерегая в засаде рыб и пришедших на водопой животных. В челюсти амбулоцета уже имелось начало характерного для китов канала, проводящего звук к уху. Положив нижнюю челюсть на грунт - как это делают крокодилы - амбулоцетус «лоцировал» передвижение по берегу своих потенциальных жертв.

Близкими родственниками амбулоцета были ремингтоноцетиды. Представители этого семейства были мельче по размеру, имели более удлинённую морду и были лучше приспособлены к подводной жизни. Предполагается, что образом жизни они напоминали современных выдр, охотясь из засады на рыб.

У представителей обеих групп ноздри располагались на конце морды, как у наземных млекопитающих.

Ближайшие родственники китов сегодня - гиппопотамы

Стоит отметить важные изменения черепа в процессе эволюции китообразных - перемещение глазниц с верхнего (как у крокодилов) положения у пакицетуса и амбулоцетуса на бока головы, как у протоцетид и современных китов. Ноздри сместились с вершины морды у пакицетуса на вершину головы (дыхало) у современных китов. Зубы стали простыми и однообразными - приспособленными только для удержания, а не разжевывания добычи. У усатых же китов они исчезли совсем; их «китовый ус» - роговые пластины, с зубами никак не связаны.

Анализ изотопного состава атомов кислорода, присутствующих в зубах ископаемых китов, позволяет делать заключения о том, жили ли они в пресной или морской воде - во второй присутствует большая доля изотопа 18О. Получилось, что организм пакицетусов получал только пресную воду, амбулоцетусы могли жить как в пресных, так и в соленых водоемах, а протоцетиды были уже настоящими морскими животными.

Амбулоцет. Четко видна "крокодилообразная" форма скелета

«Протокиты»

Протоцетиды образуют крупную и разнообразную группу, известную по находкам в Азии, Европе, Африке и Северной Америке. Данное семейство включает в себя большое количество родов, некоторые из них довольно хорошо изучены (например, родоцетуса, известный из третичных отложений Белуджистана). Все известные протоцетиды обладали хорошо развитыми передними и задними конечностями, которые могли поддерживать тело на земле; вероятно, они вели амфибиотический образ жизни, обитая как в водной среде, так и на суше. Пока не ясно, имелся ли у протоцетид хвостовой плавник, как у современных китообразных, однако очевидно, что они были неплохо приспособлены к водному образу жизни. Например, крестец — часть позвоночника, к которой крепится таз — у родоцета состоял из пяти раздельных позвонков, в то время как позвонки в крестце наземных млекопитающих слиты. Носовые отверстия сдвинулись у протоцетид еще дальше вверх по рылу — это является первым шагом к расположенным на макушке ноздрям нынешних китообразных. Версия об амфибийной природе протоцетид подкреплена находкой беременной самки майацета сокаменевшим плодом, повёрнутым головой к выходному отверстию. Это заставляет предположить, что роды у майацета проходили на суше — в противном случае детёныш имел шансы захлебнуться.

Кутхицетус

О происхождении ранних китов от копытных говорят такие особенности, как, например, наличие копыт на концах пальцев у родоцета. У данного китообразного кости нижнего отдела передней конечности были сжаты и уже напоминали ласты, а длинные нежные ступни, возможно были перепончатыми. Связки между позвонками, формирующими крестец, у родоцетуса были ослаблены, что позволяло позвоночнику изгибаться так, чтобы создавать волнообразные вертикальные движения хвоста. По мнению Джинджериша, он плавал «по-собачьи» на поверхности, а под водой передвигался за счет совмещения толчков веслообразных задних ног и хвоста. Скорее всего, этот зверь еще не полностью порвал с наземной средой и периодически выходил на сушу, где передвигался толчками, - наподобие современных ушастых тюленей. Вообще, в течение эоцена китообразные совершили резкий скачок в морфологических изменениях: из четвероногих наземных животных они превратились в полностью водные формы, совершенно не похожие внешне на свои наземных предков и родственников. Возможная причина этого явления - отсутствие конкурентов в новой среде обитания.

Родоцет

Ремингтоноцет

Выход в океан

От протоцетид, произошли уже вполне «дельфинообразные» дорудоны (Dorudon) - возможные предки базилозавров и современных китов, постепенно расселившихся по всем морям земного шара.

Базилозавр (обнаруженный в 1840 г. и первоначально принятый за рептилию, чем объясняется «рептильное» имя) и дорудон жили приблизительно 38 миллионов лет назад и представляли собой уже чисто морских животных. Базилозавр был столь же велик, как крупные современные киты, достигая порой 18 метров в длину. Дорудонтиды были несколько меньше, до 5 метров.

В связи с переходом к чисто водному образу жизни у базилозаврид наблюдается деградация задних конечностей — они, хотя и хорошо сформированы, невелики и уже не могут использоваться для передвижения. Впрочем, возможно, они играли вспомогательную роль при спаривании. Тазовые кости базилозаврид уже не связаны с позвоночником, как это было у протоцетид.

Джорджияцет

Как у современных китов, плечо у дорудонов и базилозавров оставалось подвижным, а локоть и запястье образовывали передний плавник. Однако вопрос о том, когда именно киты окончательно потеряли задние конечности, остается открытым. Например, у настоящего усатого кита, чьи остатки были совсем недавно обнаружены в слоях возрастом 27 млн. лет, еще имелись неплохо сформированные ноги.

В хвостовом отделе дорудона имелся позвонок округлой формы, подобный тому, который имеется у современных китов в основании хвостового плавника. Так что, возможно, дорудоны и базилозавры уже имели вполне китовый хвостовой плавник.

Дорудон

Между тем, эти киты еще не были «настоящими китами». Луо (Zhe-Xi Luo) - палеонтолог, сотрудник Музея естественной истории в Питтсбурге, показал, что у базилозавров и дорудонтов - первых полностью водных китов - слуховая система по строению была уже достаточно близка к слуховой системе современных китов. Однако при всём сходстве с современными китами у базилозаврид и дорудонтид отсутствовал лобно-жировой выступ, так называемая дыня, позволяющая ныне существующим китообразным эффективно использовать эхолокацию. Мозг базилозаврид был сравнительно небольшого размера, из чего можно предположить, что они вели одиночный образ жизни и не имели такой сложной социальной структуры, как у некоторых современных китообразных.

Базилозавр

Возникновение «китового уса»

Китовый ус уникален для усатых китов, но зубатые киты, не имея его, тем не менее, также являются китами. Поэтому данный признак нельзя считать каким-то основополагающим: это частная адаптация одной группы китообразных. На протяжении следующего за эоценом олигоценового периода уровень моря понизился. «Прото-Индия» соединилась с Азией (результатом этого «столкновения» стало возникновение Гималаев), а Австралия и Антарктида удалились друг от друга, в результате чего образовалось широкое свободное кольцо морей в Южном полушарии. Возникло южное циркумполярное течение, начал образовываться ледяной панцирь. Это создавало новые условия для живущих в морях млекопитающих, что, по мнению ряда специалистов, и привело к возникновению современных подотрядов - усатых и зубатых китов. Наиболее древней известной переходной формой между ними и древними археоцетами является Llanocetus, первичный усатый кит, найденный в антарктических отложениях возрастом около 34 млн. лет. Судя по всему, он вполне мог питаться крилем. Зубатые же киты, по мнению специалистов, возникли примерно в то же время, развивая способности к эхолокации, которая позволяла активно охотиться в глубине.

Выход на сушу и выход в океан

К сожалению, находки остатков первых представителей двух современных отрядов крайне редки. Понижение уровня моря в олигоцене осушило прибрежные районы, которые могли содержать эти остатки, и они подверглись разрушению. Но раскопки в более поздних слоях показывают, что немного времени спустя, 30 млн. лет назад, настоящие усатые и зубатые киты были представлены несколькими семействами.

Три года назад, в 2011 году учеными были найдены окаменелые останки одного из древнейших усатых китов, которые оказались «недостающим звеном» в эволюции китового уса. Исследователи обнаружили, что огромные эластичные челюсти синих китов и их собратьев развились из более жёстких образований.

На верхних челюстях усатых китов располагаются несколько сотен роговых пластин, которые работают как фильтр, отсеивающий планктон из поступающей в ротовую полость животного воды. Киты набирают в рот очень большое количество воды, широко раскрывая пасть за счет того, что у них нет жесткого соединения между двумя половинами нижней челюсти. Кроме того, практически все китообразные обладают очень широким черепом, что дополнительно увеличивает возможный максимальный объем попадающей в рот воды. Благодаря своему способу питания киты смогли эволюционировать до столь внушительных размеров.

Janjucetus hunderi - один из первых усатых китов

Ученые точно не знают, какой была последовательность возникновения этих двух характерных особенностей — большого черепа и гибкого сочленения челюстей. Авторы новой работы описали кости древнего китообразного «Janjucetus hunderi», обитавшего в земных океанах около 25 миллионов лет назад, и новые данные свидетельствуют в пользу гипотезы о том, что изначально у китов сформировался широкий череп.

«Ранние усатые киты были лишены одного из признаков всех живых (и большинства ископаемых) усатых китов — свободного сустава нижней челюсти, — отмечает автор исследования Эрих Фицджеральд из Музея Виктории (Австралия). — Без него нынешние усатые киты просто не смогли бы питаться так, как они привыкли».

Учёный имеет в виду следующее: кит распахивает нижнюю челюсть под очень большим углом; эластичная ткань, прикреплённая к челюсти, растягивается, и это позволяет животному набирать в рот огромный объём воды. Пластины из китового уса, растущие из верхней челюсти, выполняют роль своеобразного сита, отфильтровывающего криль — основной источник питания.

Новые останки принадлежали виду «Janjucetus hunderi», который жил около 25 млн лет назад у берегов Австралии и имел, вероятно, около трёх метров в длину, то есть был размером со среднего дельфина. Его украшали большие зубы для захвата и измельчения добычи, чем он сильно отличался от сегодняшних усатых китов с их волосовидными зубами. К тому же, как уже было сказано, его нижняя челюсть не могла распахиваться так широко.

Тем не менее «J. Hunderi» был усатым китом, ибо обладал рядом адаптаций, характерных для этого подотряда. Например, это широкая верхняя челюсть, свидетельствующая о том, что большой рот появился прежде способности к фильтрации. Две половины нижней челюсти «J. Hunderi» были прочно соединены между собой и не позволяли древнему морскому млекопитающему очень широко открывать пасть. При этом верхние челюсти животного выглядели типично для современных китообразных, а сам череп был очень широким. Ученые полагают, что «J. Hunderi» не фильтровал поступающую воду, проталкивая ее в обратную сторону изо рта, а заглатывал вместе с оказавшейся там добычей.

Среди современных крупных китов кашалот даёт, как ни странно, возможность ответить на вопрос как киты перешли к фильтрующему типу питания. Обычно в популярной литературе кашалота изображают закусывающим гигантским кальмаром. Но это, хотя и известная, но далеко не столь часто встречающаяся добыча. Естественно, на китобойных станциях при разделке кашалотов из их желудков извлекали таких моллюсков. Но также известно, что часто в желудках кашалотов находили большое количество сравнительно мелких кальмаров и рыб. Даже если рыба достигала порой метровой длины, она всё равно мала по сравнению с многотонным кашалотом. Современные зубатые киты часто питаются мелкими рыбами и кальмарами, просто засасывая их ртом. У клюворылых китов значительно редуцированы зубы - иногда всего лишь до двух крупных зубов, явно не приспособленных для схватывания такой добычи, как рыба и кальмары.

Голубой кит не имеет зубов

У самых ранних усатых китов («усатых» скорее по анатомии скелета, а не по наличию китового уса) зубы достаточно редко сидят на челюстях. Можно предположить, что они постепенно утрачивали функцию захвата и непосредственного удержания добычи, и служили скорее для «запирания» рта. Кстати, у современной китовой акулы мелкие зубы выполняют именно такую роль. Первоначальная добыча прото-усатых китов, скорее всего, была достаточно крупной, а мелкая рыба имела возможность проскользнуть между зубами хищника. Не стоит улыбаться: современная сельдь тоже имеет реальный шанс выскользнуть даже из гораздо более совершенного фильтровального аппарата кита-горбача. Собственно говоря, так ловит добычу, мелких плавающих ракообразных, современный тюлень-крабоед (Lobodon), у которого зубы приобрели специфическую форму, став многовершинными и плоскими. Канадского исследователя Эдварда Д. Митчелла удивило необычное строение зубов кита Llanocetus: они сидели в челюстях с большими промежутками, имели неглубокие корни и глубокие выемки на коронке, делящие зуб на лопасти. Популярная статья, в которой рассказывалось про открытие этого животного, называлась "Ancient whale smiled like a sieve" («Улыбка древнего кита похожа на решето»). Это наглядное подтверждение того, что первые усатые киты использовали зубы, чтобы закрывать выход из своего рта мелким кормовым объектам, которых схватывали по несколько штук. В процессе эволюции у китов развивалось приспособление, которое одновременно позволяло воде свободно выходить из пасти животного, но более эффективно задерживало мелкую рыбу, ракообразных или кальмаров, оказавшихся во рту кита. Ключ к познанию дальнейшего изменения ловчего аппарата китообразных также даёт знание об «испорченных» генах, отвечающих за развитие зубов, найденных в геноме современных китов. При дальнейшем развитии китового уса наличие зубов постепенно стало нейтральным признаком, и мутанты с «испорченными» генами, отвечающими за развитие зубов, не отличались по успешности выживания от китов с неповреждёнными генами, у которых отрастали анатомически полноценные зубы. В дальнейшем исчезновение зубов сняло анатомические ограничения на развитие более совершенного цедильного аппарата.

Llanocetus

Эхолокация

Настоящие зубатые киты (Odontocetes) осуществляют эхолокацию, создавая серию щелчков на различных частотах. Звуковые импульсы излучаются посредством лобной дыни, отражаются от объекта и регистрируются с помощью нижней челюсти.

Эхолокация - система ориентации в пространстве по задержке возвращений отраженной звуковой волны - появилась у предка нынешних дельфинов и зубатых китов более 28 миллионов лет назад. Адъюнкт-профессор Ньюйоркского технологического института Джонатан Гайслер (Jonathan Geisler) провелисследование ископаемого вида «Cotylocara macei», открытого в окрестностях Чарльстона (Южная Каролина). «Самые важные результаты нашего исследования касаются эволюции эхолокации и сложной анатомии, обеспечивающей эту способность. Она возникла примерно в ту же эпоху, когда происходила диверсификация китов - разные размеры тела и мозга, разные способы питания», - говорит Гайслер.

Зубатые киты, дельфины и морские свиньи издают высокочастотные звуки сквозь закрытую область в носовых каналах, за дыхалом - тогда как у всех остальных млекопитающих (в том числе людей) звуки рождаются в гортани. У зубатых китов механизм очень сложен - это множество мускулов, воздушных полостей и жировых прослоек, втиснутых в небольшой участок лица.Палеонтологи считают, что такая сложная система развивалась постепенно, шаг за шагом.

Cotylocara macei - один из первых китов с развитой эхолокацией

По мнению Гайслера, кит «Cotylocara macei» был способен к эхолокации. «Плотные кости и воздушные пазухи его черепа помогали сфокусировать его звуки в единый поток звука, который позволял киту искать себе пищу ночью или в мутной воде», - говорит ученый.

Проведя сопоставительный анализ, Гайслер и его коллеги определили, что Cotylocara принадлежал к вымершему семейству китов, отделившихся от остальных китообразных как минимум 32 миллиона лет назад. По всей видимости, рудиментарная форма эхолокации возникла у общего предка «Cotylocara» и других зубатых китов примерно 35-32 миллиона лет назад.

«Cotylocara» отличались рядом уникальных анатомических черт, в том числе глубокой полостью на верху головы (отсюда и название вида - «голова с пазухой»), где при погружении в воду животные «запасали» воздух - и та же полость, вероятно, отражала звуки, идущие со стороны лица. Также обращает на себя внимание похожая на радиолокационную антенну кость вокруг носовых отверстий, которая также могла отражать звук и улучшать качество эхолокации. «Анатомия черепа очень необычна. Ничего такого я не видел ни в одном ките - ни живом, ни ископаемом», - говорит Гайслер.

Изучение черепов сквалодона («Squalodon») позволяет предположить первичное возникновение эхолокации и у этого вида китов. Сквалодон жил с начала среднего олигоцена до середины миоцена, около 33-14 миллионов лет назад, и имел ряд признаков, сходных с современными зубатыми китами. Так, например, сильно сплюснутый череп и вынесенные челюстные дуги наиболее характерны для современных Odontoceti. Несмотря на это, возможность происхождения современных дельфинов от сквалодона считается маловероятной, хотя сквалодон дает представление об эволюции китов на ранней стадии.

Сквалодон

В данном посте я не буду подробно рассматривать вопрос появления и развития эхолокации у зубатых китов, иначе придется писать тут целый научный труд и рассмотреть множество точек зрения по этому вопросу. В целом, можносказать о том, что последние ископаемые останки китообразных еще раз блестяще подтвердили верность дарвинизма - эволюционного учения. Будущие открытия докажут верность этого тезиса со всей очевидностью, как на примере эволюции китов, так и других групп живых организмов.

Постепенное смещение у китов носовых пазух к затылку

Интересно то, что в ноябре 2006 года, близ берегов Японии был пойман живым дельфин афалина с недоразвитыми, но хорошо заметными снаружи задними конечностями. Его фото обошло, наверное, все ленты новостей. Этот атавизм лучше всего свидетельствует о том, что предки китов жили на суше.

Современная реконструкция левиафана, гигантского зубатого кита, у него эхолокация уже также была развита:

Древо усатых китов

Предполагают, что киты, дельфины и морские свиньи произошли от группы наземных млекопитающих, называющихся мезонихиды. Эти странные существа были похожи на волков, но имели копыта подобно коровам и оленям. Они жили приблизительно 60 миллионов лет назад вокруг древнего моря Тетис, там, где теперь Средиземное море и часть Азиатского субконтинента. Мезонихиды, вероятно, охотились на рыбу и других водных животных в прибрежных болотах и эстуариях. Поскольку они проводили все больше времени в воде, их тела начали изменяться. Они стали более обтекаемыми, и у них развились мощные, сглаженные хвосты. Их передние конечности постепенно превращались в плавники, а задние деградировали. Появился толстый слой подкожного жира, а волосяной покров начал исчезать. Для облегчения дыхания с поверхности воды ноздри у них переместились наверх головы и постепенно превратились в дыхала.
От далеких предков зародились три подотряда китообразных, объединяющих 127 вымерших и 38 ныне живущих родов: древние киты (археоцеты), усатые киты (мистакоцеты) и зубатые киты (одоноцеты). Современные два подотряда резко различаются между собой как по внешнему и внутреннему строению, так и по биологии.

Древнейшее семейство усатых китов (Cetoteriidae), включавшее не менее 20 видов, жило в олигоцене. От него ответвились три современные семейства - серые киты (Eschrichtiidae), гладкие киты (Balaenidae) и полосатиковые (Balaenopteridae).
Из зубатых китов наиболее древняя группа - сквалодонты (Squalodontidae). У них череп был симметричный, носовые отверстия открывались на конце рыла, а зубы сохраняли примитивные черты строения. От сквалодонтов в олигоцене и миоцене отделились 4 ныне живущих семейства: кашалоты, клюворылые, речные дельфины и морские дельфины с тремя подсемействами (дельфиновые, белуховые и морские свиньи).

Чтобы развились столь глубокие и разносторонние приспособления к водному образу жизни, потребовалась длительная эволюция отряда - с начала третичного периода. Остатки таза, задних конечностей и одиночные волоски на морде давно дали повод искать прародителей китов среди четвероногих наземных млекопитающих.
Цитогенетически, по хромосомному составу, включающему 42-44 хромосомы, китообразные более однородны, чем другие отряды млекопитающих, связанных с водной средой. Это дает основание считать, что ныне живущие подотряды китообразных генетически близки и произошли от одного и того же корня.

Кто же из млекопитающих был их предком? Наука еще не сказала окончательного слова по этому вопросу: слишком мало собрано ископаемых остатков. Возможно, это были примитивные креодонтные хищники, может быть, копытные, но более всего вероятно - древние насекомоядные, от которых ответвились и китообразные, и хищные, и копытные. Каждая из этих концепций имеет свои аргументы. Одни ученые считают предками китообразных копытных, так как у тех и других многокамерный желудок, многодольчатые почки, двурогая матка, сходен химический состав крови и имеются общие черты в строении половой системы (плацента, устройство и положение пениса, а также кратковременность копуляции), в структуре молекулы инсулина и миоглобина и в показателях реакции осаждения белков крови.

Другие исследователи ищут предков китообразных среди креодонтных хищников, руководствуясь строением черепа и особенностями зубной системы. Примитивные китообразные имели гетеродонтные (различные по форме) зубы, сагиттальные и затылочные гребни и скуловые отростки черепа, в какой-то мере сходные с таковыми креодонтных хищников (гиенодонты).

На основании анализа ископаемых остатков современные палеонтологи больше склоняются к мнению, что древние китообразные были связаны с очень ранними плацентарными, то есть древнейшими насекомоядными, и, вероятно, зародились в позднемеловое время еще до ответвления от них отрядов копытных и хищных.
70 млн. лет назад наземные предки китообразных переселились в воду. В новой среде за долгую эволюцию в корне менялось их строение и образ жизни. Можно выделить следующие наиболее важные изменения, которые в итоге позволили им распространиться по всему Мировому океану:

1. Высокоразвитый головной мозг и мощная кора больших полушарий, ставшая тончайшим инструментом приспособительной деятельности и сложных поведенческих реакций в новой среде.
2. Совершенная эхолокация как главный способ пространственной ориентации в водной толще.
3. Комплекс морфофизиологических адаптаций, обеспечивший создание резервов кислорода, необходимых для продолжительного и глубинного погружения китообразных.
4. Комплекс преобразований в органах дыхания.
5. Прогрессивное развитие лактации и повышение энергетической ценности молока.
6. Перестройка органов питания.
7. Преобразование в органах передвижения.

Некоторые исследователи, обнаружив существенные различия у Odontoceti и Mysliceti, считали возможным утверждать, что данные группы происходят от совершенно разных предков и внешнее сходство между ними надо объяснять конвергенцией. B то же время другие ученые, исходя из многочисленных признаков сходства в строении представителей этих групп, отстаивают точку зрения о монофилитическом происхождении (а следовательно, о параллельном, а не о конвергентном характере развития) усатых и зубатых китов.

Киты - морские млекопитающие из отряда китообразных, не относящиеся ни к дельфинам, ни к морским свиньям. В переводе с греческого кит - "морское чудовище". Имеют самые большие размеры среди животных, в частности, синий кит достигает в длину 33 метров

Китообразных принято делить на три подотряда - усатые киты (Mysticeti), питающиеся планктоном, зубатые киты (Odontoceti), охотящиеся на рыб и кальмаров и древние киты (Archaeoceti), в настоящее время вымершая группа, которая, собственно, и поможет нам как-то понять процесс преобразования сухопутного млекопитающего в морское. Которое, вернувшись в воду, по- прежнему дышит атмосферным воздухом и при плавании изгибает тело в вертикальной плоскости, подобно бегущему земному зверю, в то время как рыбы изгибают его в горизонтальной плоскости.

В 1693 году английский натуралист Джон Рэй (1627 - 1705 г.г.) доказал, что кит не рыба, а млекопитающее. И положил начало жарким дебатам креационистов, старающихся показать смехотворность теории эволюции в отношении китов, и биологов, пытающихся в палеонтологических находках останков древних китов увидеть путь, по которому шло превращение наземных животных в сугубо морских. Познание никогда не бывает движением прямолинейным (а хотелось бы!). Часто приходится описывать сложную траекторию, выдвигая идеи, собирая факты, отвергая гипотезу и вновь возвращаясь к началу поиска. Так шло дело и с китами.

Масла в огонь полемики плеснул и великий Дарвин, в одной из своих работ по теории эволюции упомянув для примера (!), что киты, в принципе, могли произойти и от медведей, плававших с открытой пастью и собирая таким образом рыбу. Сказанная вскользь фраза не осталась незамеченной оппонентами и была истолкована по-своему, как прямое указание на родство по принципу предок - потомок медведей и китов. Попытки автора указать на искажение его мысли успехом не увенчались и долго еще противники теории эволюции всласть тешились над вырванной из контекста фразой натуралиста.

Палеонтологические находки предполагаемых древних родственников китов, археоцетов , привели исследователей в замешательство бесконечным разнообразием их форм и возможностей. Фантазия Природы оказалась куда богаче таковой у биологов, которые, конечно, полагали, что предок кита бегал на четырех лапах вдоль кромки прибоя, но чтобы такое... Это были не просто тюленеобразные земноводные прото-киты, они включали скачущие оленеподобные формы, крупных хищников, похожих на крокодилов, маленькие длиннохвостые существа, напоминающие гигантских выхухолей, огромных тюленей и формы, отрастившие хоботки, наподобие тапира... Стало очевидным, что превращение, выражаясь фигурально, кота в кита - дело не одной минуты и не одной ветви и Природе пришлось изрядно поработать, экспериментируя методом проб и ошибок.

Ситуация осложняется тем, что археологи редко находят полные скелеты ископаемых животных, в основном они представлены фрагментарно, часто в виде обломка черепа или нескольких разрозненных костей, или куска челюсти. Понятно, что есть специальные методы восстановления облика животного, но когда в руках реставратора только верхняя челюсть, трудно понять, что там было с хвостом. Иногда такие экземпляры годами пылятся в хранилищах и только спустя длительное время становится ясным, какие бесценные сокровища они в себе хранят.

Окончательного мнения по поводу предка древних китов наука пока не составила, но научные знания в этой области постоянно пополняются. И особенно с совершенствованием методов исследования и последними находками палеонтологов. Удалось очертить круг ближайших родственников древних китов (не предков!), выделить сестринские линии от общего предка. Современные открытия в биохимии позволяют определять родство групп живых организмов по степени сходства и различия в строении белков и ДНК. В отношении китов результат подобных исследований был неожиданным: медведи были изгнаны из кандидатов в предки раз и навсегда, а близкими к гигантам оказались банальные парнокопытные.

Долгое время полагали, что киты ведут свою родословную от хищных мезонихид - плотоядных млекопитающих, происходящих от всеядных форм ранних копытных. Но исследование костей ног ранних китообразных установило их несомненное родство с парнокопытными. В ископаемых образцах невозможно выделить ДНК, не годятся и поиски по принципу "кто на кого похож", должна быть найдена некая особенность в строении, которую киты сохранили от своих древних сухопутных предков. И она нашлась - особое строение внутреннего уха. Из обрывочных сведений и фактов сложилась мозаика, в которой центральную часть занимало некое существо, заочно предсказанное и частично нарисованное учеными, но пока не обнаруженное палеонтологами.

Индохиус. Родственник, не предок

И вот он - Случай в науке. Ведущий специалист по происхождению и эволюции китообразных, профессор медицинского колледжа Северо- восточного университета штата Огайо Ханс Тевиссен (Hans Thewissen) исследуя образцы, переданные ему вдовой индийского геолога Ранга Рао, обнаружил, что один из черепов при препарировании был случайно поврежден и в отверстии были хорошо видны те самые типичные особенности строения внутреннего уха, так характерные для китов. Рао обнаружил останки этого существа, названного индохиусом ("свинья Индии") еще 30 лет назад и все это время оно находилось в руках специалистов, которые его отчаянно искали.

Животное, найденное на территории Кашмира в Индии, было размером с кошку и походило на современного африканского водяного оленька, только с длинным хвостом. Возраст находки оценили в 48 млн лет. Индохиус (Indohyus) относится к семейству Raoellidae - примитивных парнокопытных. Его считают представителем сестринской группы по отношению к ранним китообразным. У животного присутствуют признаки, указывающие на адаптацию к водному образу жизни, в частности, он прятался в воде во время опасности, но кормился, большей частью, на суше. Индохиус - самый близкий родственник древнейших китообразных. Древнейшие китообразные не были похожи на китов, они напоминали помесь свиньи и волка.

В эоцене (около 50 млн лет назад) менее чем за 10 млн лет киты превратились из существ со скелетом наземного четвероногого в полноценного обитателя моря . В то время у них не было конкурентов в морской среде - акулы были мелкими, ластоногие хищники появились позднее, в олигоцене.

Удивительные превращения

Ранние киты могли свободно занимать вакантные места и скорость накопления новых признаков была больше, чем в условиях жесткой конкуренции. А нового было много! Нос превратился в дыхало и с кончика морды поднялся на темя. Задние конечности стремительно уменьшались вплоть до полного исчезновения. Позвонки стали почти одинаковыми, отделился от позвоночника таз. Передние конечности приобрели ластообразную форму, потеряв подвижные суставы локтей и колен. Дифференцированные зубы стали одинаковыми.

Известен целый ряд китообразных ископаемых, предположительно бывших переходными ходячими китами. Так пакицетус (Pakicetus), "кит из Пакистана", был земноводным хищником, похожим на волка, предположительно с перепонками между пальцами на лапах. Много времени проводил в воде, охотясь на рыбу, но отдыхал на суше. Имел крупную и массивную голову с суженной мордой и остроконечными, похожими на акульи, зубами. Жил в вблизи мелководья, в устьях рек , низинных, увлажненных местах. Потомство производил на суше. Регулярные заходы в воду предоставляли возможность постепенной адаптации к водному образу жизни и оставляли шанс в случае необходимости вернуться на сушу.

Совершенно потрясающ Makarocetus bidens. В мифологии Макара - рыба с головой слона, или, если угодно, Козерог. Останки макароцетуса были найдены в Пакистане в 2004 году в отложениях прибрежной зоны моря Тетис. Это существо, несомненно, имело короткий мускулистый хоботок, видимо, для добывания моллюсков и иной бентосной фауны.

Вода становится роднее

Амбулоцетус (Ambulocetus) был обнаружен на месте мелководного моря. Это еще не водное существо, но уже и не исключительно сухопутный житель. Пищу он ищет целенаправленно в воде. Коротконогий, с крупными зубами, амбулоцетус был похож на помесь выдры и крокодила. Его особенностью является наличие хорошо развитых задних конечностей и таза, гибкие суставы локтей, коленей, запястий и пальцев. Кисти крупные и продолговатые, ступни большие. Пальцы ног заканчиваются копытцами. У существа был длинный хвост. Охотился как крокодил, из засады. Современная амазонская выдра - практически точный аналог амбулоцетуса, только маленький и движется она под водой за счет волнообразных изгибов всего тела.

Близкими родственниками амбулоцетусов являлись ремингтоноцетиды. Самый маленький известный эоценовый кит Kutchicetus minimus относится именно к ним. У него были короткие крепкие ноги, длинное гибкое тело и изумительно длинный хвост. При этом кутхицетусы имели странный, очень длинный, заостренный череп. Походило существо на гигантскую выхухоль.

Древние морские китообразные базилозавры (Basilosaurus) и дорудоны (Dorudon), жившие порядка 45 - 38 млн лет назад, уже больше напоминали водных обитателей - у них деградировали задние конечности, но маленькие задние лапки остались, тазовые кости не были связаны с позвоночником. Базилозавр был гигантом, длина его составляла порядка 20 метров. Это был хищник, нападавший и на небольших китов, например на дорудона, который был небольшим, около 5 метров и питался рыбой и моллюсками.

В последнее время поиски древних ископаемых китов сместились из Африки в Азию.Точку в вопросе их происхождения ставить рано - слишком много спорных моментов и вновь поступающих данных, гипотезы проверяют, подтверждают, отбрасывают или откладывают, выдвигают новые. Тем интереснее. Несомненно, биологи продолжат поиски и дискуссии, появится много удивительных фактов в столь непростом, как оказалось, процессе - создании китов. И хочется верить, что человек не уничтожит их до того, как узнает, откуда они появились.

Друзья! Мы потратили много сил на создание проекта. При копировании материала, пожалуйста, ставьте ссылку на оригинал!

За 70 миллионов лет до появления алчной голой обезьяны киты начали заселять океаны. Китообразные (лат. Cetacea) - отряд млекопитающих, полностью приспособленных к жизни в воде. В обиходе китами называют всех китообразных, кроме дельфинов и морских свиней. Китообразные являются самыми крупными из известных животных, которые когда-либо обитали на Земле. Слово cetus (греч.) означает морское чудовище. От него происходит и русское слово кит. Под кожей находится слой жировой ткани (ворвани) толщиной от 2,5 до 30 см. Этот подкожный жир защищает тело от переохлаждения, помогает удерживать в организме воду, которая иначе диффундировала бы в окружающую среду, а также является энергетическим запасом на время голодовок. Температура тела за счёт хорошей изоляции жировой прослойкой колеблется в пределах от 35 до 40 °C. По белкам иммунной системы киты ближе всего к парнокопытным (оленям, быкам, жирафам и бегемотам). Вместе с парнокопытными китообразных иногда относят к надотряду китопарнокопытных. Ключевым признаком отряда парнокопытных является таранная кость характерной формы с выемкой-шкивом на обоих концах. Ключом к решению проблемы стала находка принадлежавшей родоцетусу (Rhodocetus) – одному из древних (еще выходивших на сушу) предков китов – так называемой таранной кости, соединяющей кости колена с костями лодыжки.

Филогения китов

Скелеты современных китов и их предков

Таранная кость мезонихид, современного парнокопытного и Rhodocetus

Океаны и континенты 50 млн лет тому назад

Древний кит базилозавр

Дорудон

Предполагали, что киты произошли от группы наземных млекопитающих мезонихид, похожих на волков, но с копытами подобно коровам и оленям. Жили приблизительно 60 миллионов лет назад вокруг древнего моря Тетис, там, где теперь Средиземное море и часть Азиатского субконтинента. Мезонихиды, вероятно, охотились на рыбу и других водных животных в прибрежных болотах и эстуариях. Сравнение состава различных участков ДНК современных млекопитающих – представителей разных отрядов – позволил говорить о родстве китов и парнокопытных, возможно из семейства бегемотовых. После ухода динозавров 65 млн лет назад ниши крупных растительно- и плотоядных четвероногих освободились для млекопитающих. Так вышло, что вначале оформились предки современных копытных и хоботных – кондиляртры. Вначале они не были чистыми вегетарианцами, даже успели первыми, до появления предков настоящих хищных, произвести крупных падалыциков и охотников. Этими копытными, скорее даже парнокопытными, хищниками были мезонихиды. Они породили самого крупного хищного зверя, когда-либо жившего на Земле - эндрюсарха. В отличие от некоторых своих более мелких родственников, эндрюсар имел более притуплённые зубы и, следовательно, был более всеядным - как медведи. Весил он свыше полутора тонн, превосходя современных медведей в полтора-два раза. Голова эндрюсарха была «крокодилья» – непропорционально вытянутой (до 90 см длиной и до 60 см шириной в задней части). Сама же зубастая пасть была сравнительно узкой.

Неизвестно какие парнокопытные дали начало китообразным. Происхождение парнокопытных тоже остается неясным. Бегемоты, как самостоятельная группа, возникли значительно позже древних китообразных. Среди их предков, как и предков других парнокопытных, ни один из известных ископаемых видов не подходит на роль прародителя китов лучше, чем мезонихиды. Возможно, мезонихиды – самостоятельная ветвь отряда парнокопытных, утратившая по каким-то причинам характерную форму таранной кости? Необходимы новые палеонтологические находки для понимания появления самых первых китов.

Некоторые палеонтологи склоняются к мнению, что древние китообразные были связаны с древнейшими насекомоядными, и, вероятно, зародились в позднемеловое время еще до ответвления от них отрядов копытных и хищных. 70 млн. лет назад наземные предки китообразных переселились в воду.
Возможно пакицетус (Pakicetus) был одной из первых эволюционных ступенек на пути перехода от наземных животных к китообразным. Он одинаково чувствовал себя как на суше, так и в воде и имел обычную функциональную барабанную перепонку, позволяющую воспринимать звуки, разносящиеся по воздуху. Будучи засадным хищником, поджидающим жертву в воде, он мог слышать шаги возможной добычи, приближавшейся к водопою. В воде и воздухе звук распространяется по-разному. У современных китов нет наружного уха, а слуховой проход, ведущий к среднему уху, или крайне сужен, или вообще отсутствует. Барабанная перепонка утолщена, неподвижна и не выполняет те функции, которые свойственны наземным животным. Их у китов берет на себя так называемая слуховая булла – особое костное образование, изолированное пазухами.
Базилозавры и дорудонты – первые полностью водные киты – имели слуховую систему по достаточно близкую к слуховой системе современных китов. Похожие на дельфинов дорудоны (Dorudon) – возможные предки базилозавров и современных китов, постепенно расселившихся по всем морям земного шара. В позднем эоцене от базилозавра произошли современные киты.
Древнейшее семейство усатых китов (Cetoteriidae), включавшее не менее 20 видов, жило в олигоцене. От него ответвились три современные семейства - серые киты (Eschrichtiidae), гладкие киты (Balaenidae) и полосатиковые (Balaenopteridae). Из зубатых китов наиболее древняя группа - сквалодонты (Squalodontidae). От сквалодонтов в олигоцене и миоцене отделились 4 ныне живущих семейства: кашалоты, клюворылые, речные дельфины и морские дельфины с 3 подсемействами (дельфиновые, белуховые, морские свиньи).
Предки китов разделились на две линии – усатых и зубатых китов – около 30 миллионов лет тому назад. Они и образуют два подотряда современных китообразных. Эволюция двух групп – зубатых и усатых китов – шла разными путями. Первые развили особенности, необходимые для произведения и восприятия высокочастотных звуков, используемых при эхолокации, а вторые «специализировались» на низкочастотных акустических сигналах, позволявших общаться друг с другом на больших расстояниях. Около 28 млн лет назад ранние зубатые киты уже имели некоторые из костных структур, необходимых для восприятия высокочастотных звуков и, соответственно, определенную способность к эхолокации.
Обнаружив существенные различия подотрядов, некоторые териологии считали возможным утверждать, что усатые и зубатые киты происходят от совершенно разных предков и внешнее сходство между ними надо объяснять конвергенцией. B то же время другие исследователи, исходя из многочисленных признаков сходства в строении представителей этих групп, отстаивают точку зрения о монофилитическом происхождении (а следовательно, о параллельном, а не о конвергентном характере развития) усатых и зубатых китов.

В течение эоцена предки китов постепенно приспосабливались к жизни в море, заполняя экологическую нишу, которая освободилась после вымирания мозазавров и плезиозавров. За миллионы лет эволюции китообразные хорошо адаптировались к жизни в морях и океанах. Они приобрели обтекаемую торпедовидную форму тела, что позволяет им преодолевать сопротивление воды, которое в 800 раз больше, чем в воздухе. Утратили волосяной покров кожи, ушные раковины и задние конечности, превратившиеся в хвостовой плавник.
Передние конечности превратились в грудные, уплощенные жесткие плавники - рули высоты, поворотов, торможения и органы, обеспечивающие движение тела назад, задние атрофированы. хотя у некоторых видов обнаруживаются рудименты тазовых костей. Хвост заканчивается большим горизонтальным плавником. Они могут плавать со скоростью 50 км/час. Грудные, спинной и особенно хвостовой плавники китообразных, имеют переменную упругость, которая меняется в зависимости от скорости плавания и регулируется специфическими кровеносными сосудами.
Толстый подкожный слой жира защищает тело от переохлаждения и используется как энергетический запас во время сезонных голодовок китообразных, поэтому он сильно колеблется по сезонам года.
Скелет китов губчатый, пропитанный жиром. В позвоночнике от 41 до 98 позвонков, образующих четыре отдела: шейный (очень короткий, но всегда из семи свободных или срощенных позвонков), грудной, поясничный и хвостовой. Грудной отдел китообразных несет 10-17 пар ребер, из которых только первые 2-8 пар сочленяются с грудиной.
Верхнечелюстные, межчелюстные и нижнечелюстные кости удлинены в связи с развитием цедильного аппарата (китового уса) или многочисленных одновершинных зубов. Носовые кости уменьшены, теменные сдвинуты в бока так, что верхнезатылочная кость соприкасается с лобными. Дыхало - одно или два наружных носовых отверстия - расположено на вершине головы и открывается лишь в момент короткого дыхательного акта выдоха - вдоха, производимого сразу же после выныривания. В прохладную погоду при выдохе взлетает вверх конденсированный пар, образуя так называемый фонтан, по которому можно различить вид кита.
Вот наиболее важные изменения, которые в итоге позволили китам распространиться по всему Мировому океану:
1. Высокоразвитый головной мозг и мощная кора больших полушарий, ставшая тончайшим инструментом приспособительной деятельности и сложных поведенческих реакций в новой среде. Масса головного мозга у китообразных - наибольшая среди млекопитающих в абсолютных цифрах, достигая у кашалота 7,8-9,2 кг, но относительно массы тела она невелика. Так, у голубого кита она составляет всего 0,007 % общей массы. Головной мозг высоко дифференцирован, органы чувств развиты, хотя и не одинаково. Органы слуха сильно видоизменены. Ушная раковина отсутствует. Слуховой проход сужен и открывается позади глаза маленьким отверстием; видимо, служит отдельным чувствующим органом, воспринимающим изменение давления. Барабанная перепонка выгнута наружу (усатые киты) или внутрь (зубатые киты). Звук китообразные воспринимают через кости черепа и нижнюю челюсть, чей задний конец близко подходит к области внутреннего уха и иннервирован ветвью тройничного нерва. Строение внутреннего уха у китообразных очень сложное, с увеличенной улиткой. Звук для водных организмов - важнейший источник информации, так как в воде звуковые колебания распространяются в 5 раз быстрее, чем в воздухе. Китообразные способны улавливать звуковые волны в диапазоне от 150 Гц до ультразвуковых колебаний в 120-140 кГц. Наиболее остр слух зубатых китов; у усатых китов он хуже по сравнению с наземными млекопитающими.

2. Совершенная эхолокация как главный способ пространственной ориентации в водной толще. Некоторые зубатые киты, подобно некоторым летучим мышам, способны к направленной эхолокации. У них образовался особый эхолокационный аппарат, состоящий из жировой подушки и вогнутой передней поверхности черепа, которые действуют как звуковая линза и рефлектор, концентрируя излучённые ультразвуковые сигналы и в виде звукового пучка направляя их на объект.

3. Комплекс морфофизиологических адаптаций, обеспечивший создание резервов кислорода, необходимых для продолжительного и глубинного погружения. Китообразные способны находиться под водой от 2-10 до 30-40 минут (кашалот - до 1,5 часов). Длительность погружения обеспечивают большая ёмкость лёгких и повышенное содержание миоглобина в мышцах. Кислородная ёмкость крови увеличена за счёт высокого содержания гемоглобина и повышения его концентрации в эритроцитах.
4. Комплекс преобразований в органах дыхания. Ноздри парные, щелевидные, открываются на темени. Вода не попадает в дыхательные пути ни при глотании пищи, ни при дыхании. Лёгкие однодольчатые с сильно развитой гладкой мускулатурой, позволяющей за один выдох-вдох обновлять воздух на 80-90 % (у человека только на 15 %). При всплытии на поверхность, выдыхаемый китом с силой воздух, соприкасаясь с более холодным наружным, формирует столб конденсированного пара (фонтан).

5. Прогрессивное развитие лактации и повышение энергетической ценности молока. Оно густое, обычно кремового цвета, жирностью до 54 %, с поверхностным натяжением в 30 раз больше, чем у воды, поэтому струя молока не расплывается в воде. Самки китов продуцируют в сутки от 200-1200 г (дельфины) до 90-150 л (финвал) и 200 л (синий кит) молока.

6. Перестройка органов питания. Китообразные заглатывают добычу целиком, не пережёвывая. Желудок сложный, многокамерный; способен растягиваться и вмещать до 1,5 т пищи (у синего кита). Длина кишечника превышает длину тела: от 4-5 раз (у гангского дельфина и бутылконосов) до 15-16 раз (кашалот) и даже до 32 раз (дельфин Ла-Платы).
7. Преобразование в органах передвижения.

Уже в течение достаточно долгого времени учёные уверены, что около 50 миллионов лет назад предки китов и дельфинов топтали копытами сушу где-то там, где сейчас находится южная и юго-восточная Азия. Позднее по каким-то причинам - скорее всего, в поисках пищи — эти звери ушли в воду и на протяжении последующих нескольких миллионов лет превратились в современных китообразных, ныне населяющих все земные океаны. Наиболее древние млекопитающие, давшие начало современным морским гигантам, известные на сегодняшний день, имели перепончатые задние лапы, могли существовать как на суше, так и в водной среде и своим внешним видом напоминали скорее крокодилов.

Кто был последним более или менее сухопутным предком этих предков китов и дельфинов, в течение долгого времени установить не удавалось. На этот счёт высказывались самые разнообразные гипотезы. Среди древних предков в разное время оказывались бегемоты, верблюды, «копытные волки» мезонихии и даже псообразные хищники, например, медвежьи и куньи, родственниками которых являются другие обитатели морей - моржи и тюлени.

Более поздний анализ окаменелых зубов явных предков китов показал их родство всё-таки с копытными. На близкие отношения семейств указывает и сходство протеинов двух современных отрядов млекопитающих, в частности, белков их иммунной системы. Тем не менее, кто именно был предком китов и дельфинов, а главное, зачем им понадобилось возвращаться в море, оставалось неизвестным.

Похоже, учёным удалось найти «пропавшее звено» в эволюции китообразных. И судя по всему, в воду китов загнал не голод, а страх.

Известный специалист по эволюции китов Ханс Тьюиссен из Северо-Восточного медицинского колледжа Университета Огайо и его коллеги из США и Индии опубликовали в Nature результаты исследования почти полного скелета существа, найденного несколько десятков лет назад в Кашмире индийским геологом Ранго Рао.

Древнее млекопитающее, названное индохиусом (Indohyus, сейчас в этом роде выделяют два вида), не было прямым предком современных китов, но было ближайшим родственником всех китообразных, по сравнению с которым все остальные парнокопытные - родственники двоюродные. Индохиусов относят к доисторическому семейству раоэллид (Raoellidae) отряда парнокопытных, и именно это семейство находится в прямом родстве с предками китов, дельфинов и морских свиней, ныне составляющих целый отряд китообразных.

Индохиус, которого изучали Тьюиссен и его коллеги, жил на территории нынешнего Кашмира 48 миллионов лет назад. Тогда здесь находились берега древнего мелководного моря Тетис, уже переставшего к тому моменту быть одноименным океаном. Окаменевшие останки индохиуса были обнаружены в отложениях со дна древней реки, оказавшейся сейчас высоко в горах.

Изучив строение зубов этого древнего млекопитающего, ученые пришли к выводу, что оно скорее было травоядным, нежели хищным, и добывало себе пищу на берегу.

В водоемах же индохиус находил убежище от хищных тварей, угрожавших его жизни.

Внешне похожий на помесь енота и оленя, древний брат китообразных имел длину около 80 сантиметров и, судя по всему, большую часть времени проводил в воде. На это указывают, в частности, тяжёлые кости конечностей, помогавшие животному удержаться на дне. Судя по всему, индохиус, подобно бегемотам, предпочитал плескаться на мелководье.

Скелет Indohys"а

Заштрихованные части скелета реконструированы на основании данных о строении тела парнокопытных из семейства raoellids.

На близкое родство индохиуса и китов указывают внешне неприметные, но очень убедительные для палеонтологов детали. В частности, речь идёт о строении утолщённой зонтичной кости (involucrum), относящейся к области среднего уха. По словам самого Тьюиссена, как только он увидел её, ему стало понятно, что перед ним - самый близкой родственник китов, известный науке. Кроме того, похожим оказалось и строение предкоренных зубов индохиуса и предков современных китов. Прежде такое сходство замечал и Джонатан Гейзлер из Университета Южной Джорджии, однако тех результатов было недостаточно, чтобы сделать твёрдое заявление о родстве китов и раоэллид.

Чтобы установить рацион питания индохиуса, палеонтологи изучили строение его зубов. До сих пор ученые много спорили по поводу адаптации китообразных к употреблению рыбы и мяса - произошла ли она до прихода млекопитающих в океан или после. По мнению многих эволюционистов, само возвращение этих парнокопытных в воду преследовало только одну цель - охоту (точнее, рыбалку).

Тем не менее, анализ относительного содержания стабильных изотопов углерода и кислорода, содержащихся в эмали зубов млекопитающих, показал обратное.

Основываясь на этих фактах, Тьюиссен выдвинул гипотезу о том, что древние предки китов и дельфинов вовсе не думали покорять водные пространства, а попросту бежали туда, гонимые хищными преследователями. Механизм питания рыбой и планктоном выработался много позже.

Декларация по УСН