Page 18FCEBD2B-4FEB-41E0-A69A-B0D02E5410AERectangle 52 Przejdź do treści

Szanowni Państwo!

Wiele osób spośród naszych Czytelników i Czytelniczek wybiera tradycyjną drukowaną wersję kwartalnika, ale są także tacy, którzy coraz częściej korzystają z nośników elektronicznych. Dlatego wprowadzamy cyfrową wersję „Przekroju”. Zapraszamy do wykupienia prenumeraty, w której ramach proponujemy nieograniczony dostęp do aktualnych i archiwalnych wydań kwartalnika.

Ci z Państwa, którzy nie zdecydują się na prenumeratę, będą mieli do dyspozycji bezpłatnie 3 „Przekrojowe” teksty oraz wszystkie rysunki Marka Raczkowskiego, krzyżówki, recenzje, ilustracje i archiwalne numery z lat 1945–2000. Zapraszamy do lektury!

wykup prenumeratę cyfrową
Przekrój
Dlaczego przodkowie wielorybów i delfinów zdecydowali się porzucić ląd i wrócić do wody? Sprawę ...
2019-06-17 10:00:00

Waleń, czyli tam i z powrotem

ilustracja: Natka Bimer
Waleń, czyli tam i z powrotem
Waleń, czyli tam i z powrotem

W pewnej norze ziemnej mieszkał sobie pewien Pakicetus. W sumie nie wiadomo, czy na pewno w norze, ale wiadomo, że na terenie obecnego Pakistanu. Stąd pierwsze sylaby nazwy. Drugi jej człon to po łacinie „waleń”. Bo Pakicetus wprawdzie żył na lądzie, ale jest praojcem delfinów i wielorybów.

Czyta się 12 minut

Naukowcy są w zasadzie zgodni, że życie powstało w środowisku wodnym. Nie jesteśmy pewni, dokładnie jak, gdzie i kiedy to nastąpiło, ale wiemy, że działo się to co najmniej 3,5 mld lat temu i że było tam mokro.

A kiedy już życie powstało, niektórym pra­organizmom powiodło się lepiej niż innym, dzięki czemu skuteczniej powielały swoje kopie, a życie różnicowało się i robiło się go coraz więcej, czyli do akcji przystąpił Darwin ze swoim naturalnym doborem.

Sporo później niektóre organizmy zaczęły kolonizować lądy, ponad miliard lat temu dokonały tego grzyby, 700 mln lat temu – pierwsze rośliny. 395 mln lat temu na lądzie pojawiły się pierwsze pajęczaki i owady, a pierwsze czworonogi zaczęły pozostawiać ślady na błotnistych brzegach. Gdy minęło kolejne 150 mln lat, wśród dominujących na Ziemi gadów zaczęli przemykać drobni, przypominający ryjówki przodkowie współczesnych ssaków.

Zamów prenumeratę cyfrową

Z ostatniej chwili!

U nas masz trzy bezpłatne artykuły do przeczytania w tym miesiącu. To pierwszy z nich. Może jednak już teraz warto zastanowić się nad naszą niedrogą prenumeratą cyfrową, by mieć pewność, że żaden limit Cię nie zaskoczy?

65 mln lat temu wyginęły dinozaury i ssaki zdominowały lądy. A jakiś czas później pojawił się Pakicetus, któremu zamarzył się powrót do mokrej ojczyzny. Było to przed 49 mln lat.

W czasach, gdy pakicetusy łaziły po okolicy, przyrodnikowi amatorowi ciężko byłoby poznać, że ma do czynienia z waleniem. W dużej mierze wynika to z faktu, że – podobnie jak przyrodników amatorów – delfinów i wielorybów też jeszcze nie było, ale i dziś moglibyśmy się dać zmylić jego niewielkim rozmiarom (około metra do dwóch długości), czterem dobrze rozwiniętym nogom, długiemu ogonowi, wydłużonemu pyskowi zakończonemu nosem i zębom zróżnicowanym na siekacze, kły, przedtrzonowce itd. Pakicetus wyglądał jak dziwny wilk – skrzyżowany z dzikiem, bo miał dużą głowę osadzoną na krótkiej, masywnej szyi.

A jednak był waleniem, o czym świadczy specyficzna budowa ucha środkowego. Bo żeby być waleniem, wcale nie trzeba być wodnym zwierzęciem. Wystarczy mieć w uchu kość bębenkową w kształcie połówki skorupy orzecha, przy czym jej jedna część jest cienka i nazywa się płytką bębenkową, a druga jest bardzo gruba i nazywa się po łacinie involucrum, co oznacza „okrywę”. Mają to wszystkie współczesne walenie, czyli delfiny, wieloryby, morświny itp., mają to walenie kopalne, ale – o ile wiemy – nie ma tego nikt inny. Czyli jeśli masz kość bębenkową z involucrum, to z punktu widzenia paleontologii jesteś waleniem, choćbyś codziennie rano z teczką i w garniturze jeździł tramwajem do pracy.

Jest kilka innych cech unikatowych dla współczesnych waleni, jak choćby nozdrza przesunięte na czubek czaszki, lecz ich przodkowie jeszcze tego nie wynaleźli i nozdrza mieli tu, gdzie wszyscy, czyli w nosie.

Przemiany ewolucyjne, które przeszedł wilkopodobny Pakicetus, by stać się delfinem lub wielorybem, były niezwykle szybkie. Zaszły w ciągu zaledwie 8 mln lat. To wyjątkowo prędko, jeśli uświadomimy sobie, że 8 mln lat temu po Ziemi stąpał ostatni wspólny przodek ludzi i szympansów, czyli zwierzę bardzo już do nas anatomicznie podobne.

W jakiż potwór się zmieniasz?

Jednym z pierwszych, którzy opisali przemianę lądowego stworzenia w morskie, był Owidiusz. W III księdze ­Metamorfoz czytamy o losie żeglarzy, którzy narazili się Dionizosowi:

Na ten widok czy trwogą, czy urokiem zdjęty,
Każdy
z majtków w bezdenne rzuca się odmęty.
Pierwszy
Medon kształt traci; na zmienionem ciele
Twarda
łuska i giętkie wyrastają skrzele.
„W
jakiż potwór się zmieniasz?” Likabas zawołał;
Lecz
zaledwie tych kilku słów domówić zdołał,
Twarz
jego się rozszerza, a skóra twardnieje,
W
koło połyskującą łuską się odzieje.
Libis,
gdy chce wiosłami siec słone topiele,
Niknące
jego dłonie zmieniają się w skrzele.
Drugi,
gdy chce się zsunąć po skręconej linie,
Rąk
nie ma, spada z góry i po morzu płynie,
Bijąc
wodę skręconem w półkole ogonem,
I
znaczy ślad po sobie na morzu spienionem.
Tym
sposobem majtkowie, w delfinów zmienieni,
Pluskają
się i skaczą po wodnej przestrzeni.
Raz
się do dna zanurzą, to grzbiet fali muszczą,
I
zaczerpane morze nozdrzami wypuszczą,
Igrając
przy okręcie swem rozkosznem ciałem.

(tłum. Bruno Kiciński)

Owidiusz całkiem dobrze oddaje dramatyzm zmian morfologicznych, choć mimo literackiego talentu raczej słabo znał się na zoologii – delfiny ani łusek, ani skrzeli nie mają i nigdy nie miały (przynajmniej nie ostatnio).

Skoro nie zemstą Dionizosa, to jak inaczej wytłumaczyć powstanie delfinów? Otóż nauka przyjmuje wersję następującą: pakicetusy chwytały różne zwierzęta żyjące w płytkich strumieniach. Były więc istotami lądowymi, ale związanymi ze środowiskiem wodnym, trochę tak jak współczesne jenoty albo jak szopy pracze. Następcą (choć nie potomkiem w prostej linii) pakicetusa była kolejna fantastyczna bestia z obecnego Pakistanu – ambulocet, czyli Ambulocetus natans. To był właściwie taki ssak-krokodyl, mierzący około 3 m długości. Jak sama nazwa wskazuje (ambulocetus to „łażący waleń”, a natans znaczy „pływający”), dobrze się czuł zarówno w wodzie, gdzie polował, jak i na lądzie, po którym umiał chodzić. Jeśli chcemy zrozumieć, co taki ambulocet robił w życiu, powinniśmy o nim myśleć jak o przerośniętej norce.

Kolejny krok na drodze waleni ku oceanicznym głębinom, uczynił prawaleń z rodziny Remingtonocetidae, który żył między 47 a 42 mln lat temu. W odróżnieniu od wymienionych wcześniej grup przedstawiciele tej rodziny nie byli już słodkowodni, tylko zasiedlali morza, dzięki czemu ich pozostałości znajdujemy na większym obszarze – od Indii po Egipt. Mieli po kilka metrów długości, długie szyje i bardzo wydłużone szczęki. Podobnie jak ich starsi kuzyni wciąż potrafili chodzić po lądzie, ale byli jeszcze silniej związani ze środowiskiem wodnym, czyli można by ich tryb życia porównać do wydr. O tym, że były to wody słone, można się przekonać, badając skład chemiczny ich zębów i kości szkieletu.

Wszystkie te grupy to jednak boczne gałęzie wielorybiego drzewa, różnorodne eksperymenty ewolucyjne towarzyszące stopniowemu wykształcaniu się waleni współczesnych. Z ich wspólnych przodków stopniowo wyłaniała się bowiem kolejna grupa, która 42 mln lat temu żyła już we wszystkich morzach świata. Ta grupa to bazylozaury, czyli przedstawiciele rodziny Basilosauridae. Ich nazwa jest nieco myląca, bo basilosaurus oznacza dosłownie „król jaszczurów”. Po prostu kiedy jeszcze w XIX w. zaczęto odkrywać ich ogromne kości zarówno w Ameryce Północnej, jak i w Europie, ówcześni paleontolodzy sądzili początkowo, że mają do czynienia z wodnymi krewniakami dinozaurów. Dopiero dokładniejsze analizy ich zróżnicowanych zębów (u gadów wszystkie zęby danego zwierzęcia są praktycznie jednakowe) pozwoliły stwierdzić pomyłkę, ale nadana wcześniej nazwa przetrwała. I bardzo dobrze, bo jest fajna.

Bazylozaury osiągały wielkość do 16 m i miały bardzo wydłużone ciało, ale były już w pełni wodne, ich przednie odnóża – jak u współczes­nych waleni – przekształciły się w płetwy piersiowe, a tylne były bardzo zredukowane. Te zwierzęta już zdecydowanie przypominały wyglądem współczesnych władców ocea­nów. Nawet ich nozdrza znajdowały się na czubku głowy jak u wielo­rybów i delfinów.

No dobrze, już mniej więcej wiemy zatem, jak to się stało, że z lądowych ssaków powstały wieloryby, tylko chyba przychodzi czas na zastanowienie się nad tym, po co właściwie one do tej wody wróciły? Otóż w wodzie było bardzo dużo jedzenia. Ówczesne oceany dosłownie kipiały życiem. (Współczesne dalej by zresztą kipiały, gdyby nie to, że ludzie je przeławiają, zakwaszają i ogrzewają).

Aby po tej wodnej spiżarni do woli buszować, przodkowie dzisiejszych waleni musieli nie tylko nauczyć się świetnie pływać, lecz także pokonać inne trudności. Ssaki są stałocieplne, więc przechodzenie na wodny tryb życia oznacza dla nich konieczność wykształcenia odpowiedniej izolacji termicznej. U waleni rozwinęła się z tego powodu warstwa tłuszczu pod skórą, która w przypadku współcześnie żyjącego wieloryba grenlandzkiego może mierzyć nawet 60 cm.

Starcie gigantów

Kiedy ewolucja przyodziała już walenie w tłuszcz, ich stałocieplność okazała się ogromną zaletą. Gdy robi się chłodno, zwierzęta zmiennocieplne, których tempo metabolizmu zależne jest od temperatury otoczenia, spowalniają procesy życiowe. Z jednej strony oznacza to mniejsze zapotrzebowanie na pokarm, ale z drugiej również mniejszą ruchliwość. A morskie ssaki mogą być aktywne niezależnie od temperatury wody, mają przy tym sprawniejsze mózgi, które dają im przewagę nad ofiarami i konkurencją. Stąd sukces waleni, które w krótkim czasie pojawiły się też w okolicach podbiegunowych.

Tłumaczy to także bardzo szybki wzrost ich masy ciała. Najprostszą odpowiedzią na pytanie, dlaczego wieloryby są takie ogromne, jest: bo mogą. Jedzenia było w bród, a wielkie ciała unoszące się w wodzie nie były tak bardzo ograniczone grawitacją jak na lądzie. Najroślejsze z dinozaurów musiały mieć bardzo grube nogi, żeby w ogóle móc na nich stać, choć i tak uważa się, że te największe z największych żyły głównie na terenach podmokłych. Wielorybów ten problem nie dotyczył i nie dotyczy. Oprócz tego dużym zwierzętom zdecydowanie łatwiej utrzymać wysoką temperaturę ciała w zimnym środowisku – mają bowiem mniejszą, w porównaniu z masą, powierzchnię. Ważną przyczyną takiej ucieczki w wielkość były również 12-metrowe rekiny z rodzaju Otodus, które z pewnością bardzo się ucieszyły na pojawienie się w oceanach nowej zakąski i były prawdopodobnie największym koszmarem nowo wyewoluowanych waleni. Bycie większym od nich bardzo się opłacało. Rekiny zresztą nie pozostały w tyle i niewykluczone, że to wyścig zbrojeń doprowadził jakieś 23 mln lat temu do powstania największego potwora z wymienionego rodzaju, czyli słynnego megalodona, który przy długości około 18 m stał się postrachem oceanów na następne 20 mln lat. Co ciekawe, według najnowszych ustaleń naukowców za jego ostateczną klęskę odpowiedzialni są mniejsi, lecz nieco sprawniejsi zabójcy, czyli żyjące współcześnie żarłacze białe i ostronosy, najszybsze ze znanych rekinów. Pojawiły się na świecie po megalodonach, ale tak skutecznie konkurowały z ich młodymi osobnikami, że te nie miały szansy dorosnąć i morski gigant w końcu wyginął.

Walenie ze swojej strony wystawiły godnych rywali dla monstrual­nych rekinów. Największe zębowce (czyli walenie mające zęby, a nie fiszbiny) należą do grupy określanej jako kaszalotowate. Kaszaloty dorastają dziś do prawie 20 m, ale bardzo możliwe, że jeszcze 100 lat temu bywały o 10 m dłuższe i skurczyły się pod wpływem silnej presji wielorybników. Kaszaloty mają zęby jedynie na dolnej szczęce i polują tylko na ogromne kałamarnice, lecz ich przodkowie, choć odrobinę mniejsi, byli drapieżcami gotowymi pożreć wszystko. Największy z nich, odkryty niecałe 10 lat temu livyatan (Livyatan melvillei), był prawdopodobnie najbardziej morderczą istotą w historii istnienia życia w ocea­nach. Żył około 10 mln lat temu i osiągał długość co najmniej 18 m. Obie jego szczęki najeżone były zębiskami, których długość dochodziła do 36 cm – były więc największymi zębami znanymi z dziejów jakiegokolwiek gatunku zwierząt, z dinozaurami włącznie (o ile nie bierzemy pod uwagę ciosów takich jak u słonia, narwala czy morsa). Żywił się najpewniej fokami, manatami, waleniami oraz wszystkimi innymi morskimi stworzeniami, które miały pecha go napotkać. Nazwa tego kolosa nawiązuje, oczywiście, do biblijnego Lewiatana (nie można go tak było nazwać, bo 100 lat wcześniej ktoś nieopatrznie nadał tę nazwę jednemu ze stryjecznych dziadków współczesnego słonia, użyto więc hebrajskiej wersji imienia potwora) oraz do Hermana Melville’a, autora powieści o gigantycznym kaszalocie (opartej na prawdziwej przygodzie wielorybniczego statku „Essex”).

Zasięg występowania livyatana, zarówno czasowy, jak i geograficzny, pokrywał się z zasięgiem megalodona. A to oznacza, że mogła mieć miejsce niejedna epicka bitwa tych potworów. W ulubionym pytaniu wszystkich pięcioletnich adeptów zoologii: „Kto kogo by pokonał?” moje żetony idą na livyatana właśnie. Miał nie tylko zęby, ale także mózg większe od megalodona i dysponował superbronią waleni: echolokacją. Współczesne delfiny potrafią dzięki niej rozpoznać, czy oddalona o 100 m płytka jest zrobiona z aluminium czy z miedzi, umieją wykryć połamane kości lub ciążę u innych zwierząt. Trudno przecenić militarne walory tego biologicznego sonaru.

Dziś żadnego z tych potworów już nie ma (livyatan wyginął najprawdopodobniej w związku ze zmianami klimatycznymi i spadkiem liczebności zwierząt, którymi się żywił), ale są ich nieco mniejsi kuzyni. Dość powiedzieć, że kiedy orka ma apetyt na rybią wątróbkę, zabija żarłacza białego. A też są podobnej wielkości.

Hipoleniwce

Powrót waleni w morskie głębiny wcale nie musiał się udać. Zdarzały się także porażki na tym polu. Jedna z moich ulubionych grup zwierząt, czyli leniwce, również miała wśród swoich krewnych amatorów morskiej przygody. W roku 1995 w Peru odkryto szczątki przedstawicieli rodzaju Thalassocnus, czyli właśnie „oceanicznych leniwców”. Ich linia rozwojowa istniała od 7 do 3 mln lat temu i składała się z pięciu gatunków przechodzących jeden w drugi w ciągu całkiem szybkiej (jak na leniwce) ewolucji. Z gatunku na gatunek ich kości stawały się coraz gęstsze, żeby ułatwić zanurzenie, głowy coraz bardziej wyciągały się w dół, by sięgać dna, a szczęki rozrastały się, żeby łatwiej przeżuwać morską trawę. Jednocześnie zwiększały się rozmiary ich ciała, z około 2 do ponad 3 m długości u ostatniego z nich – Thalassocnus yaucensis. Naukowcy uważają, że leniwce te nie tyle pływały, ile stąpały po dnie trochę jak morska wersja hipopotamów. Ich długie pazury miały przy tym służyć do rozgrzebywania dna i kotwiczenia się na nim. Cała ich egzystencja obramowana jest zmianami klimatycznymi – do wody weszły zapewne w poszukiwaniu pokarmu, w miarę jak ląd pustynniał, a ich wyginięcie przypisuje się ochłodzeniu wód związanemu z połączeniem obu Ameryk i znaczącym spadkiem obfitości morskich traw.

Waleniom jednak się udało – i nie ulega wątpliwości, że spośród ssaków to właśnie one najpełniej wykorzystały morskie środowisko. Jest ich ponad 80 gatunków, żyją na wszystkich szerokościach geograficznych i zwykle zajmują pozycje na szczycie troficznej piramidy. Jeśli ktoś na nie regularnie poluje, to inne walenie. Jest wreszcie wśród nich orka (może się zresztą niedługo okazać, że to nie jeden, ale kilka podobnych gatunków), największy przedstawiciel rodziny delfinowatych, jedyny absolutnie szczytowy drapieżnik na naszej planecie. O ile, na przykład, lwy muszą być ostrożne wobec słoni czy bawołów, a niedźwiedzie polarne bywają zabijane przez morsy, o tyle orki nie boją się nikogo, bo nie dość, że są duże, silne i szybkie, to jeszcze inteligentne, dobrze się komunikują, uczą się wzajemnie i umieją świetnie współpracować.

Walenie potrafią nawet zmieniać swoje środowisko przez to, że… nie mogą się załatwiać na głębinach, gdzie panuje zbyt wysokie ciśnienie. Tam żerują, ale kupę robią przy powierzchni, użyźniając strefę fotyczną oceanów cennymi związkami żelaza i azotu. Jak łatwo sobie wyobrazić, w przypadku ogromnych wielorybów i płetwali nie mówimy o małych ilościach. (W języku angielskim istnieje nawet specjalne słowo na potok wielorybich odchodów – poonami – stanowiące zgrabne połączenie słów oznaczających niemowlęcą kupkę i gigantyczne niszczycielskie fale). Hojnie nawożony fitoplankton ochoczo się rozwija, nie tylko zapewniając pokarm rybom i bezkręgowcom (którymi z kolei żywią się wieloryby, można więc powiedzieć, że one sobie uprawiają jedzenie niczym ogrodnicy), ale też wiążąc atmosferyczny węgiel. Jeśli chcemy ograniczyć jego poziom w atmosferze, musimy pozwolić waleniom żyć i defekować. Czyż ekologia nie jest fascynująca?

Postscriptum, czyli czworonożny waleń z Peru

Lubię kończyć teksty i myśleć już o następnych, jednak nie tylko przyroda, ale i nauka o niej nie śpi. Tuż po tym, jak odesłałem do redakcji powyższy artykuł, 22 kwietnia 2019 r. na łamach czasopisma „Current Biology” ukazał się artykuł opisujący fascynujące odkrycie. W 2011 r. paleontolodzy odgrzebali w Peru dobrze zachowany szkielet, który po szczegółowych analizach okazał się nieco ponad 3-metrowym, czworonożnym waleniem, zaopatrzonym nawet w malutkie kopytka – jako w rodzinną pamiątkę, ale połączone płetwami – w ramach dążenia do nowoczesności. Zwierzak ten, nazwany Peregocetus pacificuąs, czyli „wędrowny waleń, który dotarł do Pacyfiku”, żył około 43 mln lat temu i jest pierwszym bezspornym dowodem na to, że czworonożne, wydropodobne walenie dotarły na drugi brzeg Nowego Świata (nie wiadomo dokładnie którędy) już kilka milionów lat po tym, jak wyewoluowały na terenie Morza Tetydy na obecnym Bliskim Wschodzie. A więc jeszcze raz kończę ten tekst, uśmiechając się do wizji dzielnego czworonoga, który przepłynął ocean. ­Cześć jego pamięci! Ahoj!

 

Tego tekstu możesz również posłuchać w naszym dziale Multimedia.

Data publikacji:

Mikołaj Golachowski

Doktor nauk przyrodniczych i polarnik – cztery miesiące w roku spędza w okolicach podbiegunowych. Pisze o przyrodzie zarówno dla dzieci, jak i dla dorosłych. Jego najnowsze książki to „Czochrałem antarktycznego słonia"(Marginesy, 2016) oraz „Gęby, dzioby i nochale"(Babaryba, 2016).

okładka
Dowiedz się więcej

Prenumerata
Każdy numer ciekawszy od poprzedniego

Zamów już teraz!

okładka
Dowiedz się więcej

Prenumerata
Każdy numer ciekawszy od poprzedniego

Zamów już teraz!