Щит для головы: Зачем черепахам панцирь и как они в него прячутся?

Существует распространённое убеждение, что черепахи, почувствовав угрозу, втягивают голову в панцирь. Но так ли это на самом деле? И является ли эта защитная уловка причиной того, почему у черепах по всему миру сегодня есть панцири?

Ответ заключается в том, что некоторые виды черепах могут это делать, а другие — нет, сообщили Live Science эксперты. И хотя панцирь действительно служит защитой для этих рептилий, данные палеонтологии свидетельствуют, что он эволюционировал по совершенно иным причинам.

Сухопутные черепахи (tortoises) — один из типов черепах, способных втягивать голову в панцирь. Эта наземная подгруппа черепах появилась около 50 миллионов лет назад, рассказал Тайлер Лайсон, старший куратор отдела палеонтологии позвоночных в Денверском музее природы и науки. Они, как правило, медлительны, поэтому полагаются на свой панцирь для защиты от хищников. Большинство сухопутных черепах могут втягивать голову, чему способствует и куполообразная форма их панциря, предоставляющая внутри больше пространства.

Некоторые виды наземных черепах, проводящие время и на суше, и в воде, умеют делать то же самое.

«У черепах есть два способа спрятать голову, — объяснил Джейсон Хед, профессор эволюции и экологии позвоночных Кембриджского университета. — Есть так называемые бокошейные черепахи. У них длинные шеи, и они буквально складывают голову и шею набок, поверх одной из передних лап. А есть змеиношеие или S-образные черепахи, которые изгибают шею петлёй и могут втянуть её в плечевой пояс».

Яркий пример — восточная коробчатая черепаха (Terrapene carolina carolina). Её нижний щит, пластрон, снабжён специальным шарниром, который позволяет полностью закрыть панцирь.

Однако морские черепахи относятся к той группе, которая не может втягивать голову. Их панцири гораздо более обтекаемые и лёгкие, и в них просто нет места, чтобы спрятать голову. «Это необходимо, чтобы облегчить вес», — отметил Хед. Более того, такая конструкция позволяет морским черепахам быстрее плавать, спасаясь от хищников.

Как эволюционировал черепаший панцирь

Как же некоторые черепахи развили этот спасительный приём? Чтобы это выяснить, нужно проследить эволюцию панциря, что переносит нас почти на 300 миллионов лет назад, в глубь палеонтологической летописи.

«Черепаший панцирь — сложная структура. Он состоит из более чем 50 костей», — сказал Лайсон. Ключевое слово здесь — «кость», потому что окаменелости показывают, что панцирь является частью скелета черепахи. И хотя у современных черепах панцирь выглядит как цельная конструкция, на самом деле он состоит из двух элементов скелета, которые эволюционировали раздельно.

«Первое, что мы видим в эволюции панциря, — это расширение рёбер, и это наблюдается у Eunotosaurus africanus», — сказал Лайсон. Это существо, жившее в Южной Африке 260 миллионов лет назад, ещё до появления динозавров. Лайсон впервые описал вклад эунотозавра в эволюцию черепах в исследовании 2013 года. Учёные полагают, что эти животные проводили время, зарываясь в землю, чтобы спастись от жары, а развитие более широких рёбер обеспечивало поддержку для большей мышечной массы, позволявшей им это делать.

Затем, в Германии, открытие в 2015 году 240-миллионолетней окаменелости под названием Pappochelys показало животное без панциря, но с более широкими верхними рёбрами, а также с утолщёнными брюшными рёбрами — «гастралиями» — на нижней стороне тела. К 220 миллионам лет назад у водного животного Odontochelys, обнаруженного в Китае, сформировалась полностью сформированная брюшная пластина — пластрон — частично из разросшихся гастралий.

«Я и некоторые другие учёные считаем, что эволюция пластрона служила балластом для погружения на большую глубину», — пояснил Лайсон. Он также отметил, что пластрон мог развиться для защиты черепах от хищников, атакующих снизу.

Первое свидетельство полностью сформированного панциря относится к 210 миллионам лет назад — это окаменелость существа по имени Proganochelys. Его толстые верхние рёбра срослись с кожными костями, образовав закрытый карапакс, соединённый с нижним пластроном. Отверстие для головы черепахи образовалось из плечевых костей, соединивших верх и низ панциря, объяснил Лайсон.

Большинство данных свидетельствует о том, что эти рептилии, называемые Pantestudines, в конечном итоге привели к появлению современных черепах. Однако Хед отметил, что похожие черты — например, расширенные, перекрывающиеся рёбра — развивались и у других животных миллионы лет назад, включая тех, чьё родство с млекопитающими считается более близким. «Это активная область исследований, и новые открытия происходят постоянно», — сказал Хед.

Панцири этих предков черепах развились в ответ на различные эволюционные давления, но сегодня он используется в первую очередь для самозащиты, отметил Лайсон. «Современная функция не обязательно связана с тем, как эта черта возникла, — сказал он. — Лишь с появлением полноценного панциря он стал служить для защиты».

Прочный панцирь сопровождал черепах почти 300 миллионов лет истории, и Лайсон считает его одной из причин, почему им удалось пережить три из пяти массовых вымираний на Земле. «Мы видим палеонтологическую летопись и ту черту, за которой исчезают динозавры и многие другие виды, — сказал Лайсон. — И мы видим, как черепахи уверенно шагают через эту черту».

Загадка живучести

Эта уникальная броня стала не просто защитой, а основой всего эволюционного успеха черепах. Она определила их анатомию, физиологию и даже поведение. Панцирь служит одновременно каркасом для мышц, щитом от врагов, минеральным резервом и даже помогает в терморегуляции. Интересно, что способность втягивать голову, появившаяся позже, стала своеобразным «апгрейдом» этой древней конструкции, дополнительно повысившим выживаемость. Сегодня, глядя на медлительную черепаху, мы видим не просто рептилию, а ходячий памятник инженерной мысли природы — живое доказательство того, что иногда лучшая стратегия выживания не в скорости и силе, а в невероятной, проверенной сотнями миллионов лет, устойчивости.