Раковины ископаемых головоногих моллюсков аммонитов широко распространены и пользуются большой популярностью у коллекционеров и любителей палеонтологии. Европейские ученые рассчитали специальную формулу, позволяющую предсказывать различные узоры из ребер, покрывающих эти раковины.
Древние аммониты, так же, как и их дожившие до современности родственники наутилусы, обитали внутри раковин, свернутых преимущественно в плоскую спираль. Основным «украшением» этих животных служили ребра, повышавшие жесткость раковины и ее способность противостоять разрушительным внешним факторам. Разнообразие форм раковин и рисунков ребер демонстрирует очень широкий спектр изменчивости, позволяя выделять многие сотни видов аммонитов.
Научный сотрудник лионского университета Клода Бернара Реджис Хират и его коллеги из британского Оксфордского университета разработали биомеханическую модель, связывающую воедино форму раковины и имеющиеся на ней ребра. Этот подход обеспечивает новые пути для интерпретации эволюции аммонитов и наутилусов на основе понимания физических основ «раковиностроения», а в ряде случаев позволяет также предсказывать морфологическое разнообразие головоногих моллюсков.
Основной выявленной закономерностью оказалось преимущественное уменьшение (до полного исчезновения) ребер по мере увеличения относительной площади сечения оборота раковины – чем шире раковина, тем менее выраженными оказываются ребра. Используя математические формулы для описания роста аммонита и секретирования его раковины, команда исследователей продемонстрировала существование неких биомеханических сил, работающих именно среди растущих раковинных головоногих. Эти силы находятся в зависимости от геометрии раковины и физических свойств биологических тканей, говорят европейские палеонтологи.
Вызывая механические колебания на самом краю раковины, обнаруженные биомеханические силы приводят к генерации ребер, повышающих жесткость раковины и составляющих ее орнамент. Полученная палеонтологами «формула ребер аммонита» учитывает такие параметры, как эластичность живой ткани моллюска и скорость расширения раковины на каждом новом обороте спирали.
Благодаря этой методике палеонтологи получили возможность предсказать число и форму ребер у различных видов аммонитов. Кроме того, формула проливает свет на давнюю загадку эволюции головоногих: почему в течение почти 200 миллионов лет раковины близких родственников аммонитов – наутилусов – оставались по существу гладкими и не имели заметного орнамента, а аммониты в это время буквально соревновались друг с другом в прихотливости своей ребристости. Разработанная математическая модель показывает, что благодаря высокой скорости расширения раковины наутилусы в ребрах практически не нуждались, создавая ошибочное впечатление «живых ископаемых», отказавшихся от развития и пребывающих на уровне организации своих палеозойских и мезозойских предков, что на самом деле не соответствует действительности.
Статья The morpho-mechanical basis of ammonite form опубликована в Journal of Theoretical Biology
Doi: 10.1016/j.jtbi.2014.09.021
