Snaketales

Блог за змиите

Локомоцията е важен фактор за оцеляването на даден вид. По-специално, скоростта има голямо влияние върху естествения подбор. Изпълнението на движението (напр. Скорост и издръжливост) зависи от формата на тялото и годността на животното. Много животински видове имат способността да се движат в различни местообитания. Змиите например могат да адаптират режима си на движение към средата си. Съществуват редица изследвания за режимите на движение на змиите, но досега нито едно не е изследвало връзката между производителността на катерене спрямо температурата на околната среда.
Биологът Гари Джералд от катедрата по зоология в Университета в Маями отговори точно на този въпрос с помощта на Марк Маки (Оксфорд) и Денис Клауссен (Охайо). През 2008 г. те публикуват резултатите си в Journal of Experimental Zoology със заглавие: „Ефекти от температурата и диаметъра на костура върху дървесните двигатели в гутатата на змийския елаф.

Най-често движението на змията е в хоризонтални вълни, например при пълзене или плуване по дъното. Друг вид локомоция е „акордеонът“. Те използват змии, когато се изкачват по вертикални повърхности или се сгушват в тесни ниши. Това пълзене изисква повече сила и е значително по-бавно от другите варианти на пълзене. Повече информация за движението на змиите можете да намерите тук.

В предишни проучвания върху движението на змии фактът, че даден вид може да се движи в различни местообитания, не е разглеждан. Змиите, които живеят на дървета, са приспособили телата си към заобикалящата ги среда. Такива видове змии са склонни да имат по-тънко и по-дълго тяло, тъй като това им позволява да положат тялото си в няколко бримки над клона и така теглото може да бъде по-добре разпределено около клона. Поддържането на баланс има предимство пред скоростта на движение. Това най-вероятно се насърчава от абиотични фактори на околната среда, т.е. тези, които не участват живи същества в естествен процес. В нашия случай това са микроклиматът (климатът в непосредствена близост) и физическите свойства на клона. Връзката между абиотичните фактори и вида на движението може да бъде документирана през 1989 г. в случай на игуани на подгъва на пръстите.

Изследователите са направили изкуствени клони с различен диаметър: 3, 6 и 10 сантиметра с обща дължина 2 метра, които стърчат на 1,6 метра над земята. От двете страни на клона стояха двама помощници, които трябваше да хванат падащите змии. Мека възглавница беше поставена под клона като двойна сигурност. Помощниците свършиха добра работа и само няколко царевични змии паднаха върху възглавниците. Изследователите са записали уменията на животните за скорост, стойка и баланс на хоризонталния клон при 10, 20 и 30 градуса. Змиите, разбира се, бяха изложени на климатичните експериментални условия в продължение на два часа, преди да им се наложи да пълзят над клона. При 10 градуса змиите отказаха да пълзят над клона. На този етап може само да се спекулира с причините. Тук учените трябваше да насърчават змиите от изследовател, който гъделичка царевичната змия от долната страна на опашката й, докато накрая, демотивирана, пълзи над клона. Като цяло царевичните змии не бяха толкова кооперативни, колкото би се искало. В края на краищата те също бяха подрасли животни - тоест тийнейджъри.

Ето как изглежда мотивиран тестващ човек: царевична змия се катери весело по стълба при лабораторни условия. (в) Гари Джералд

Когато температурата беше висока, змиите се движеха много по-бързо и по-вероятно да се простират на клона. Когато температурата беше ниска, влечугите бяха по-бавни и телата им бяха много по-усукани, така че телата им се обръщаха около клоните, за да дадат на животното по-голяма стабилност.

(а) Поради извитата поза царевичната змия постига по-добър баланс, докато се движи. (б) Удължената поза, от друга страна, предлага по-малко стабилност, но гарантира по-бърз напредък.

Шансовете змиите да паднат от клоните бяха десет пъти по-високи при най-ниската температура, отколкото при 30 градуса. Падането и извиването на стойката показват, че околната температура влошава гъвкавостта и баланса на змията. Изненадващото беше откритието, че змиите при 10 градуса падат значително по-често от дебели, отколкото от тънки клони. Причината за това е, че царевичната змия може да се навива около тънките клони и по този начин да ги държи по-добре, отколкото е в случая с дебелите клони. Голямата пъргавина на тънки клони дава на царевичната змия еволюционно предимство пред останалите дървесни видове.
Фактът, че змиите падат от дървета по-често при по-ниски температури, отколкото при топли, може да обясни защо само много малко видове змии, живеещи в дървета, съществуват извън тропиците.

литература: Джералд, Гари (2008): Ефекти от температурата и диаметъра на костура върху дървесния двигател в змията Elaphe guttata. Списание за експериментална зоология. 309А: 147-156.

Змиите са късноцъфтящите сред влечугите. Досега тяхната еволюционна история изглеждаше така, сякаш са пропълзли в дупка в земята като гущери преди 100 милиона и отново пълзят като змии. През това време имаше огромна пропаст във вкаменелостите. За радост на креационистите, които го виждат като потвърждение, че змията е загубила краката си като наказание за съблазняването на Ева и по този начин Библията е точна естествена история на земята.

Учените обаче подозират от известно време, че еволюцията на змията датира повече от 100 милиона години. Смята се, че произходът е бил преди около 140 милиона години. Но доказателствата липсваха. Благодарение на новите открития вече знаем повече. Международен екип от изследователи, ръководен от Майкъл Колдуел от Университета на Алберта, Канада, анализира предишни находки от изкопаеми змии от Англия, Португалия и САЩ и ги сравнява с характеристиките на съвременните змии и гущери.

Предишните знания за еволюцията на змиите се основават на изолирани находки:

- Вихър, открит в Африка на възраст около 100 милиона години
- Прешлен и челюст, открити в Северна Америка, на възраст около 98-64 милиона години
- Почти пълни скелети, някои със задни крайници, открити в средиземноморския басейн, на възраст около 98-95 милиона години
- Две различни таксони от цели змии, открити в Аржентина, на възраст приблизително 94-92 и 86-80 милиона години

Въз основа на останките от черепа от Португалия и характеристиките на змиите от това време е направена тази реконструкция на новия първобитен вид змия "Portugalophis lignites", който вероятно е използвал краката си за катерене (C) www.sci-news.com, Julius Csotonyi

Всички тези фосили датират от приблизително същия период. Следователно изследванията върху еволюцията на змиите се концентрират върху периода Креда. През 2014 г. обаче изследователският екип откри четири нови вида змии, които са значително по-възрастни: на възраст около 176-143 милиона години. Те откриха останки от черепи във Великобритания, Португалия и САЩ. Тези дати удължават геоложкия обхват на змиите с почти 70 милиона години в средата на мезозойската ера, т.е. в геоложкия период, наречен юра (преди 200-145 милиона години). Това сочи към общ произход с други мащабни влечуги по времето, когато разпадането на един голям континент Пангеас в Лавразия (Европа и Азия) и Гондвана (Южна и Северна Америка) беше във финалната си фаза. Разпадането на суперконтинента Пангея на безброй части доведе до фрагментация на местообитанието и вероятно е благоприятствало развитието на множество нови видове. Този взрив в биологичното разнообразие се е случил предимно сред влечугите.

Трябва да се отбележи, че ранните змии са се появили едновременно с пълзящите таксони (слепи червеи и други гущери) и затваря празнина във филогенетичното развитие на животните. Най-старата първична змия е открита в Южна Англия и датира от средата на юрския период (преди 167 милиона години). Вторите най-стари животни са открити в Колорадо и Португалия, на възраст 155 милиона години. Най-младата от четирите змии е на около 150 милиона години.

През януари 2015 г. Колдуел публикува резултатите си в списание "Nature Communications" (списание с отворен достъп на известното специализирано списание Nature) под заглавие: "Най-старите известни змии от средната юра и долната креда предоставят прозрения за еволюцията на змиите". Той разшири документирания генезис на змиите с около 70 милиона години и донесе нов материал за теории за еволюцията на змиите.
Факт е, че змията отдавна е имала крайници. Находките отпреди 100 милиона години показват, че някои змии все още са имали оскъдни задни крака.

Досега изследователската общност не е постигнала консенсус относно това кога точно змията е загубила крака: на сушата или във водата и от кое животно всъщност произлиза. Досега огромните морски влечуги Mosasaurus и гущерите, обитаващи земята, бяха на разположение за избор. През последните няколко години тезата за сухоземния животински произход е потвърдена няколко пъти. а. от Hassan Zaher 2006. Проучването на Cadwell до голяма степен потвърждава тази теза.
Еволюционната история на змията беше по-сложна, отколкото изследователите предполагаха по-рано. Типичната змийска глава вече беше произнесена, преди да стане без крака. И при четирите разследвани находки могат да бъдат открити характеристики на гущерите, но и на змиите. Това показва, че тяхната еволюция трябва да е започнала преди средния юрски период.
Това отваря нови възможности за изследване на палеонтологията. Не само, че трябва да запълни зеещата празнина в историята на находките отпреди 140 и 100 милиона години, сега може и да копае ранните змии в по-дълбоките скални слоеве.

Според Колдуел развитието на змията най-вероятно е започнало с гущери, обитаващи земя. Но те не бяха напълно далеч от водата. Четирите изследвани вида са имали връзка с водата в начина си на живот. Европейските видове живееха в блата, докато американските видове живееха на бреговете на река. Това предполага полуводен начин на живот.
В такова местообитание между сушата и водата гъвкавостта на типа движение е еволюционно предимство. Тук можеше да се извърши стъпката от гущер до змия.

Реконструкция на новия вид "Parviraptor estesi", който вероятно е живял полуводен начин на живот и е използвал краката си като гребло. Тя е живяла преди 167 милиона години в днешна Великобритания (C) www.sci-news.com, Julius Csotonyi

Ето как изглеждаше новооткритият вид "Diablophis gilmorei", открит в Колорадо на възраст 155 милиона години. Оцветяването на люспите винаги се извлича от съвременните змии. (C) www.sci-news.com, Julius Csotonyi

Племенната история на змията все още не е напълно изяснена. Откритията на изкопаеми змии с два крака предполагат, че те са произлезли от гущери. Досега обаче от този преход не е открита първобитна змия, т.е.с четири крака.
Популярен сценарий е, че тялото на змията се развива в морето. Други изследователи са на мнение, че тялото на змията се е развило на сушата в резултат на фосорен начин на живот (живот под земята, копаене на пещери). Това се показва от късите невронни бодли (спинозен отросток) на гръбначния стълб, които също познаваме от други първобитни животни.

През 2015 г. британският изследовател Дейвид Мартил от университета в Портсмут откри змията с четири крака в музей. Да, точно в един баварски музей имаше палеонтологична сензация, която британецът откри случайно по време на учебно пътуване. За да се спаси честта на музея, трябва да се каже, че съкровища, които все още са непознати по целия свят, се съхраняват в архивите на музеите, защото просто липсват пари за персонала.
През 2015 г. учениците организираха изложба и представиха тази находка, наред с други неща. Това, което Мартил веднага забеляза, е необичайната скала, която идва от Crato Foration в Бразилия. Тази формация се простира в ранната креда. Вкаменелости от змии от този ранен период все още не са открити в Южна Америка. Така че комбинацията от време и място беше много необичайна. И тогава, според собствените му изявления, той за първи път видя задните крака на почти 15 см високото същество и при по-внимателен оглед дори откри предни крака. Британец беше напълно над луната в Бавария.
Изложбата беше изписана с „Неизвестен вкаменелост“. Дейвид Мартил направи еднократното си откритие този ден.

Неизвестният експонат: около 15 см дълга четиринога змия

Тази експозиция на змии е археоптериксът на света на змиите/гущерите. Археоптериксът е праисторическо животно, което има черти на динозаври, както и на птици и по този начин отбелязва прехода от динозаври към птици. По същия начин новата змия показва улики за това как е еволюирала от четириногия гущер.
Обратно към вкаменелостите: Четириногата змия, наречена Tetrapodophis amplectus, е открита преди десетилетия в Бразилия и е на около 100 милиона години. Според Мартил тази находка е доказателство, че предците на днешните змии са дошли от земята.
Змията беше точно толкова пъргава, колкото я познаваме от днешните змии. Физиономията показва прилики със съвременните змии: къса муцуна, удължено тяло, къса опашка, гъвкав гръбначен стълб, зъби и много гъвкава челюст. Тази анатомия предполага, че змията прокопава пътя си през земята (фосорен начин на живот) и следователно не може да има морски произход. Освен това липсват типичните им водни адаптации, като удължена странична опашка (перка). Ето защо змията с четири крака подкрепя хипотезата за сухоземния произход на днешните змии.

Находката също така предоставя информация за хранителните навици на първобитните змии. Тетраподофисът има адаптациите на месоядно (месоядно): зъби и гъвкав гръбначен стълб, който позволява да бъде удушено плячката. Останките от гръбначни животни, вероятно жаби, също са открити в червата им. Съответно змиите са извършили прехода от насекомо към месоядно животно относително рано в еволюцията си. Пълзещите все още бяха насекомоядни.

Очевидно е също, подкрепено от други находки, че сухоземната змия се е развила на първичния континент Гондвана (днешна Южна Америка, Африка, Антарктида, Австралия, Арабия, Мадагаскар, Нова Гвинея и Индия) и оттам през периода Креда до Лавразия (днешна Европа и Азия).

Но остава един въпрос: каква беше функцията на змийските крака? Ти не знаеш. Може би са го използвали за катерене по дървета, задържане на плячка или придържане към партньор. Сигурно е само едно: змията не е вървяла с крака през джунглата - или през рая.