Скелет ската

Скелет ямайского уробатиса, или желтого ската (Urobatis jamaicensis) Фото ©Steve Huskey с сайта sciencefriday.com.

Давайте попробуем вместе догадаться, чей скелет представлен на фото. Первое, на что стоит обратить внимание, — пять пар «колючих» выростов за черепом, похожих на лапки насекомого. Это жаберные дуги, при жизни служившие опорой мягким «лепесткам» пронизанных кровью органов дыхания животного. Следовательно, перед нами — житель подводного мира. Широкие «крылья» похожи на грудные плавники, их передние лучи приросли к черепу, а задние достигают основания хвоста. Вторая пара «опахал» поменьше — скорее всего, брюшные плавники. То есть перед нами скелет рыбы.

Брюшные плавники оканчиваются класперами, или «застежками» (см. Clasper), необходимыми для направления спермы в клоаку самки при спаривании. Это уже дает нам сразу две подсказки: во-первых, скелет принадлежит самцу, а во-вторых, такие «застежки» из всех позвоночных встречаются только у хрящевых рыб. К ним относятся акулы, скаты и химеры. Судя по плетевидному хвосту, на конце которого едва различима «кисточка» из разросшихся отростков позвонков (она помогает животному быстрее поворачивать при плавании), и округлой форме тела, перед нами скелет ската. Точнее, скелет ямайского уробатиса, или желтого ската (Urobatis jamaicensis), которого часто можно встретить в Карибском море.

Ямайский уробатис, или желтый скат. Фото © Duncan Wright с сайта en.wikipedia.org

В отличие от большинства рыб, скаты практически не используют свой хвост для передвижения, возлагая эту задачу на чрезмерно разросшиеся грудные плавники. Брюшные плавники выполняют роль стабилизаторов или движителей, а при перемещении по дну могут использоваться в качестве рычага при броске на добычу или даже в качестве своеобразных «шестов», которыми животное отталкивается от субстрата и скользит вперед (исследователи назвали этот необычный способ передвижения punting — «катание на плоскодонке»).

Форма и функции хвоста различаются у разных видов скатов. У электрических скатов он короткий и широкий, у пилорылых похож на акулий и служит движителем. А у хвостоколов, таких как уробатис, он длинный и тонкий, и в его середине располагаются один или пара ядовитых шипов, что при малейшей опасности вонзаются в тело хищника или неосторожного купальщика. Удар такого шипа сокрушителен: он длится всего пятую долю секунды. При погружении в чужую плоть шип движется со скоростью около двух метров в секунду, так что увернуться от него практически невозможно. Неудивительно, что в одних только США ежегодно оказываются уколоты скатами примерно 2500 человек, а по всему миру эта цифра наверняка достигает нескольких тысяч. В защиту скатов остается только сказать, что они никогда не нападают сами, только защищаются; впрочем, учитывая, что у этих рыб есть дурная привычка зарываться в песок или сливаться с морским дном, людей это не спасает.

Скелет желтого ската с шипом в «боевом положении»: чтобы этого добиться, рыбе приходится изгибать хвост в форме буквы S, поскольку в норме шип плотно прижат к позвоночнику. Фото ©Steve Huskey с сайта sciencefriday.com

Глядя на скатов и акул, непосвященный человек никак не возьмет в толк, как биологи вообще посчитали столь непохожих существ близкими родственниками — их объединяют в инфракласс пластиножаберных. Но на самом деле у этих рыб много общего: и скаты, и акулы покрыты плакоидной чешуей, у них отсутствуют плавательный пузырь и жаберные крышки, основным продуктом обмена веществ является мочевина, а не аммиак, а скелет состоит не из костей, а из хрящей. Общие предки скатов и акул плавали в море относительно недавно — всего-то в триасовом периоде, в котором на Земле возникли первые динозавры и самые ранние млекопитающие.

Хрящевой скелет пластиножаберных достаточно прочный благодаря повышенному содержанию гидроксиапатита, пластинки которого дополнительно «облицовывают» хрящ снаружи. Завидно прочны и челюсти скатов, с помощью которых некоторые виды, такие как орляки (Myliobatis), могут вскрывать раковины моллюсков и панцири ракообразных. Благодаря многослойной минерализованной «облицовке» хрящевые челюсти надежно удерживают тупые, похожие на камни мостовой зубы (модифицированная плакоидная чешуя), а особые минеральные «распорки» в толще хряща работают подобно таким же распоркам в пневматизированных птичьих костях, обеспечивая легкость и прочность всей конструкции.

Челюсти ската напоминают щипцы для колки орехов и не хуже их справляются с твердыми «скорлупками» моллюсков и раков. Фото © Autopilot с сайта en.wikipedia.org

Кстати, «распорки» развиваются у ската еще до рождения, так что сразу после появления на свет малыш может отправляться на поиски подходящей жертвы и не бояться за свои челюсти. Присутствуют они и у видов, которым прочные челюсти как будто бы без надобности: скажем, добыча манты (Mobula birostris) — мельчайший зоопланктон, который отсеивается фильтрующими пластинками между жаберных дуг, после чего проглатывается одним питательным комком. Возможно, манты унаследовали такие челюсти от предков, питавшихся более твердой добычей, или же умеренная прочность необходима этим животным, чтобы при движении вперед держать рот постоянно открытым.

К сожалению, даже укрепленные хрящи скатов плохо сохраняются в палеонтологической летописи, так что древнейший из родов этих животных — Antiquaobatis — выделен по единственному зубу. Тем не менее в некоторых местах условия для формирования окаменелостей оказались столь хороши, что смогли сохранить даже деликатно-тонкое хрящевое кружево скелетов этих созданий, и, к примеру, позднеюрский спатобатис (Spathobatis) известен уже по целым отпечаткам, обнаруженным в знаменитом зольнхофенском известняке.

Хелиобатис (Heliobatis), великолепно сохранившийся скат из пресноводного местообитания времен раннего эоцена. Фото с сайта fossilmuseum.net

Судя по всему, ранние скаты напоминали современных гитарников, которые похожи на нечто среднее между «классическим» скатом и «классической» же акулой, но в дальнейшем большинство видов «ударилось в специализацию», став плоскими донными хищниками.

Обыкновенный гитарный скат (Rhinobatos rhinobatos). Фото с сайта commons.wikimedia.org

Несмотря на серьезные потери в ходе массового вымирания конца мезозоя, скаты процветали в течение всего кайнозоя, распространившись по всему миру и даже освоив пресные водоемы. Сегодня скаты — наиболее многочисленная группа хрящевых рыб, насчитывающая около 600 видов из 26 семейств. Однако за последние полвека численность этих животных сократилась более чем наполовину из-за перевылова самих скатов и их добычи, загрязнения Мирового океана, изменения климата. К сожалению, эти древние существа медленно растут, поздно начинают размножаться и приносят мало потомства, что затрудняет восстановление популяций и ставит под вопрос саму возможность дальнейшего существования этих странных рыб с кружевным скелетом — таких прочных и таких уязвимых.