Палеонтологи смоделировали дыхательные придатки 11 видов трилобитов и сравнили их с жабрами современных морских членистоногих.
Расчеты показали, что площадь тонких пластинок на наружной ветви конечностей росла вместе с размерами тела по той же зависимости, что и у современных водных форм. Модель усилила версию, что эти структуры были похожи на жабры и служили прежде всего для газообмена.
Трилобиты жили в морях палеозоя более 270 миллионов лет и оставили после себя огромный ископаемый материал. Один из вопросов, который долго оставался спорным: какую роль играла наружная ветвь их двуветвистых конечностей, под названием «экзоподит». Одни исследователи считали ее главным дыхательным органом, другие допускали, что она помогала плавать или прогонять воду вдоль тела.
Размеры этих структур тоже вызывали вопросы. Для дыхания важна площадь поверхности, через которую кислород может переходить в ткани. В прошлых научных работах оценки для разных видов расходились: у одного трилобита площадь казалась слишком маленькой для полноценного дыхания, у другого — уже сопоставимой с показателями современных членистоногих.
Авторы новой статьи попыталась составить общий масштабный рисунок. Для этого они сопоставили площадь пластинок на конечностях с размерами тела у нескольких трилобитов из разных геологических периодов и связали ее с возможной дыхательной нагрузкой. Результаты опубликовали в журнале Biology Letters.
Сначала исследователи построили анатомически точные трехмерные модели придатков двух хорошо сохранившихся видов — Olenoides serratus и Triarthrus eatoni. Затем они измерили площадь пластинок, а для еще девяти видов рассчитали ее по размерам ископаемых структур. После команда сопоставила эти оценки с примерной биомассой животных и с данными по современным морским членистоногим, включая атлантического мечехвоста Limulus polyphemus и крабов.
У Olenoides serratus длиной 67,8 миллиметра суммарная площадь пластинок составила 16589 квадратных миллиметров. У более мелкого Triarthrus eatoni длиной 36,3 миллиметра она составила 2159 квадратных миллиметров. Во всей выборке площадь пластинок увеличивалась с ростом тела не за счет большего числа пластинок, а в основном за счет их длины.
Если пересчитать площадь дыхательной поверхности на биомассу, трилобиты показали диапазон от 174,62 до 759,48 квадратного миллиметра на грамм веса. У современных тилассинидных креветок, с которыми авторы сравнивали ископаемые формы, диапазон составил от 256 до 1043 квадратного миллиметра на грамм. Эти интервалы перекрывались, и сходство поддержало трактовку наружной ветви конечностей как дыхательной структуры.
При этом научная работа не доказывала, что придатки трилобитов выполняли только дыхательную функцию. Авторы прямо написали, что дыхание, вентиляция воды и помощь в движении не исключали друг друга.
Статья не закрыла вопрос о физиологии трилобитов полностью, но показала, что их придатки хорошо вписывались в тот же морфологический ряд, что и жабры современных водных членистоногих. Это сильнее прежних исследований поддержало дыхательную гипотезу.
Если расчеты верны, наружные ветви конечностей трилобитов и правда работали как жабры. Палеонтологи смогут точнее обсуждать подвижность трилобитов, их энергозатраты и то, как они осваивали среды с разным содержанием кислорода.
Автор: Илья Гриднев