Ssaki to jedyna grupa, która zasiedliła wszystkie dostępne nisze, żyją na lądzie, latają i zamieszkują środowisko wodne. Duże ssaki morskie stanowią niezwykły przykład ewolucji. Obrazują jak plastyczne potrafi być życie  w przystosowaniu do warunków środowiska. 

Przystosowanie waleni do życia w wodzie ma charakter wtórny. Ich „powrót” do wody nastąpił prawdopodobnie w eocenie. Najwcześniejszy znany krewniak dzisiejszych wielorybów i delfinów żyjący ok. 50 mln lat temu był niepozorny, poruszający się, wzdłuż rzek południowej Azji na zakończonych kopytkami nogach . Zwierzę nazwano Indohyus, co dosłownie znaczy „Indyjska świnka”. Jego szczęka i uzębienie były podobne do tych odnajdowanych u wczesnych wielorybów, ale jednym z mocniejszych dowodów na ich pokrewieństwo była obecność w jego uchu środkowym zgrubiałej kości. Struktura ta pozwala współczesnym wielorybom słyszeć pod wodą; odnajdywana jest tylko u wielorybów oraz ich przodków i stanowi podstawę klasyfikacji dla tej grupy. Ssak ten posiadał także grube i ciężkie zewnętrzne powłoki kości kończyn, ułatwiające stanie w wodzie.

Indohyus - protoplasta waleni
Indohyus by Nobu Tamura (Own work)  CC BY 3.0 , via Wikimedia Commons

Hans Thewissen, który jako pierwszy opisał szkielet tego prakopytnego sugeruje, że kluczem jest zmiana diety. Spekuluje, że wieloryby rozwinęły się z podobnych do Indohyusa przodków, którzy żywili się roślinami i prawdopodobnie małymi bezkręgowcami lądowymi, ale uciekali do wody przed drapieżnikami. Z biegiem czasu udział mięsa w diecie zwiększał się przy równoczesnym kształtowaniu zdolność zwinnego poruszania się w wodzie. Przez kolejne 12 mld lat u gatunków pośrednich pomiędzy ssakami lądowymi a waleniami zachodziły zmiany anatomiczne, związane z przystosowaniem do życia w wodzie.

I tak u Ambulocetusa znaleziono ciało o długości ok. 3 metrów czyli prawie trzy razy większej niż u Indohyusa. Jego wygląd był zbliżony nieco do współczesnego krokodyla. Dzięki silnie wykształconym kończynom zwierzę mogło poruszać się sprawnie zarówno na lądzie jak i w wodzie.
Badania kręgów lędźwiowych wykazały, że do pływania prócz kończyn wykorzystywał grzbietowo-brzuszne ruchy pływackie ( w podobny sposób poruszają się dzisiejsze wydry). Był drapieżnikiem o mocnej, wydłużonej szczęce, co przypuszczalnie mogło pozwolić mu na przetrzymywanie ofiary pod wodę aż utonie. Po lądowych ssakach zachował ruchome stawy m.in. barkowy, łokciowy i biodrowy, jednak kończyny tylne wyposażone zostały w płetwiaste stopy, ułatwiające chodzenie po płytkich, przybrzeżnych wodach.

Żyjącego ok.56-43 mln lat temu Kutchicetusa cechował zwężony pysk, wydłużone przedtrzonowce, a także odcinek krzyżowy złożony z 4 kręgów, co wskazuje na jego przynależność do podrzędu prawaleni. Szczątki kręgosłupa świadczą, że zwierzę było zdolne do życia zarówno w ekosystemie wodnym jak i lądowym. Duża liczba i mocny charakter kręgów ogonowych oraz małe rozmiary kończyn (kość ramieniowa długości 140 mm, kość piszczelowa – 135 mm) wskazują, że    za lokomocję w wodzie odpowiedzialny był głównie ogon.

W szczątkach szkieletu Rodhocetusa odkrytego w 1994 roku przez Philipa Gingericha znajdziemy kolejne przystosowania do wodnego trybu życia. Istotny jest fakt, że kręgi odcinka krzyżowego połączone były luźniej w stosunku do kręgów krzyżowych ssaków lądowych. Umożliwiało to zwierzęciu osiągnięcie większej elastyczności kręgosłupa przydatnej podczas pływania. Stopniowej redukcji uległa także miednica, dzięki czemu ogon stał się bardziej ruchliwy, umożliwiając mocniejsze wymachy. Zwiększenie sprawności hydrodynamicznej kończyn przednich było wynikiem skróconych kości przedramienia. Oczodoły były położone bocznie. Długość jego ciała wahała się od 1,5 do 5 m.

Najbardziej zbliżona budową do dzisiejszych wodnych ssaków jest rodzina prawaleni Basilosauridae żyjąca 40-33 mln lat temu. Należą do niej gatunki z rodzaju Dorudon i Basilosaurus. Ten pierwszy osiągał wielkość ok.5 m, jego głowa miała długość 60 cm i mieściła w sobie stosunkowo niewielki mózg. Budowa jego kręgosłupa wskazuje, że miał długi i elastyczny ogon. Odcinek lędźwiowy był silny i dobrze umięśniony. Otwory nosowe zwierzęcia umieszczone były pośrodku między pyskiem i czubkiem jego głowy.
Basilosaurus był nieco bardziej rozwinięty, choć oba posiadały wiele cech wspólnych. Znacząco przewyższał Dorudona wielkością, gdyż miał od 18 do 25 m długości, a jago klinowata głowa mierzyła ok.1,5 m. Staw barkowy był ruchomy ,łokcie i nadgarstki uległy jednak zesztywnieniu. Kończyny tylne natomiast miały charakter szczątkowy: nie łączyły się z miednicą, ale umieszczone były luźno w ciele zwierzęcia. Puste w środku, zapewne wypełnione płynem kręgi, świadczą o tym, że prawdopodobnie bazylozaur nie był w stanie poruszać się na różnych głębokościach. Możliwe, że pływał głównie pod powierzchnią wody.
Zestaw zębów był inny niż u ssaków lądowych, u których istnieje rozróżnienie na siekacze, kły, przedtrzonowce i trzonowce. Basilosaurus posiadał dwa główne typy zębów. Przednie, o kształcie stożka, służyły do chwytania łupu, podczas gdy tylne, trójkątne zęby służyły do cięcia pokarmu. Ich budowa sugeruje, że było to zwierzę drapieżne.
Dzięki ewolucji współczesne walenie znakomicie radzą sobie z otaczającym je środowiskiem wodnym. Opływowe kształty ciała pozwalają im przemieszczać się przy minimalnej turbulencji wody. Zostały one uzyskane m.in. poprzez umiejscowienia genitaliów i uszów wewnątrz ciała zwierzęcia. Tylne kończyny są całkowicie zredukowane, jedyną pozostałością są drobne kości wewnątrz ciała. Gruba warstwa tłuszczu nie tylko stanowi zapas energetyczny, ale przede wszystkich chroni przed nadmiernym oziębieniem organizmu. Oddychanie na powierzchni wody stało się spójnym elementem normalnego pływania waleni. Dzięki otworom nosowym znajdującym się na czubku głowy, mogą pobierać tlen, bez konieczności wynurzania całego ciała. Gatunki nurkujące głęboko wykształciły mechanizmy pozwalające na przechowywanie tlenu we krwi i mięśnie umożliwiające powstrzymywanie oddechu przez dłuższy czas, nie narażając tym samym zwierzęcia na pojawienie się choroby dekompresyjnej.

Szkielet fiszbinowca
Szkielet fiszbinowca. c- zredukowane kończyny tylne wewnątrz ciała; by Meyers Konversionlexikon;  Public domain , via Wikimedia Commons

Przez wieki sądzono, że walenie są rybami. O tym, że należą do gromady ssaków, dowodzą ich stałocieplność, oddychanie przez płuca oraz rodzenie żywych młodych, które karmione są mlekiem. Główną cechą odróżniającą walenie od ryb jest ogon ustawiony horyzontalnie, poruszający się w pionie. Umożliwia to nie tylko swobodne pływanie do przodu, ale także szybkie kierowanie się ku powierzchni. Ryby posiadają ogon ustawiony pionowo i wykonują ruchy w poziomie. Walenie zazwyczaj mają jedną płetwę grzbietową, podczas gdy u ryb zwykle występuje więcej niż jedna. Płetwa grzbietowa pełni rolę stabilizatora, utrzymując zwierzę w konkretnej pozycji, a płetwy piersiowe pomagają w sterowaniu. Ponadto ssaki by oddychać muszą się wynurzyć i zaczerpnąć powietrza atmosferycznego przez nozdrza. W przeciwieństwie do nich , ryby korzystają z tlenu rozpuszczonego w wodzie, który pobierają za pośrednictwem skrzela. Skóra ryb jest zazwyczaj pokryta łuskami, zaś walenie mają bardzo charakterystyczną, delikatną i miękką w dotyku skórę. Podobieństwo waleni do ryb ma charakter konwergencji.

ewolucja waleni
Przedstawiciel fiszbinowców, fot. Pixabay CC0

Walenie są rzędem ssaków łożyskowych skupiającym około 80 gatunków. W obrębie rzędu wyróżnia się trzy podrzędy: zębowce, fiszbinowce oraz wymarłe prawalenie.
Cechą charakterystyczną odróżniającą fiszbinowce od ich uzębionych kuzynów są rogowe płyty zwisające ze szczęki górnej, czyli fiszbin. Przez dawnych wielorybników określane były mianem „kości wielorybiej”, lecz nie są one zbudowany z tkanki kostnej . Jest to rogowa płytka służąca do filtrowania wchłanianej przez paszczę wody morskiej wraz z obecnym w niej zooplanktonem. Zęby u tej grupy zwierząt występują jedynie w embrionalnym okresie rozwoju. Do fiszbinowców zalicza się największe morskie ssaki takie jak płetwal błękitny, który dorasta do ponad 30 m długości i osiąga 198 ton. Samice są większe od samców , co jest najprawdopodobniej przystosowaniem umożliwiającym przetrwanie długotrwałego postu w czasie ciąży i karmienia młodych podczas dorocznej wędrówki. Mimo znacznej masy, fiszbinowce są w stanie wyskoczyć całkowicie z wody.

W przeciwieństwie do zębowców, u fiszbinowców zdolność do echolokacji nie została potwierdzona. Potrafią one za to wydawać niskie dźwięki o wielkiej mocy, określane jako „śpiew”. Wołania największych waleni są słyszalne przez setki kilometrów.
Zębowce, jak sama nazwa wskazuje posiadają zęby, a ich liczba i kształt są różne u poszczególnych gatunków. Niektóre delfiny oceaniczne mogą mieć do 260 stożkowatych zębów rozmieszczonych równo w górnej i dolnej szczęce. Jednocześnie samiec narwala ma tylko dwa zęby, oba w górnej szczęce. Z wyjątkiem kaszalota osiągające 18 metrów długości, są to walenie małej lub średniej wielkości. Mimo iż tak jak fiszbinowce mają opływowy kształt ciała ich wygląd zewnętrzny jest dość zróżnicowany. Większość zębowców posiada płetwę grzbietową, choć kilka spośród nich, jak np. Biełucha, ma jedynie niewielki garb. Żerują głównie na głowonogach i rybach. Z reguły zębowce żyją w grupach składających się z kilku do tuzina waleni. Zdarza się, że grupy te złączają się, tworząc zbiorowiska do tysiąca zwierząt. Wysokie umiejętności komunikacyjne zębowców objawiają się np. w skoordynowanym polowaniu na stada ryb.

W procesie ewolucji zębowce dostały możliwość uzyskania akustycznego obrazu środowiska w warunkach, gdzie wzrok zawodzi. Zostały uzbrojone w zdolność skanowania otoczenia, czyli tzw. echolokację. Polega ona na produkcji dźwięków o bardzo wysokiej częstotliwości, umożliwiając zwierzętom nawigację i polowanie w ciemnych lub mętnych wodach. Te charakterystyczne dźwięki nazywane są” klikaniem” (ang. CLICKS) i odbijają się od przeszkody, czy potencjalnej zdobyczy. Wracają one do zwierzęcia i są odbierane jako informacje o wielkości, kształcie a nawet strukturze powierzchni skanowanego przedmiotu.. Jednym z elementów budowy waleni, biorący czynny udział w tym systemie rozpoznawania jest melon- poduszeczka z płynnego tłuszczu, która pełni funkcję soczewki skupiającej i nakierowującej sygnał echolokacyjny.

ewolucja waleni
Delfiny są przedstawicielami zębowców, fot. Pixabay CC0

Społeczna organizacja waleni to ogniwo, które łączy strukturę, behawior i ekologię tej grupy. Ten fascynujący aspekt ich życia w znacznym stopniu zależy od odżywiania, rozmnażania i unikania drapieżnictwa. U wielu gatunków wielkość grupy jest zmienna, ale u większości zasadą jest, że grupa jest tym większa, im większe jest zagrożenie dla niej, a także większe jest zbiorowisko potencjalnych ofiar. Tworzenie grup ułatwia także parzenie się.

Fiszbinowce widuje się zwykle w grupach mniejszych niż 10 osobników. Więzy u tej grupy są dobrze widoczne na przykładzie humbaków i południowych wielorybów biskajskich. Tworzą one oparte na współpracy związki, które trwają przez całe lata. Zwykle powstają one między samicami, albo między samcem i samicą, rzadziej łączą samce, jako, że te ostatnie nie są w stanie wyzbyć się agresji, która jest podstawę ich wzajemnych oddziaływań w czasie sezonu rozrodczego. Samce wielorybów biskajskich zawierają sojusze w celu wzajemnego wspierania się w trakcie godów, a samice-matki zawierają związki z innymi, wybranymi matkami i cielętami.

Grypy tworzone przez zębowce są zwykle większe i bardziej stabilne. Podobnie jak u fiszbinowców i tutaj wielkość grupy w znacznym stopniu zależy od ekologii żerowania. Delfiny oceaniczne wędrują w małych stabilnych stadach, które łączą się w duże, tymczasowe zgrupowania, złożone czasem z setek lub nawet tysięcy osobników. W takiej grupie łatwiej jest lokalizować rozrzucone losowo skupiska potencjalnej zdobyczy, a także drapieżników. Większość społeczności zębowców opiera się na samicach lub ma strukturę matriarchalną. Z kilkoma wyjątkami jak np. orki czy grindwale, samce opuszczają grupę swej matki po osiągnięciu dojrzałości płciowej i dołączają do innych grup. Parzenie zachodzi, kiedy takie grupy spotykają się na morzu, a zatem indywidualne szanse na kopulację rosną dzięki przynależności do jednej z grup.

Kiedyś myśl o waleniach wywoływała w ludziach wizję gigantycznych ryb, panujących w wodach otwartych mórz. Dziś wiemy, że te wodne ssaki są bardzo zróżnicowaną grupą, zarówno pod kątem wielkości jak i zachowań i struktury społecznej. Ich niewątpliwa oryginalność stała się przedmiotem wielu badań naukowych.

Anna Strojnowska

Dla lepszej wizualizacji polecamy także:


Bibliografia:

  • Thewissen, J.G., Cooper, L.N., Clementz, M.T., Bajpai, S., Tiwari, B.N. (2007): „Whales originated from aquatic artiodactyls in the Eocene epoch of India.”, Nature, 450(7173), 1190-1194
  • Thewissen J.G.M , Bajpai S., (2000): „A new, diminutive Eocene whale from Kachchh (Gujarat, India) and its implications for locomotor evolution of cetaceans”, Current Science, 79: 1478- 1482
  • Tomilin A.G, (1972): „Tajemnice życia delfinów”, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa
  • Mueller T., (2010):  „Valley of the whales”, National Geographic Magazine, 8
  • Carwadine M.,(1994): „Walenie: wieloryby, delfiny, morświny i inne.”, Polska Oficyna Wydawnicza BGW, Warszawa
  • Gill P., Gibson L.,(1998): „Wieloryby, delfiny i morświny”, Wydawnictwo CIBET, Warszawa
  • Perrin W., Wursigm B., Thewissen J.G.M., (2002): „Encyclopedia of Marine Mammals”, Academic Press
  •  Olsen (1959): „Primitive Eocene Whales”, dostęp on-line na dzień 2.05.2017

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *