АссистентНовый вопросИсторияОбласти знаний
Партнёрские проектыСпецпроектыСтать автором
Сменить язык
О РУВИКИ

Зубы акул

У большинства акул зубы имеют форму острых конусов и сидят на хрящах верхней и нижней челюстей. Зубы регулярно сменяются по мере выпадения по принципу конвейера — их замена постоянно подрастает с внутренней стороны. По своему строению и происхождению это видоизменённые плакоидные чешуи[1]. В зависимости от рациона и образа жизни, зубы и челюсти очень различаются у разных видов акул. Донные акулы, пища которых обычно защищена твёрдой оболочкой, имеют дробящие зубы — плоские с ребристой поверхностью (разнозубая акула). Многие хищные виды имеют длинные острые зубы, приспособленные для лёгкого проникновения в плоть добычи (например, песчаные акулы). У таких акул, как тигровая, зубы широкие и зазубренные — предназначенные для разрезания и разрывания мяса более крупной жертвы. У питающихся планктоном акул зубы мелкие (около 3—5 мм у китовой акулы)[2].

Зубы у акул выпадают постоянно; у некоторых Carcharhiniformes за жизнь выпадает около 35 000 зубов, которые они постоянно заменяют новыми[3]. Существует четыре основных типа зубов акул: плотные, уплощённые, игловидные, заострённые нижние, треугольные верхние и нефункциональные. Тип зубов акулы зависит от её рациона и пищевых привычек.

Акулы являются отличным модельным организмом для изучения, поскольку они постоянно производят высокоминерализованные ткани[4]. Акулы постоянно теряют зубы и заменяют их с помощью системы замены зубов[5]. Благодаря этой системе акулы относительно быстро заменяют свои зубы сменными зубами, которые готовы сменяться, поскольку их зубы часто повреждаются при ловле добычи[5]. Они заменят сломанные зубы, а молодые акулы могут менять зубы даже еженедельно[5]. Хотя акулы постоянно теряют зубы, на скорость смены влияют такие факторы, как температура воды. В то время как более тёплая вода приводила к более быстрым темпам замены зубов, холодная вода замедляет скорость замены зубов у акул-нянек[6]. Они выпадают только тогда, когда под ними формируются новые зубы и выталкивают их из соединительной ткани, которая удерживала их на месте[7]. Пол акулы также играет роль в развитии зубов, а различия в зубах у разных видов, обусловленные полом, называются половой гетеродонтией[8]. Обычно у самок зубы крупнее, потому что в среднем они больше, чем у самцов[8]. Кроме того, с возрастом может измениться форма зубов: у молодых зубы вначале более узкие и крепкие, а у взрослых зубы шире и тоньше[8].

В некоторых формациях зубы акулы являются обычным ископаемым. Эти окаменелости можно проанализировать для получения информации об эволюции и биологии акул; часто они являются единственной окаменевшей частью акулы. Ископаемые зубы составляют большую часть летописи окаменелостей пластиножаберных, насчитывающей сотни миллионов лет. Зуб акулы содержит устойчивые материалы на основе фосфата кальция[9].

Самые древние виды акулоподобных рыб появились 450 миллионов лет назад, в период позднего ордовика, и в основном известны по своим окаменелым зубам и кожным зубчикам[7]. Однако наиболее часто встречающиеся зубы ископаемых акул относятся к кайнозойской эре (последние 66 миллионов лет).

Типы и функции

Хотя акулы часто являются узкоспециализированными, их адаптации как категории сильно различаются. Это отражается на их зубах, которые сильно различаются по форме и функциям.

Существует несколько распространённых типов акульих зубов, которые различаются в зависимости от рациона акулы: плотные сплющенные зубы для дробления; длинные игольчатые зубы для захвата; заострённые нижние зубы для захвата в сочетании с зазубренными треугольными верхними зубами для резки, а также крошечные, сильно уменьшенные и нефункциональные зубы[10].

Плотные сплющенные зубы

Плотные уплощённые зубы используются для раздавливания добычи, такой как двустворчатые моллюски и ракообразные[11]. К этим акулам относятся акулы-няньки и акулы-ангелы. Обычно их можно найти на дне океана.

Игловидные зубы

Это был первый распространённый вид акульих зубов, появившийся в девоне четыреста миллионов лет назад. Акулы с игловидными зубами обычно питаются рыбой малого и среднего размера, иногда включая мелких акул. Эти зубы особенно эффективны для такой добычи, поскольку легко захватывают её скользкое и узкое тело. Из современных акул такие имеются у голубой акулы и бычьей акулы. Эти акулы специально используют свои зубы, чтобы питаться мелкой добычей, такой как кальмары, камбала, скаты и даже акулы-молоты[12].

Заострённые нижние зубы и треугольные верхние зубы

Эта комбинация заострённых нижних зубов и треугольных верхних зубов особенно эфективна для разрезания добычи, такой как крупные млекопитающие и рыбы. Комбинация зубов имеет зазубренные края, позволяющие разрезать более крупную добычу на более мелкие части, чтобы её можно было легко проглотить[13]. Самая известная акула с такими зубами — это большая белая акула, которая питается такими животными, как морские львы, дельфины, другие акулы и даже небольшие киты[12].

Нефункциональные зубы

Зубы планктофагов, таких как гигантская акула и китовая акула, сильно редуцированы и нефункциональны. Эти акулы фильтруют добычу, открывая рот, позволяя крошечным организмам засасываться в рот для кормления, вообще не используя зубы, вместо этого фильтруя пищу, пропуская воду через жабры[12]. Гигантские акулы питаются, подплывая к добыче с открытой пастью и процеживая пищу[13]. Благодаря этому процессу акула может успешно съедать сотни фунтов зоопланктона каждый день[13]. Китовые акулы питаются, используя грабли на жаберных перемычках, и выдавливают их из жаберных щелей после того, как забрасывают в рот криль и другую добычу[13].

Переходные зубы

По мере того, как один вид эволюционирует в другой, его зубы становится трудно классифицировать, поскольку они демонстрируют характеристики обоих видов. Например зубы Otodus auriculatus, эволюционировавшего в Otodus angustidens, трудно однозначно идентифицировать как принадлежащие к какому-либо типу.

undefined

Обычно упоминаемый переход — это эволюция Isurus hastalis, вымершего гигантского мако, в большую белую акулу Carcharodon carcharias. Существуют зубы, которые, как полагают, представляют собой переход между двумя видами. Эти зубы, от Carcharodon sp. характеризуются более широкими и плоскими кронами вымершего гигантского мако. Однако у них также есть частичные, блёклые зубцы, которые более выражены возле корня и исчезают к кончику зуба — зубцы встречаются у больших белых, но не у вымерших гигантских мако.

Зубы мегалодона

Зубы мегалодона (Otodus megalodon) — самые крупные из всех зубов акул, вымерших или ныне живущих, являются одними из самых востребованных из зубов акул в мире. Акула мегалодон жила в позднем олигоцене и неогене, примерно от 28 до 1,5 миллионов лет назад, её максимальная длина достигала 60 футов[14]. Самые маленькие обнаруженные её зубы имеют высоту всего 1,2 см, а самые большие зубы — более 17,7 см. Меньшие зубы размером от 3,5 до 4,5 дюйма встречаются чаще, а зубы размером более 5, 6 и 7 дюймов встречаются реже[14]. Эти зубы пользуются огромным спросом у коллекционеров, цены на них могут варьировать в зависимости от их размера и степени сохранности[14]. Самые большие зубы могут стоить до 3000 долларов[15].

Ископаемые зубы акул

undefined

Зубы акул можно найти не в любом виде горных пород. Любые окаменелости, в том числе ископаемые зубы акул, после выпадения из их пасти, сохраняются только в осадочных горных породах[14]. Осадочная порода, в которой были найдены акульи зубы, используется для определения их возраста благодаря процессу фоссилизации[16]. Только примерно через 10 000 лет зуб акулы фоссилизируется[17]. Зубы акулы чаще всего встречаются между отложениями верхнемелового и третичного периодов[18]. Обычно встречающиеся зубы не белые, потому что они покрыты осадком в результате фоссилизации. Осадок предотвращает попадание кислорода и бактерий и разрушение зуба[18][17].

undefined

Окаменелые зубы акулы часто можно найти на берегах рек, в песчаных карьерах и на пляжах или вблизи них. Эти зубы обычно повреждённые, поскольку часто перемещались и повторно откладывались в разных областях, прежде чем попали на место находки. Однако в некоторых местах можно найти идеально сохранившиеся зубы, потому что на протяжении веков они практически не перемещались. Эти зубы, как правило, хрупкие, при их извлечении следует проявлять большую осторожность[18]. Фосфатные ямы, содержащие в основном ископаемые кости и зубы, или каолиновые ямы — идеальные места для поиска ископаемых зубов акул. Одна из самых известных фосфатных шахт находится в Центральной Флориде, в округе Полк, и известна как Долина костей. Возраст большинства найденных здесь зубов составляет от 3 до 10 миллионов лет[14]. Рядом с Новой Каледонией, пока эта практика не была запрещена, рыбаки и торговые суда рыли морское дно в поисках зубов мегалодона. В штате Джорджия акульи зубы находят так часто, что в 1976 году акульи зубы решили сделать официальным ископаемым штата[19].

undefined

Подсчёт

В таксономии зубы акул подсчитываются следующим образом: ряды зубов считаются вдоль линии челюсти, а ряды зубов считаются от передней части челюсти внутрь[20]. Одиночный зубной ряд включает в себя один или несколько функциональных зубов в передней части челюсти и несколько сменных зубов позади него[21]. Например, челюсти бычьей акулы могут иметь 50 рядов зубов в 7 сериях, при этом крайняя серия функциональна, но у большинства акул есть пять серий, при этом у средней акулы около 15 рядов зубов на каждой челюсти[17]. Мелкие зубы в области симфиза, где соединяются две половины челюсти, обычно считаются отдельно от основных зубов с обеих сторон. Известно также, что акулы теряют как минимум один зуб в неделю. Однако благодаря специфическому расположению рядов и серий утраченные зубы могуть быть заменены в течение дня[17].

Исследования и идентификация

Идентификация большинства акул осуществляется по сочетанию количества и формы зубов. Зубы могут даже помочь идентифицировать такие виды акул, как серые акулы. Окаменелые зубы помогают проиллюстрировать историю эволюции, а отдельные зубы используются для изучения и анализа конкретных линейных размеров вида[22]. Чтобы идентифицировать зубы и получить конкретную информацию о зубах, можно провести исследование зуба акулы. Это исследование может раскрыть множество различных аспектов самого зуба и видов акул. Однако это оказывается сложным из-за того, что большинство окаменелых зубов расположены смешанно и разбросанно[16]. Для сбора информации об основной истории жизни и оценки распространения акульего зуба очень эффективна молекулярная технология. Для дальнейшего изучения популяции акул можно извлечь коллекцию мтДНК из челюстей и зубов акул[23]. Чтобы изучить эффект уменьшения кариеса у акул, проводятся исследования атомов фтора, которые ковалентно связаны с атомами кальция в зубах. Каждый зуб имеет сложную эмалоидную структуру фторапатита[24]. Чтобы уменьшить последствия ухудшения состояния зубов, для этого конкретного исследования полезно брать пробу только с поверхности эмальоида зуба[25]. Изучение зубов акул улучшает наше понимание пищевого поведения акул, эволюционных изменений и механизмов[26]. Это помогает нам идентифицировать зубы и даже вид.

История открытия

undefined

Самые старые известные записи об окаменелых зубах акул принадлежат Плинию Старшему, который считал, что эти треугольные объекты падали с неба во время лунных затмений[27].

Согласно отчётам эпохи Возрождения, большие треугольные ископаемые зубы, часто находившиеся в скалистых образованиях, считались окаменевшими языками драконов и змей и поэтому назывались «языковыми камнями» или «глоссопетрами». Обычно считалось, что глоссопетра является средством от различных ядов и токсинов, противоядием; их использовали при лечении змеиных укусов. Из-за этого укоренившегося убеждения многие дворяне и члены королевской семьи носили эти «языковые камни» в качестве подвесок или держали их в карманах как талисман на удачу[28][29].

Это убеждение было опровергнуто в 1611 году итальянским натуралистом Фабио Колонной, который высказал мнение, что они являются зубами древних акул, а в 1667 году датским натуралистом Николаусом Стено, который изучил их состав[30]. Он описал свои открытия в книге «The Head of a Shark Dissected» («Разрезанная голова акулы»), в которой была иллюстрация зуба Otodus megalodon, ранее считавшегося языковым камнем[31].

Использование при создании оружия

В Океании и Америке акульи зубы обычно использовались в качестве инструментов, особенно при создании оружия, такого как дубинки и кинжалы, а также в качестве лезвий для резьбы по дереву и инструментов для приготовления пищи, таких как марипи — нож для разделки мяса у новозеландского племени маори. Различное оружие, украшенное акульими зубами, например, леиомано, использовалось коренными жителями Гавайев[32][33]. Некоторыми видами пользовались только члены королевской семьи. Индейцы племени ваитака из прибрежных районов Бразилии использовали акульи зубы в качестве наконечников для своих стрел[34]. Остатки оружия с кромками из акульих зубов, а также кремнистые копии акульих зубов были найдены в курганах Кахокия в верховьях долины реки Миссисипи, более чем в 1000 км от океана[35]. Предполагается, что таблички ронгоронго с острова Пасхи создавались местными жителями с помощью инструмента, состоявшего из рукоятки с прикреплённым к ней акульим зубом. Сначала им придавалась форма самой табличке, а затем им же на ней вырезались иероглифы[36].

Трезубец из зубов тёмной акулы — традиционное оружие жителей островов Гилберта в Кирибати[37]
Крепление акульего зуба к деревянной основе трезубца с помощью волокнистой верёвки[37]
Меч из акульих зубов
Воины островов Гилберта с трезубцами и мечами из акульих зубов
Традиционная ритуальная боевая дубинка коренных жителей Гавайев, инкрустированная зубами тигровой акулы
Она же в оригинальном исполнении, собрана на Гавайских островах около 1778 года
Гавайское традиционное оружие леиомано с акульими зубами начала XIX века
Кастет из зубов тигровой акулы, собран на Гавайских островах около 1778 года
Нож из акульего зуба с деревянной ручкой и шнуром из волокна. Собран на Гавайских островах в 1778 году во время третьего путешествия Кука по Тихому океану
Разнообразие видов традиционного полинезийского оружия из зубов акул
Марипи — традиционный разделочный нож для мяса у новозеландских маори
Торговый лоток с акульими зубами

Примечания

  1. ↑ Гуртовой Н. Н., Матвеев Б. С., Дзержинский Ф. Я. Часть 1. Низшие хордовые, бесчелюстные, рыбы, земноводные // Практическая зоотомия позвоночных / Под ред. Б. С. Матвеева и Н. Н. Гуртового. — М.: Высшая школа, 1976. — С. 127—163. — 351 с.
  2. ↑ Dr Lauren Smith. Shark Physiology. www.sharkiologist.com. Архив
  3. ↑ Shark teeth
  4. ↑ Enax J. (2012). «Structure, composition, and mechanical properties of shark teeth». Journal of Structural Biology. 178 (3): 290—299. doi:10.1016/j.jsb.2012.03.012.
  5. ↑ 1 2 3 Kardong K. (2019). Vertebrates: Comparative Anatomy, Function, Evolution. McGraw-Hill. p. 96.
  6. ↑ Luel, Carl (1990). «Rate of Tooth Replacement in the Nurse Shark, Ginglymostoma cirratum». Copeia. 1 (1): 182—191. doi:10.2307/1445834
  7. ↑ 1 2 Ancient Sharks. Micronesian Conservation Coalition. 2015
  8. ↑ 1 2 3 Purdy, Robert W.; Lonardelli, Diane (1995). Fossil Shark Teeth. The Paleontological Society. pp. 1-2.
  9. ↑ Fossil folklore
  10. ↑ Shark Savers :: Shark Teeth
  11. ↑ Summers, Adam (2004). Structure and function of the horn shark (Heterodontus francisci) cranium through ontogeny: Development of a hard prey specialist. Journal of Morphology. 260 (1): 1-12. doi:10.1002/jmor.10141.
  12. ↑ 1 2 3 What Do Sharks Eat — The Shark Diet. Types of Sharks
  13. ↑ 1 2 3 4 Kardong K. (2019). Vertebrates: Comparative Anatomy, Function, Evolution. McGraw-Hill. pp. 507—508.
  14. ↑ 1 2 3 4 5 The Zen Cart Team; et al. About Fossil Shark Teeth.
  15. ↑ 6 plus inch Megalodon Sharks Teeth
  16. ↑ 1 2 FLMNH Ichthyology Department: Fossil Sharks.
  17. ↑ 1 2 3 4 Sink your teeth into this: 20 facts about shark teeth. Beach Chair Scientist.
  18. ↑ 1 2 3 Hennemann R. M. (2001). Sharks & Rays: Elasmobranch Guide of the World. IKAN-Unterwasserarchiv. pp. 266—269. ISBN 978-3-925919-33-6.
  19. ↑ Georgia State Fossil — Shark Tooth.
  20. ↑ Case, Gerard (1967). «Fossil Shark and Fish Remains of North American». p. 2.
  21. ↑ Heemstra P. C.; Heemstra E. (2004). Coastal fishes of Southern Africa. NISC/SAIAB. pp. 47. ISBN 1-920033-01-7.
  22. ↑ Naylor, Gavin J. P.; Marcus, Leslie Floyd (1994). «Identifying isolated shark teeth of the genus Carcharhinus to species». American Museum Novitates.
  23. ↑ Ahonen H.; Stow A. J. (2008). «Shark jaws and teeth: an unexploited resource for population genetic studies». Journal of Fish Biology. 73 (2): 450—455. doi:10.1111/j.1095-8649.2008.01896.x.
  24. ↑ Chen, Chunlin; Wang, Zhongchang; Saito, Mitsuhiro; Tohei, Tetsuya; Takano, Yoshiro; Ikuhara, Yuichi (2014). «Fluorine in Shark Teeth: Its Direct Atomic-Resolution Imaging and Strengthening Function». Angewandte Chemie. 126 (6): 1569—1573. doi:10.1002/ange.201307689.
  25. ↑ Becker, Martin A.; Seidemann, David E.; Chamberlain, John A.; Buhl, Dieter; Slattery, William (July 2008). «Strontium isotopic signatures in the enameloid and dentine of upper Cretaceous shark teeth from western Alabama: Paleoecologic and geochronologic implications». Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 264 (1—2): 188—194. doi:10.1016/j.palaeo.2008.04.006.
  26. ↑ Whitenack, Lisa (2008). The Biomechanics and Evolution of Shark Teeth (PhD dissertation). University of South Florida.
  27. ↑ Sharks' teeth are falling! — Dharma Beach Bum. Dharma Beach Bum. Архив
  28. ↑ Davidson J. (2000). Fish tales: Attributing the first illustration of a fossil shark’s tooth to Richard Verstegan (1605) and Nicolas Steno (1667). Academy of Natural Sciences. 150: 329—344.
  29. ↑ Forli, M., Guerrini, A. (2022). Quaestio de Fossilibus: Glossopetres, Snake Tongues and Ceraunids. In: The History of Fossils Over Centuries. Springer, Cham. doi:10.1007/978-3-031-04687-2_6
  30. ↑ Haven K. (1997). 100 Greatest Science Discoveries of All Time. Libraries Unlimited. pp. 25-26. ISBN 1-59158-265-2.
  31. ↑ Bruner J. (1997). «The Megatooth shark». FLMNH. Архив
  32. ↑ Treasures of Hawai’i : Shark Tooth Weapon. Bishopmuseum.org. Архив
  33. ↑ Taylor L. R. (1993). Sharks of Hawaii: Their Biology and Cultural Significance. University of Hawaii Press. p. 28. ISBN 978-0-8248-1562-2.
  34. ↑ Métraux, Alfred (1946) Handbook of South American Indians, v. 1, p. 522
  35. ↑ Greg Perino, c. 1950, Cahokia Brought to Life, pp. 66—67
  36. ↑ Métraux, Alfred (1940), «Ethnology of Easter Island». Bernice P. Bishop Museum Bulletin (Honolulu: Bernice P. Bishop Museum Press) 160:404
  37. ↑ 1 2 Drew J., Philipp C., Westneat M. W. Shark Tooth Weapons from the 19th Century Reflect Shifting Baselines in Central Pacific Predator Assemblies (англ.) // PLOS One. — 2013. — doi:10.1371/journal.pone.0059855.

Категории