Extinct gigantic megatooth sharks were at the top of the marine food web once. Their εξέλιξη to gigantic sizes and their extinction are not well understood. A recent study analysed isotopes from the fossil teeth and found that these sharks developed endothermic thermoregulation and evolved to gigantic sizes but the high metabolic costs and bioenergetic demands could not be sustained longer following shrinkage of productive habitats due to climate change and sea level changes. Consequently, they became extinct 3.6 million years ago. This study also brings to fore the fact that like the extinct megatooth sharks, the modern shark species too are not immune to the effects of climate change hence the need for their conservation.
Megatooth Sharks, meaning “big tooth” sharks, were supersized gigantic sharks that evolved in the Cenozoic era, acquired body size of about 15m and became extinct about 3.6 million years ago (Mya) during the Pliocene εποχή.
Αυτοί οι γιγάντιοι καρχαρίες ήταν προικισμένοι με αιχμηρά δόντια σε μέγεθος μπανάνας και ήταν από τους μεγαλύτερους σε μέγεθος σώματος (δίπλα μόνο από τη μπλε φάλαινα). Θεωρούνται ένα από τα πιο ισχυρά θαλάσσια αρπακτικά που έχουν ζήσει ποτέ, τα οποία θηράμαζαν φάλαινες, δελφίνια, φώκιες και άλλους μικρότερους καρχαρίες.
Κατά τη διάρκεια του εξέλιξη, these sharks had undergone drastic changes in dentition including widened crowns and serrated cutting edges which enabled them to shift from fish-based diet to more energetic marine mammals-based diet. This helped them achieve much richer διατροφή which was one of reasons behind their εξέλιξη to gigantic body sizes1.
Οι καρχαρίες μεγαδόντια ήταν στην κορυφή του τροφικού ιστού και ο απόλυτος θηρευτής2. Είχαν υψηλότερο τροφικό επίπεδο για οποιοδήποτε θαλάσσιο είδος. (Τροφικό επίπεδο είναι η θέση ενός οργανισμού στην τροφική αλυσίδα, κυμαίνεται από την τιμή 1 για τους πρωτογενείς παραγωγούς έως 5 για τα θαλάσσια θηλαστικά και τον άνθρωπο).
Πώς αυτοί οι καρχαρίες εξελίχθηκαν σε γιγαντιαία μεγέθη σώματος και γιατί εξαφανίστηκαν πριν από περίπου 3.6 εκατομμύρια χρόνια;
| Εκτοθερμία | Ψυχρόαιμα, περιλαμβάνει όλα τα ζώα εκτός από τα πουλιά και τα θηλαστικά. πχ καρχαρίες |
| Μεσοθερμία (ή περιφερειακή ενδοθερμία) | Ζώο με θερμορρυθμιστική στρατηγική ενδιάμεση έως ψυχρόαιμα εξώθερμα και θερμόαιμα ενδόθερμα. π.χ. μερικοί καρχαρίες, θαλάσσια χελώνα |
| Ενδοθερμία | Τα θερμόαιμα ζώα, διατηρούν σταθερή θερμοκρασία σώματος ανεξάρτητα από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος, περιλαμβάνουν πτηνά και θηλαστικά. (Η ενδοθερμία περιλαμβάνει την περιφερειακή ενδόθερμη ή μεσοθερμία με την ευρεία έννοια) |
Οι καρχαρίες είναι χόνδρινα ψάρια και είναι ψυχρόαιμα θαλάσσια ζώα (εκτόθερμα). Τέτοια ζώα δεν έχουν την ικανότητα να ανεβάζουν μεταβολικά τη θερμοκρασία του σώματος και να διατηρούν τη θερμότητα.
Had megatooth sharks undergone thermo-physiological changes in course of its εξέλιξη to acquire endothermic properties? This hypothesis is relevant because unlike cold-blooded (ectothermic), warm-blooded (endothermic) marine animals can have higher cruising speeds and can travel longer distances to catch preys than ectothermic counterparts. Acquisition of endothermic properties (along with transformed dentition) could explain why these sharks evolved to such gigantic sizes.
Σε μια πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύτηκε στο PNAS στις 26th June 2023, researchers investigated thermo-physiology of megatooth sharks to explain its εξέλιξη and extinction. They studied geochemical evidence for thermoregulation from clumped isotope paleothermometry and phosphate oxygen isotopes obtained from fossil tooth samples and found that isotope-inferred body temperatures of Otodus species averaged about 7 °C higher than ambient seawater temperatures and other coexisting shark species. An overall warmer body temperature means megatooth sharks had evolved to be endothermic suggesting endothermy was a key driver for their gigantism3. Αλλά αυτή η θερμορρυθμιστική ικανότητα αποδείχθηκε δαπανηρή για τους μεγαδόντες καρχαρίες σε εύθετο χρόνο.
Οι μεγαδόντιοι καρχαρίες ήταν κορυφαίοι θηρευτές στην κορυφή του θαλάσσιου τροφικού ιστού2. Their top trophic level diet, gigantic body sizes and endothermic physiology meant high metabolic costs and high bioenergetic demands. The energy balance was disturbed when productive habitats diminished, and sea level changed. This altered prey landscape, and prey become scarce. The consequent food shortage put negative selection pressure against gigantic megatooth sharks culminating in their extinction 3.6 Mya. Endothermy, the key driver in the εξέλιξη of megatooth sharks also contributed to their extinction following changes in climate.
Όπως οι εξαφανισμένοι καρχαρίες μεγαδόντια, τα σύγχρονα είδη καρχαριών δεν είναι απρόσβλητα από τις επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής, εξ ου και η ανάγκη διατήρησής τους.
***
αναφορές:
- Ballell, A., Ferrón, HG Biomechanical insights on the dentition of megatooth sharks (Lamniformes: Otodontidae). Sci Rep 11, 1232 (2021). https://doi.org/10.1038/s41598-020-80323-z
- Kast ER et αϊ 2022. Οι καινοζωικοί καρχαρίες μεγαδόντια κατέλαβαν εξαιρετικά υψηλές τροφικές θέσεις. Προόδους της Επιστήμης. 22 Ιουνίου 2022. Τόμος 8, Τεύχος 25. DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.abl6529
- Griffiths ML, et αϊ 2023. Ενδόθερμη φυσιολογία εξαφανισμένων μεγαδοντικών καρχαριών. PNAS. 26 Ιουνίου 2023. 120 (27) e2218153120. https://doi.org/10.1073/pnas.2218153120
***
