Акулы постоянно сбрасывают зубы ; некоторые Carcharhiniformes сбрасывают около 35 000 зубов за всю жизнь, заменяя выпавшие. [1] Существует четыре основных типа зубов акул: плотные плоские, игольчатые, заостренные нижние с треугольными верхними и нефункциональные. Тип зубов акулы зависит от ее рациона и пищевых привычек.
Акулы являются прекрасным модельным организмом для изучения, поскольку они постоянно производят высокоминерализованные ткани. [2] Акулы постоянно сбрасывают зубы и заменяют их с помощью системы замены зубов. [3] Благодаря этой системе акулы относительно быстро заменяют свои зубы на сменные зубы, которые готовы к ротации, поскольку их зубы часто повреждаются во время ловли добычи. [3] Они заменяют сломанные зубы, а молодые акулы могут даже заменять зубы еженедельно. [3] Хотя акулы постоянно сбрасывают зубы, такие факторы, как температура воды, влияют на скорость обновления. В то время как более теплая температура воды приводит к более высокой скорости, холодная температура воды замедляет скорость замены зубов у акул-нянек. [4] Они сбрасываются только после того, как под ними формируются новые зубы, и выталкивают их из соединительной ткани, которая удерживала их на месте. [5] Пол акулы также играет роль в развитии зубов, и различия в зубах у видов из-за пола называются половой гетеродонтией. [6] Обычно у самок зубы крупнее, потому что в среднем они обычно крупнее самцов. [6] Кроме того, возраст может изменить форму зубов: «молодые зубы изначально более узкие и крепкие, а взрослые зубы — более широкие и тонкие». [6]
В некоторых формациях зубы акулы являются обычным ископаемым . Эти ископаемые могут быть проанализированы для получения информации об эволюции и биологии акулы ; они часто являются единственной частью акулы, которая была окаменела. Ископаемые зубы составляют большую часть ископаемой летописи Elasmobranchii , уходящей в прошлое на сотни миллионов лет. Зуб акулы содержит устойчивые кальций-фосфатные материалы. [ 7]
Самые древние виды акулоподобных рыб датируются 450 миллионами лет назад, в поздний ордовикский период , и в основном известны по своим окаменелым зубам и дермальным зубчикам . [5] Однако наиболее часто встречающиеся ископаемые зубы акул относятся к кайнозойской эре (последние 66 миллионов лет).
Хотя акулы часто являются высокоспециализированными, как категория они широко варьируются в своих адаптациях. Их зубы отражают это, широко варьируясь по форме и функциям.
Существует ряд распространенных типов зубов акул, которые различаются в зависимости от рациона питания акулы. Примерами служат плотные плоские зубы для дробления; длинные игольчатые зубы для захвата; заостренные нижние зубы для захвата в сочетании с зазубренными, треугольными верхними зубами для резки, а также зубы, которые являются крошечными, сильно редуцированными и нефункциональными. [8]
Плотные плоские зубы используются для дробления добычи, такой как двустворчатые моллюски и ракообразные. [9] К этим акулам относятся акулы-няньки и акулы-ангелы. Обычно они встречаются на дне океана.
Это был первый распространенный стиль акульих зубов, появившийся в девоне , четыреста миллионов лет назад. [10] Акулы с игольчатыми зубами обычно питаются рыбой небольшого и среднего размера, иногда включая небольших акул. Эти зубы особенно эффективны для такой добычи, потому что они могут легко схватить ее скользкие и узкие тела. Современные примеры включают синюю акулу и акулу-быка . Эти акулы специально используют свои зубы, чтобы питаться мелкой добычей, такой как кальмары , камбалы , скаты и даже акулы-молоты . [11]
Эта комбинация заостренных нижних зубов с треугольными верхними зубами особенно полезна для разделки добычи, состоящей из крупных млекопитающих и рыб. Комбинация зубов подразумевает зазубренные края, чтобы разрезать большую добычу на более мелкие порции, чтобы легко проглотить куски. [12] Самая известная акула с такими зубами — большая белая акула , которая питается такими животными, как морские львы , дельфины , другие акулы и даже небольшие киты. [11]
Зубы планктонофагов, таких как гигантская акула и китовая акула , значительно редуцированы и нефункциональны. Эти акулы фильтруют пищу, открывая рот, чтобы позволить крошечным организмам засасываться в рот для питания, не используя зубы вообще, вместо этого фильтруя пищу, пропуская воду через жабры. [11] Гигантские акулы питаются, подплывая к своей добыче с открытым ртом и процеживая свою пищу. [12] Благодаря этому процессу акула способна успешно съедать сотни фунтов зоопланктона каждый день. [12] Китовые акулы питаются, используя тычинки на своих жаберных планках и процеживая их через жаберные щели после того, как загребают криль и другую добычу в рот. [12]
По мере того, как один вид эволюционирует в другой, его зубы может стать трудно классифицировать, демонстрируя характеристики обоих видов. (Пример: зубы Otodus auriculatus , эволюционировавшего в O. angustidens ) трудно однозначно идентифицировать как принадлежащие какому-либо из видов.
_(late_Cenozoic)_2.jpg/1280px-Carcharodon_megalodon_fossil_shark_jaw_(reconstruction)_(late_Cenozoic)_2.jpg)
Обычно упоминаемый переход — это эволюция Isurus hastalis , вымершей гигантской акулы 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, плоскими коронками вымершей гигантской акулы мако. Однако они также демонстрируют частичные, исчезающие зубцы, которые более выражены около корня и исчезают к кончику зуба — зубцы обнаружены у больших белых акул, но не у вымерших гигантских акул мако.
Зубы мегалодона Otodus являются крупнейшими из всех акул, вымерших или ныне живущих, и являются одними из самых востребованных типов зубов акул в мире. Эта акула жила в эпоху позднего олигоцена и неогена , около 28–1,5 миллионов лет назад, и достигала максимальной длины 60 футов. [13] Самые маленькие зубы имеют высоту всего 1,2 см (0,5 дюйма), в то время как самые большие зубы превышают 17,7 см (7,0 дюйма). Более мелкие зубы имеют длину от 3+1 ⁄ 2 "и 4+Зубы размером 1 ⁄ 2 дюйма встречаются чаще, в то время как зубы размером более 5, 6 и 7 дюймов встречаются реже. [13] Эти зубы пользуются огромным спросом у коллекционеров и частных инвесторов, и они могут стоить очень дорого в зависимости от их размера и степени изношенности. [13] Зубы большего размера могут стоить до 3000 долларов. [14]
Зубы акулы не могут быть собраны из любого типа породы. Любые окаменелости, включая ископаемые зубы акулы, сохраняются в осадочных породах после того, как выпадают из их пасти. [13] Осадок, в котором были найдены зубы, используется для определения возраста зуба акулы из-за процесса окаменения. [15] Зубы акулы чаще всего встречаются между верхним меловым и третичным периодами . [16] Только примерно через 10 000 лет зуб акулы окаменеет. [17] Обычно находимые зубы не белые, потому что они покрыты осадком от окаменения. Осадок предотвращает воздействие кислорода и бактерий и разложение зуба. [16] [17]
Окаменелые зубы акул часто можно найти в речных руслах, песчаных карьерах и на пляжах или около них. Эти зубы, как правило, изношены, потому что их часто перемещали и повторно откладывали в разных местах, прежде чем они осели. Однако в других местах встречаются идеальные зубы, которые почти не перемещались в течение веков. Эти зубы, как правило, хрупкие, и при их раскопках следует проявлять большую осторожность. [16] Фосфатные карьеры, содержащие в основном ископаемые кости и зубы, или каолиновые карьеры, являются идеальными местами для поиска ископаемых зубов акул. Одна из самых известных фосфатных шахт находится в Центральной Флориде, округ Полк, и известна как Долина костей . Большинству найденных здесь зубов от 3 до 10 миллионов лет. [13] Около Новой Каледонии , вплоть до того, как эта практика была запрещена, рыбаки и коммерческие суда использовали дно моря для поиска зубов мегалодона. В штате Джорджия зубы акул находят так часто, что в 1976 году было принято решение сделать их официальным ископаемым штата. [18]
В таксономии зубы акул подсчитываются следующим образом: ряды зубов подсчитываются вдоль линии челюсти, в то время как серии зубов подсчитываются от передней части челюсти внутрь. [19] Один зубной ряд включает один или несколько функциональных зубов в передней части челюсти и несколько заменяющих зубов за ним. [20] Например, челюсти бычьей акулы могут иметь 50 рядов зубов в 7 рядах, причем самый внешний ряд является функциональным, но у большинства акул их пять, а у средней акулы около 15 рядов зубов в каждой челюсти. [17] Мелкие зубы в симфизе, где встречаются две половины челюсти, обычно подсчитываются отдельно от основных зубов с каждой стороны. Также известно, что акулы теряют по крайней мере один зуб в неделю. Однако из-за их особого расположения рядов и рядов потерянные зубы могут быть заменены в течение дня. [17]
Идентификация большинства акул осуществляется с помощью комбинации количества зубов и формы зубов. Зубы могут даже привести к идентификации видов акул, таких как акула-реквием . Окаменелые записи зубов помогают проиллюстрировать эволюционную историю, а изолированные зубы используются для изучения и анализа определенных линейных измерений вида. [21] Чтобы идентифицировать зубы и определенную информацию о зубах, можно провести исследование зуба акулы. Это исследование может раскрыть множество различных аспектов самого зуба и вида акулы. Однако это оказывается сложным из-за того, что большинство окаменелых зубов находятся в смешанном и разбросанном виде. [15] Для сбора информации об основной истории жизни и получения оценок распространения зуба акулы молекулярная технология очень эффективна. Для дальнейших исследований популяции акул можно извлечь сбор мтДНК из челюстей и зубов акулы. [22] Для изучения эффекта снижения кариеса у акул проводятся исследования атомов фтора , которые ковалентно связаны с атомами кальция в зубах. Каждый зуб имеет сложную структуру фторапатита эмалеоида. [23] Чтобы уменьшить последствия ухудшения состояния зубов, полезно брать образцы только с поверхности эмалевоида зуба для этого конкретного исследования. [24] Изучение и исследование зубов акул улучшает наше понимание пищевого поведения акул, эволюционных изменений и механизмов. [25] Это помогает нам идентифицировать зубы и даже вид.
Самые древние известные записи об окаменелых зубах акул принадлежат Плинию Старшему , который считал, что эти треугольные предметы падали с неба во время лунных затмений . [26]
Согласно записям эпохи Возрождения, большие треугольные ископаемые зубы, часто находимые в скалистых образованиях, считались окаменевшими языками драконов и змей и поэтому назывались «языковыми камнями» или «глоссопетрами». Глоссопетры обычно считались средством или лекарством от различных ядов и токсинов; их использовали при лечении укусов змей . Из-за этого укоренившегося убеждения многие дворяне и члены королевской семьи носили эти «языковые камни» в качестве подвесок или держали их в карманах как талисманы на удачу. [27]
Эта интерпретация была исправлена в 1611 году итальянским натуралистом Фабио Колонна , который признал их древними акульими зубами, а в 1667 году датским натуралистом Николаусом Стено , который обсудил их состав и создал знаменитое изображение головы акулы с такими зубами. [28] Он упомянул о своих выводах в книге « Расчлененная голова акулы» , которая также содержала иллюстрацию зуба мегалодона C. , ранее считавшегося языковым камнем. [29]
В Океании и Америке зубы акулы обычно использовались в качестве инструментов, особенно для оружия, такого как дубинки и кинжалы, а также в качестве лезвий для резьбы по дереву и в качестве инструментов для приготовления пищи, таких как марипи маори . Например, различное оружие с кромкой из акульих зубов использовалось коренными гавайцами ( см. пример здесь [30] ), которые называли его leiomano . [31] Некоторые типы были зарезервированы для королевской семьи . [32] Гуаитака ( вейттака) прибрежной Бразилии снабжали свои стрелы наконечниками из акульих зубов. [33] Остатки оружия с кромкой из акульих зубов, а также копии акульих зубов из кремня были найдены в курганах Кахокия в верхней долине реки Миссисипи , более чем в 1000 км (620 миль) от океана. [34] Сообщается, что таблички ронго-ронго острова Пасхи сначала были сформированы, а затем на них были нанесены надписи с помощью рукоятки акульего зуба. [35]