אבולוציה של היונקים הימיים

מגזין "צלילה", גיליון 46, ספטמבר 2010

ידוע לנו מממצאי מאובנים שהיונקים – כל היונקים – התפתחו ביבשה וחלקם הסתגלו מחדש לחיים במים. הם עשו כן לפחות שבע פעמים במהלך האבולוציה. צאצאיהם של חמישה מתוך המסתגלים עדיין חיים כיום ומייצגים חמש קבוצות שונות של יונקים ימיים, ושניים נכחדו.
בעוד שכל אחת מקבוצות היונקים שחזרו לחיים במים מציגה אדפטציות (התאמות אבולוציוניות) שונות, הרי שישנם גם מאפיינים הסתגלותיים הדומים בכל הקבוצות, ביניהם גוף הידרודינמי, שינויים בשלד ועוד.

למעשה, החזרה לים אינה נחלתם הבלעדית של היונקים.
נהוג לחלק את עולם בעלי-החוליות (בעלי-חיים שהם בעלי חוט שדרה ועמוד שדרה) לשבע מחלקות שונות, מתוכן שלוש מחלקות של דגים שמעולם לא עזבו את הים לחיים ביבשה. ארבע המחלקות האחרות הן: דו-חיים, זוחלים, עופות ויונקים. ארבע אלו נקראות בשם הקולקטיבי "טטרה-פודים", שמשמעותו "בעלי ארבע הרגליים", הגם שנציגים רבים מקרבם איבדו, למראית עין, חלק או את כל רגליהם (למשל ציפורים חסרות כנפיים, נחשים ועוד).
מבין מחלקות הטטרפודים, מחלקת הדו-חיים לא התנתקה מעולם מהחיים במים. הדו-חיים, כשמם כן הם, חיים הן ביבשה והן במים וחייהם מאז ומתמיד היו כרוכים במים. הם אינם יכולים ללא הסביבה המימית, שכן הביצה שלהם אינה אטומה וכלכלתה מתבססת על אפשרות תחלופת חומרים עם הסביבה החיצונית לה. העובר וכן הגלגול הראשוני של הבוקע (ראשן), זקוקים לסביבה המימית לצורך נשימה והזנה .
שלוש מחלקות הטטרפודים האחרות היו מסוגלות להיפרד מהחיים בים בעזרת ביצה אטומה ומוגנת שהתפתחה אצל זוחלים מוקדמים. הביצה הזו היתה עטופה בקרום פנימי הנקרא "אמניון" ולכן היא מכונה "הביצה האמניוטית" ושלוש מחלקות הטטרפודים הללו מאוגדות ביחד בשם "האמניוטיים" המתייחס לזוחלים, עופות ויונקים. הביצה האמניוטית אפשרה לזוחלים הקדומים להטיל את ביציהם בסביבה יבשה ובכך להיפרד לחלוטין מהצורך הבסיסי בסביבה המימית. אותו אמניון נמצא גם אצל היונקים, למרות שמרבית מיני היונקים אינם מטילים ביצים, כחלק מהחומר המרכיב את השליה.

כאמור, מבין בעלי-החוליות האמניוטיים, לא רק היונקים חזרו לחיים במים. גם לעופות ולזוחלים נציגים רבים שחיים במים כמעט דרך קבע, וכמו היונקים הימיים – גם אלו חזרו לחיים במים לאחר תקופה אבולוציונית של ניתוק מהם. כאלו הם התנינים, צבי הים, הפינגווינים, היסעורים, האיגואנה הימית ועוד. אולם מעטים המינים מקרב הקבוצות האמניוטיות האחרות שהסתגלו מחדש לחיים במים עד כדי התאמה מושלמת לסביבה החדשה-ישנה הזו וזניחה מוחלטת של היבשה − כמו המובילות בקבוצות היונקים הימיים.

לפני שנבין כיצד התפתחו ההתאמות האנטומיות וההתנהגויות לחיים בים, כדאי לעמוד על הקשר בין קבוצות היונקים הימיים, והקשר בין קבוצות אלו לקרוביהן היבשתיים.
משך שנים רבות הקשר בין סדרת הלווייתנאים לבין יונקי היבשה וקבוצות אחרות של יונקים ימיים, היה בגדר חידה. בעבר, הלווייתנאים והתחשאים (סירניים) שויכו לאותה קבוצה טקסונומית בגלל מספר מאפיינים אנטומיים דומים, לכאורה, כגון העדרותן של הגפיים האחוריות, מודיפיקציה של הגפיים הקדמיות לכדי סנפירים, וזנב שטוח המשמש לתנועת-דחף. בשנת 1966 הוצע, בעקבות ממצאי מאובנים, שהיונקים הימיים התפתחו מקבוצה של פרסתנים הקרובה למכפילי-פרסה ושנכחדה זה מכבר, המזונוכידים. אותם מזונוכידים היו יונקים יבשתיים עם זיקה לחופים, שעקב לחץ אקולוגי והידלדלות של מקורות מזון, נאלצו, ככל הנראה, לחפש שדות מרעה חדשים בין לאורך חופים וביצות. ממצאים מולקולריים מהשנים האחרונות הראו, שלא זה בלבד שהיונקים היבשתיים הקרובים ביותר ללווייתנאים הם דוקא מכפילי-הפרסה, אלא שהיונק הקרוב ביותר ללווייתנאים מקרב מכפילי-הפרסה הוא ההיפופוטם, שסיגל אף הוא התאמות רבות לחיים אקווטיים.
בתוך סדרת הלווייתנאים, עדיין ישנן מחלוקות באשר לשיוך של הקבוצות השונות וקרבתן זו לזו. מרבית החוקרים מסכימים כי בתת-סדרת לוויתני השיניים, משפחת הראשתניים ומשפחת הזיפיוסיים ("לווייתני המקור") הן מהקבוצות הקדומות ביותר, לאחר שזו התפצלה מתת-סדרת לווייתני המזיפות ושהמשפחות האחרות ובכללן הדולפינים והפוקנות התפתחו מאוחר יותר.

סדרת התחשאים כוללת אף היא נציגים ימיים לחלוטין, עם מספר מאפיינים אנטומיים הדומים לאלו של הלווייתנאים, אבל קרוביהם היבשתיים הקרובים ביותר, מבחינה גנטית, הם הפילים. המאפיינים הדומים בינם לבין הפילים העלו רמזים לכך שייתכן שיש להם אב משותף קדמון שחי במים ושהפילים רכשו מחדש אדפטציות לחיים ביבשה, בפעם השנייה באבולוציה שלהם.

בתוך סדרת הטורפים, ניכר בעליל שיש מספר נציגים החיים במים שהתפתחו לכך במספר ערוצים מקבילים. שניים מהם – דוב הקוטב והלוטרה הימית – ברור שזה אך לאחרונה (במונחים אבולוציוניים) התפצלו מקרוביהם היבשתיים ורכשו אדפטציות לחיים אקווטיים (מימיים), או אקווטיים למחצה.
מקרב סדרת הטורפים, תת-הסדרה המכונה "טורפים ימיים" או "סנפירגליים" (pinnipeds) התפתחה מיונקים יבשתיים קדומים דמויי דוב, והקבוצה הקרובה ביותר אליהם, על-פי מחקרים מולקולריים, היא אכן משפחת הדוביים.

מדוע חזרו יונקים ימיים אל הים?
זו, קרוב לוודאי, הינה השאלה הקשה ביותר עבור חוקרי היונקים הימיים וכנראה שגם אחת הנפוצות ביותר שנשאלות. סיבה אמיתית וחד-משמעית ייתכן ולא תתקבל לעולם. הדרך לקבל אולי רמזים באשר לסיבה היא להתבונן במה שמשותף לכל הקבוצות שחדרו מחדש לממלכה הימית.
מתוך שבעת המקרים הידועים של יונקים שחזרו לחיים בים, הראשונים שעשו כן היו התחשאים והלווייתנאים. הממצאים המוקדמים ביותר מסדרת הלווייתנאים מתוארכים לתחילת תקופת האיאוקן, לפני כ-55 מיליון שנה, ונתגלו בפקיסטן. ממצאי המאובנים המוקדמים ביותר מסדרת התחשאים הם בערך מאותה תקופה, ונמצאו בג'מייקה. הקבוצה הבאה שהצטרפה לעולם המים היו הטורפים הימיים, ומאובנים שלהם נתגלו בצפון האוקיינוס השקט, בסלעים מתקופת האוליגוקן, מלפני כ-30 מיליון שנה. אחריהם, נציגים של סדרת Pilosa שנכחדה זה מכבר, היו עצלנים ימיים שנתגלו בקרבת פרו. אלה, וגם סדרה נוספת שנכחדה, ה-Desmostylia, הופיעו אף הם בסביבות תקופת האוליגוקן. האחרונים הם בעלי-חיים חצי-ימיים כמו לוטרות-הים ודובי הקוטב, שלהם יש מעט מאוד ממצאי מאובנים.

ניתן להבין, אם כן, שבשתי התקופות הקדומות – לפני 55 מיליון שנה ולפני 25-30 מיליון שנה, נטו קבוצות של יונקים לחפש מפלט מהיבשה, בצורת חיים אקווטיים. יש להניח שהגורם המיידי לחיפוש החיים במים היה מזון. גם עבור מיני היונקים הימיים החדשים שבחבורה – הלוטרות הימיות או דובי הקוטב – ניתן לראות שהנוכחות במים פותחת בפניהם מקורות מזון רבים נוספים, שאינם זמינים לחבריהם שביבשה. הדוב החום, קרוב משפחתו של דוב הקוטב, הוא אופרטוניסט שניזון מקשת רחבה של בעלי חיים וצמחים. ואולם באזורים מסוימים בארה"ב ובקנדה דגים, ודגי הסלמון בפרט, מהווים את עיקר מזונו. הדוב מבלה שעות במי הנהר ובסמוך אליהם, ושולה דגים גדולים מתוך הזרם. קל לדמיין אותו מעז יותר ויותר, שוחה וצולל ומבלה זמן רב יותר במים, במיוחד ככל שהמזון ביבשה מידלדל, ובהנחה כמובן שמקורות המזון החדשים שלו, במים, יפרחו.
הדוב שיהיה "ימי" יותר בתכונותיו, יהיה דייג טוב יותר, ויצליח יותר. כך עשויה האבולוציה להתוות את דרכו של הדוב החום, למשל, להיות ימי יותר ויותר, ולסגל לעצמו אדפטציות שישפרו את יכולותיו במים. בשלב זה נמצא, למעשה, דוב הקוטב (בלטינית: Ursus maritimus, "הדוב הימי") ואם נחזור אחורה 30 מיליון שנה, זה כנראה מה שקרה בעת שהתפתחה תת-סדרת הטורפים הימיים.
בנוסף למציאת מפלט ממצוקות מזון ביבשה, בתקופות אלו נוצרו גם הזדמנויות, תנאים שהמריצו מינים מסוימים לנסות חיים במים. במקרה הקדום יותר, גומחות אקולוגיות שהתפנו עקב היכחדות הדינוזאורים ובמקרה היותר מאוחר, התפתחות משטרי זרימה ימיים שגרמו לנביעה עילית, פוריות ראשונית גבוהה ומארג מזון עשיר בקרבת החופים המערביים של היבשות, בעיקר צפון אמריקה, היכן שמאמינים היה המקור לטורפים הימיים.

מגוון יונקים ימיים
לווייתנאים: 83 מינים
טורפים ימיים: 36 מינים
תחשאים: 5 מינים
דוביים: מין אחד
סמוריים: שני מינים

שבע קבוצות של יונקים ימיים:

1. סדרת התחשאים (סירנות), Order Sirenia

2. סדרת הלווייתנאים, Order Cetacea

סדרת הטורפים, Order Carnivora
3. משפחת-על טורפים ימיים, superfamily Pinnipedia
4. משפחת הסמוריים (לוטרת הים), family Mustelidae
5. משפחת הדוביים (דוב הקוטב), family Ursidae

6. סדרת Desmostylia (נכחדה)
7. סדרת Pilosa (נכחדה)

אבני דרך באבולוציה של הלווייתנאים:

פקיצטוס Pakicetus
תקופה: איאוקן, לפני כ-55 עד 40 מיליון שנה.
הפקיצטוס היה יונק חופי יבשתי קטן מידות.
מאובני הפקיצטוס הראשונים התגלו בפקיסטן, ומכאן שמו. הם נמצאו באזורים שהיו בעבר אזורי החוף של ים טתיס הקדום. שלדים שלמים של פקיצטוס התגלו ב-2001, והם חשפו כי הפקיצטוס היה כנראה חיה יבשתית שגודלה כגודל זאב. הוא זוהה כשלב אבולוציוני בהתפתחות הלווייתנאים לפי מאפייני האוזן הפנימית שלו, שהיו ייחודיים ללווייתנים, בשונה משאר היונקים.

אמבולוצטוס Ambulocetus
תקופה: איאוקן, לפני כ-50 מיליון שנה.
אמבולוצטוס הוא לווייתן קדום שהיה מימי למחצה וחי בשתי הסביבות – יבשה וים. משמעות השם הלטיני: "לווייתן שוחה-מהלך". מאובנים כמעט שלמים של האמבולוצטוס נמצאו בצפון פקיסטן ובמערב הודו, באזור שהיה אזור החוף של ים טתיס הקדום.
אורכו היה כשלושה מטרים, ומראהו כשל תנין ארוך. משקלו הוערך בכ-140 עד 720 קילוגרמים. כפות רגליו היו גדולות והותאמו לשחייה, ובד בבד רגליו היו חזקות מספיק כדי לשאת את משקלו על היבשה. בדומה ללווייתנאים של ימינו ןלבן תקופתו הפקיצטוס, כך גם האמבולוצטוס היה חסר אפרכסות אוזניים,
האמבולוצטוס נחשב ללווייתן קדום בשל העובדה שהוא חולק מספר מאפיינים עם הלווייתנים: יכולת התזונה מתחת למים, מבנה האוזן הפנימית המותאם לשמיעה תת-ימית, מבנה שיניים דומה ועוד.

בזילוסאור Basilosaurus
תקופה: איאוקן-אוליגוקן, לפני כ-45 מיליון שנה.
בגלל ממדיהם ומאפייניהם האנטומיים של מאובני הבזילוזאור, הוא נחשב בטעות לזוחל ומכאן הסיומת של שמו המדעי: זאורוס ("זוחל" בלטינית). אורכו היה כ-20 מטרים. הבסילוזאור היה בעל-חיים ימי לחלוטין. אף על פי שזנבו שימש כאיבר המתנועה העיקרי, היו לו גם גפיים אחוריות קטנות באורך כמה עשרות סנטימטרים שככל הנראה שימשו אותו בעת ההזדווגות בלבד.
אף כי לבסילוזאוריים היו מאפיינים רבים מאוד של לווייתנאים מודרניים, הם לא היו בעלי-חיים ווקליים כמו הלווייתנאים המודרניים ולא עשו שימוש באיכון-הד (סונאר). כמו כן, היו להם מוחות קטנים יחסית והם היו ככל הנראה בעלי-חיים יחידאים, ללא מערכת חברתית מפותחת כמו של הלווייתנאים בני-זמננו.

סטותריום Cetotherium
תקופה: מיוקן, לפני 10-15 מיליון שנה.
מבחינות רבות, לווייתן קדום זה הוא גרסה מוקדמת מקורבת ומוקטנת של הלווייתן האפור בן ימינו. גודלו היה כחמישה מטרים ומשקלו כטון אחד.
זהו לווייתן מזיפות קדום, הניזון מפלנקטון בדומה ללווייתני המזיפות המודרניים.
הטורפים המאיימים עליו היו ככל הנראה כרישים פרה-היסטוריים מתקופת המיוקן, ככל הנראה כולל המגלודון הענקי, בן תקופתו.

קנטריודון Kentriodon
תקופה: מיוקן, לפני 15 מיליון שנה.
הקנטריודון היה לווייתן שיניים קדום שניזון מדגים קטנים ובעלי-חיים שוכני קרקעית. ייתכן מאוד שלווייתן קדום זה כבר עשה שימוש באיכון-הד (אקולוקציה, או סונאר) על-מנת לאתר את טרפו וגם חי בלהקות עם בני-מינו. מאובנים שלו נמצאו ברחבי אסיה, ארה"ב, אירופה וניו-זילנד.

אודובנוצטופס Odobenocetops
תקופה: מיוקן-פליוקן, לפני כ-10 מיליון שנה.
האודובנוצטופס (משמעות השם הלטיני: "לווייתן בעל פני ניבתן") היה לווייתן קטן מידות קדום, בעל שני חתים, ניבים גדולים, שבחלק מהמאובנים היו בגדלים א-סימטריים.
לווייתן קדום זה נחשב כקרוב למשפחת הדולפיניים המודרנית, ובמיוחד ללווייתני החד-שן והבלוגה הארקטיים.
אורכו היה מעט מעל 2 מטרים והוא שקל בין 150 ל-650 ק"ג. בדומה לניבתן, כך גם האודובנוצטופס ניזון כנראה מבעלי-חיים שוכני קרקעית, בעיקר רכיכות שונות.