Динозавры - рекорды и достижения
Введение
Динозавры являются «визитной карточкой» палеонтологии и привлекают внимание людей уже около двух столетий. Эти удивительные рептилии являются частью нашей культуры, им посвящены книги и фильмы, компьютерные игры, их образы используются в рекламе и дизайне.
Первый динозавр был описан в 1824 году по находкам, сделанным на юге Англии, в графстве Оксфорд. Он получил название «мегалозавр», «огромный ящер». Число находок росло, были описаны игуанодон и гилеозавр. Это были животные, для которых в биологической систематике того времени не находилось места. И в 1842 году зоолог Ричард Оуэн объединил их в единую группу под названием «динозавры».
В современной систематике под динозаврами понимают всех животных, являющихся потомками последнего общего предка трицератопса, домового воробья и диплодока Карнеги. Таким образом, птицы тоже являются динозаврами. Чтобы избежать некоторой путаницы, оговоримся, что далее в данной статье под «динозаврами» будут пониматься именно нептичьи динозавры.
На сегодняшний день известно более тысячи видов динозавров, и это малая часть от их общего количества. Возможности современной палеонтологии позволяют с высокой долей точности восстановить внешний вид, способ передвижения, характер питания животного. По некоторым окаменелостям можно определить даже температуру тела, окраску или голос. Но, согласитесь, свою популярность динозавры завоевали вовсе не цветом перьев. О рекордных достижениях динозавров и некоторых занимательных фактах мы и поговорим в этой статье.
Самые первые динозавры
Прежде чем говорить о первых динозаврах, стоит сказать пару слов об их предках. Динозавры относятся к группе диапсидных пресмыкающихся, известной как архозавры. Сами архозавры, в свою очередь, представлены двумя эволюционными ветвями. Первая – круротарзы – привела к появлению крокодилов. Вторая ветвь называется орнитодиры, и она разделяется на птерозавров и динозавров.
Ранние предки динозавров жили в той части Гондваны, которая впоследствии стала Южной и Восточной Африкой. Это были небольшие изящные животные, с легким телосложением и длинными лапами. Самым ранним известным динозавроморфом является асилизавр (Asilisaurus kongwe), чьи остатки обнаружены в Танзании. Асилизавр жил 245 млн лет назад, достигал 3 м в длину и быстро бегал на четырех конечностях. Его пищей были растения, насекомые и мелкие позвоночные.
Эволюция предков динозавров шла быстрыми темпами, чему способствовала высокая конкуренция со стороны других архозавров и цинодонтов, предков млекопитающих. В середине триаса, 242 – 237 млн лет назад, появились рептилии нового типа: быстрые всеядные животные небольшого размера, передвигающиеся на задних лапах и использующие укороченные передние для добычи пропитания. Их сердце было четырехкамерным, обмен веществ высоким, а некоторые участки кожи покрывала щетина, которая впоследствии станет перьями. Таким был облик самых первых динозавров.
Динозавры делятся на три крупные группы: птицетазовые, зауроподоморфы и тероподы. Ранние представители всех трех групп известны как минимум с карнийского века (237 – 227 млн л.н.). Их классификация крайне сложна из-за большого сходства между собой и наличия общих признаков с другими динозавроморфами. В качестве примера можно привести эораптора (Eoraptor lunensis), известного по находкам в Аргентине. Этот маленький (около 1 м в длину) динозавр с ловкими передними лапами был всеядным и обитал в густом лесном подлеске. Особенности скелета делают эораптора похожим одновременно и на тероподов, и на зауроподов, что затрудняет его точную классификацию.
Самые горячие динозавры
Динозавры продержались на эволюционной арене около 175 млн лет. Это огромный срок, в 2,6 раза превышающий продолжительность кайнозойской эры. Такой успех был бы невозможен без приспособлений, повышающих их биологическую эффективность. Одним из таких приспособлений является высокий метаболизм.
Традиционно динозавров изображали как холоднокровных медлительных рептилий. Исследования дейнонихуса Джоном Остромом в 60-х годах привели к революции в представлениях о физиологии и поведении динозавров. По современным представлениям динозавры были в той или иной степени теплокровными, но уровень обмена веществ сильно различался у представителей разных семейств. Отличия были и в способе поддержания высокой температуры тела. Крупные размеры зауроподов позволяли аккумулировать тепло. Мелким и средним тероподам поддерживать постоянную температуру помогали перья. Костные пластины и «воротники», элементы панциря у стегозавров, цератопсов и анкилозавров тоже могли участвовать в терморегуляции.
Можно ли измерить температуру тела динозавров? Да, современные методы позволяют это сделать. Для этого необходим комплексный анализ изотопного состава зубной эмали и скорлупы яиц, и темпов роста, которые определяются по спилам окаменелых костей.
Так, для овирапторов температура тела определена в 31-32 °C. Это ниже, чем у птиц, но выше окружающей среды на 5-6 °C. Увеличение размеров приводит к закономерному росту температуры. Температура тела камаразавра определена в 36-38 °C, брахиозавра – 38-39 °C. По всей видимости, зауроподы были гигантскими «печками», пышущими жаром, и одной из их проблем было не сохранить тепло, а избавиться от его излишков. Роль радиатора могли играть воздушные мешки, проходящие вдоль длинной шеи этих животных.
Самые холодолюбивые динозавры
Способность поддерживать высокую температуру тела позволила динозаврам заселить даже полярные регионы. Их окаменелые остатки найдены на Чукотке и на Аляске, а также в Южной Австралии и даже в Антарктиде.
Разумеется, в таких случаях есть соблазн списать все на разницу в географии и климате. Известно, что литосферные плиты в прошлом занимали иное положение, а климат был мягче современного. Но так ли справедливо это для мезозоя?
С распадом Пангеи континенты начинают удаляться друг от друга, и к концу мелового периода география планеты становится вполне узнаваемой. Чукотка и Аляска располагаются несколько севернее, чем сегодня. Австралия и Антарктида представляют единый материк, еще не отделившийся от Южной Америки. Климат на планете в целом был теплее современного, среднегодовая температура в полярных широтах составляла 10-13°C. Это немного ниже, чем в Сочи, что гарантирует заморозки и выпадение снега в зимний период. Тем не менее, в этих местах обитали как хищные, так и травоядные динозавры.
Из динозавров Антарктиды наиболее известен криолофозавр, живший в начале юрского периода (199 – 182 млн л.н.). Это был крупный хищник длиной до 6,5 м, с поперечным гребнем на черепе. Его соседями в антарктических лесах были зауроподоморфы, птерозавры и крысоподобные синапсиды. Находки арктических динозавров конца мелового периода более разнообразны: это гадрозавры, анкилозавры, цератопсы, и хищники, такие как тираннозавриды. Так, недавно на Аляске был обнаружен фрагмент челюсти молодого дромеозавра, родственного заврорнитолестесу (Saurornitholestes). Остатки детенышей гадрозавров известны из Восточной Сибири и Чукотки.
Самые быстрые динозавры
Не только высокий метаболизм помог динозаврам стать «королями» мезозоя. Важным новшеством было особое строение конечностей. У рептилий, как и у амфибий, конечности располагаются по бокам от тела. Это – наследие древних кистеперых рыб, и передвигаться таким образом по суше не очень удобно. Удерживать на весу между расставленными лапами тело тяжело. При движении тело изгибается из стороны в сторону и это затрудняет дыхание. Понаблюдайте за ящерицами: их перебежки сменяются частыми остановками, чтобы отдышаться.
У архозавров положение ног изменилось, они сместились под тело, что снизило нагрузку на мышцы и суставы и позволило дышать во время бега. Скорость и выносливость стали важным козырем в борьбе за место под солнцем. Стремление двигаться еще быстрее привело к перемещению на двух ногах, сначала временному, а затем и постоянному. С увеличением размеров часть динозавров вернулась к четвероногой локомоции. Передвижение на двух ногах сохранилось у тероподов и среди них надо искать самых быстрых бегунов.
Самым быстрым динозавром считается струтиомим (Struthiomimus). Этот изящный динозавр ростом со страуса, и похожий на него внешне, имел облегченный скелет, длинную шею с маленькой головой и мощные ноги. По данным 1988 года его скорость оценивается в 50-80 км/ч, что сопоставимо со скоростью страуса.
Изучение следов динозавров дает сопоставимые величины. Так, цепочка следов из Техаса, принадлежавших двум тероподам весом около 500-600 кг, говорит о скорости в 43 км/ч (12 м/с). Это максимальный зафиксированный результат, но не стоит ожидать, что эти следы оставили динозавровые чемпионы по бегу. Скорость крупных тероподов, таких, как тираннозавр, должна была быть меньше. Современные оценки лежат в диапазоне от 17 до 29 км/ч. Самыми медленными среди динозавров были гигантские зауроподы. Их скорость оценивается в 3-4 км/ч.
Самые зубастые динозавры
Чтобы поддерживать высокую активность и оставаться в хорошей форме, каждому динозавру необходимо здоровое питание. А какое питание без развитого ротового аппарата?
Важным новшеством, которое появилось еще у архозавров, стали зубы, сидящие в особых ячейках, альвеолах. Это закрепляло зуб в челюсти и препятствовало его потере во время укуса. А значит, увеличило допустимую нагрузку на челюсти животного. Другое, не менее важное приспособление – это дифференциация зубов. Разная форма позволяет выполнять разные функции, что повышает эффективность питания. У хищных динозавров, как и у млекопитающих, могло быть несколько типов зубов в пасти. Зубы разных видов динозавров настолько специфичны, что по ним можно классифицировать животных, даже не имея скелета.
Крупнейшими зубами среди динозавров мог похвастаться самый известный мезозойский хищник – тираннозавр рекс. Вместе с корнем их длина могла достигать 30 см! Не менее впечатляет и сила укуса тираннозавра. По современным оценкам она составляет 30 тонн на см2. Это позволяло дробить кости даже крупным трицератопсам.
Зубная система травоядных динозавров была устроена гораздо сложнее. Многие виды имели развиты клюв, помогающий перекусывать жесткие ветки. Некоторые травоядные динозавры глотали камни, которые перетирали пищу в желудке. Другие могли перетирать ее во рту, совершая жевательные движения.
Зубы гадрозавров и цератопсов были объединены в особые батареи.
У гадрозавров батарея состояла из зубных «колонн», в которой нижний зуб был живым, а 3-5 верхних уже отмершими. Таких колонн в батарее могло быть до 60, а самих батарей во рту было 4.
У трицератопсов зубная батарея несла 36 – 40 зубов, но самих батарей на одной половинке длинной челюсти могло быть от 3 до 5. В совокупности это дает 800 зубов!
Самые яркие динозавры
Но не стоит думать, будто динозавры – это сплошные зубы, скорость и горячая кровь. Это еще и яркая окраска. Или нет? Можем ли мы сегодня, на основе окаменелостей, делать выводы о кожном покрове и тем более о цвете этих животных?
Нередко можно встретить мнение, что внешний вид динозавров не более чем фантазия художника. Интернет заполнен палео-артом, и каждый может выбрать динозавров себе по душе, в любом стиле и любых расцветок. Однако, стоит отличать творческие рисунки от научных реконструкций. Палеохудожник всегда ограничен в своих возможностях конкретными научными фактами и общими закономерностями.
В распоряжении палеонтологов имеются отпечатки кожи разных видов динозавров, говорящие о разнообразии покровов этих животных. Практически у всех видов имелась чешуя и остеодермы, кожные костяные пластины. Остеодермы могли разрастаться, формируя шипы, спинные пластины (у стегозавров) и даже цельный панцирь, как у анкилозавра.
Другим важным покровным элементом были перья. Выраженный перьевой покров был распространен у многих видов тероподов. Есть свидетельства его наличия у птицетазовых динозавров. У мелких динозавров он встречается чаще, для крупных видов нехарактерен. Тем не менее, известен крупный хищник ютираннус (Yutyrannus), длиной до 9 м и весом около 1,4 тонны, чье тело было покрыто перьями. Перья дают еще одну важную информацию – они помогают восстановить цвет динозавра. Если в окаменелостях сохранились меланосомы, по их форме можно выяснить, каким был пигмент в перьях.
Так, оперение небольшого теропода кайхунга (Caihong) было черным, но на груди и голове перья переливались всеми цветами радуги, как у колибри или трубача.
Синозавроптерикс (Sinosauropteryx) был первым динозавром с достоверно подтвержденным перьевым покровом. В 2010 году его расцветку удалось восстановить. Тело синозавроптерикса было красно-коричневым, с белым брюхом и «бандитской маской», как у енота, вокруг глаз. Хвост пересекали поперечные полосы белого цвета.
Самые умные динозавры
Мы говорили о высоком обмене веществ, быстроте движений, умении питаться разнообразной пищей и даже о внешности динозавров. Поговорим и о богатом внутреннем мире.
Считается, что динозавры были глупы. По крайней мере, именно этот вывод напрашивается при взгляде на их непропорционально маленький мозг в сравнении с размерами тела. С другой стороны, есть немало примеров социального поведения динозавров, строительства гнезд, заботы о потомстве. Даже яркая окраска перьев может говорить о сложных брачных ритуалах. А это требует какой-никакой интеллектуальной деятельности. Сложное поведение характерно и для крокодилов, а некоторые птицы по уровню интеллекта превосходят млекопитающих.
Одним из способов оценить когнитивные способности является коэффициент энцефализации (EQ). Масса мозга сравнивается с расчетной средней массой мозга, характерной для животных подобного размера, и делается вывод. У человека EQ составляет 7,7, у ежа 0,3, у крокодила 0,036.
В 2013 году было проведено исследование EQ ряда динозавров. У крупных тероподов этот показатель колеблется от 0,14 (кархародонтозавр) и 0,25 (аллозавр) до 0,41 (тираннозавр) и 0,58 (нанотираннус). Нигерзавр длиной 9 метров, не самый крупный зауропод, имеет EQ 0,1. В лидерах по результатам исследования оказались два вида. Троодон с показателем около 0,85 и бэмбираптор (Bambiraptor) 0,8 – 1,1. Это соответствует интеллектуальным способностям кошки или лошади.
Что касается отношения массы мозга к массе тела, то один из антирекордов принадлежит стегозавру. На две-три тонны веса у него приходилось всего 70 г мозга.
Самые огромные динозавры
Возможно, динозавры и не могли похвастать размером мозга, но в плане размеров тела они вне конкуренции. Динозавры были крупнейшими наземными животными за всю историю Земли.
Само собой, не все динозавры были большими. Средние размеры динозавров – с собаку или овцу. А самый маленький, эпидексиптерикс (Epidexipteryx), весил 164 грамма. И все же, эти крохи жили рядом с животными по-настоящему огромных размеров.
Великаны-зауроподы паслись на равнинах юрского и мелового периодов. Мощное тело поддерживали четыре ноги-колонны; длинная шея позволяла объедать растительность с огромной площади, не сходя с места; а многометровый хвост служил противовесом и оружием защиты.
Их кости поражают своими параметрами. Но как произвести расчеты? Ситуацию осложняет нетипичная анатомия зауроподов. Кости позвоночника были облегченными, с крупными полостями для воздушных мешков, и потому они плохо сохраняются. Фрагментарность останков делает сложным определение длины. А наличие воздушных мешков и полостей в костях усложняет определение веса.
Амфицелий (Amphicoelias altus) – один из претендентов на лидерство в плане размеров. По некоторым данным, он являлся крупнейшим динозавром и вообще крупнейшим наземным животным. Останки амфицелия были найдены в формации Моррисон (США) еще в 1878 году, и относятся к юрскому периоду. Это были фрагменты бедренных костей и позвонок высотой 2,3 – 2,4 метра. По современным оценкам длина амфицелия доходила до 32 метров, а вес превышал 78 тонн. К сожалению, его остатки были утрачены, и ученым приходится иметь дело только с рисунками и описаниями. Так нет ли здесь преувеличения или намеренной фальсификации данных?
На самом деле амфицелий вовсе не единственный гигант, и окаменелые кости других крупных зауроподов демонстрируют похожие размеры. Примером может служить аргентинозавр (Argentinosaurus huinculensis), от которого сохранились кости таза, бедер и часть позвоночника. Аргентинозавр жил в конце мелового периода (96-92 млн л.н.) на территории Аргентины. Его длина могла достигать 35 м, а вес оценивается в 65 – 75 тонн. Это делает аргентинозавра самым длинным позвоночным, превосходящим по длине синего кита.
Самые последние динозавры
Динозавры настолько удивительны, что нам неосознанно хочется продлить их существование. К концу мелового периода, 66 млн лет назад, существовало несколько сотен видов этих животных. Да, по одним данным, их видовое разнообразие постепенно снижалось. По другим наоборот, конец мела был их расцветом, и для гадрозавров с цератопсами это совершенно справедливо. Точно можно сказать только одно – динозавры не планировали вымирать в маастрихтском веке (72 – 66 млн л.н.), и резко исчезли из геологической летописи на рубеже мела и палеогена. Но что, если некоторые динозавры пережили своих собратьев?
Причины катастрофического вымирания – тема для отдельной статьи. Для нас же важно следующее. Исчезновение окаменелостей динозавров еще не говорит об их вымирании, это свидетельство падения численности. Вымирание могло продолжаться в палеогене еще десятки тысяч лет, небольшие популяции динозавров могли существовать, но шанс обнаружить их в виде окаменелостей практически нулевой. Тем не менее, такие находки известны.
Самая серьезная находка – это бедренная кость гадрозавра из формации Оджо-Аламо (Ojo Alamo Formatio) в Нью-Мексико. Кость обнаружена в слоях песчаника, имеющих возраст около 64,5 млн лет. Прямое датирование кости дает возраст 64,8 млн лет, что соответствует датскому веку палеоцена. Сомнения вызывают речные отложения и отсутствие других фрагментов скелета. Кость могла быть переотложена из ранних геологических слоев. Но если датировка точна, то какая-то популяция гадрозавров пережила своих сородичей на 1,5 млн лет.
Похожие окаменелости известны из Индии и Китая, а также с островов Чатем на юго-западе Тихого океана. Обращает на себя внимание редкость находок и их концентрация в начале палеоцена, что говорит в пользу длительного вымирания динозавров. Открытие палеоценовых динозавров стало бы сенсацией, но пока что эта версия остается гипотезой.
