Новое в науке о динозаврах

Новейшие достижения техники в дополнение к старейшим положениям сравнительной анатомии помогают глубже заглянуть в мир динозавров. Многие аспекты анатомии и биологии динозавров уже поддаются расшифровке: можно довольно уверенно судить об образе жизни разных динозавров, механике их ходьбы, бега, движения челюстей и головы, о строении костей, мозга, дыхательной системы, органах чувств и даже популяционной динамике.

Теперь почти все черты динозавров — и анатомические, и поведенческие — принято сравнивать с птичьей организацией. Специалисты называют древних монстров неуклюжим термином «нептичьи динозавры» (nonavia dinosaurs), противопоставляя их собственно птицам. Осенний выпуск журнала “Anatomical record” («Анатомические записки»), приуроченный к двухсотлетию Чарльза Дарвина, целиком посвящен динозаврам — и не только их анатомии, но и всем другим аспектам их загадочной и притягательной жизни.

[colright=325]

команда Лаковары

Команда Кеннета Лаковары на раскопках в Аргентине, докуда Дарвину оставался всего один день пути. Добыча ученых — почти полный скелет гигантского позднемелового (65 млн лет) динозавра. Фото с сайта drexel.edu

Как пишет во вводной статье редактор выпуска Петер Додсон, ведущий специалист по ископаемым рептилиям из Пенсильванского университета, сам Дарвин не имеет прямого отношения к науке о динозаврах. Хотя во время своего знаменитого натуралистского путешествия по побережью Южной Америки Дарвин открыл множество местонахождений с плейстоценовыми млекопитающими, до динозавров он так и не добрался. Ему оставался всего один день пути до того места, где сейчас Кен Лаковара (Kenneth Lacovara) из Университета Дрекселя ведет раскопки меловых динозавров.

Конечно, публичный интерес к динозаврам подогревается неординарной внешностью и свирепостью этих гигантских хищников. Но интерес научный, хотя и подпитывается за счет человеческого влечения ко всему опасному и страшному, всё же основан на восприятии динозавров как интереснейшего этапа в эволюции жизни на Земле. Поэтому специалисты по динозаврам посвятили этот специальный выпуск основоположнику эволюционной теории.

Сегодня ученым доступны такие методы исследования и такой материал, о каких натуралисты XIX и XX веков не могли и мечтать. Среди таких методов — рентгеновская сканирующая томография, которая позволяет детально реконструировать внутренние полости скелета. А количество находок в Китае в последние годы настолько велико, что китайский материал теперь позволяет ученым сделать кое-какие заключения о популяционной динамике динозавров.

Анатомия мозга и поведение хищных динозавров

Что палеонтолог может сказать о строении мозга ископаемого животного? Казалось бы, почти ничего — ведь мозговая ткань не сохраняется в ископаемом состоянии. Всё, что имеет палеонтолог, это слепки черепных коробок — вместилищ мозга, — да и то если особо аккуратному препаратору удается очистить без огрехов эту внутреннюю полость или сделать последовательный ряд распилов целого черепа. Но таких работ единицы, и чаще всего сделанные в них выводы легко оспорить, сославшись на недостаточную сохранность материала или на специфику образцов.

Рентгеновская сканирующая томография позволяет обойти все эти трудности: череп можно не разрушать и не распиливать, нет необходимости очищать кости от вмещающей породы, для исследования становится доступен массовый материал. А исследователь получает объемное изображение «слепка» черепной коробки и далее, следуя сравнительно-анатомическим правилам, реконструирует внешность и форму мозга. Вот такие превосходные и исключительно наглядные реконструкции черепной коробки Tyrannosaurus rex получили ученые из Университета Огайо (рисунки внизу). Эти реконструкции можно рассмотреть со всех сторон, получить представление об относительных размерах и расположении разных отделов мозга, направлении и ходе черепно-мозговых нервов и сосудов в мозгу.

слепок черепной коробки

Реконструированный слепок черепной коробки Tyrannosaurus rex (образец из нью-йоркского Музея естественной истории). На слепках видны элементы кровеносной системы и внутреннего уха. Буквы обозначают: A — left lateral; B — ventral; C — dorsal; D — rostral; E — caudal views; стереопары: F — right lateral; G — left lateral; H — dorsal; I — ventral; J — caudal; K — rostral views. Длина масштабной линейки — 4 см. Рис. из статьи Lawrence M. Witmer, Ryan C. Ridgely.

Как выяснилось, мозг тираннозавров отлично обслуживал своих хищных носителей. Он был настроен на тонкое обоняние, восприятие низкочастотных звуков, быстрые скоординированные движения головы и глаз.

Все динозавры имели острый нюх, но у тираннозавров он был развит еще лучше, судя по сравнительному размеру обонятельных долей. Очевидно, что обоняние играло заметную роль и в охотничьих повадках этих гигантов, и в половом поведении. Замечу, что анализ, сделанный учеными из Университета Огайо, не подтвердил наличия у тираннозавров вомероназального органа, ответственного за восприятие половых запахов.

Низкочастотные звуки меньше всего искажаются расстоянием и плотной средой, поэтому предположительно тираннозавры слышали издалека и скорее звуки, издаваемые крупными животными.

Этим гигантским ящерам было доступно быстрое движение глаз, скоординированное с движениями головы и шеи. Подобным свойством обладают те, кто в охоте ориентируется на зрение.

[colright=325]

Томография когтя велоцираптора

Томография когтя велоцираптора и его объемная реконструкция. Из статьи Phillip L. Manning et al.

Велоцирапторы — древесные хищники

Велоцирапторы — прославленные герои «Парка юрского периода», скоростные равнинные хищники, охотившиеся стаями, наделенные страшным оружием — зубастыми челюстями и четырьмя гигантскими когтями (по одному на каждой из четырех конечностей). Однако недавние китайские находки скорректировали внешний вид этих пресмыкающихся — оказалось, что они были покрыты перьями, что допускает у них теплокровность. Новые исследования тонкого строения когтей и костей велоцирапторов вкупе с биомеханическими моделями позволили группе исследователей из Англии и Америки доказать иную гипотезу об их образе жизни. Ученые сравнили устройство и геометрию когтей на задних лапах велоцираптора с когтями хищных (древесных) птиц, наземных птиц и млекопитающих.

Это сравнение со всей определенностью переместило велоцираптора с земли на дерево. Эти хищники использовали колоссальные когти на ногах вовсе не только для того, чтобы убивать толстокожую жертву. При лазаньи по стволу они опирались на этот коготь. По-видимому, увеличение размеров когтя помогало удерживать на вертикальном стволе довольно крупное животное — всё же эти динозавры весили около 15 кг. Опорой для древесного хищника также служил негибкий хвост.

Новые реконструкции еще больше сблизили эту группу динозавров с птицами: перья, древесный образ жизни, да еще и в стае. Ученые нашли также косвенные доказательства того, что у велоцирапторов был «птичий» механизм фиксации когтей. Когда птица сидит на ветке, то ее когти обхватывают ветку и фиксируются в этом положении без затрат энергии. Это позволяет птице, например, спать, сидя на дереве и не падать вниз.

реконструкция велоцираптора

Слева: классическая реконструкция велоцираптора — страшного хищника, вооруженного огромными острыми когтями на втором пальце. Справа: последняя реконструкция этого ящера — древесного хищника, опирающегося при лазаньи по стволу на когти и жесткий хвост. Изображения с сайтов www.livescience.com и www.flickr.com/photos/animalmakers

Травоядные динозавры вели турнирные бои

Зоологи из Университета штата Флорида (США), Пекинского и Шеньянского университетов (Китай), а также Музея естественной истории в Чикаго (США) впервые изучили возрастной состав мелких динозавров Psittacosaurus lujiatunensis. Материал, которым они располагали, был на редкость представительным — целых 80 экземпляров различного размера и возраста. Все они происходили из одного временного слоя (раннемеловое местонахождение Yixian Formation в Китае) и, по всей вероятности, все вместе погибли в лавовом потоке при извержении вулкана. Так что эта коллекция является более или менее адекватным слепком с реальной популяции пситтакозавров.

Пситтакозавры (Psittacosaurus) — мелкие (около 2 м и 20 кг) травоядные рептилии, которые бегали на двух ногах, откладывали несколько десятков яиц и заботились о своих малышах. Но только с появлением массового материала стало возможным судить об их «демографии». Ученые оценили распределение особей по возрасту и размерам, на основе этих показателей построили кривую выживания, то есть зависимость вероятности смерти от возраста.

[colright=325]

Продолжительность жизни динозавров

Продолжительность жизни динозавров Psittacosaurus lujiatunensis. Рис. из статьи Gregory M. Erickson et al.

популяции были представлены и малыши весом от нескольких сотен граммов, и взрослые крупные животные с максимальным весом 25 кг. Возраст — от нескольких месяцев до 11 лет. Возраст определяли по костям: на поперечных срезах (шлифах) костей видны кольца ускоренного и замедленного роста, обозначающие годовой цикл. Частотное распределение по возрастам говорит о том, что в этой популяции была высокая смертность среди молодых животных (до трех лет), затем до 8 лет животные жили без особых потерь, а после 8 лет вероятность смерти вновь возрастала.

Высокая смертность молодняка — это обычное явление практически для всех видов животных. Но увеличение смертности по достижении определенного возраста может быть связано как с наступлением старости, так и половой зрелости. У крупных животных, для которых характерна забота о потомстве и резко понижен пресс хищников, превалирует первая причина. К видам с такой кривой смертности относятся человек и животные, содержащиеся в неволе.

У других крупных животных увеличение смертности во взрослом возрасте может обозначать достижение половой зрелости и конкуренцию, связанную с изменением статуса. Как известно из прежних работ, именно так обстоят дела со смертностью у тираннозавров. В этом мелкие пситтакозавры сходны со своими крупными хищными сородичами: видимо, и они конкурировали за доминантное положение в своих сообществах. Сходное устройство внутрипопуляционных отношений обеспечило сходство кривых смертности у таких непохожих животных. Авторы исследования предположили также, что демографические свойства могут быть одинаковыми у всех динозавров.

Источник: www.elementy.ru