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 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.
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.
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 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.
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 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.
Самых знаменитых хищных динозавров – тираннозавров рекс – убил не астероид, как принято думать. По мнению палеонтологов, древних гигантских животных сгубил банальный трихомоноз.
Известный специалист по эволюции микробов Джеймс Лейк привел веские аргументы в пользу того, что наиболее успешная и разнообразная группа прокариот, сыгравшая ключевую роль в развитии жизни на Земле возникла в результате слияния других бактерий
Начиная с 90-х годов прошлого века палеонтологи разделились на два лагеря. Большая часть считает неоспоримой теорию о происхождении птиц от динозавров, меньшая — всё больше сомневается в ней и приводит новые доказательства обратного
Американские биологи получили яркое подтверждение теории, согласно которой рост биоразнообразия может быть автокаталитическим (самоускоряющимся) процессом
Редукция конечностей происходила многократно в разных группах наземных позвоночных, в том числе у ящериц. Детальный филогенетический анализ австралийских ящериц рода Lerista показал, что процесс утраты конечностей шел независимо
Новое уточненное эволюционное древо животного царства, основанное на анализе рекордного числа генов и типов животных, позволило разрешить многие спорные вопросы эволюции и систематики.
Дарвиновский музей, столетие которого отмечается в эти дни, занимает совершенно особое место среди всех музеев. Его коллекции изначально формировались как собрание экспонатов, иллюстрирующих всего лишь одну научную теорию — правда, такую, которая переверн
Хордовые - один из крупнейших типов животного царства, представители которого освоили все среды обитания. В состав этого типа входят три группы (подтипа) организмов: оболочники (в том числе живущие на дне морские сидячие организмы - асцидии), бесчерепные
Задачей настоящей статьи является разбор вопроса о значении различных способов, посредством которых совершается приспособительная эволюция животных и определение, какую роль играют эти отдельные факторы и приспособлении животных к окружающей среде. Дело в
Одна из интереснейших и сложнейших тем, изучаемых в курсе общей биологии, – происхождение человека. Где, когда и как возник род человеческий? Как он расселился по Земле?
Археологи в очередной раз смогли доказать теорию Дарвина о видах и эволюции. Обнаруженный скелет древнейшего человека позволил раскрыть детали развития человечества на Земле. «Прабабушка» - именно так назван один из старейших скелетов. В научных кругах находку женского пола уже назвали именем Арди.
В биологии насчитывается более 30-ти версий развития биосферы Земли, авторы которых пытались понять и сформулировать закономерности прогрессивного развития жизни. По мнению научного сообщества наиболее удачной была дарвиновская модель эволюции. «Однако после победного накопления фактов, наступило время, когда на первый план стали выходить необъяснимые с точки зрения классического дарвинизма явления»(Д.А.Шабанов). Особенно конкретизировалась ревизия фундаментальных положений дарвинизма с появлением генетики.
Построена новая теория зарождения жизни на Земле, согласно которой переход от разнородных органических молекул к первым живым организмам включал четыре взаимосвязанных эволюционных этапа. На первом этапе формировались молекулярные системы, преобразующие энергию УФ-излучения в химическую энергию, на втором и третьем усложнялась структурно-функциональная организация этих систем, шла селекция их компонентов, возрастал энергетический потенциал, а на четвертом образовались живые клетки.
Доисторические чудовища, топающие и скачущие на экранах кинотеатров и телевизоров, давно стали привычным зрелищем, и порой забываешь, что никто из людей никогда не видел живьем ни одного динозавра или индрикотерия. Для того чтобы понять, как двигались древние животные, у науки есть лишь их окаменевшие скелеты, часто неполные.
В ходе уникального эксперимента, длившегося более 20 лет, удалось детально проследить эволюционные изменения, происходившие в популяции кишечной палочки Escherichia coli в течение 40 000 поколений. В первой половине эксперимента в популяции фиксировались в основном полезные мутации, повышавшие приспособленность бактерий.
Комментарии: (0)