Даррен Нэйш, Пол Барретт

Динозавры. 150 000 000 лет господства на Земле

Переводчик Константин Рыбаков

Научный редактор Александр Аверьянов, д-р биол. наук

Редактор Антон Никольский

Руководитель проекта И. Серёгина

Корректоры М. Миловидова, М. Савина

Компьютерная верстка К. Свищёв

Арт-директор Ю. Буга

Иллюстрации на обложке:

Гиганотозавр © The Trustees of the Natural History Museum, London

Стегозавр © The Trustees of the Natural History Museum, London

Археоптерикс © Bob Nichols / The Trustees of the Natural History Museum, London

© The Natural History Museum, 2016

© Издание на русском языке, перевод, оформление. ООО «Альпина нон-фикшн», 2018

© The copyright owners, иллюстрации

Данное издание опубликовано ООО «Альпина нон-фикшн» по соглашению с The Natural History Museum, London (United Kingdom) при содействии агентства Александра Корженевского (Россия).

Нэйш Д.

Динозавры: 150 000 000 лет господства на Земле / Даррен Нэйш, Пол Барретт; Пер. с англ. – М.: Альпина нон-фикшн, 2018.

ISBN 978-5-0013-9010-7

Издание подготовлено в партнерстве с Фондом некоммерческих инициатив «Траектория» (при финансовой поддержке Н. В. Каторжнова).

www.traektoriafdn.ru

Все права защищены. Данная электронная книга предназначена исключительно для частного использования в личных (некоммерческих) целях. Электронная книга, ее части, фрагменты и элементы, включая текст, изображения и иное, не подлежат копированию и любому другому использованию без разрешения правообладателя. В частности, запрещено такое использование, в результате которого электронная книга, ее часть, фрагмент или элемент станут доступными ограниченному или неопределенному кругу лиц, в том числе посредством сети интернет, независимо от того, будет предоставляться доступ за плату или безвозмездно.

Копирование, воспроизведение и иное использование электронной книги, ее частей, фрагментов и элементов, выходящее за пределы частного использования в личных (некоммерческих) целях, без согласия правообладателя является незаконным и влечет уголовную, административную и гражданскую ответственность.

1. Их история, происхождение и мир

Динозавры – одни из самых поразительных животных, когда-либо существовавших на Земле. Появившись в триасовом периоде около 230 млн лет назад, они царствовали на суше в течение последующих юрского (от 201 до 145 млн лет назад) и мелового периодов (от 145 до 66 млн лет назад). За это время динозавры заселили все континенты и породили сотни различных видов, из которых на сегодняшний день открыто более тысячи. Многие из них – фантастические, причудливые существа, поражающие воображение. Суперхищник тираннозавр, украшенный спинными пластинами стегозавр и длинношеий, длиннохвостый диплодок остаются одними из самых узнаваемых и популярных животных всех времен. Но динозавры – не просто вымершие исполины, которым суждено стать звездами большого экрана и главными достопримечательностями музейных экспозиций. Это динамичные, сложные животные с удивительными адаптациями, которые развивались в результате определенного образа жизни. Они доминировали и процветали на Земле более 150 млн лет – громадный промежуток времени. Как мы увидим дальше, правильнее рассматривать динозавров как успешную группу, которая до сих пор с нами, ведь динозавры – не животные из туманного далекого прошлого: они и сегодня живут и процветают в виде одной из самых заметных и широко распространенных групп животных.

Один из самых известных «фактов» о динозаврах заключается в том, что все они были большими. Действительно, крупнейшие виды достигали размера современных китов, причем, в отличие от последних, они были приспособлены к жизни на суше. Эволюция гигантских размеров сыграла важную роль в истории динозавров, а несколько их групп стали невероятно большими. Однако за время существования динозавров произошло множество других эволюционных событий и биологических инноваций, вызывающих интерес ученых. Не раз появлялись все более сложные виды брони, рогов, головных гребней, шипов, пластин и хвостов. У динозавров были одни из наиболее совершенных зубов и зубных батарей в животном мире, а одна из групп обзавелась самыми невероятными шеями, которыми когда-либо обладали наземные животные.

Люди всех возрастов интересуются динозаврами: ведь многие из них, например аллозавр и диплодок, выглядели просто невероятно

Среди динозавров были двуногие и четвероногие. Они произошли от предковых рептилий, которые также были как двуногими, так и четвероногими. Эволюция четвероногих видов от двуногих предков (и наоборот) весьма необычна. Явная легкость, с которой динозавры совершали этот переход, могла способствовать их успеху.

Захватывающая палеонтологическая летопись показывает, как маленькие пернатые хищные динозавры (так называемые тероподы) превратились в птиц около 160 млн лет назад, и сегодня у нас есть неоспоримые доказательства того, что птицы являются динозаврами – не просто родственниками или потомками, но одной из ветвей динозавров. Таким образом, эволюция перьев и техники полета – важный компонент истории динозавров, и исследования в этой области, пожалуй, сегодня привлекают больше интереса, чем любая другая тема.

Поразительные окаменелости говорят, что некоторые динозавры, например Sinornithosaurus millennii из раннего мела Китая, были полностью покрыты перьями и гораздо больше походили на птиц, чем считалось раньше

То, что птицы являются динозаврами, – важный факт. Он означает, что о вымирании динозавров нужно забыть. Они не вымерли. Из трех основных групп динозавров – теропод, завроподоморфов и птицетазовых – одна из подгрупп теропод пережила вымирание в конце мелового периода, 66 млн лет назад, и породила невероятное многообразие в последующие годы. Эта подгруппа – птицы – сегодня насчитывает примерно 10 000 видов. По оценкам некоторых экспертов, на всем протяжении геологического времени существовало около миллиона видов птиц. Так как большая часть эволюции птиц проходила на фоне их небольших размеров (вес «средней» птицы составляет лишь около 40 г, а длина меньше 20 см), они сумели освоить образ жизни, недоступный другим динозаврам. Историю происхождения птиц, их эволюцию и разнообразие мы более подробно рассмотрим в главах 5 и 6.

Птицы – очень разнообразные животные, широко распространенные и продвинутые с точки зрения анатомии. Поэтому важно сразу отметить «динозавровую» природу птиц при любом обсуждении истории и разнообразия динозавров. Стоит добавить, что включение птиц в состав динозавров затрудняет обобщающие утверждения о динозаврах в целом. Например, когда речь идет о хищных динозаврах, подразумеваем ли мы сов, ястребов и соколов наряду с аллозавром и тираннозавром? А может, говоря об исчезновении динозавров, мы имеем в виду гибель додо и странствующего голубя?

Палеонтологи обходят эту проблему несколькими способами. В некоторых книгах сразу оговаривается, что термин «динозавр» применяется как синоним выражения «нептичий динозавр». Такой подход удобен, но не точен – факт, что птицы на самом деле динозавры, настолько важен, что мы должны иметь их в виду (а не игнорировать) всякий раз, когда слышим слово «динозавр». Многие ученые для описания группы «все динозавры, за исключением птиц» используют такие выражения, как «нептичьи динозавры» и «динозавры, не являющиеся птицами». В этой книге мы называем «нептичьими» всех динозавров, кроме птиц. Также мы используем выражение «нептичьи динозавры и древние птицы», когда говорим обо всех динозаврах, за исключением тех птиц, что пережили конец мелового периода. В целом мы стараемся использовать термин «динозавр» как синоним названия группы Dinosauria, в которую входят и птицы.

Когда палеонтологи находят нового ископаемого динозавра, их первая цель – опубликовать его описание. Если найдено достаточно материала, можно получить данные о пропорциях животного, форме его тела или образе жизни. Значительное внимание уделяется подробностям анатомии. Если у ископаемого имеются уникальные особенности, которых нет у родственных видов, может понадобиться новое название. Сравнивая анатомические особенности нового динозавра с родственными видами, эксперты могут получить представление о его месте на генеалогическом древе, а затем сформулировать рабочую идею – гипотезу – об эволюционной истории соответствующей группы. Изучение эволюционной истории называется филогенетикой, и ей посвящено значительное количество работ, связанных с динозаврами.

Но, конечно же, цель палеонтологии – не просто описать животное и поместить его на генеалогическое древо. Палеонтологи также изучают, как устроены кости и что они могут рассказать о биологии динозавров. Кости – нечто большее, чем просто распорки или балки, к которым крепятся мышцы. Они растут, изменяются, постоянно перестраиваются внутри. Палеонтологи обычно берут тонкие срезы или сегменты кости, изучают их под микроскопом и таким образом узнают многое о том, как росли динозавры и даже как они размножались. Они исследуют зубы, мышцы и другие органы, чтобы выяснить, как вымершие животные функционировали при жизни, как они двигались, дышали, питались. Изучение связей анатомии с движением и поведением животного называется функциональной морфологией. В настоящее время при исследовании анатомии и функциональной морфологии динозавров обычно используют компьютерные методы, в том числе трехмерную визуализацию, компьютерную томографию и цифровую обработку многих фотоизображений и измерений (так называемую фотограмметрию). Мы подробнее остановимся на функциональной морфологии динозавров в главе 3, а в 4-й обсудим, что эти исследования говорят нам о биологии и поведении динозавров.

Выкопать окаменелость непросто, особенно если она крупная, как этот почти полный скелет стегозавра. Причем найти и извлечь скелет из земли – всего лишь первый шаг длительного научного исследования

Что в имени тебе моем?

В отличие от современных животных, у вымерших нет «обычных» названий. Есть только научные: Tyrannosaurus rex, Triceratops horridus, Archeopteryx lithographica. Они всегда пишутся курсивом. У всех животных, растений и грибов, в том числе вымерших, есть такие составные имена, или биномены. Эту систему создал в 1758 г. шведский биолог Карл Линней. Вторая половина биномена – название вида (под видом мы понимаем совокупность популяций, похожих по внешнему виду и генотипу и способных скрещиваться друг с другом). Виды объединяются в роды. Первая часть биномиального названия – имя рода (его иногда сокращают) – обозначает группу видов, которые в целом сходны и более тесно связаны друг с другом, чем с видами других родов. Например, Triceratops horridus – один из двух видов, включенных в род Triceratops (другой – Tr. prorsus). Обратите внимание, что не во всех родах больше одного вида. В подавляющем большинстве родов ископаемых динозавров всего один вид, так что при их описании обычно используют только имя рода.

Печальное следствие биномиальной системы заключается в том, что эти имена содержат предположение о том, где организм находится на древе жизни. Например, мы поместили Tr. horridus и Tr. prorsus в род Triceratops потому, что считаем их очень близкими родственниками. Но если будущие исследования покажут, что один из них ближе к какому-нибудь другому роду, чем к другим видам из рода Triceratops, то одному из этих видов (или даже обоим) придется поменять название[1]. Поэтому биномиальные названия будут изменяться, пока мы продолжаем делать открытия об эволюционных отношениях между видами.

Линней не просто ввел биномиальные названия, он также формализовал систему, согласно которой виды и роды образуют упорядоченную иерархию вложенных множеств. Роды объединяются в семейства, семейства – в отряды, отряды – в классы, а классы – в типы. Это основа классификации. В нашем примере род трицератопс объединяется с другими родами в семейство цератопсиды. Оно (вместе с другими семействами) образует отряд птицетазовые и т. д.

Проблема с линнеевскими рангами заключается в том, что люди, в том числе ученые, склонны считать, что количество анатомических вариаций у разных групп животных одинаково. Иными словами, что представители одного отряда или семейства нептичьих динозавров и древних птиц отличаются друг от друга так же, как, скажем, представители семейства или отряда современных млекопитающих. Но это не так. Линнеевы ранги для разных групп животных сильно отличаются, как и вариации, которые они охватывают. Отчасти поэтому многие биологи и палеонтологи отказались от рангов Линнея и сочли более полезным просто давать названия соответствующим кладам. Они перешли к системе под названием филогенетическая систематика, или кладистика[2]. В ней можно давать название любому множеству животных, если оно является кладой – группой организмов, в которой все виды происходят от единого предка.

Клады нептичьих динозавров и древних птиц иногда содержат лишь горстку видов, а иногда – тысячи. Мелкие клады, по сути соответствующие линнеевским семействам, все еще в ходу: например, тираннозавриды и цератопсиды. Но нередко используются также клады, состоящие из этих клад вместе с другими родственными видами. Например, клада, в которую входят тираннозавриды и их близкие родственники, называется тираннозавроиды, а клада, которая включает цератопсид и их родственников, таких как зуницератопс и тураноцератопс, называется цератопсоиды. Сейчас в ходу множество названий клад динозавров, и постоянно придумываются новые, поскольку мы все больше узнаем о генеалогическом древе динозавров и их эволюционных связях.

У названий клад есть как технические, так и общепринятые варианты, и мы будем использовать и тот и другой при необходимости. Например, представителей клады Dinosauria чаще всего называют динозаврами. Аналогично, представителей клад Ornithischia, Thyreophora и Coelurosauria чаще всего называют птицетазовыми, тиреофорами и целурозаврами соответственно.

У нас также есть прямые доказательства того, как именно динозавры ходили и бегали, – ископаемые следы. Найдены миллионы следов мезозойских динозавров, которые сообщают нам немало информации об их движении и поведении. Кроме того, есть находки кусочков кожи динозавров, их помета, содержимого желудка и кишечника, которые дают нам важные дополнительные сведения о биологии и поведении динозавров. Эти виды окаменелостей мы подробнее рассматриваем в главе 4.

Методы изучения ископаемых динозавров изменились с приходом новых технологий. Например, палеонтологи повсеместно используют томографию. Еще недавно они полагались на томографы в больницах и поликлиниках. Сегодня у многих исследовательских групп есть собственные томографы. На фото: исследователь из Лондонского музея естествознания рассматривает сканы стегозавра

Ряд вопросов о биологии и поведении динозавров остаются без ответа. Следы и скопления скелетов показывают, что многие динозавры были социальными животными, которые жили, перемещались и гнездились группами. У современных животных, которые проводят время с другими особями своего вида, наблюдаются самые разные формы социального поведения. Это относится к ящерицам, черепахам и крокодилам, а также птицам и млекопитающим. Хотя мы предполагаем, что у нептичьих динозавров были столь же сложные взаимоотношения, палеонтологическая летопись в основном молчит, заставляя нас лишь гадать. Динозавры наверняка ухаживали друг за другом и сражались с врагами, им приходилось находить пищу и воду, избегать непогоды. А возможно, они общались с друзьями, заботились о своих детях и родичах и взаимодействовали с другими видами.

Было бы неверно утверждать, что палеонтологическая летопись совсем ничего не рассказывает об этом. Найдено множество яиц и гнезд динозавров, благодаря которым мы многое узнали об их гнездовании и размножении, а случаи, когда молодняк сосуществует вместе со взрослыми, намекают на родительское поведение. Изменчивость, обнаруженная у некоторых видов динозавров, может указать на различия между полами или стадиями роста и тем самым прояснить социальную структуру. А следы укусов и травмы показывают, как проходило взаимодействие с хищниками или внутри видов. Опять же, мы вернемся к этим вопросам позже (см. главу 4).

Построение генеалогического древа

Эволюционные отношения между видами обычно демонстрируют на древовидной диаграмме. По мере того как мы находим новые окаменелости, количество информации растет и наши диаграммы становятся все сложнее. Способ создания этих диаграмм тоже усложнился.

До 1980-х гг. палеонтологи часто группировали вместе животных, которые обладали признаками, отсутствующими у других видов. При этом рассматривалось лишь несколько признаков. От этого способа постепенно отказались в течение последних десятилетий XX в., так как все больше и больше исследователей приняли философию и методы биолога Вилли Хеннига. Он создал учение, названное филогенетической систематикой, которое сейчас принято называть кладистикой. Хенниг утверждал, что виды следует объединять только тогда, когда у них совпадают недавно появившиеся уникальные признаки, и что единственными группами, которые нужно признавать и называть, являются те, в которых все включенные виды имеют одного общего предка. Такие группы он назвал кладами.

При изучении организмов ученые собирают массу информации. Так, если раньше для реконструкции эволюционных связей использовалось всего лишь несколько признаков, то теперь рассматриваются сотни или даже тысячи. Ученые формируют списки признаков, которые варьируют в пределах интересующей группы, а затем определяют, у каких видов, включенных в исследование, состояния признаков примитивные, а у каких – продвинутые. Получаются огромные таблицы данных, которые описывают, как анализируемые признаки распределяются внутри группы. Для ископаемых животных в качестве признаков обычно рассматривают различные особенности анатомии. При изучении современных животных признаками могут быть части генетического кода, особенности поведения или даже такие аспекты, как ареал обитания, запах или голос. Например, у приматов примитивным состоянием признака будет наличие хвоста (он есть у древних ископаемых приматов, современных приматов, которые появились на ранней стадии истории группы, а также у ближайших родственников приматов, таких как тупайи). А отсутствие хвоста будет продвинутым признаком. Затем несколько компьютерных программ анализируют информацию. Они просматривают все данные и выстраивают их таким образом, что виды, у которых совпадает наибольшее количество состояний признака, группируются вместе.

В результате получается древовидная диаграмма, которая называется кладограммой, или филогенетическим деревом[3]. Дерево показывает не только то, как могут быть расположены виды, но и насколько хорошо подкреплены данными его точки ветвления (узлы). Некоторые узлы будут поддерживаться многими продвинутыми состояниями признаков, которые указывают на одни и те же отношения между одними и теми же видами, а другие будут слабо поддерживаться. Действительно, чем больше данных, тем сложнее дерево. Причем дерево, как правило, получается не одно. Обычно оказывается, что существуют альтернативные, столь же вероятные способы организации данных, и поэтому программа выдает несколько разных деревьев (иногда сотни и тысячи). Люди, которые занимаются филогенетикой, никогда не забывают, что каждая кладограмма – это гипотеза. Она дает объяснения, но их можно проверить и пересмотреть, если появятся новые данные, если будет выявлена ошибка или просто данные будут интерпретированы по-другому. Создавая кладограммы, которые учитывают как можно больше данных, мы можем надеяться точно реконструировать ход эволюции. Только так мы можем понять реальные изменения, которым организмы подверглись в ходе своей истории.

Динозавры, например позднемеловые гадрозавры с костным гребнем, были социальными животными, и особи разных видов могли обитать в одних и тех же местах. Вероятно, в общении они использовали язык тела, голосовые сигналы и запахи

Таким образом, по многим вопросам, касающимся поведения и образа жизни динозавров, мы полагаемся на косвенные данные, полученные от сравнения с современными животными, чей образ жизни и экология предположительно похожи на этих динозавров. Мы также во многом полагаемся на сравнение представителей вымершей группы с родственными видами, живущими сейчас. Этот метод называется филогенетическим брекетингом.

Краткая история открытий динозавров

Животные, которых мы называем динозаврами, впервые были признаны наукой в 1840-х гг. Именно тогда британский анатом Ричард Оуэн предположил, что три крупные ископаемые рептилии, найденные в южной Англии, имеют общие особенности строения таза, которых нет у других рептилий. Животные с этими особенностями были большими, и ключевые черты, которые Оуэн счел важными, указывали, что их тела и конечности были приспособлены, чтобы выдерживать вес. По сути, он принял их за суперрептилий – ведь в противовес мелким ползающим рептилиям современности они скорее напоминали огромных толстокожих млекопитающих, таких как слоны и носороги. Оуэн назвал их динозаврами, что приблизительно означает «ужасные рептилии», но «ужасный» в значении «поразительный» или «грозный».

Геологическое время и геохронологическая шкала

Когда речь идет о вымерших нептичьих динозаврах и других ископаемых организмах, часто приходится ссылаться на их геологический возраст. Например, Tyrannosaurus rex родом из мелового периода – временного промежутка между 145 и 66 млн лет назад. Если конкретнее, тираннозавр относится к позднему мелу, который длился от 100 до 66 млн лет назад. Еще конкретнее, он относится к маастрихту – так называется один из веков позднего мела, продолжавшийся с 72 до 66 млн лет назад. Как правило, виды динозавров существовали примерно от 1 до 3 млн лет, а потом вымирали. Ни один вид не жил на протяжении всего позднего мела, не говоря уже обо всем меловом периоде. Поэтому эксперты считают полезным использовать названия веков (например, маастрихт), когда речь идет о геологическом возрасте динозавров. В этой книге мы, как правило, не используем названия веков.

Говоря о возрасте ископаемого, мы объединяем два вида информации. Такие термины, как «меловой» и «маастрихтский», изначально применялись к слоям горных пород, но их также понимают как соответствующие промежутки геологического времени. Таким образом, наше понимание геологической летописи сочетает в себе знание слоев горных пород и их расположения относительно друг друга, а также данные о геологическом времени, установленные с помощью радиометрического датирования.

Породы и отложения нашей планеты расположены слоями, которые отличаются по цвету, консистенции, структуре и содержащимся в них полезным ископаемым. Эти слои расположены в последовательности, называемой геологической колонкой, каждый слой которой имеет свое название. Отдельные ярусы складываются в более крупные единицы, которые называются отделами, а многочисленные отделы вместе образуют систему. Системы, в свою очередь, группируются в гигантские объединения систем, которые называются эратемами. Подавляющее большинство слоев горных пород на поверхности Земли относится к одной из трех эратем, каждая из которых содержит очень разные ископаемые: палеозойская (эра древней жизни), мезозойская (эра средней жизни) и кайнозойская (эра новой жизни). Как раз в мезозойских породах находятся нептичьи динозавры (и, конечно, древние птицы). Мезозой делят на три системы: древнюю триасовую, более насыщенную событиями юрскую и еще более насыщенную меловую. Иногда системы имеют выраженные нижние и верхние отделы, а некоторые – отчетливый средний отдел. Породы юрской системы, например, могут относиться к нижней, средней или верхней юре.

Осадочные породы накапливаются очень долго, а чтобы песок или грязь превратились в камень, и вовсе требуются сотни и тысячи лет. Поэтому давно стало ясно, что геологическая толща пород отражает очень долгий период времени. Но истинное понимание масштаба этого времени появилось только в начале 1900-х гг., когда был разработан метод радиометрического датирования. Он основан на радиоактивном распаде: радиоактивные элементы (такие как калий, уран и аргон) со временем распадаются, причем с постоянной скоростью, которую можно измерить. Если рассчитать, насколько распались элементы, оставшиеся в слоях горных пород, можно точно определить возраст самой породы.

Результаты радиометрического датирования показывают, что Земле около 4,5 млрд лет, жизнь возникла около 3,7 млрд лет назад, палеозой начался около 541 млн лет назад, а мезозой – около 252 млн. Динозавры впервые появляются в мезозойских породах, датируемых примерно 230 млн лет назад. Радиометрическое датирование применялось ко всем слоям горных пород. Границы между слоями датированы очень точно, так как в геологической летописи сохранились конкретные события, например вымирания. Эта система постоянно совершенствуется и улучшается по мере развития технологий и знаний, поэтому границы слоев иногда уточняются. Например, граница между меловым периодом и началом кайнозоя была датирована возрастом в 65 млн лет, но в 2012 г. было установлено, что на самом деле ей 66 млн лет.

Знание названий слоев горных пород и наиболее значимых дат важно для людей, интересующихся древней жизнью и историей эволюции. Из-за того, что одни и те же термины (такие как мезозойский и меловой) применяются и к слоям горной породы, и к промежуткам времени, получаются два параллельных набора терминов – тираннозавры жили во время позднего мела, но их окаменелости происходят из горных пород верхнего мела. Мы старались не смешивать эти две системы наименования в нашей книге.

Три животных, которых Оуэн считал основателями клады Dinosauria, – хищный мегалозавр и травоядные игуанодон и гилеозавр. Всех их нашли на несколько десятилетий раньше, но тогда не знали, что они были близкими родственниками. Действительно, к этому времени уже описали ошеломляющее количество гигантских древних ископаемых рептилий, и многие из них были поразительными, необычными и как будто не связанными с современными черепахами, змеями, ящерицами или крокодилами.

Люди на протяжении многих веков находили кости динозавров и других вымерших животных. Некоторые, например древние греки, римляне и китайцы считали эти кости останками мифических героев и чудовищ. Более того, есть эксперты, считающие, что некоторые мифологические существа, например грифоны в Центральной Азии, появились в результате попыток интерпретировать окаменелости давно вымерших животных.

Ричард Оуэн был одним из самых влиятельных биологов и палеонтологов викторианской эпохи и сделал массу открытий. Одно из них – объединение нескольких ископаемых рептилий, найденных в Англии, в группу под названием динозавры

Идея Оуэна о сходстве динозавров и толстокожих была оспорена дополнительными открытиями, сделанными в Европе во второй половине XIX в. Некоторые из этих окаменелостей, а именно маленький двуногий растительноядный гипсилофодон в Англии и еще более мелкие двуногие хищники компсогнат и археоптерикс в Германии, продемонстрировали тесную эволюционную связь между динозаврами и птицами. Особенно знаменит археоптерикс, сохранившийся с отпечатками перьев. Это имело большое значение, ведь получается, что птицы существовали еще в поздней юре – около 150 млн лет назад.

Из трех динозавров Оуэна мегалозавр – единственный хищник. Об этом говорят многие кости, но сильнее всего впечатляет большая нижняя челюсть, на которой есть как частично, так и полностью прорезавшиеся саблевидные зубы

В Европе продолжали находить новых динозавров на протяжении всего XIX в. и дальше, но затем центром внимания стала Северная Америка. Впечатляющие находки динозавров из поздней юры и позднего мела в Колорадо, Монтане и других местах привели к настоящему золотому веку: ученые, геологи-поисковики и профессиональные охотники за ископаемыми стали находить и выкапывать динозавров десятками. В это время были обнаружены самые знаменитые нептичьи динозавры – тираннозавр, трицератопс, диплодок, апатозавр и стегозавр, скелеты которых заняли видное место в крупных музеях Восточного побережья США.

В начале 1900-х гг. промышленник и филантроп Эндрю Карнеги оплатил изготовление копий скелета диплодока, которые потом были отправлены в Лондон, Париж и другие города[4]. На фото: открытие лондонского экспоната – сегодня известного как Диппи – в мае 1905 г.

После этого всплеска интереса в первые несколько десятилетий XX в. стало гораздо спокойнее, а к 1930-м гг. исследования динозавров, по сути, прекратились. Середина XX в. характеризуется длительным затишьем. Работы, конечно, продолжались (например, в 1930-х гг. были обнаружены и описаны индийские динозавры, а в 1940-х гг. русские экспедиции отправились на поиски монгольских динозавров), но изучение динозавров ушло в тень по сравнению с работой над другими группами животных. Действительно, во время «затишья»[5] считалось, что млекопитающие (особенно принадлежащие к современным группам вроде грызунов и лошадей) более достойны изучения, чем динозавры, и что динозавры были эволюционным тупиком, неинтересным с точки зрения нашего понимания жизни на Земле и в общем не заслуживающим никакого внимания. К 1950-м гг. и началу 1960-х гг. динозавров, не являющихся птицами, часто рассматривали в негативном свете – дескать, они были ошибкой эволюции, обреченной на вымирание, во всем уступали заменившим их млекопитающим, да и выживали-то лишь потому, что мезозойская Земля была огромным тропическим болотом.

Английский динозавр гипсилофодон был обнаружен в 1840-х гг. Сегодня мы знаем, что он был двуногим и жил в лесах и равнинах. Однако в конце 1800-х и начале 1900-х гг. его ошибочно считали четвероногим и даже древолазом

Часто считается, что старомодный взгляд на динозавров как на неудачную ветвь эволюции происходит из идей, которых ученые придерживались в течение XIX в. На самом деле это изобретение XX в., родившееся из эпохи равнодушия к динозаврам. Во всяком случае ученые, которые работали над динозаврами в конце 1800-х и начале 1900-х гг., часто представляли их как активных существ, родственных птицам.

Научный интерес к динозаврам ослабел в первые десятилетия 1900-х гг., но спрос на музейные экспонаты остался. Этот экземпляр длинношеего завропода диплодока был выкопан в Национальном памятнике динозавров в США в 1920-е гг.

Филогенетический брекетинг

Представьте себе, что у вас есть некий вопрос об анатомии, биологии или поведении ископаемых животных, на который никак нельзя ответить напрямую на основе обнаруженных до сих пор окаменелостей. Один из способов найти ответ (по крайней мере, наилучший ответ, возможный при сегодняшнем уровне знаний) – посмотреть на расположение вида на древе жизни и увидеть, какие современные животные его окружают. Например, на древе, содержащем тираннозавра, линия с одной стороны ведет к крокодилам, а с другой – к птицам. Другими словами, тираннозавр на генеалогическом древе как бы «заключен в скобки» между нынешними крокодилами и птицами.

Этот метод называется филогенетическим брекетингом (или просто брекетингом), и он регулярно используется для ответа на вопросы об анатомии, биологии или поведении ископаемых животных. Простой пример: давайте подумаем, какое зрение было у тираннозавра. Хорошо ли он видел? Мог ли различать цвета? Если посмотреть на современных крокодилов и птиц, мы увидим, что у обеих групп отличное зрение, причем цветное. Таким образом, при отсутствии лучшей информации можно заключить, что то же самое было верно и для тираннозавра.

Брекетинг подходит для грубой оценки ответов на такого рода вопросы, но у него есть ограничения. Зададим другой вопрос: была у ли тираннозавра копчиковая железа в основании хвоста? На этот раз брекетинг дает противоречивый ответ, поскольку крокодилы и птицы в данном случае отличаются (у птиц железа есть, у крокодилов нет), и мы не можем сказать, сохранил ли тираннозавр примитивное состояние, свойственное крокодилам, или обладал продвинутым признаком, как птицы. При таком брекетинге остается только гадать, и лишь исключительные ископаемые могут пролить свет на истинное положение дел.

Нынешние животные, которые «обрамляют» окаменелости, дают нам информацию о биологии и анатомии ископаемых видов, не достижимую другими способами. Очевидно, что пользоваться этим методом можно только тогда, когда у нас есть рабочая гипотеза о филогенетических связях между соответствующими животными.

Остром, бэккер и ренессанс динозавров

Какова бы ни была причина «затишья», в конце 1960-х гг. оно подошло к концу, когда несколько палеонтологов взглянули на динозавров другими глазами. В некотором смысле они возродили более оптимистичный взгляд на нептичьих динозавров и древних птиц, существовавший в XIX в. Здесь берет начало ренессанс динозавров, и в нем в равных пропорциях перемешаны тщательные, детальные научные исследования и поспешные, необоснованные спекуляции. С ренессансом обычно связывают имена двух ученых (оба из США). Первый из них – Джон Остром из Музея естественной истории Пибоди в Йельском университете.

Ранняя научная работа Острома относилась к зубам и челюстям утконосых гадрозавров и рогатых динозавров вроде трицератопса – двух важных групп позднемеловых травоядных. Остром утверждал, что гадрозавры не были болотными обитателями, как считалось во времена «затишья», а жили на суше и питались хвойными растениями. Он также увидел доказательства того, что нептичьи динозавры обладали более сложным и социальным поведением, чем считалось раньше. Кроме того, он указал на признаки быстрого роста и более активной «теплокровной» физиологии для нептичьих динозавров, чем считалось во время «затишья».

Но все эти исследования померкли, когда он начал изучать птицеподобного теропода дейнониха (обнаруженного в Монтане в 1964 г.) и юрскую птицу археоптерикса. Остром не только описал необычную анатомию вооруженного серповидными когтями и очень проворного дейнониха, он также смог выделить многие черты, общие для дейнониха и археоптерикса. Их оказалось так много, что нельзя было не увидеть близкую эволюционную связь. Дейноних относится к меловому периоду (около 115 млн лет назад), тогда как археоптерикс – гораздо более древний, из юрского периода (около 150 млн лет назад). Это означает, что дейноних является долго существовавшим реликтом из более ранней эпохи. Остром предположил, что более древние и мелкие тероподы, похожие на дейнониха, еще ожидают своего первооткрывателя. Многочисленные открытия с тех пор подтвердили его правоту (к этой истории мы вернемся в главе 5).

Многие идеи Роберта Бэккера касательно биологии и эволюции динозавров были описаны и проиллюстрированы в его знаменитой книге, вышедшей в 1986 г., «Ереси о динозаврах» (The Dinosaur Heresies), которая оказала значительное влияние на нынешнее поколение исследователей

Идеи и наблюдения Острома получили широкое освещение в журналах и телешоу. Их энергично продвигал один из его учеников, знаменитый бунтарь Роберт Бэккер. Он утверждал, что микроскопическая структура костей динозавров показывает признаки быстрого роста, аналогичные таковым у млекопитающих и птиц, и что следы динозавров свидетельствуют о высоких скоростях ходьбы и бега, сравнимых со скоростью птиц и млекопитающих. Заодно он также рассматривал темпы эволюции динозавров, их общую анатомию и соотношение количества хищных и травоядных динозавров. Все эти доказательства, по словам Бэккера, говорили в пользу идеи, что динозавры были «теплокровными» животными, чьи тела и органы работали скорее как у птиц и млекопитающих, чем как у ящериц и крокодилов. Он также поддерживал работу Острома о происхождении птиц и утверждал, что традиционная гипотеза, преобладавшая в то время, – что нептичьи динозавры были эволюционными неудачами, уступавшими млекопитающим – была неверна и что динозавры были феноменальной историей успеха, превосходящей других животных в эволюционном отношении.

Нельзя считать впечатляющих гигантов прошлого (например, изображенных на рисунке травоядного стегозавра и рогатого теропода цератозавра) неудачами эволюции. Напротив, динозавры – одни из самых успешных животных, которые когда-либо появлялись на свет

Исследования динозавров в наши дни

Идеи и публикации Острома и Бэккера побудили других ученых уделить более пристальное внимание нептичьим динозаврам. Но было бы неверным утверждать, что Остром и Бэккер были единственными, кто проявил к ним интерес. По сути, исследовательские программы в Польше, России, Китае, Южной Африке, Аргентине и других странах означали, что ученые и за пределами США совершали захватывающие открытия. Некоторые из этих исследований появились в результате восстановления послевоенной экономики, но большая их часть была продолжением работ, которые начались еще во время «затишья», но ранее не привлекали много внимания или не демонстрировали впечатляющих результатов.

Как бы то ни было, идеи и открытия, выдвинутые Остромом и Бэккером, совпали с открытием новых удивительных динозавров из многих мест, включая дейнохейра из Монголии (известного своими огромными передними лапами), клыкастого гетеродонтозавра из Южной Африки, гребненосного травоядного уранозавра из Нигера и огромного длинношеего суперзавра из Колорадо. Добавьте в этот список дейнониха, и кажется, что все сошлось в нужное время, чтобы привлечь внимание журналистов и общественности. Ренессанс динозавров ознаменовал собой сдвиг в отношении того, сколько внимания уделяется динозаврам по сравнению с другими ископаемыми животными.

В последние десятилетия было названо множество новых видов нептичьих динозавров, и есть все основания полагать, что многие виды еще не открыты. График показывает, что нам предстоит пройти долгий путь, прежде чем мы увидим весь спектр разнообразия динозавров. Толстая линия показывает фактическую скорость открытий, сделанных до сих пор, а пунктирная линия – ожидаемую скорость открытий в будущем

С того времени изучение динозавров привлекает все больше ученых. Гипотеза Острома о происхождении птиц теперь настолько хорошо доказана, что ее можно считать одной из самых подтвержденных гипотез в истории развития позвоночных. Старинная гипотеза о том, что нептичьи динозавры были ошибкой эволюции, ужасающе неверна. Действительно, понимание биологии и анатомии динозавров имеет решающее значение, если мы хотим выяснить, как и где появились многие особенности птиц.

Столь же интересны и множество новых динозавров, которые были описаны с 1960-х гг. Новых динозавров, конечно, находили и раньше, с тех пор как первый ископаемый динозавр (мегалозавр) был назван в 1824 г., но невероятный всплеск открытий привел к тому, что более 85 % известных нептичьих динозавров названы с 1990 г.

Удивительные открытия позволили узнать больше о мягких тканях ископаемых динозавров и о структурах, покрывающих поверхность их тела. Теперь у нас есть масса информации о разных видах перьев и других покровов нептичьих динозавров. У нескольких экземпляров даже сохранились мускулы, кишечник и другие внутренние органы. Новые идеи о биологии и эволюции динозавров и новые открытия в сочетании с технологическими достижениями сделали изучение нептичьих динозавров и древних птиц одной из самых новаторских, активных областей палеонтологии. Сегодня наука о динозаврах выглядит совсем не так, как несколько десятилетий назад.

Изучение нептичьих динозавров и древних птиц со всей очевидностью показало, как мало исследований связано с анатомией нынешних животных, в частности по функциональной морфологии. Изучение динозавров вдохновило палеонтологов на проверку многих идей о моделях и тенденциях эволюции с использованием методов, первоначально применявшихся только к динозаврам. Так вопросы палеонтологов вызвали «анатомическую революцию», в ходе которой ученые стали на новом уровне изучать современных животных: слонов, ящериц, крокодилов и птиц.

Динозавры и мезозойский мир

Динозавры развивались в сложном мире, где сталкивались континенты, вздымались горы, поднимался и падал уровень моря, менялся климат, появлялись и исчезали группы животных и растений. Все эти события влияли на эволюцию динозавров, на их внешний вид, образ жизни и поведение. Многие полагают, что нептичьи динозавры и древние птицы обитали на зеленой тропической планете, покрытой жаркими лесами и болотами, и что мезозойские животные были приспособлены к жизни в постоянно теплых условиях. Часть регионов мира действительно была такой на протяжении части мезозоя, и по крайней мере некоторые динозавры жили в таких условиях. Тем не менее динозавры существовали так долго, что трудно делать обобщения об условиях, с которыми они сталкивались на протяжении своей невероятно длинной истории.

Когда динозавры впервые появились в триасовом периоде, все континенты были объединены в суперконтинент под названием Пангея (что означает «всеземля»). Иногда представляют, что Пангея – этакий прообраз континента, который существовал лишь потому, что континентальное разделение еще не началось. На самом деле он существовал как раз из-за слияния нескольких ранее отдельных кусков суши. Континенты сталкивались и расходились несколько раз до того, как Пангея образовалась около 300 млн лет назад.

Когда динозавры впервые появились около 230 млн лет назад, все континенты мира были объединены в суперконтинент под названием Пангея. Она простиралась с севера на юг и была окружена гигантским океаном – Панталассой

Существование суперконтинентов оказывает большое влияние на глобальный климат. Относительно небольшая береговая линия и наличие обширных областей внутри континента означают, что мало влаги от океана достигает внутренних областей. Это приводит к чрезвычайно низкой влажности и появлению огромных пустынь. В теории животные и растения, которые развиваются на суперконтинентах, имеют шансы расселиться практически по всему миру, поскольку никакие моря или океаны не могут предотвратить их распространение. На практике все не так просто: условия варьируют от одного региона к другому, а на пути все-таки могут возникнуть барьеры, замедляющие или предотвращающие распространение: например, горные хребты или области исключительной жары или холода. Это подтверждает и палеонтологическая летопись, поскольку триасовые динозавры и другие животные, как правило, не встречаются по всей Пангее. Вместо этого они ограничены конкретными климатическими зонами.

Около 200 млн лет назад Пангея начала распадаться вдоль разлома, идущего с востока на запад. Она разделилась на два новых континента: Лавразию на севере и Гондвану на юге. С этого момента животные севера и юга вышли на разные эволюционные траектории, все более отличаясь друг от друга. Оба континента продолжили распад. Образование Североатлантического океана около 180 млн лет назад привело к тому, что Лавразия разделилась на западную часть (состоящую из Северной Америки) и восточную (состоящую из Гренландии, Европы и Азии). История Гондваны чуть посложнее: Южная Америка, Индия, Мадагаскар и Австралазия отделились от Антарктиды и друг от друга в разное время – от 110 до 40 млн лет назад. В основном части Гондваны переместились на север, Африка и Индия в конечном итоге столкнулись с Европой и Азией, а Южная Америка присоединилась к Северной Америке через наземный «мост».

Около 180 млн лет назад (вверху) во время юры Пангея разделилась на северную часть (Лавразию) и южную (Гондвану). Береговая линия стала длиннее, а климат – более прохладным и влажным.

К концу мела мир выглядел, по сути, как сейчас (внизу). Атлантический океан отделил Европу и Африку от Северной и Южной Америки, а континенты Гондваны в основном отделились друг от друга. Высокий уровень моря означал, что мелкие моря покрывали низменные регионы

Один из главных вопросов в истории динозавров – как этот континентальный распад повлиял на их эволюцию. Произошли ли ключевые события эволюции динозавров потому, что популяции динозавров были разделены и перемещены из-за разделения континентов? Этими вопросами занимается биогеография – наука о распределении животных и растений. Обнаруженные в последние годы виды динозавров показали, что континентальное движение, вероятно, было основным фактором их распространения. Большинство динозавров теперь имеет палеонтологическую летопись, простирающуюся вплоть до юрского периода – до того времени, когда континентальные связи позволяли животным широко распространяться. Классический пример – длинношеие травоядные под названием титанозавры. В течение многих лет титанозавры были в основном известны из верхнемеловых пород Южной Америки, Мадагаскара и Индии. Редкие находки в Европе, Азии и Северной Америке интерпретировались как указание на то, что члены этой группы перемещались на север, двигаясь от острова к острову.

Недавно обнаруженные окаменелости несколько противоречат этому взгляду, показав, что титанозавры присутствовали в Лавразии с самого начала мелового периода. Это распределение поддерживает идею о том, что они широко распространились еще на ранних этапах своей истории благодаря наличию континентальных связей, а их последующее расселение является результатом континентального разлома и смещения. Конечно, были случаи, когда динозавры заселяли новые регионы, пересекая «мосты».

На распределение динозавров (и других наземных животных) может влиять движение континентов, а также переселения самих животных по сухопутным «мостам» или даже по морю. Две карты выше показывают, как движение континентов могло повлиять на распределение гипотетической группы динозавров. Животные, обитавшие на сплошной суше, могут в конечном итоге оказаться на отдельных территориях, по мере того как части суши отделяются друг от друга, забирая животных с собой. Карта ниже показывает, как животные могут использовать наземные «мосты» и короткие заплывы между островами, чтобы переместиться из одного региона в другой

Поскольку мир мезозоя был в основном теплым, вряд ли много воды существовало в виде ледников. Как следствие, уровень моря был самым высоким за всю историю, и низменные районы суши затоплены. Большая часть Европы расположена в низменностях, что означает, что во время юры и мела большие площади были под водой, а оставшаяся территория представляла собой островные архипелаги и изолированные мини-континенты. В то же время большая часть Центральной Азии была покрыта неглубоким морем, что означает, что Восточная Азия была отрезана от Восточной Европы. На Северную Америку сильно повлиял высокий уровень моря: во второй половине мелового периода она была разрезана пополам большим морским проливом.

Архаичный гадрозавр тельматозавр – один из нескольких необычных островных динозавров, живших в позднем мелу на территории современной Румынии. Такие динозавры были более характерны для начала мелового периода

Из-за высокого уровня моря некоторые юрские и меловые динозавры были эндемичны для островных земель и в основном развивались в изоляции. Знаменитые позднемеловые динозавры, такие как тираннозавр и трицератопс, не получили широкого распространения, а жили только на длинном узком континенте – Ларамидии, из которого потом образовались западная Канада и большая часть дальнего запада США. Совсем другие динозавры жили в Аппалачии – территории на востоке, которая сегодня образует восточную Канаду и восточную часть США. Странные островные динозавры также обитали на островах позднемеловой Европы. Одни, в том числе различные зауроподы, анкилозавры и гадрозавры, были карликами, вдвое или даже втрое меньше своих родственников из иных регионов. Другие, как румынский гадрозавр тельматозавр, были последними представителями группы, вымершей за пределами островов. Третьи были своеобразными и уникальными обитателями островов.

Климат и погода

На протяжении всего мезозоя мир был в тепличной или парниковой фазе. Средние глобальные температуры были высокими, полярного льда не было вообще, а леса росли далеко за полярным кругом. Триасовый мир, как мы уже видели, страдал от жары и засух, а пустынные условия доминировали в Пангее. В начале триаса температура в самых жарких частях суперконтинента почти наверняка была выше, чем сейчас. Вероятно, это было самое жаркое время за последние несколько сотен миллионов лет. Средняя глобальная температура в раннем триасе приближалась к 30°C (сегодня средняя температура 14°C), а температура поверхности моря превышала невероятные 40°C (сегодня около 17°C). Такие чрезвычайно высокие температуры также имели место в конце предыдущей геологической эпохи – перми – и, вероятно, сделали жизнь невозможной для многих растений и животных.

В позднем триасе стало прохладнее, но в целом климат остался жарким, поэтому среди обитателей суши, несомненно, было много жителей пустыни. Длительный период засухи и жары, наконец, закончился во время юрского периода, так как из-за распада континентов увеличилась протяженность береговой линии. Климат стал более прохладным и влажным, и огромные леса распространились по всем тропическим регионам мира. Средняя глобальная температура в середине юры, по-видимому, была лишь на 3°C выше, чем сегодня. Территории внутри континентов по-прежнему оставались засушливыми, но влажные сезоны все-таки были. Об этом говорят огромные массы воздуха, движущегося над гигантскими теплыми океанами, а также окаменелые свидетельства.

Многие динозавры, жившие в позднем триасе, должны были приспособиться к сухим пустынным условиям, широко распространенным в то время. Но кое-где были озера, реки и болота. Несомненно, к ним приходили динозавры – чтобы покормиться или на водопой

Условия, похожие на юрские, кое-где сохранились и в меловом периоде. Все изменилось с приходом глобального потепления, которое называется меловой термальный максимум. Это произошло примерно между 120 и 80 млн лет назад (промежуток времени от середины раннего мела до середины позднего). Это привело к тому, что средняя температура суши стала примерно на 6°C выше, чем сегодня, а температура поверхности моря – на 9°C выше. В результате пышные леса протянулись от экватора до полюсов. Некоторые компьютерные модели показывают, что в это время растительности во всем мире было намного больше, чем за весь остальной мезозой. Большие площади растительности ослабляют воздушные потоки и таким образом уменьшают перемешивание атмосферы. Они также оказывают влияние на то, где и в каком количестве выпадают осадки. Почему произошло меловое потепление – неясно. Одна из гипотез заключается в том, что его вызвал высокий уровень углекислого газа (CO_2), выделяемого вулканами. Какова бы ни была причина, эти знойные, супертепличные условия, несомненно, повлияли на эволюцию животных.

Состав атмосферы и климат значительно изменились за последние 600 млн лет. График показывает, что глобальная температура (голубая линия) во время мезозоя была в целом высокой, отчасти потому, что уровень углекислого газа в атмосфере (серая линия) тоже был высок

Несмотря на высокие температуры, мезозойская Земля не была вечными тропиками по всей поверхности. Моделирование показало, что даже в парниковом мире может быть прохладно внутри континентов, на высокогорьях и у полюсов. Действительно, данные из некоторых областей мезозойского мира указывают на прохладные условия, похожие на климат современных Британии, Нью-Йорка или северной Японии. Такой, например, была провинция Ляонин в западном Китае, известная сотнями окаменелостей ранних птиц и других пернатых теропод. По-видимому, среднегодовая температура во время раннего мела составляла там около 8-11°C. Возможно, поэтому часть пернатых динозавров из Ляонина так хорошо защищена от холода (у некоторых перьями покрыты даже ноги до самых кончиков пальцев). Есть вероятность, что они специально приспособились для жизни в прохладном климате.

Нептичьи динозавры многих видов также обитали в Австралии, Аляске и Антарктиде, когда эти части мира находились за полярным кругом, а значит, зимой там наступала полярная ночь и опускалась температура. В мезозое там было не так холодно, как сейчас, но достаточно прохладно, и все же динозавры жили в этом регионе круглый год.

Динозавры существовали очень долго, и за это время с планетой происходили самые разные изменения. Суперконтинент разделился на части, уровень моря несколько раз поднимался и падал, а температура повышалась иногда до максимально тепличных условий. Несомненно, эти многочисленные изменения сильно повлияли на эволюцию динозавров, на то, как и где они жили. В последние годы новые данные о мезозойских температурах и окаменелостях позволили палеонтологам соотнести эволюционные события в истории динозавров с изменениями климата и формы континентов. И чем дальше, тем лучше мы понимаем, как эти факторы взаимодействовали между собой.

Динозавры поздней юры, такие как стегозавр, хищный аллозавр и длинношеий суперзавр, развивались в мире, где средняя температура была немного выше, чем сегодня. Цветковые растения еще не появились, в огромных лесах преобладали хвойные деревья, саговники и папоротники современного облика

Динозавры на древе жизни

Динозавры – это рептилии, часть той же группы животных, что и черепахи, крокодилы, змеи и ящерицы. Как у современных рептилий, у динозавров была чешуйчатая кожа, и они могли жить в засушливых условиях далеко от воды. Основываясь на знаниях о современных рептилиях, при помощи брекетинга мы можем сделать вывод, что динозавры хорошо видели, различали цвета, у них было разделенное на камеры сердце, внутреннее оплодотворение, а также пищеварительная и репродуктивная система, по сути, аналогичная таковой у современных рептилий.

Хотя это технически верно и непротиворечиво, проблема в том, что термин «рептилия» ассоциируется с такими животными, как черепахи, ящерицы, змеи и крокодилы. Они относятся к так называемым холоднокровным, обычно у них низкие энергетические потребности, и они, как правило, менее активны, чем так называемые теплокровные птицы и млекопитающие (как мы увидим в главе 4, использование терминов «холоднокровный» и «теплокровный» вводит в заблуждение и временами неверно). Поэтому люди склонны приписывать этот набор признаков любому животному, которое называется рептилией. Но в научном смысле термин «рептилия» означает всего лишь группу животных, которая включает черепах, ящериц, змей, крокодилов и всех животных, имеющих с ними общего предка. Следовательно, принадлежность динозавров к рептилиям не означает, что они во всех аспектах своей биологии были похожи на современных рептилий вроде ящериц и крокодилов. (Так как птицы являются частью клады Dinosauria, с эволюционной точки зрения их тоже следует рассматривать как подгруппу рептилий.)

У динозавров есть ключевая особенность черепа, типичная для архозавров, – дополнительное отверстие между ноздрей и глазницей, которое называется предглазничным окном. Его заполнял воздушный мешок

На задней поверхности бедренной кости у архозавров есть гребень, который называется четвертый трохантер. Он есть у современных крокодилов. К нему крепится огромная мышца, соединенная с хвостом

Скелеты динозавров демонстрируют набор анатомических признаков, уникальных для архозавров – их еще иногда называют правящими рептилиями. К ним относится большое отверстие в черепе, которое называется предглазничным окном, и крупный выступ для прикрепления мышц на задней поверхности бедра – четвертый трохантер. Оба признака связаны с важными особенностями анатомии мягких тканей архозавров. К краям предглазничного окна крепились определенные мышцы, открывающие челюсти. Также там располагался большой, наполненный воздухом мешок, который, возможно, сыграл важную роль в облегчении головы и терморегуляции. Кроме того, к четвертому трохантеру крепилась гигантская хвостово-бедренная мышца, соединенная с хвостом и оттягивающая бедро назад во время ходьбы или бега.

Существует две основные линии архозавров. Первая включает современных крокодилов и их родственников и называется крокодилоподобными. У них сложный голеностопный сустав и костные пластины, которые проходят вдоль верхней части шеи, спины и хвоста. Вторая крупная линия архозавров включает птиц (и, следовательно, всех остальных динозавров) и их близких родственников и называется птицеподобными (научное название, наиболее часто используемое для них, – орнитодиры). У птицеподобных архозавров простой голеностопный сустав и, как правило, нет костных пластин, в отличие от двоюродных братьев – крокодилов. Также у них более длинная и тонкая шея и более узкая и длинная стопа.

Ископаемые находки показывают, что эти две группы разошлись в начале триаса – около 247 млн лет назад. Это произошло вскоре после масштабного массового вымирания, которым завершился пермский период. Похоже, что архозавры быстро эволюционировали, чтобы заполнить новые, относительно пустые экологические ниши, возникшие после вымирания.

Динозавры являются близкими родственниками птерозавров и образуют с ними кладу орнитодир. А орнитодиры – близкие родственники крокодилоподобных архозавров. Вместе они образуют кладу Archosauria

На ранних этапах эволюции птицеподобные архозавры были очень мелкими. Архозавр из позднего триаса Шотландии под названием склеромохлус, видимо, является хорошим примером того, как они выглядели. Это был длинноногий, стройный хищник (менее 20 см в длину), который, вероятно, охотился на насекомых. Длинные кости ног и стоп навели некоторых ученых на мысль, что он, возможно, был приспособлен к передвижению прыжками или скачками. Животные вроде склеромохлуса, по-видимому, были родоначальниками птерозавров – перепончатокрылых летающих мезозойских рептилий, а также другой группы – тоже мелких и легких динозавроморфов. Их название (означающее «с виду как динозавры») намекает, что динозавроморфы в конечном итоге породили динозавров и тем самым дали жизнь династии, включающей самых крупных и успешных животных, когда-либо живших на Земле. Понадобилось еще немало времени – возможно, больше 30 млн лет, – чтобы динозавроморфы достигли крупных размеров и заняли важные, заметные роли в сообществах животных. Почему путь к успеху занял так много времени? Что мешало птицеподобным архозаврам выйти на первый план?

Крошечный склеромохлус из позднего триаса Шотландии, вероятно, был родственником и птерозаврам, и динозаврам. Всего найдено 7 экземпляров, ни один из которых хорошо не сохранился

Правление крокодилоподобных архозавров

Сегодня из крокодилоподобных архозавров остался только один отряд: крокодилы, в который входят собственно крокодилы, аллигаторы и гавиалы. По сравнению с разнообразием, которое существовало среди древних крокодилоподобных триаса, это лишь верхушка айсберга. В те времена они занимали множество экологических ниш, которые во времена юры и мела достались динозаврам. Среди них были четвероногие, покрытые броней, всеядные и травоядные – этозавры, а также хищники с высокими массивными черепами и острыми зубами – райузухии.

Самые крупные райузухии были гигантами длиной 8 м и более. Совершенно очевидно, что они были высшими хищниками своего времени. Многие ходили на четырех лапах, у других были короткие передние конечности, и, похоже, они были двуногими. Также известны четвероногие родственники райузухий с гребнем на спине. Один из них – китайский лотозавр – обладал беззубым клювом и, вероятно, был всеядным или травоядным. Другие представители группы передвигались на двух ногах, имели тонкие передние конечности, длинную шею и короткий, беззубый череп. Самый известный из них – эффигия из США.

Во времена триаса различные крокодилы занимали те ниши, которые впоследствии заполнили динозавры, и были доминирующими потребителями и хищниками в большинстве сообществ триаса. Динозавры, видимо, не могли взять верх, пока жили крокодилоподобные архозавры. Что это говорит нам о ранней истории динозавров и их пути к успеху? Сейчас расскажем.

Крокодиловые архозавры нескольких групп стали всеядными или травоядными. Одним из самых странных был среднетриасовый лотозавр из Китая. Это было беззубое четвероногое с гребнем на спине

Динозавры: начало

Динозавры доминировали на суше весь юрский и меловой периоды – примерно от 200 млн до 66 млн лет назад. Возникли они, скорее всего, гораздо раньше – в среднем триасе, около 240 млн лет назад. Ранние динозавры встречаются редко, известно лишь несколько видов.

Мы уже видели, что динозавры относятся к группе птицеподобных архозавров, которые называются динозавроморфами. От них произошло несколько линий, но только динозавры прожили дольше триаса и продолжили развивать разнообразие образа жизни и форм тела. Что говорят нам ранние динозавроморфы о происхождении динозавров? Все они – маленькие, легкие животные. У группы под названием лагерпетиды – известной из Аргентины и США – необычное строение ног. Два пальца на внутренней стороне сильно уменьшены, в результате получается асимметричная нога, подходящая для быстрого бега или даже прыжков и скачков. Динозавроморф из Аргентины – маразух – не имеет этой странной анатомии стопы, и формы его костей шеи, бедер и задних конечностей показывают, что он был более тесно связан с динозаврами. Пропорции скелета маразуха показывают, что он был двуногим. Еще у него острые, изогнутые назад зубы хищника. Как лагерпетиды, так и маразухи были маленькими, длиной менее 70 см.

Теперь переходим к силезавридам, динозавроморфам из среднего и позднего триаса, которые еще сильнее похожи на динозавров, чем маразух. Рост большинства силезавридов составлял от 1,5 до 3 м в длину. Они были стройными, длинношеими животными, их длинные передние конечности, возможно, указывали на четвероногий способ передвижения. Силезавриды названы по роду силезавр из Польши, но с тех пор их нашли в США, Бразилии, Аргентине, Танзании, Замбии и Марокко, так что они явно были широко распространены в триасовом мире.

Маразух – близкий родственник динозавров из позднего триаса Аргентины. Пропорции конечностей показывают, что он был двуногим, а зубы говорят о том, что он, скорее всего, был хищником. Но не все близкие родственники динозавров были похожи на него. Некоторые были всеядными или травоядными животными и передвигались на четырех ногах

Интересная особенность силезавридов заключается в том, что их зубы и челюсти указывают на травоядный или всеядный образ жизни. Зубы имеют листовидную форму и сильно зазубрены, а передняя часть нижней челюсти – беззубая и клювовидная. Раньше считалось, что динозавры произошли от острозубых хищников вроде маразуха. Но так как силезавриды были травоядными или всеядными, возможно, динозавры на самом деле произошли от травоядных или всеядных предков. В поддержку этой гипотезы говорит тот факт, что две из трех основных групп динозавров – травоядные или всеядные, а не хищные. Возможно, что силезавриды просто были очень необычными, а их общий с динозаврами предок все-таки был хищником. Как всегда в таких случаях, нужно больше окаменелостей, чтобы понять, что именно произошло.

Стоит упомянуть еще одного динозавроморфа. Это ньясазавр из Танзании – животное, от которого пока что найдены только кости передней лапы и позвонки из области таза. Ньясазавр, похоже, еще ближе к динозаврам, чем силезавриды. Есть вероятность, что он был ранним динозавром, но мы не можем эту гипотезу ни подтвердить, ни опровергнуть, пока у нас не будет больше окаменелостей. Ньясазавринтересен также своим возрастом. Его остатки датированы примерно 243 млн лет назад. Это говорит о том, что разные группы динозавроморфов, в том числе динозавры, разделились в среднем триасе.

Особенности строения конечностей и тазового пояса ранних динозавроморфов показывают, что у них были длинные прямые ноги, расположенные непосредственно под телом. С виду все они эффективные бегуны, способные быстро передвигаться. При ближайшем рассмотрении выясняется, что другие птицеподобные архозавры тоже были приспособлены к быстрому эффективному передвижению, как и подавляющее большинство ранних крокодилоподобных архозавров. Почему это важно? Получается, что у динозавров не было необычных или исключительных способностей к бегу или ходьбе.

Несколько динозавроподобных архозавров из среднего и позднего триаса – лагерпетиды, маразух и силезавриды – вместе с динозаврами относятся к кладе Dinosauromorpha. Все были маленькими легкими животными

Мы подходим к одной из основных проблем, связанных с происхождением динозавров. На протяжении большей части XX в. считалось, что динозавры стали доминировать на суше, потому что опередили всех остальных сухопутных животных в конкурентной борьбе. Другими словами, считалось, что динозавры лучше бегали, лучше находили добычу и другие ресурсы, а также лучше размножались, чем другие животные того времени. Но чем больше мы узнаем о жизни триасовых животных на суше, тем менее вероятным становится представление о превосходстве динозавров.

Ньясазавр из среднего триаса Танзании – динозавроморф, очень похожий на динозавра. Возможно, он и был ранним динозавром. В его мире доминировали другие животные, среди них изображенные на заднем плане ринхозавры

Мы уже видели, что крокодилоподобные архозавры в триасе занимали экологические ниши, которые обычно считаются типичными для динозавров. Гипотеза, что маленькие, хрупко сложенные динозавроморфы и ранние динозавры могли напрямую конкурировать со своими гигантскими крокодилоподобными родственниками, крайне маловероятна. Скорее всего, динозавроморфы и ранние динозавры были скрытными животными. Они прятались от своих гораздо более крупных и грозных соседей, рискуя быть убитыми и съеденными. Летопись окаменелостей также показывает, что ни динозавроморфы, ни ранние динозавры не были многочисленны по сравнению с другими животными того времени, к тому же ранние динозавры не были широко распространены – практически все виды происходят только из западной Гондваны. Также важно, что окаменелости из среднего триаса (например, ньясазавр) показывают, что динозавры распространялись медленно и постепенно, а не одним стремительным рывком.

Основные события эволюции триасовых архозавров. Крокодилоподобные архозавры доминировали большую часть триаса и, возможно, препятствовали развитию динозавров большего размера

Таким образом, предположение, что динозавры смогли захватить мир, потому что они экологически, физиологически или анатомически превосходили других животных, не подтверждается. Так что же случилось на самом деле? Поздний триас был бурным временем, когда массовое вымирание резко изменило жизнь на суше и привело к упадку и исчезновению нескольких групп животных. Как и в случае куда более известного массового вымирания в конце мелового периода, точная причина вымирания в конце триаса – предмет многих споров и разногласий. По-видимому, основными причинами стали резкое изменение уровня моря и фаза бурной вулканической активности. Возможно, было даже больше одного вымирания: сначала около 220 млн лет назад, а потом в самом конце триаса – 201 млн лет назад. Что бы ни случилось, крокодилоподобные архозавры сильно пострадали, и исчезли все, кроме одной линии под названием крокодиломорфы, от которой в конце концов произошли современные крокодилы. Динозавры не погибли, возможно, потому, что они были мелкими и, следовательно, лучше могли противостоять изменениям климата и сокращению ресурсов, а также могли быстрее восполнить потери из-за меньшей продолжительности жизни и более быстрого роста. Когда исчезли крокодилоподобные архозавры, динозавры унаследовали нашу планету с пустующими экологическими нишами, которые раньше занимали крупные наземные животные. С этой точки зрения динозавры были «невольными победителями» – они унаследовали Землю благодаря несчастью, случившемуся с другими, а не потому, что были в чем-то лучше или более приспособлены.

Наконец-то все было готово, чтобы динозавры захватили мир.

2. Семейное древо динозавров

Одна из целей ученых, занимающихся динозаврами, состоит в том, чтобы воссоздать семейное древо динозавров – понять, как виды связаны друг с другом, и упорядочить их в последовательности, которая соответствует ходу эволюции. Процесс эволюции еще называют филогенезом, а его изучение – филогенетикой. По филогенезу динозавров написано огромное количество работ. Построение хорошей, рабочей филогенетической модели – ключ к пониманию закономерностей процессов в природе. Зная, как формируется семейное древо, можно понять эволюционные тенденции внутри группы, связанные, например, с размерами тела или поеданием растений, а затем посмотреть, не вызваны ли эти тенденции другими событиями, такими как климатические изменения или распад континентов. А еще такие исследования хорошо высвечивают пробелы в наших знаниях.

У динозавров есть много уникальных признаков строения костей. Многие из них могут заметить только люди, хорошо знающие анатомию. К ним относятся приподнятые вздутия в верхней части шейных позвонков, которые называются эпипофизы, удлиненный мышечный гребень на верхней части плечевой кости, полностью открытый, окошкообразный бедренный сустав и чрезвычайно узкая малая берцовая кость, имеющая очень небольшую площадь контакта с костями голеностопного сустава. Поскольку эти особенности уникальны для динозавров и отсутствуют у других архозавров, они доказывают, что динозавры – действительно клада, то есть группа организмов, в которой виды происходят от одного общего предка.

Динозавры делятся на три основные клады: завроподоморфов, птицетазовых и теропод. Представители одной из них (теропод) дожили до наших дней. Эти простые кладограммы изображают три основные гипотезы о связях между этими кладами

В начале своей истории динозавры разделились на три основные ветви: завроподоморфов (завропод и их родственников), теропод (хищных динозавров и птиц) и птицетазовых (бронированных, рогатых и утконосых динозавров и их родственников). Мы знаем, что их пути разошлись больше 230 млн лет назад (начало позднего триаса), потому что представители всех трех групп известны из пород этого возраста. Ранние представители всех групп были похожи друг на друга. Все они были мелкими, двуногими, легкими всеядными или хищниками с ловкими хватательными передними конечностями. До 2017 г. специалисты сходились на том, что завроподоморфы и тероподы образовывали группу под названием ящеротазовые, и гипотеза, что главным событием в эволюции ранних динозавров был раскол между ящеротазовыми и птицетазовыми, была «общепринятой», или «традиционной».

Эта гипотеза оказалась под вопросом в 2017 г., когда Мэтью Барон с коллегами представили данные в пользу того, что птицетазовые динозавры и тероподы на самом деле ближе друг к другу и вместе образуют группу под названием Omithoscelida («птицелапые»), а завроподоморфы – их более дальние родственники. Версия вызвала массу споров, и теперь эволюция ранних динозавров является одной из наиболее горячо обсуждаемых тем в изучении динозавров. Одни исследования по-прежнему поддерживают разделение на птицетазовых и ящеротазовых, другие – разделение на «птицелапых» и завроподоморфов, а третьи и вовсе объединяют завроподоморфов и птицетазовых в группу под названием Phytodinosauria.

Тероподы: хищные динозавры и птицы

Хищные динозавры и птицы называются тероподами. Они образуют одну из трех больших групп динозавров. Обратите внимание, что словосочетание «хищный динозавр» – просто обобщение, на самом деле многие нептичьи тероподы были всеядными или даже травоядными. Птицы, конечно, тоже много раз переходили на всеядный и травоядный образ жизни.

Ранние тероподы (те, что ближе к вершине кладограммы) были в основном мелкими легкими хищниками, у которых отсутствовали многие птичьи черты, характерные для более поздних групп. В кладе теропод животные гигантских размеров независимо друг от друга появлялись несколько раз. Хотя на этой кладограмме герреразавриды показаны среди теропод, некоторые ученые считают их отдельной группой ранних динозавров

В целом все тероподы – даже самые древние – похожи на птиц. Почти все они двуногие, у большинства видов узкая птичья нога и первая плюсневая кость не соприкасается с лодыжкой (плюсневые кости – это кости, образующие длинную часть стопы). Первая плюсневая кость связана с первым пальцем. У теропод он обычно уменьшен или расположен выше на ноге, чем у других динозавров. В ходе эволюции птиц у них развился увеличенный внутренний палец. Мы еще поговорим об этом в главе 5.

Передние конечности тероподовых динозавров обычно были приспособлены к хищническому образу жизни. На кончиках пальцев были когти, которые поддерживались специальными костями, сильно изогнутыми и с особыми выпуклостями снизу. Эти выпуклости называются флексорными бугорками. К ним крепились сильные сгибающие мышцы – флексоры и связки – те приспособления, благодаря которым эти животные могли вонзать когти в тела своих жертв. На старых реконструкциях тероподы часто изображаются с ладонями, обращенными к земле. Сочлененные скелеты, а также подробное изучение возможных положений суставов теропод показывают, что их передние лапы были зафиксированы в положении «ладонями внутрь». О том, какую роль это могло сыграть в их поведении, мы поговорим в главе 4.

Даже если не учитывать птиц, тероподы очень разнообразны. К ним относится более трети всех видов динозавров. Сегодня существует около 10 000 видов птиц, больше, чем всех остальных динозавров. Это значит, что тероподы – самая большая и успешная группа динозавров из когда-либо существовавших. Уменьшившись в размерах и научившись летать, птицы – а, значит, и тероподы – стали одним из величайших триумфов в истории позвоночных.

Можно считать, что тероподы состоят из трех основных групп, каждой из которых мы уделим внимание. В первую входят виды, появившиеся на заре существования клады. Они меньше похожи на птиц, чем их более поздние родичи, и мы будем называть их «архаичными тероподами». Во вторую группу входят мегалозавриды, спинозавриды и аллозавроиды. В основном это крупные тероподы, среди которых были как крупноголовые суперхищники, так и длинномордые рыбоеды. Наконец, к третьей группе относятся птицы и все птицеподобные динозавры. Она называется целурозавры.

«Архаичные тероподы»: герреразавры, целофизоиды, неоцератозавры

Самые древние тероподы родом из позднего триаса Аргентины, им примерно 230 млн лет. Эодромей – небольшой (всего 1,2 м) и легко сложенный, что характерно для самых древних представителей всех трех основных групп динозавров. Он похож на другого маленького аргентинского динозавра – эораптора, причем настолько сильно, что эораптора часто относят к ранним тероподам. На самом деле некоторые особенности строения зубов говорят нам, что эораптор вообще может быть завроподоморфом, и его точное положение все еще вызывает споры, как и положение других триасовых динозавров.

Тероподы обладали узкой птичьей стопой, где вся нагрузка приходилась на пальцы II, III и IV. Пальцы I и II были модифицированы, укорочены, а у некоторых групп утрачены вовсе. На рисунке правая нога, внутренняя часть стопы справа

Из-за этого группу тероподообразных хищников из позднего триаса – герреразаврид – постоянно переставляют с места на место в исследованиях эволюции динозавров. Некоторые признаки анатомии герреразаврид указывают, что они могут быть близкими родственниками завроподоморфов, а не тероподами, а в некоторых исследованиях их вообще причисляют не к динозаврам, а к их близким родственникам. Некоторые герреразавриды были длиной около 2 м, а самый крупный – герреразавр – достигал 6 м. Это был крупный, грозный хищник, вооруженный длинными зубами-лезвиями и мощными когтями на лапах, явно один из главных наземных хищников позднего триаса.

Для теропод характерны несколько уникальных особенностей скелета. Это заполненные воздухом карманы в костях черепа и шеи, которых нет у ранних членов других групп, сильно редуцированный пятый палец передней конечности, а также костный «башмак» на конце седалищной кости. Со временем тероподы увеличились в размерах и научились справляться с большой добычей.

Некоторые потомки животных, похожих на эодромея, увеличились в размерах (как мы скоро увидим), у других развились тонкие, хрупкие черепа. Большинство из них относится к группе под названием целофизоиды. Это стройные легкие динозавры от 2 до 3 м длиной. На верхней челюсти у них неглубокая беззубая выемка, предназначенная, видимо, чтобы хватать и удерживать небольшую добычу. Охотились они, вероятно, на крупных насекомых, ящерицеобразных рептилий и детенышей динозавров. Вполне возможно, что целофизоиды вели себя подобно болотным птицам и иногда ловили рыбу и других водных животных. Сотни остатков целофизоидов найдены в местонахождениях ископаемых США и Южной Африки, самое известное из которых – верхнетриасовое местонахождение Гост Ранч в Аризоне. Похоже, там погибла огромная стая животных или даже несколько стай, но, что именно привело к массовой гибели, неизвестно.

Эодромей относится к очень древним тероподам из Аргентины. Это был мелкий хищник, а крючковатые когти и пилообразные зубы позволяли ловить добычу размером с ящерицу. Неизвестно, были ли ранние динозавры покрыты пухом или нет. Выяснить это помогут только новые, хорошо сохранившиеся окаменелости

У целофизиса были и более крупные родственники, самый известный из которых – семиметровый дилофозавр из нижней юры США. С целофизисом его роднит наличие выемки на верхней челюсти и изящное сложение. А особенным его делают два пластинчатых гребня на морде. На сегодняшний день неизвестно, зачем были нужны эти гребни или почему они появились, но, похоже, что они выполняли демонстративную функцию. Возможно, они сигнализировали о наступлении половой зрелости или готовности к размножению. Когда мы рассмотрим другие группы динозавров, станет видно, что у многих видов были всевозможные костные выросты, воротники, гребни или рога.

Наконец, среди «архаичных теропод» есть большая группа видов под названием неоцератозавры. К ним относятся крупные могучие хищники, лучшими примерами которых являются цератозавр из поздней юры и позднемеловая группа, известная как абелизавриды. К абелизавридам относятся карнотавр из Аргентины и майюнгазавр из Мадагаскара. Помимо этих могучих хищников некоторые более мелкие и легкие тероподы – ноазавриды – тоже относятся к неоцератозаврам. Название цератозавр означает «рогатый ящер» и намекает на большой рог на носу. У него также были рожки над глазами, костные наросты вдоль середины шеи, спины и хвоста и очень длинные зубы в верхней челюсти.

Целофизис – один из самых известных ранних теропод. Найдены сотни экземпляров, в том числе несколько полных скелетов. Неглубокий узкий череп предполагает образ жизни, связанный с ловлей маленькой быстрой добычи

У некоторых абелизаврид тоже имелись рога. У карнотавра это были закругленные отростки над глазами, а у майюнгазавра – на лбу. Некоторые особенности анатомии абелизаврид необычны. Как правило, у них были короткие, широкие морды. У некоторых видов передние лапы были уменьшены, кисть маленькая, а пальцы и вовсе превратились в обрубки без когтей. При этом, хотя у одних видов были длинные ноги и вообще они были похожи на остальных крупных теропод, у других видов – например, майюнгазавра – ноги были короткие и крепкие. Эти особенности показывают, что и поведение абелизаврид отличалось от других крупных хищников.

Цератозавр (справа) – крупный теропод из поздней юры США и Португалии. Его название означает «рогатый ящер». Он жил одновременно со множеством травоядных динозавров, среди которых были изображенные здесь гигантские брахиозавры

Среди экспертов есть разногласия насчет того, как основные группы теропод связаны друг с другом. На кладограмме слева несколько архаичных групп объединены в кладу цератозавры. Новые исследования опровергли эту гипотезу, что показано на кладограмме справа

В 1980-1990-х гг. большинство экспертов считали, что целофизоиды, дилофозавры и неоцератозавры образуют кладу под названием цератозавры. Предполагалось, что все цератозавры входили в нее из-за нескольких общих признаков: сросшихся костей ног, сросшихся костей таза и др. Многие из них имели рога и гребни на голове, многие выглядели «устаревшими» по сравнению с более птицеподобными тероподами, и большинство обитали только на Гондване. Поэтому выделение цератозавров в отдельную кладу казалось привлекательной идеей. Однако после новых исследований стало ясно, что признаки, которые считались общими для цератозавров, широко распространены среди теропод в целом. Современные данные говорят о том, что дилофозавры и неоцератозавры более тесно связаны с крупной кладой, включающей аллозавра, тираннозавра и птиц, чем с более «архаичными» целофизоидами.

Мегалозавриды, спинозавры и аллозавриды

Переходим ко второму крупному подмножеству теропод. Сюда входят группы, включающие огромных, эффектных хищников, причем некоторые их них – одни из крупнейших наземных хищников в истории. Две основные клады в этой части генеалогического древа – мегалозавроиды и аллозавроиды.

Мегалозавроиды так называются по роду мегалозавр из средней юры Англии, первого нептичьего динозавра, который получил научное название. Даже сегодня от него найдены лишь отдельные фрагменты, но некоторые его родственники, например эустрептоспондил из поздней юры Англии и торвозавр из поздней юры США и Португалии, представлены более полными скелетами. Эти животные объединяются в кладу мегалозавроидов под названием мегалозавриды. Похоже, они были сухопутными хищниками и для убийства добычи могли наносить режущие раны своими пилоообразными зубами, а колющие и рваные раны – когтистыми лапами.

Ножевидные, слегка изогнутые зубы, подобные этому, типичны для больших теропод, таких как мегалозавриды и аллозавриды. Вдоль переднего и заднего краев коронки зуба проходят тонкие зазубрины. Такие зубы специально приспособлены, чтобы рассекать плоть

Другая группа мегалозавроидов пошла в совершенно другом направлении. У них была удлиненная крокодилоподобная морда, а у некоторых – конусообразные зубы без зазубрин и очень мощные передние конечности. Это спинозавриды – тероподы мелового периода, которые приспособились к земноводному образу жизни и питались рыбой.

О спинозавридах впервые узнали в 1915 г., когда в Египте был описан гигантский спинозавр с гребнем на спине. Увы, остатки, которые тогда нашли, не давали полного представления об этом динозавре, поэтому его представляли как этакого мегалозавра, но с гребнем на спине. К тому же единственный известный экземпляр был уничтожен при бомбардировке во время Второй мировой войны. С 1970-х гг. поразительные находки из Марокко, Ливии и других стран Северной Африки дали нам достаточно информации, чтобы с уверенностью представить спинозавра. Он был гигантом: возможно, достигал 14 м и 10 т, что делает его самым крупным известным тероподом. У него были гибкий хвост и короткие задние конечности с широко расставленными пальцами (возможно, между ними была перепонка). Все указывает на то, что он проводил много или даже большую часть времени в реках и эстуариях, которые в те времена покрывали Северную Африку. Близкие родственники спинозавра обитали в Южной Америке. Африка и Южная Америка в то время были соединены между собой.

Крупный североафриканский спинозавр – самый крупный теропод, найденный до сих пор – был рыбоядным обитателем эстуариев и речных дельт. Возможно, он очень хорошо плавал

Большинство наших знаний о спинозавридах получено не от спинозавра, а от теропод под названием барионихины, названных так по роду барионикс из раннего мела графства Суррей в Англии. Это был первый спинозаврид, благодаря которому стало ясно, что у этих динозавров была длинная морда, как у крокодилов. Его открытие в 1983 г. стало сенсацией, ведь это был потрясающий, совершенно новый динозавр. Остатки барионикса (в основном отдельные зубы) с тех пор были найдены во многих местах в Англии, Испании, Португалии и других странах. Это значит, что он был широко распространен по болотистым затопленным низинам раннемеловой Европы. Барионихины также обитали в Лаосе и Нигере.

Первый из найденных остатков европейского барионикса – этот огромный коготь большого пальца длиной 30 см по внешнему краю. Такие гигантские изогнутые когти были типичны для спинозаврид

Бок о бок с мегалозавридами и спинозавридами во многих сообществах животных юры и мела жили аллозавроиды – еще одна группа крупных теропод. Самый известный их представитель – аллозавр из поздней юры США и Португалии. Это был крупный хищник, отдельные особи в длину достигали 8,5 м и весили более 1,5 т. У него были высокие треугольные рожки над глазами и высокая узкая морда. Аллозаврбыл одним из первых динозавров, чье поведение и биологию изучали с помощью компьютерного моделирования. Мы еще обсудим это в главе 4.

К концу юры от аллозавроподобных предков произошли так называемые кархародонтозавры. Это название означает «ящеры с зубами, как у акулы» и связано с тем, что их зубы несколько схожи с зубами большой белой акулы (по-латыни Carcharodon). Кархародонтозавр – первый, получивший название представитель группы – изначально был обнаружен в том же месте позднего мела в Египте, что и первый экземпляр спинозавра, но с тех пор были найдены лучшие образцы окаменелостей в Марокко.

Близкие родственники кархародонтозавра происходят из Аргентины и Бразилии, к ним относятся мапузавр, гигантозавр и тираннотитан. Все они были исполинскими, могучими хищниками, иногда достигавшими 13 м, и весили по 6-7 т. Другими словами, по размеру они были сравнимы с тираннозавромили даже превосходили его. Размеры, мощное сложение и зубы-кинжалы позволяют предположить, что эти гиганты атаковали и убивали больших динозавров, таких как завроподы, и даже могли эволюционировать параллельно с ними. Группа меловых динозавров под названием мегарапторы, по мнению некоторых специалистов, тоже относится к кархародонтозаврам. Это интересно, так как мегарапторы были небольшими и обладали тонкими длинными конечностями и большими когтями на передних лапах, то есть сильно отличались от кархародонтозавров. Возможно, они вообще не были аллозавроидами, а вместо этого относились к тираннозавроидам из клады целурозавров.

Несколько ранних тираннозавроидов известны из поздней юры и раннего мела Северной Америки, Европы и Азии. Эотираннус найден в южной Англии. У него были длинные, тонкие передние лапы, а судя по строению челюстей, он был способен на мощные дробящие укусы. На схеме показаны те фрагменты скелета, которые найдены на данный момент

Целурозавры: тираны и подражатели страусам

Переходим к третьей и последней группе теропод – кладе целурозавров. В нее входят птицы и их близкие родственники – овирапторозавры, дромеозавры (к которым относится велоцираптор), а также страусоподобные орнитомимозавры. Их объединяет несколько ключевых признаков: большое заполненное воздухом отверстие на боку морды, увеличенное количество воздушных мешков в задней части черепа, а также более длинные передние лапы, чем у других теропод. Тираннозавроиды, или динозавры-тираны относятся к целурозаврам, а значит, они ближе к птицам, чем к более ранним гигантским тероподам, таким как аллозавроиды. Действительно, у тираннозавроидов (как и у других целурозавров) крупный мозг, длинная узкая стопа, удлиненный таз, а также более короткий и легкий хвост, чем у других теропод. По мере развития крупных размеров и более мощных черепов и туловищ тираннозавроиды стали похожи на мегалозавроидов и аллозавроидов. Эволюционный процесс, при котором отдаленно связанные группы становятся внешне похожими друг на друга из-за приспособления к одному и тому же образу жизни, называется конвергенцией. Судя по всему, она часто случалась среди динозавров.

Упрощенное филогенетическое дерево показывает взаимосвязь между основными линиями целурозавров – клады, включающей птиц и всех птицеподобных динозавров. Тираннозавроиды и орнитомимозавры не входят в кладу манирапторов, к которой относятся птицеподобные динозавры

До 1990-х гг. все тираннозавроиды, известные по частичным или полным скелетам, относились к гигантским коротколапым тираннозавридам. Но сейчас найдены хорошие окаменелости древних тираннозавроидов из раннего мелового и юрского периодов. Это, например, гуаньлун, дилун и ютираннусиз Китая, эотираннус и юратиран из Англии. Еще оказалось, что некоторые уже известные тероподы (например, английский процератозавр, впервые описанный в 1910 г.) тоже относятся к ранним тираннозавроидам.

Большинство ранних тираннозавроидов меньше 4 м в длину – вполне сравнимы с родственными целурозаврами. У них более длинные передние лапы и кисти, чем у тираннозаврид, три пальца и более плоские, облегченные черепа, еще не приспособленные для дробления костей. По крайней мере два из них (дилун и ютираннус) были покрыты нитевидными перьями. Такого рода покровы широко распространены среди целурозавров. При длине в 9 м ютираннус уникален, так как это один из крупнейших найденных теропод с перьевыми покровами.

Орнитомимозавры, или страусоподобные динозавры, тоже являются целурозаврами. Они, вероятно, произошли от предка, тесно связанного с самыми ранними тираннозавроидами. Как видно из названия, орнитомимозавры в целом напоминают страусов. У наиболее изученных видов были беззубые челюсти и длинные мускулистые задние ноги, так что, скорее всего, образ жизни у них тоже был страусиный. Это, видимо, были всеядные животные, которые кормились среди кустов и деревьев, хватали мелких животных, фрукты и семена с помощью кончиков челюстей, а при опасности убегали.

На сегодняшний день процератозавр из средней юры Англии – самый древний из найденных тираннозавроидов. Его череп всего 29 см в длину, на носу сохранились остатки какого-то гребня или рога

Но не все орнитомимозавры были такими. У ранних видов были мелкие зубы. У некоторых их было совсем немного, но один вид обладал невероятным количеством: 230 или около того. Этот многозубый динозавр – пеликанимим (Pelecanimimus polyodon) из раннего мела Испании. Его многочисленные зубы указывают на необычный образ жизни, но дополнительной информации о том, как именно он жил, у нас нет. Еще более любопытным был дейнохейр из позднего мела Монголии, от которого долгое время были известны только передние лапы, плечевые кости и несколько ребер. Каждая лапа была 2,4 м в длину, но без других костей об облике этого гиганта оставалось только гадать. Ответ был найден в 2014 г.: новые находки показали, что у дейнохейра был большой горб на спине, короткие, мощные задние ноги и длинный утиный клюв с глубокой нижней челюстью. При длине 11 м и весе более 6 т он был одним из крупнейших теропод, хотя, как и другие орнитомимозавры, скорее всего, питался в основном растениями.

Маленькие наземные тероподы в мезозое обитали повсеместно. На реконструкции изображен мэй (Mei long) – представитель манирапторового семейства троодонтид. Мэй получил название в 2004 г. Оно означает «спящий дракон», потому что первый экземпляр был найден свернувшимся в клубок, в спящей позе

Еще больше целурозавров: манирапторы

Наконец, переходим к манирапторам. Их название означает «хищники, хватающие руками» и связано с тем, что у них длинные пальцы и когти на передних лапах. Одни манирапторы были крупными, другие – размером с курицу или ворону. Вероятно, все они были покрыты густым оперением, как птицы. Они делятся как минимум на шесть основных групп. Самая известная из них – авиалы, «крылатые птицы», – в которую входят птицы и их ближайшие родственники. Ее следует рассматривать как самую успешную группу теропод и вообще динозавров. Эволюцию и историю птиц мы рассмотрим в главе 5.

Хищные манирапторы, такие как дейноних, были похожи на больших нелетающих птиц. Их типичные признаки – обращенная назад лобковая кость и необычный приподнятый второй палец с большим крючковатым когтем

Помимо авиалов большинство птицеподобных манирапторов – это троодонтиды и дромеозавриды. Они так называются по имени небольших позднемеловых динозавров из Северной Америки – троодона и дромеозавра соответственно. Название троодон в настоящее время относится к зубам с характерными, ярко выраженными зазубринами. Похожие зубы были у троодонтид, известных по более полным остаткам, –стенонихозавра и латенивенатрикса. У этих животных были большие глаза и развитый слух. Судя по зубам, они могли питаться не только мелкими животными, но и листьями и фруктами. Мелкие, размером с ворону, троодонтиды обитали в лесах, кустарниках, пустынях и других местах в средней и поздней юре, да и в мелу тоже.

Хотя дромеозавриды названы в честь небольшого, примерно с лисицу, дромеозавра, самым известным представителем группы является не он. Как мы видели в первой главе, один из дромеозаврид – дейнонихиз раннего мела США – сыграл важную роль в изменении нашего взгляда на динозавров. Он был длиной около 4 м, весил, как крупный волк, и был мощно вооружен: у него были крючковатые когти на передних лапах и огромные изогнутые когти на вторых пальцах ног. Необычно искривленные кости пальцев ног указывают на то, что эти серповидные когти не касались земли во время ходьбы и бега.

Изучив анатомию дейнониха, ученые поняли, что другой позднемеловой теропод, найденный еще в 1920-х гг., на самом деле приходился ему очень близким родственником.

Это велоцираптор из Монголии и Китая – мелкий пустынный дромеозаврид. Если вам интересно, почему чешуйчатые монстры «Мира юрского периода» и «Парка юрского периода» называются велоцирапторами, то дело в том, что кинематографисты решили последовать идее (сейчас отброшенной), что дейноних и велоцирапторнастолько схожи, что им можно дать одинаковое название.

Находка и чи из поздней юры Китая показала, что одна группа манирапторов – скансориоптеригиды – обладала мембранными крыльями. Это были маленькие хищные или всеядные животные, которые, вероятно, лазили по деревьям и ели насекомых и части растений

Альваресзавриды, должно быть, были быстрыми бегунами, но их главная особенность – короткие мощные передние конечности. Мононих из позднего мела Монголии, описанный в 1993 г., – первый известный представитель группы. Он был около 1 м в длину

Благодаря огромному количеству открытий динозавров с 1980-х гг. наши знания о разнообразии дромеозаврид значительно возросли. В 1993 г. в США было объявлено об открытии гигантского дромеозаврида, примерно в пять раз тяжелее дейнониха. Назвали его ютараптор. Он и подобные ему животные показывают, что дромеозавры несколько раз достигали крупных размеров. На другом конце линейки в 2000 г. расположился найденный в Китае микрораптор размером с ворону. У него сохранились длинные перья на передних и задних лапах и на конце хвоста. Эти перья не просто длинные, их асимметричная форма говорит о том, что они использовались для планирования или машущего полета. Есть еще гондванская группа под названием уненлагины, а также гальшкарапторины – мелкие азиатские дромеозавриды с длинной шеей и похожими на плавники передними лапами. Судя по некоторым признакам, обе эти группы являлись рыболовами. Гальшкарапторины, похоже, были адаптированы к плаванию.

С птицами, дромеозавридами и троодонтидами тесно связаны причудливые скансориоптеригиды из средней и поздней юры Китая. Это были крошечные тероподы длиной не больше 30 см, хотя они казались длиннее из-за лентообразных перьев на кончике хвоста. Короткие морды, острые зубы, выступающие вперед из пасти, странные передние лапы, на которых третьи пальцы намного длиннее двух других, – все это признаки скансориоптеригид. Строение их передних лап необычно, так как у большинства теропод самый длинный палец – второй. Получивший название в 2015 г. скансориоптеригид и чи (Yi qi) продемонстрировал, как эти длинные третьи пальцы помогали поддерживать мембрану, которая простиралась от передних лап до края тела. Из запястья у них торчала стержнеобразная кость, тоже помогавшая поддерживать мембрану. Как ни удивительно, но эти маленькие, длиннопалые манирапторы, по-видимому, планировали (или летали) на перепончатых крыльях, хотя и принадлежали к группе, где нормой были оперенные передние конечности.

Птицеподобных манирапторов, таких как троодонтиды и дромеозавриды, можно считать наиболее типичными членами клады манирапторов. Были и другие, куда менее типичные, а некоторые и вовсе экстравагантные. Овирапторозавры по размеру были от 1 м и меньше до 8 м и больше в длину. Как правило, у них были короткие черепа, похожие на головы попугаев, иногда увенчанные полым гребнем. Большинство были беззубыми, с острыми клювами и, вероятно, всеядными или травоядными. Некоторые из них были найдены сидящими поверх гнезд, заполненных яйцами, в той же позе, в какой птицы насиживают яйца. Альваресзавриды были маленькими, изящными манирапторами с короткими мощными передними лапами. Большой палец был сильно утолщен и заканчивался мощным когтем. Остальные пальцы либо были крошечными рудиментами, либо вообще отсутствовали, в зависимости от вида. Их необычные передние конечности похожи на инструменты для копания, и популярная гипотеза об их поведении заключается в том, что они поедали муравьев или термитов и разрывали гнилую древесину, чтобы добраться до насекомых.

Прекрасно сохранившийся череп позднемелового теризинозавра эрликозавра из Монголии демонстрирует беззубый участок клюва, мелкие щечные зубы и большое отверстие для ноздрей – типичные признаки группы

А еще были теризинозавры. Теризинозавр означает «ящер-косарь», так назвали первого найденного представителя группы. Он был гигантом из позднего мела Монголии, и поначалу его ошибочно приняли за исполинскую черепахообразную рептилию. Когти теризинозавра имеют форму косы, самый длинный из них достигал 70 см. С 1970-х гг. нашли еще нескольких представителей группы, и оказалось, что теризинозавры совсем не похожи на черепах. На самом деле они были короткохвостыми манирапторами с длинными шеями. Клюв, беззубые кончики челюстей, листовидные щечные зубы, широкий таз, мощные задние конечности и короткие широкие ступни указывают, что они не были хищниками. Наоборот, они были медлительными травоядными животными, которые, возможно, использовали свои гигантские когти, чтобы ломать или раздирать ветки. А может быть, эти большие когти были нужны, чтобы защищаться от хищников, рядом с которыми жили теризинозавры, например мегарапторов и тираннозавроидов. Как и другие манирапторы, теризинозавры были покрыты перьями. У бэйпяозавра из раннего мела Китая нитевидные перья покрывали тело, конечности и хвост. Некоторые перья у него были похожи на ленты или шипы. Возможно, они служили дополнительной защитой от хищников или помогали прятаться.

Как мы уже говорили, в последние десятилетия идет взрывной рост числа открытых видов мезозойских динозавров. Хотя новые открытия происходят по всему миру, многие из них сделаны в Китае, особенно в юрских и меловых породах провинции Ляонин на востоке страны. Многие из новых китайских динозавров относятся к манирапторам, и они значительно расширили наши знания об эволюции и биологии этой группы.

Многие из этих новых манирапторов – мелкие, примитивные архаичные животные. Что про них можно сказать точно, так это что они были похожи друг на друга внешне и по образу жизни. Если бы вы вернулись в прошлое и столкнулись с ними, вы вряд ли смогли бы определить, кто из них к какой группе относится. В конечном счете из них выжили только птицы, но в то время они были лишь одной из многих групп мелких, похожих друг на друга пернатых манирапторов.

На этой упрощенной кладограмме видно, что ранние завроподы были двуногими, причем гораздо меньшими по размеру, чем их исполинские потомки. Большинство видов относится к продвинутым линиям диплодокоидов и макронариев

Завроподы и их родственники: завроподоморфы

Диплодок, брахиозавр и их родственники принадлежат к крупной группе динозавров под названием завроподы. Все они были большими или очень большими травоядными с длинной шеей, которые ходили на четырех ногах. Их челюсти и зубы явно были приспособлены для срывания и поедания листьев, вай папоротников и других частей растений. Завроподы славятся не только своими невероятными размерами, но и фантастически длинными шеями. У некоторых видов шея была в четыре-пять раз длиннее тела, состояла из 15 позвонков и была более 10 м длиной. В целом сходятся во мнении, что такая шея служила инструментом для сбора пищи и давала этим динозаврам конкурентное преимущество перед другими видами, когда дело доходило до того, как далеко они могли дотянуться. Несмотря на это единство, по-прежнему ведутся споры насчет того, в каком именно положении они держали шею, насколько гибкой она была и как ее использовали.

Завроподы необычны не только размерами и длиной шеи. Они также научились по-новому поддерживать свой огромный вес при помощи уникальных модификаций костей передних и задних конечностей. У них появилась чрезвычайно сложная система заполненных воздухом мешков, карманов и камер по всему скелету. А еще они развили пищеварительную систему, которая позволила им извлекать энергию из огромного количества низкокалорийной растительной пищи. Ученые, изучающие завропод, рассматривали современных птиц, крокодилов и крупных млекопитающих, чтобы лучше понять биологию и анатомию вымерших гигантов, но проблема в том, что завроподы не очень похожи ни на одно современное животное. Мы еще вернемся к вопросам их биологии.

Продвинутых завропод, таких как диплодоки, ни с кем не спутаешь, стоит лишь взглянуть на их колоннообразные конечности и длиннющие шею и хвост. Но это еще не все: череп и передние конечности у них тоже очень необычные

Долгие годы мы не могли понять, как сформировалось строение тела завроподовых. Давно известны динозавры, явно не относящиеся к завроподам, но куда более тесно связанные с ними, чем с другими динозаврами. У них тоже длинная шея, и они часто бывают очень большими, но при этом они в основном двуноги, их зубы и челюсти соответствуют всеядному образу жизни, а конечности не приспособлены выдерживать большой вес. Самые известные из этих родичей завропод – платеозавр из позднего триаса Германии, Швейцарии и других стран Европы, а также массоспондил из ранней юры Южной Африки, Лесото и Зимбабве. Вместе с завроподами они образуют кладу завроподоморфов, которая возникла в триасе от того же самого ящеротазового предка, от которого произошли и другие группы динозавров. В течение большей части XX в. завроподоморфов вроде платеозавра и массоспондила называли прозавроподами. Теперь это название вышло из употребления, поскольку оказалось, что прозавроподы – это не клада, а просто собрание разных линий, из которых одни тесно связаны с завроподами, а другие – нет.

Самые древние завроподоморфы сильно отличались от завропод, да и вообще от всех видов крупных завроподоморфов. Это были маленькие (всего 1,5 м длиной) легкие двуногие животные с зубами-лезвиями и большими крючковатыми когтями на длинных тонких пальцах. Недавно открытый пример – буриолестес из позднего триаса Бразилии. По сравнению с поздними завроподоморфами он неспециализирован, и трудно сказать, какое место он и ему подобные занимают на семейном древе динозавров. Буриолестес и похожие на него животные – в том числе панфагия и пампадромей – видимо, были хищниками, которые ели еще и листья, хотя неизвестно, какую пищу они употребляли чаще – животную или растительную. Точно сказать нельзя, пока не будет найден экземпляр с сохранившимся содержимым желудка или какое-нибудь другое прямое доказательство.

В триасовом периоде от подобных животных произошли более крупные длинношеие завроподоморфы, которые все больше и больше сосредотачивались на поедании растений. Сатурналия из позднего триаса Бразилии похожа на растянутую версию буриолестеса с маленькой головой. Ее шея и туловище длиннее, а череп меньше по отношению ко всей длине животного, чем у других ранних динозавров (сатурналия была всего метра два в длину). Новая форма тела с длинной шеей и маленькой головой оказалась крайне удачной, и двуногие, в основном травоядные, завроподоморфы заселили большинство континентов в остальной части триаса и большей части ранней юры.

Платеозавр из позднего триаса Европы известен по многим скелетам, в том числе почти полным. Благодаря компьютерному моделированию специалисты выяснили, как он двигался и каков был его диапазон возможных поз

До недавнего времени ранних завроподоморфов вроде платеозавра или массоспондила часто изображали способными ходить и бегать на четвереньках, поставив ладонь на землю. Изучение костей и суставов, а также цифровое моделирование скелетов показали, что такое положение тела было невозможно. Передние конечности этих динозавров были зафиксированы в положении «ладонями внутрь», то есть они не могли развернуть передние лапы и запястья ладонями вниз. Значит, они не могли опираться ладонями о землю и должны были ходить только на задних ногах. Такое положение ладоней также характерно для теропод и птиц.

Есть и другие доказательства того, что платеозавр и его родственники передвигались на двух, а не на четырех ногах. Например, их передние конечности больше подходят не для ходьбы, а для защиты или хватания пищи. Да и пропорции в целом больше соответствуют двуногому передвижению – передние конечности настолько короче задних, что поза бега на четырех ногах, предложенная некоторыми экспертами, выглядит крайне маловероятной.

В какой-то момент завроподоморфы превратились из двуногих животных с короткими передними лапами в четвероногих, с длинными. Мы знаем, что это произошло примерно 207 млн лет назад, в конце триаса, так как у нас есть окаменелости больших четвероногих завроподоморфов из этого периода. Среди них меланорозавр и антетонитр из Южной Африки и лессемзавр из Аргентины. Эти гигантские завроподоморфы были не меньше по размеру, чем многие другие виды, которые появились гораздо позже.

Антетонитр из Южной Африки – один из древнейших завроподоморфов, у которого ладони и передние лапы приспособлены к тяжелой нагрузке. Это крупное, тяжеловесное животное было травоядным или всеядным и могло достигать 10 м в длину. На схеме показаны только те части скелета, которые найдены на данный момент

Передние конечности антетонитра являются чем-то средним между легкими хватательными передними лапами завроподоморфов (вроде платеозавра) и колоннообразными, поддерживающими вес передними конечностями завропод. Похоже, лучевая кость – кость руки, которая идет от запястья до локтя «со стороны большого пальца», изменила свое положение во время эволюции, и положение ладоней тоже изменилось с «внутрь» на «назад». Теперь стало возможно опереться пальцами о землю, а сами пальцы стали лучше приспособлены для переноса тяжести.

Происхождение и анатомия завропод

Если окинуть взглядом все, что мы уже знаем, можно увидеть, что окаменелости завроподоморфов ясно показывают историю эволюционных изменений с начала существования группы. Небольшие двуногие легковесные завроподоморфы появились в позднем триасе и, по-видимому, были плотоядными. От них произошли куда более крупные и тяжелые виды, у которых шеи были длиннее, черепа меньше, а зубы больше подходили для питания листвой. Впрочем, острые зубы в передней части челюсти говорят о том, что эти животные все еще могли быть всеядными. Несколько групп крупных завроподоморфов с более длинными шеями расселились по всему миру и с тех пор постоянно присутствовали в различных экосистемах более 30 млн лет. Благодаря изменениям в строении кистей, анатомии передних и задних конечностей, дальнейшему увеличению размера тела и другим изменениям от одной из линий произошли завроподы.

По форме тела и конечностей завропод очевидно, что они жили на суше. У них высокая и относительно узкая грудная клетка, конечности обычно длинные и тонкие, а ладони и ступни компактные и не так уж велики по сравнению с размером животного. Износ зубов показывает, что они питались наземными растениями, например хвойными и папоротниками, а большинство окаменелостей завропод происходят из сезонно засушливых мест, например парковых лесов. В таких местах сохранились тысячи следов и яиц завропод.

Удивительно, но, несмотря на все эти доказательства, в конце XIX и начале XX в. был период, когда их считали водными животными, которые всю жизнь лениво плескались в озерах и болотах, поедая водоросли. Считалось, что длинная шея была нужна, чтобы дотягиваться до поверхности воды, стоя на дне озера, а ноздри якобы располагались сверху головы, так что они высовывались на поверхность, когда завроподу нужно было вдохнуть. Не совсем ясно, откуда появились эти «водяные гипотезы». Возможно, дело в том, что Ричард Оуэн изначально определил английского среднеюрского завропода цетиозавра как морскую рептилию, похожую на кита, и это могло стать примером для других ученых. Другое возможное объяснение: отложения, в которых находились завроподы, поначалу ошибочно определили как гигантские тропические болота, и это могло повлиять на идеи о поведении завропод[6].

Как обычно, было бы неверным говорить, что у всех ученых было одно мнение. В Великобритании Гидеон Мантелл в 1852 г. и Джон Филлипс в 1870 г. утверждали, что завроподы жили на суше. Отниел Марш и Эдвард Коуп, великие американские специалисты по динозаврам конца 1800-х гг., тоже писали в своих публикациях 1877 г., что завроподы были наземными животными вроде жирафов. Элмер Риггс, описавший нового длинношеего позднеюрского завропода брахиозавра, в нескольких публикациях в начале 1900-х гг. выступал за их сухопутный образ жизни. Напоследок стоит сказать, что даже современное представление о завроподах как о полностью сухопутных животных не исключает возможность, что некоторые виды вполне могли отдыхать или плавать в воде или заходить в озера и реки, чтобы поесть водных растений. Однако по большей части они были сухопутными, как современные слоны или жирафы.

Некоторые завроподы были необычными и не укладывались в формат «длинная шея, длинный хвост». Брахитрахелопан из поздней юры Аргентины – необычный завропод с короткой шеей. Тем не менее у него колоннообразные конечности, а передние лапы приспособлены для поддержания веса

Ноги завропод куда необычнее, чем можно было предположить. Кости передних конечностей у некоторых видов были длинными и изящными, у других – короткими и толстыми, но у них всегда было особое колоннообразное расположение, идеально подходящее для поддержания веса. Особенно необычны передние конечности. Одно из самых интересных эволюционных преобразований в завроподовой истории связано с тем, как передняя конечность, изначально приспособленная для хватания и сражений, превратилась в поддерживающую колоннообразную конструкцию. Завроподы не ходили, расставив пальцы или опираясь ладонью о землю. Вместо этого длинные кости, из которых состоит ладонь (пястные), располагались в виде полукруглого вертикального блока, вогнутого сзади. Кости пальцев были короткими, редуцированными, а у большинства завроподовых вообще отсутствовали. То же касается когтей[7]: у продвинутых завропод вообще не было когтей на передних лапах, кроме одного на большом пальце, а у многих видов не было и его.

Передние конечности завропод уникальны. Часто на них не было ни когтей, ни копыт, а пястные кости – кости, которые образуют ладонь, – формировали нечто вроде трубы или колоннады. На фото: передняя конечность африканского брахиозавра жираффатитана

Напротив, задние конечности были широкими и длинными, и пять пальцев ног как бы продолжали мощную овальную или округлую подошву. Голеностопный сустав находился близко к земле. Следы и сочлененные скелеты показывают, что гигантская жировая подушка смягчала нижнюю часть стопы и поддерживала плюсневые кости над землей. Три или четыре больших изогнутых когтя торчали на пальцах ног на внутренней стороне стопы. Такие ноги явно предназначались для поддержания веса, и тот факт, что задние конечности завропод почти всегда намного больше передних, согласуется с другими данными, показывающими, что большая часть веса была перенесена в заднюю часть тела, рядом с тазом.

Платеозавр и его родственники были менее приспособлены к растительноядному образу жизни, чем более поздние завроподы. У платеозавра была более узкая пасть, а зубы меньше подходили для измельчения и срывания растений

Архаичные завроподы

Ранние завроподы из позднего триаса и ранней юры демонстрируют, как у животных вроде меланорозавра конечности полностью адаптировались для поддержания большого веса. Череп тоже изменился, что позволило им хватать больше пищи за один укус. Морда завропод была намного шире, чем у ранних завроподоморфов, нижние челюсти имели U-образную, а не V-образную форму, а рядом с основаниями зубов появились необычные костные пластины, усиливающие зубы для укуса. Сильно увеличенные носовые отверстия также являются заметной особенностью ранних завропод. Мы не знаем, зачем им были нужны такие огромные носовые отверстия. Возможно, они помогали регулировать температуру тела, издавать громкие резонирующие звуки или улучшали обоняние. Еще до начала юры некоторые ранние завроподы превратились в гигантов с ногами-колоннами. Например, исанозавр из позднего триаса Таиланда мог достигать 15 м в длину. Это в два с лишним раза меньше более поздних завропод, но по сравнению с ранними завроподоморфами он был великаном.

Шунозавр – один из самых известных архаичных завропод. При длине около 10 м он был намного больше большинства ранних завроподоморфов и мог лучше поддерживать большой вес. Более поздние завроподы стали еще крупнее

К ранней и средней юре появились привычные нам завроподы: например, вулканодон из Зимбабве и шунозавр из Китая. Шунозавр необычен своей шипастой «булавой» на кончике хвоста. Такие дубинки или шипы на хвосте были у нескольких видов. Возможно, с их помощью завроподы защищались от теропод, а может быть, сражались друг с другом за самок или территорию. Следы изношенности показывают, что зубы ранних завропод касались друг друга кончиками. Вообще это не типично для динозавров, но свойственно завроподам. Предположительно, этот признак закрепился, так как он позволял быстро срывать много растительного материала.

Туриазавры, мамэньсизавриды и цетиозавры

В течение средней и поздней юры от похожих на шунозавра предков произошло множество новых групп. Их шеи стали больше, системы воздушных мешков в костях скелета усложнились, а сами они увеличились в размерах. Они распространились по всему миру и в поздней юре стали доминирующими крупными травоядными. С исторической точки зрения одним из наиболее значимых из этих животных является цетиозавр, которого обнаружили в среднеюрских породах Англии. Название ему дал сам Ричард Оуэн в 1841 г. Позднее в США нашли и более полные скелеты, но цетиозавр по-прежнему остается важным для понимания эволюции завропод. У него было 12 или 13 позвонков в шее, и форма тела и шеи предполагает, что он был универсальным травоядным и мог находить пищу на вершинах деревьев, на земле и между ними.

Цетиозавр известен по двум неполным скелетам и многочисленным фрагментам. По-видимому, это был «обычный» завропод без каких-либо особенностей, характерных для более поздних групп

Цетиозавр близок к предкам нескольких других завропод. Среди них туриазавры, которые пока что найдены только в Западной Европе[8]. Их отличительная черта – крупные ложковидные зубы с коронкой в форме сердца, а также мощные передние конечности. Некоторые из них были огромными, наравне с самыми большими завроподами. Например, туриазавр, открытый в 2006 г., возможно, был более 25 м в длину и весил более 40 т.

Мамэньсизавр – один из самых длинных завропод. В некоторых музеях (как на фото, например) его скелеты установлены с длинным и плоским черепом, как у диплодока. Это неверно. На самом деле его морда была гораздо короче и выше

У небольшой группы в основном восточноазиатских завропод были особо длинные шеи, состоящие из длинных низких позвонков. Это мамэньсизавриды, названные по типовому роду мамэньсизавра из поздней юры Китая. У них часто встречаются длинные и стройные конечности, и у них больше шейных позвонков, чем у других групп (более 15 против обычных 12 или около того). Это значит, что они объедали высокие кроны деревьев, намного выше, чем могли дотянуться другие завроподы и прочие травоядные динозавры. Опять же, некоторые мамэньсизавриды достигали исполинских размеров, больше 30 м в длину, и, возможно, весили больше 75 т. У самых крупных видов шея могла достигать невероятных 17 м. Другая особенность – небольшая «булава» на хвосте у нескольких видов. Зачем она была нужна, опять-таки точно неизвестно.

Диплодокоиды и макронарии

Большинство видов завропод относятся к одной из двух основных групп, которые появились в середине юрского и сохранились до конца (или почти до конца) мелового периода. Это диплодокоиды и макронарии. К диплодокоидам относится несколько групп, у которых обычно длинные прямоугольные морды, зубы-колышки и длинные хвосты, кончик которых похож на хлыст. Также у них короткие, мощные передние конечности. Диплодок, апатозавр и бронтозавр, найденные в знаменитой верхнеюрской формации Моррисон в США, – диплодокоиды. Они входят в кладу под названием диплодоциды.

К диплодокоидам также относятся сравнительно небольшие, короткошеие дикреозавриды и диковинные реббахизавриды из мелового периода. Сюда входят самые странные завроподы. Например, у амаргазавра – дикреозаврида из раннего мела Аргентины – были длинные парные шипы, растущие назад и вверх из позвонков шеи. А нигерзавр – маленький реббахизаврид из раннего мела Нигера – обладал хрупким черепом, на котором ряды зубов повернуты так, что располагаются вдоль переднего края челюсти, а не по бокам.

Черепа диплодокоидов – как у этого диплодока – необычны по сравнению с другими завроподами. Отверстия для ноздрей расположены высоко на лбу. Однако следы кровеносных сосудов и другие структуры показывают, что мясистые ноздри, скорее всего, располагались ближе к краю пасти

Длинные шеи, необычные морды и зубы-колышки диплодоцид вроде диплодока и апатозаврапредполагают, что у них был свой особый образ жизни, ведь они сильно отличаются от других завропод. Одна из гипотез состоит в том, что они объедали кроны деревьев, просовывая шею в самую гущу листвы, куда другие не могли дотянуться, причем, возможно, даже приподнимались на задние лапы. Другая заключается в том, что они тянулись к земле и поедали стелющиеся растения. Мы еще поговорим о питательных стратегиях диплодоцид в главе 4.

В отличие от диплодокоидов, макронарии обычно имели большие носовые отверстия (это объясняет их название, которое означает «большие носы») и более округлую морду. Позднеюрские завроподы камаразаври брахиозавр из США и жираффатитан из Танзании относятся к макронариям, как и титанозавры – самые разнообразные и долгоживущие завроподы. Раньше считалось, что макронарии были необычными завроподами, чья анатомия черепа сильно отличается от предков. Теперь, когда мы знаем, что ранние завроподы вроде шунозавра обладали тупыми мордами и крупными ноздрями, стало ясно, что как раз черепа макронариев обычные, а вот низкие черепа диплодоцид с маленькими ноздрями – исключение из правил.

На черепе камаразавра можно увидеть типичные признаки макронариев: короткие мощные челюсти и огромное отверстие для ноздрей (большая дыра спереди)

В последнее время произошел всплеск находок титанозавров в Америке, Европе, Африке, Азии и на Мадагаскаре. Оказалось, в течение своей истории они породили огромное разнообразие видов. Некоторые были гигантскими, наравне с самыми большими завроподами, а следовательно, самыми крупными наземными животными всех времен. Аргентинозавр из позднего мела Аргентины, возможно, был 30 м длиной, а весил более 70 т. Патаготитан – тоже из позднего мела Аргентины – был примерно такой же длины и почти наверняка весил столько же. Многие другие титанозавры были «среднего размера» по завроподовым меркам, скажем, 14 м или меньше в длину и менее 15 т весом. Другие же, такие как мадьярозавр из Румынии, были совсем крошечные (для завропод) – всего 8 м длиной, а весили, возможно, не более тонны.

Форма и пропорции титанозавров тоже были разнообразны. К примеру, у позднемелового сальтазавраиз Аргентины были короткие мощные конечности и обычная шея. Другие были более стройными, а шея их была чрезвычайно длинной. Таким, например, был рапетозавр из позднего мела Мадагаскара. Так как титанозавры относятся к макронариям, изначально у них были широкие, относительно короткие морды и зубы с широкой коронкой, по крайней мере у некоторых. У других же морды были длинные, а коронка зубов – узкая. У некоторых титанозавров с удлиненной мордой пасть была расширена, почти как утиный клюв. Все это значит, что в течение мелового периода титанозавры приспосабливались к разным стратегиям питания и, возможно, заняли некоторые ниши, которые раньше занимали диплодокоиды – еще один пример эволюционной конвергенции.

Совсем недавно, еще в 1990-х гг., считалось, что завроподы жили в основном в юрском периоде, а к меловому, по сути, исчезли. Теперь мы знаем, что это мнение было ошибочным и что завроподы обитали на многих континентах на протяжении большей части мелового периода. При этом вместо застоя или стагнации они постоянно развивали новые анатомические особенности и новые способы срывания растений.

Птицетазовые динозавры: бронированные, утконосые, рогатые и их родственники

И последняя, третья большая группа динозавров – птицетазовые. Это клада в основном травоядных динозавров, в которую входят бронированные анкилозавры, пластинчатые стегозавры, гребненосные утконосые гадрозавры и рогатые цератопсы. Наиболее известные птицетазовые – крупные четвероногие животные размером обычно с носорога или слона. Хотя было немало и небольших двуногих видов. Например, самые ранние птицетазовые были маленькими, двуногими всеядными животными с хватательными передними конечностями и напоминали ранних представителей теропод и завроподоморфов.

Упрощенная кладограмма птицетазовых показывает, что к ним относятся три основные клады: бронированные тиреофоры, довольно обычные орнитоподы и рогатые маргиноцефалы

Несколько ключевых признаков позволяют отличить даже самых ранних птицетазовых динозавров от представителей других групп. Самый очевидный – лишенная зубов кость на конце нижней челюсти, которая называется «предзубная кость». В жизни эту кость покрывал роговой чехол. Таким же чехлом был покрыт кончик верхней челюсти, и вместе они образовывали режущую кромку, которая помогала срывать листья, ветки и другие части растений. Мы знаем, что челюсти многих птицетазовых заканчивались клювом, потому что эти клювы сохранились у некоторых окаменелостей. Конечно, птицетазовые полагались не только на свои клювы. У них были и зубы, которыми они измельчали и перетирали пищу, а у некоторых (в первую очередь у гадрозавров и цератопсов) появились зубные батареи, состоящие из сотен плотно скомпонованных зубов. Мы подробнее рассмотрим зубные батареи и принцип их действия в главе 4.

Другая ключевая особенность относится к тазовому поясу. Обычно у рептилий лобковая кость направлена вниз и вперед, но у птицетазовых она направлена вниз и назад. Зачем появилась такая необычная конфигурация? Обычно это объясняют так: направленная назад лобковая кость позволила кишечнику увеличиться в размерах и занять больше места в брюшной полости – полезная особенность для животных, которые питались растительной пищей. Но с этим объяснением есть проблемы. Например, у других травоядных динозавров (таких как завроподоморфы) лобковая кость не повернута назад, хотя им это, конечно, пригодилось бы. Другое возражение: у манирапторовых теропод лобковые кости тоже обращены назад, хотя они почти наверняка не так полагались на растительную пищу, как ранние птицетазовые. Этот аспект эволюции птицетазовых пока что остается загадочным и требует дополнительного изучения.

Самые ранние птицетазовые

Самые ранние птицетазовые – лакинтасаура из Венесуэлы, а также эокурсор, гетеродонтозавр и лесотозавр из Южной Африки. Большинство из них относятся к ранней юре. Все они родом с южных континентов – еще одно свидетельство того, что ранняя эволюция динозавров в основном происходила в Гондване. По-видимому, они не были исключительно травоядными, как более поздние птицетазовые, и ели насекомых и других мелких животных, а также отдельные части растений. Кроме этого, об их образе жизни и поведении мало что известно. Особый интерес вызывает лакинтасаура, потому что множество особей этого рода погибло в одном и том же месте. Это может означать, что они были социальными, стадными животными, как более поздние и продвинутые птицетазовые в поздней юре и мелу. Возможно, птицетазовые динозавры были социальными с самого начала своей эволюции.

Один из древнейших известных птицетазовых – венесуэльская лакинтасаура. Она была небольшой, менее 1 м в длину, что типично для ранних представителей всех групп динозавров. Зубы и форма тела предполагали некоторую степень всеядности

Примечательная группа под названием гетеродонтозавриды может быть одной из самых ранних птицетазовых. На это указывают их длинные хватательные передние конечности, как у теропод, и отсутствие многих продвинутых признаков в строении зубов и челюстей, которые есть у большинства других птицетазовых. Но читайте дальше.

Название «гетеродонтозавриды» означает «разнозубые ящеры» и связано с тем, что у них имеются разные зубы: похожие на резцы, на клыки и на коренные зубы (моляры). Щечные зубы – обычное дело для травоядных животных, а вот клыки и хватательные передние лапы навели некоторых экспертов на мысль, что гетеродонтозавриды могли охотиться на мелких животных. Изначально их обнаружили в отложениях, относящихся к ранней юре, но теперь мы знаем, что они жили и гораздо позже, например в поздней юре в Китае и в раннем мелу в Англии. Китайский гетеродонтозаврид тяньюйлун особенно важен, потому что у него сохранились длинные нитевидные образования на теле и хвосте. Гетеродонтозавриды также интересны тем, что по большей части были мелкими. Позднеюрский фрутаденс, найденный в штате Колорадо, США, не превышал 75 см в длину даже во взрослом состоянии, что делает его одним из самых маленьких птицетазовых, найденных на сегодняшний день.

Череп гетеродонтозавра, найденный в Южной Африке в начале 1960-х гг., вызвал сенсацию. Хорошо виден костный стержень, частично закрывающий глазницу. При жизни он был соединен мягкими тканями с вершиной черепа и нависал над глазным яблоком

Как уже говорилось, большинство экспертов по динозаврам согласны, что гетеродонтозавриды были примитивными, «архаичными» птицетазовыми, которые появились на ранних этапах истории группы. Но у них есть особенности, которые встречаются у рогатых и купологоловых динозавров, в том числе крупные, похожие на клыки зубы в верхней челюсти. Таким образом, вероятно, что гетеродонтозавриды на самом деле являются ранними представителями рогатых и костеголовых динозавров, а не просто «архаичными» птицетазовыми.

Большинство птицетазовых относится к одной из трех или четырех основных клад с разной формой тела и образом жизни. Первая из них – тиреофоры. Это бронированные животные, самые известные из которых – стегозавры (пластинчатые динозавры) и анкилозавры (бронированные динозавры). У обеих групп были ряды костных пластин, называемых остеодермами, вдоль верхней части шеи, спины и хвоста. Самый известный из ранних тиреофоров – скутеллозавр из ранней юры США. Он был чуть более 1 м в длину, а его анатомия и пропорции конечностей говорят, что он передвигался на двух ногах. Его остеодермы располагались несколькими параллельными рядами и были простыми по форме. По сути, это были просто скругленные костяные пластинки с приподнятым центральным гребнем.

Раннеюрский сцелидозавр из Англии известен по нескольким хорошо сохранившимся экземплярам. Тот, что на фото, был найден первым в 1858 г. Это почти полный сочлененный скелет, частично заключенный в ряд блоков аргиллита

Близким родственником скутеллозавра был более крупный и тяжелый сцелидозавр из ранней юры Англии. Пропорции его конечностей говорят, что он уже был четвероногим, а его броня была больше и сложнее, чем у скутеллозавра. Что интересно, у одних сцелидозавров было гораздо больше брони, чем у других. У некоторых были рога, шипы на конечностях и участки брони на теле, которые совершенно отсутствовали у других особей. Возможно, количество брони варьировалось между полами или у старых особей брони было больше, чем у молодых.

Анкилозавры: ходячие крепости

Со временем тиреофоры, похожие на сцелидозавра, породили более крупных животных с мощными конечностями и все более обширной и сложной броней. В конечном итоге от них произошли анкилозавры, которые впервые появились в палеонтологической летописи в средней юре и сохранились вплоть до конца мелового периода. Обсуждения истории анкилозавров обычно выливаются в разговор об их удивительно разнообразной броне. Действительно, большую часть шеи, спины и хвоста многих анкилозавров покрывали прямоугольные или овальные остеодермы. У некоторых видов боковая часть тела и хвоста была покрыта треугольными пластинами, а у других на спине торчали большие шипы или конусы. Вдобавок шею одних видов защищали костяные «воротники», у других были огромные костяные «булавы» на хвостах, а третьи щеголяли острыми шипами на передних и задних ногах.

Кончик хвоста некоторых анкилозаврид был жестким и оканчивался массивной «булавой», состоящей из округлых костяных глыб. Эта «булава» шириной более 60 см принадлежит гигантскому североамериканскому анодонтозавру

Анкилозавры – одни из самых необычных динозавров в смысле анатомии. Отверстия черепа, которые, как правило, очевидны у других динозавров, в этом случае были закрыты вновь образованной костью, а верхнюю поверхность черепа покрывали толстые прочные костяные наросты. Часто встречалось необычное расположение ноздрей (иногда в передней части морды, а не по бокам), а внутренняя анатомия носа была удивительно сложна. Таз у анкилозавров тоже был очень странный – очень широкий, образованный в основном большими и плоскими сверху, как полки, подвздошными костями. Тазобедренный сустав динозавров обычно характерен сквозным отверстием. Но у анкилозавров это была чашеобразная впадина, обычно полностью закрытая костью с внутренней стороны. Также у анкилозавров часто срастались вместе позвонки, по-видимому, для большей жесткости тела и поддержки веса брони. Наконец, кости конечностей у анкилозавров были короткие и прочные.

Этот североамериканский анкилозаврид сколозавр сохранился на боку (на фото он снят со стороны брони). Туловище было широкое, а спина почти плоская

Различают несколько групп анкилозавров, но по-прежнему ведутся споры о том, кто кому родственник. Многие известные анкилозавры входят в кладу анкилозавриды. У них были короткие, широкие черепа и треугольные рога на задней части головы. Сюда относятся знаменитые динозавры с «булавами» на хвосте, анкилозавр и эуплоцефал из позднего мела Северной Америки. Вторая группа называется нодозавриды. У ее представителей более длинные и узкие черепа, которые выглядят попроще, хотя у них часто бывают округлые костяные наросты над и позади глаз. У некоторых нодозаврид были длинные мощные шипы в области шеи и плечей. У одних видов эти шипы были направлены наружу и назад, у других – например, у эдмонтонии (Edmontonia rugosidens) из позднего мела Северной Америки – наружу и вперед, а иногда разветвлялись на конце.

Тело анкилозавров было покрыто несколькими видами брони. Остеодермы на фото принадлежат европейскому меловому анкилозавру полакантусу. Мелкие, чешуеподобные образования покрывали часть спины животного, а более крупные пластины торчали вверх и в стороны из тела и хвоста

Некоторые специалисты выделяют еще одну группу раннемеловых анкилозавров из Западной Европы и США, которая называется полакантиды. Самый известный их представитель – полакантус из Англии и Испании. Щитовидная пластина закрывала у него область таза, а череп сочетал признаки анкилозаврид и нодозаврид. По-прежнему неясно, к кому ближе полакантиды – к нодозавридам или анкилозавридам и вообще стоит ли выделять их в отдельную группу. Они могут оказаться ранними представителями одной из основных групп анкилозавров.

Стегозавры: пластины и шипы

Самый известный представитель стегозавров так и называется – стегозавр. Он жил в позднем юрском периоде в США, Португалии и, возможно, Китае. Знаменит он своими ромбовидными пластинами вдоль спины. Сочлененные скелеты показывают, что пластины были расположены асимметрично, в шахматном порядке – странная конфигурация, которая резко контрастирует с обычными симметричными структурами у других стегозавров и вообще тиреофоров. Почему и как появилась такое асимметричное расположение, до сих пор сложно сказать наверняка, особенно если учесть, что оно, видимо, было вызвано каким-то загадочным генетическим событием.

Помимо пластин у стегозавра был длинный низкий череп, а узкая пасть заканчивалась клювом. У него были крепкие, мускулистые передние конечности, длинные задние и хвост с двумя парами длинных конических шипов. Изучение гибкости хвоста стегозавра и мышечной силы показало, как он мог использовать эти шипы. Мы еще вернемся к этому вопросу в главе 3.

Череп стегозавра – самого знаменитого и изученного из всей группы – длинный и тонкий, почти трубчатый по форме. Заметим, что предглазничное окно сильно уменьшено, почти закрыто

На самом деле стегозавр – не обычный представитель своей группы. Во-первых, он намного крупнее большинства других стегозавров: достигал 9 м в длину, тогда как другие были в основном от 4 до 7 м. Во-вторых, его пластины располагались асимметрично, в отличие от симметричных и гораздо меньших пластин и шипов других представителей группы. Не все стегозавры были одинаково шипасты. У стегозавраи его близких родственников шипы были только на конце хвоста, а у других видов шли вдоль всего хвоста и части спины. Классический пример – кентрозавр из поздней юры Танзании. В-третьих, у стегозавра не было плечевых шипов. Если бы не стегозавр, их можно было бы считать типичной особенностью стегозавров: у многих видов на плечах торчали длинные шипы, иногда широкие и округлые у основания. У китайского гигантспинозавра огромные плечевые шипы выгибались назад и наружу, причем каждый шип по длине был сравним со всей грудной клеткой животного.

Орнитоподы: игуанодон, утконосые динозавры и их родственники

Вторая крупная группа птицетазовых впечатляет куда меньше. Она называется орнитоподы. Они обитали и по всему миру от середины юрского до конца мелового периода и занимали нишу мелко- и среднеразмерных травоядных в многочисленных средах обитания. Самые крупные орнитоподы – гадрозавры (например, шаньдунозавр из позднего мела Китая) – были сравнимы по размеру с завроподами и достигали 15 м в длину, а весили, возможно, до 13 т. Челюсти и челюстные суставы орнитопод не похожи на челюсти других птицетазовых. Со временем количество зубов увеличилось (у некоторых видов было более тысячи зубов), а само строение зубов усложнилось.

В «ядре» группы находятся: небольшой двуногий гипсилофодон из раннего мела Англии, огромный раннемеловой игуанодон из Европы, а также множество «утконосых» динозавров (они же гадрозавры) с гребнями или без них. Гадрозавры произошли в раннем мелу от игуанодонподобных животных, скорее всего в Азии. Оттуда они распространились по всем континентам, кроме Африки и Австралазии. Игуанодон, гадрозавры и множество их родственников отличаются от маленьких гипсилофодоновналичием U-образной (а не V-образной) предзубной кости и более глубокой нижней челюстью. Эти игуанодоноподобные орнитоподы включены в кладу под названием игу анодонты.

Большую часть своей истории орнитоподы были небольшими резвыми двуногими длиной менее 3 м. Однако в юрском периоде возникла новая клада под названием игуанодонты. В ней появились гигантские четвероногие формы, такие как игуанодон и гадрозавры. Недавние исследования показывают, что несколько групп птицетазовых, ранее считавшихся орнитоподами, в том числе и тесцелозавриды, на самом деле находятся вне группы, в которую входят маргиноцефалы и орнитоподы

На протяжении большей части XX в. считалось, что практически все мелкие двуногие птицетазовые были близкими родственниками гипсилофодона, и поэтому всех их объединили в семейство гипсилофодонтиды. Предполагалось, что в это семейство входили архаичные птицетазовые ранней юры (например, лесотозавр), а также крупные игуанодонподобные животные вроде тенонтозавра из раннего мела США. Но явных анатомических признаков, которые действительно могли бы продемонстрировать тесную связь между этими животными, так и не нашлось. Похоже, что некоторые из рассматриваемых орнитопод вообще не родственники гипсилофодону, а скорее, близки к игуанодонтам или даже входят в их кладу. Крепко сложенные рабдодонтиды из позднего мела Европы тоже состоят в этой кладе, как и дриозавриды – юрская и раннемеловая группа, отличающаяся длинными, стройными ногами, короткими передними лапами и короткими мордами. Дриозавриды найдены в Англии, Танзании, Нигере, США и других странах. Несколько групп, некогда отнесенных к гипсилофодонтидам, теперь, по-видимому, находятся вне клады, в которую входят гипсилофодон и игуанодонты. Может оказаться, что они вообще не орнитоподы. Это, например, североамериканские зефирозавры, тесцелозавры и ородромины, а также китайские джехолозавры. Тем не менее общее строение тела у всех этих животных похоже – все они мелкие двуногие травоядные. Рабдодонтиды, возможно, выделялись, поскольку странные пропорции их конечностей и бедер намекают на передвижение на четырех ногах.

Череп игуанодонтов (на фото выше показан череп западноевропейского мантеллизавра) длинный и имеет обширный беззубый участок спереди. Их ключевая особенность – гигантский размер. Этот череп, например, 45 см в длину

Зубы игуанодона, мантеллизавра и похожих игуанодонтов (посередине) имеют большие ромбовидные коронки с выраженной режущей кромкой и грубо зазубренными краями. Со временем коронки стачивались, как это произошло с зубом вверху справа

Дриозавриды показывают, что игуанодон, гадрозавры и их родственники произошли от двуногих травоядных средних размеров, которые довольно хорошо бегали и имели относительно короткие передние лапы и кисти. Новые, более крупные игуанодонты в раннем мелу стали очень многочисленны и разнообразны и начали играть важную – возможно, самую важную – роль растительноядных животных в сообществах Европы, Азии и Северной Америки в течение мелового периода.

Гадрозавры – крупнейшая и самая важная группа из них. Они были оснащены зубными батареями, широким клювом, могли передвигаться как на двух, так и на четырех ногах и породили огромное разнообразие размеров тела и форм черепа. Часто подразумевается, что гадрозавры по существу все похожи и отличаются только формой головы. В конце концов, известны гадрозавры с длинными мордами и широкими, утиными клювами (эдмонтозавр), с глубокими, изогнутыми вниз мордами и большими носовыми полостями (майазавр), с твердыми шиповидными гребнями (зауролоф), с полыми плоскими гребнями (коритозавр) и с полыми трубковидными гребнями (паразауролоф). Зачем этим динозаврам было нужно столько видов гребней – интересный вопрос, который мы еще рассмотрим в главе 4.

Джехолозавр из раннего мела Китая – довольно обычный мелкий птицетазовый. У него сохранился примитивный признак: шесть зубов в передней части верхней челюсти. Поздние крупные орнитоподы уже утратили зубы в этой части черепа

Обобщение, что все гадрозавры «по сути одинаковы», неточно, потому что форма тела у многих линий сильно отличается. У брахилофозавров и грипозавров были длинные и тонкие передние конечности, у паразауролофин – короткие и мощные, а у ламбеозаврин был высокий костяной гребень на спине, который придавал им горбатый вид. Предположительно, эти различия были связаны с образом жизни и питанием.

Странноголовые динозавры: костяные головы и рога

У орнитопод есть несколько общих признаков еще с двумя группами: пахицефалозаврами (костеголовыми или купологоловыми динозаврами) и цератопсами (они же рогатые динозавры). Цератопсы известны благодаря славе своих гигантских четвероногих позднемеловых представителей, таких как трицератопс. У большинства были рога на носу и над глазами, а также воротник, выступающий вверх и назад от черепа. Пахицефалозавры совсем другие. Все они были двуногими, у многих из них верхушка черепа была толстая, часто куполообразная.

На фото – череп стегоцераса из позднего мела Канады. Хорошо видна костяная «полка» в задней части черепа, типичная для маргиноцефалов. Мелкие листовидные зубы подходят для измельчения растительности

Хотя самые известные пахицефалозавры и цератопсы сильно отличаются, с ранними видами все совсем не так. У обеих групп есть признаки, которых нет больше ни у кого. Самый очевидный – костяной «воротник», выступающий из задней части черепа. Именно из-за этого признака обе группы объединены в кладу маргиноцефалы, что означает «краеголовые». Как мы уже говорили, есть вероятность, что гетеродонтозавриды – близкие родственники этой группы.

Пахицефалозавры – одни из самых загадочных динозавров, так как большинство видов известно лишь по фрагментарным остаткам. Найдено всего один или два хороших скелета. По ним видно, что у пахицефалозавров были широкое туловище и таз, короткие передние конечности и длинный тонкий хвост. Хвост пахицефалозавров необычен, потому что помимо обычных позвонков в нем есть многочисленные изогнутые косточки. Это окостеневшие сухожилия по краям мышц, идущих вдоль хвоста. Такая особенность хорошо известна у некоторых рыб (например, костистых, к которым относятся сомы, лосось, треска и т.д.), но у наземных позвоночных ничего подобного нет. Зачем такое строение хвоста пахицефалозаврам – полнейшая загадка.

Удивительный куполообразный череп пахицефалозавра из позднего мела США сочетает толстый округлый купол с шишками, наростами и рожками. Все животное было около 4,5 м в длину

Более знакомая их черта – плоский или куполообразный череп, с краев и по бокам украшенный костяными наростами и рожками. У самых известных видов – лучшим примером является пахицефалозавр (Pachycephalosaurus wyomingensis) из позднего мела США – куполообразная кость имеет толщину до 40 см. У других – например, гомалоцефала (Homalocephale calathocercos) из позднего мела Монголии – верхняя часть черепа плоская.

Про тело пахицефалозавров известно немного. Насколько мы можем судить, все они имели короткие, тонкие передние конечности, были быстрыми и передвигались на двух ногах. Здесь изображены преноцефалы, которые водились в Монголии и США

Представления о том, как разные виды пахицефалозавров были связаны друг с другом, сейчас меняются. С 1970-х гг. считалось, что пахицефалозавры с плоскими и куполообразными головами – это разные группы, которые произошли от общего предка, а потом разделились. Впоследствии появилось мнение, что плоскоголовые виды более тесно связаны с купологоловыми, чем с другими плоскоголовыми. В таком случае группа «плоскоголовые пахицефалозавры» не является кладой. А совсем недавно некоторые эксперты высказали мысль, что плоскоголовые – это просто молодые купологоловые. Мы еще обсудим эту идею в главе 4.

Цератопсы известны в основном из мелового периода, но несколько окаменелостей показывают, что они существовали уже в поздней юре. Самые древние из них – это иньлун и хуаляньцератопс из Китая. Оба они были мелкими двуногими динозаврами длиной меньше 2 м. Как и у других ранних цератопсов, у иньлуна не было рогов и большого костяного воротника. Задняя часть черепа была глубокая и широкая с огромными отверстиями для мышц, закрывающих пасть, а на щеках и позади глаз были большие костяные наросты. Как у всех цератопсов (но не всех прочих птицетазовых), на кончике верхней челюсти иньлуна была особая кость, которая называется клювовой или ростральной. Возможно, она помогала укрепить или увеличить клюв, который явно был важной частью черепа цератопсов.

Практически все ранние цератопсы были мелкие – размером от кошки до овцы. Несколько двуногих птицетазовых, которых определили как возможных ранних цератопсов (например, альбалофозавр из раннего мела Японии), с виду не особенно отличаются от двуногих орнитопод. Явные ранние цератопсы, как правило, имели узкие клювы, костяные бугры или рога на щеках, а также короткий, похожий на полочку воротник. Некоторые были двуногими. Классический пример – пситтакозавр из раннего мела Китая, Монголии и Сибири. Другие были четвероногими, например протоцератопс из позднего мела Китая и Монголии. Практически все они из Восточной Азии, где водились повсеместно в течение всего мелового периода. До конца мелового периода они также обитали в западной части Северной Америки и в некоторых областях Европы.

Примерно 90 млн лет назад от предка, похожего на протоцератопса и жившего в Азии или Северной Америке, произошла линия более крупных животных с длинными рогами, увеличенным воротником и большим количеством зубов. Большинство их видов входят в кладу цератопсиды. Именно к ним относятся трицератопс, шипастый стиракозавр и пахиринозавр, знаменитый тем, что вместо рога у него на носу костяной бугор. Все цератопсиды были крупными – размером от носорога до слона, – и все были приспособлены к передвижению на четырех ногах. Цератопсиды обитали повсеместно во многих сообществах позднего мела западной части Северной Америки. В то время в регионе обитало более 30 различных видов.

Как у почти всех цератопсид, у хасмозавра были массивный костяной воротник, острый клюв и большой рог на носу. Края воротника были украшены симметричными шипами. Разные цератопсиды сильно отличались друг от друга размерами и формой воротника, а также расположением и количеством рогов и шипов

Поразительные рога, воротники, шипы и костяные наросты цератопсид почти наверняка играли роль предупредительных сигналов и оружия. Как ими пользовались и какое эволюционное давление привело к их появлению, остается предметом споров. Этот вопрос очень важен для того, чтобы мы лучше поняли поведение динозавров, и мы к нему еще вернемся в главе 4.

3. Анатомия

Когда мы думаем об ископаемых остатках динозавров, то обычно представляем себе полные скелеты, выставленные в музеях по всему миру. Они дают палеонтологам массу информации. Во-первых, помогают восстановить ход эволюции (см. главу 2), так как по их особенностям анатомии можно сделать выводы о родственных связях между различными видами динозавров. Во-вторых, размеры, форма и другие параметры костей (например, следы присоединения мышц или отверстия для нервов и кровеносных сосудов) могут рассказать о том, как животное функционировало – как использовало органы чувств, как питалось, двигалось и росло. Стоит сказать, что более мелкие части скелетов и даже отдельные кости или фрагменты костей тоже несут полезную информацию.

В этой главе мы рассмотрим, что мы знаем об анатомии нептичьих динозавров (анатомия – это наука, которая изучает скелеты, органы и мышцы) и что анатомия говорит нам о них как о живых животных. Начнем с изучения того, что мы знаем об их скелете, затем перейдем к анатомии мышц, дыхательной системе, пищеварительной системе и, наконец, к покровам – коже и другим образованиям, которые покрывают внешнюю поверхность тела.

Скелет динозавра

Динозавры – позвоночные, и общий план строения их скелета такой же, как у рыб, амфибий и млекопитающих, а также других рептилий. Если конкретнее, они относятся к наземным позвоночным (четвероногим) – подгруппе позвоночных, у которых (в отличие от рыб) есть пальцы и конечности, соединенные с плечевым и тазовым поясом. Принадлежность динозавров к четвероногим животным означает, что их скелет, по сути, такой же, как наш. Так что если вы хоть что-то знаете о скелете человека, то и о скелете динозавра вы уже знаете немало.

Один из ключевых элементов скелета позвоночных – это позвоночный столб, или позвоночник. Он состоит из многочисленных отдельных сегментов (позвонков) и в передней части соединяется с черепом. В черепе находятся мозг и основные органы чувств (глаза, уши, нос, язык). Из черепа через специальные отверстия выходят многочисленные нервы и соединяют мозг с различными областями тела. Вдоль позвоночника проходит толстый пучок нервной ткани – спинной мозг. В передней части он соединяется с головным мозгом, а по всей длине от него отходят нервы.

У всех позвоночных одно и то же общее строение скелета. Чтобы правильно собрать скелет динозавра – в данном случае слепок британского теропода барионикса, – нужно хорошо знать анатомию позвоночных

Череп устроен сложно и состоит из множества костей. Зубы растут из костей челюсти и состоят из двух чрезвычайно прочных материалов: дентина и эмали. Зубы динозавров росли в отдельных лунках, как и у нас. У большинства новые зубы росли на протяжении всей жизни, причем каждый зуб сменялся всего через месяц. Людям такая система кажется необычной, так как у нас за всю жизнь бывает всего два набора зубов, но на самом деле это нормально для позвоночных. Разнообразие зубов динозавров мы еще рассмотрим подробнее (см. главу 4).

Сочлененные скелеты и изучение современных животных позволяют нам с некоторой степенью точности восстанавливать нептичьих динозавров вроде эораптора. Для изучения скелета динозавра, конечно, необходимо базовое знание анатомии

Мы привыкли думать, что единственная подвижная часть черепа – это челюстной сустав. Благодаря ему нижняя челюсть перемещается относительно остального черепа, когда мы жуем или говорим. Крошечные косточки у нас в ушах – уникальная особенность млекопитающих – тоже подвижны и двигаются от звуковых волн, проходящих через барабанную перепонку. Большинство остальных костей черепа у нас (и других млекопитающих) прочно соединены и не смещаются относительно друг друга. Возможно, некоторые динозавры в этом отношении сильно отличались от млекопитающих. У них могли быть подвижные участки на нижней челюсти, небе и морде, что, видимо, было полезно при питании. Такая подвижность костей черепа называется черепной кинетизм. Как мы вскоре увидим, все еще ведутся споры о том, насколько именно был подвижен череп нептичьих динозавров.

Еще одно явное отличие черепа динозавров от человеческого состоит в том, что помимо отверстий для глаз и ноздрей у большинства динозавров есть большие отверстия по бокам и в задней части черепа. Самое заметное называется предглазничным окном, оно расположено сбоку между ноздрей и глазницей. Два других отверстия позади глазницы называются височными окнами. Высокое отверстие сбоку – это нижнее височное окно, а закругленное на верху черепа – верхнее височное. Височные окна не уникальны для динозавров, они есть у всех диапсид – большой группы рептилий, в которую входят и динозавры. «Диапсиды» означает «с двумя отверстиями». К ним относятся также крокодилы, ящерицы и змеи. В главе 1 мы видели, что и предглазничное окно встречается не только у динозавров. Это обычный признак архозавров – подгруппы диапсид, к которой относятся динозавры, а также крокодилы и несколько вымерших групп животных.

В черепе динозавров есть несколько отверстий, которых нет в человеческом черепе. Сбоку расположено предглазничное окно, а большое, высокое отверстие позади глазницы называется височным окном. На рисунке – череп позднетриасового завроподоморфа платеозавра

Зачем вообще нужны эти дополнительные отверстия в черепе? Хороший вопрос. Они были частично заполнены мышцами, закрывающими челюсти, поэтому обычно наличие отверстий объясняют так: к ним крепились челюстные мышцы. Также считается, что они укрепляли череп и помогали лучше выдерживать нагрузки на кости во время укуса. По-видимому, эти объяснения частично верны. Однако возможно, что огромное предглазничное окно было не так нужно для крепления мышц челюсти, как мы привыкли думать, поскольку новые данные говорят, что оно было в основном заполнено большим воздушным мешком, а не мышцами. Этот мешок был частью так называемой пневматической системы. Эту особенность анатомии динозавров мы более подробно обсудим ниже. В черепах многих динозавров было удивительное количество сложных, заполненных воздухом полостей.

У некоторых динозавров (например, анкилозавров) черепные отверстия повторно заросли костью. У других (например, реббахизавридовых завропод) отверстия расширились, и черепа стали более легкими и открытыми. Эти эволюционные изменения в устройстве черепа связаны с тем, как эти динозавры питались, а возможно, и с тем, как они издавали звуки или сражались с другими динозаврами.

Черепа и зубы динозавров представляют особый интерес для ученых, ведь именно они несут массу информации о питании, поведении и образе жизни. Но череп – это только часть скелета, причем меньшая. Большая часть скелета называется посткраниальным скелетом, к нему относится все, кроме черепа. Как у других четвероногих, у динозавров есть парные конечности и пояса конечностей в передней и задней части тела. Пояс передних конечностей называется скапулокоракоид, или плечевой пояс. Он состоит из лопатки и пластинчатой кости, которая называется коракоид.

В центре грудной клетки коракоид соприкасается с грудной костью – грудиной. У некоторых динозавров в передней части плечевого пояса есть дополнительные кости, в том числе стержневидные ключицы. У теропод есть V-образная вилочковая кость, или просто вилочка, которая нам хорошо знакома, так как она есть у птиц. Когда-то ее считали уникальной особенностью птиц, но на самом деле она есть у всех теропод, даже самых ранних. V-образная кость, образованная ключицами, есть даже у их дальнего родственника – завроподоморфа массоспондила.

Грудную клетку динозавров составляют 13 или около того пар больших изогнутых грудных ребер. Как и у большинства наземных позвоночных, ребра динозавров подвижны: два бугорка на верхнем конце каждого ребра позволяют мышцам его перемещать. У ящеротазовых динозавров есть дополнительные кости грудной клетки, которых нет у млекопитающих: гибкие стержневидные V-образные кости, расположенные в виде корзины вдоль нижней поверхности грудной клетки и живота. Эти «ребра живота» называются гастральной корзиной, а отдельные кости, из которых она состоит, называются брюшными ребрами, или гастралиями. Как и грудные ребра, гастралии были связаны друг с другом мышцами и, по-видимому, помогали расширять живот и грудь при дыхании. Сегодня гастралии имеются у крокодилов, а у птиц их нет. Они хорошо заметны у многих древних птиц юрского и мелового периодов, и, очевидно, более поздние птицы со временем их утратили.

Грудная клетка динозавров – та, что на фото, принадлежит стегозавру – состоит из длинных ребер, которые соединяются с позвонками посредством подвижных суставов. Более короткие ребра в передней и задней части грудной клетки, как правило, менее подвижны

На этом скелете тираннозавра хорошо видно корзинообразное расположение брюшных ребер (или гастралий) под грудной клеткой. Обратите внимание, что их нет у соседнего скелета птицетазового динозавра

Передние конечности, ладони и пальцы

Кости передних конечностей динозавров сильно разнятся по структуре и форме. Основные кости передней конечности – это плечевая кость (верхняя), а также лучевая и локтевая кости (две нижние). Благодаря костям запястья возможны сложные движения между передней конечностью и кистью. Сама ладонь состоит из трех групп костей. Это пястные кости – обычно длинные, тонкие кости, составляющие ладонь, фаланги – цилиндрические кости, из которых состоят пальцы, и когтевые фаланги, которые образуют самые кончики пальцев и обычно покрыты роговыми когтями или копытами.

Для динозавров, которые ходили на четырех ногах, типичны длинные колоннообразные кости конечностей (иногда с огромными гребнями для прикрепления мышц). Их передние конечности тоже были приспособлены к большому весу. Мы уже видели, что завроподы обзавелись странными колоннообразными передними конечностями, в которых пястные кости располагались полукругом, а фаланги были укорочены или вообще отсутствовали. Передние конечности стегозавров, анкилозавров, цератопсов и некоторых игуанодонов тоже были приспособлены к переносу веса, но по-разному.

У некоторых четвероногих птицетазовых пястные кости стали прочными колоннами, а ногтевые фаланги похожи на копыта. Это хорошо видно на передних конечностях игуанодона (слева) и стегозавра(справа)

Полные скелеты, сохранившиеся со всеми костями, позволяют предположить, что стегозавры и анкилозавры обладали колоннообразными передними лапами, как и завроподы, с пястными костями, расположенными в виде вертикальных столбов. Это подтверждается тем, как отдельные кости соединяются вместе, а также окаменевшими следами. Кстати, это редко видно на схемах или в музейных экспозициях: там часто показывают стегозавров и анкилозавров с расставленными пальцами, нижняя поверхность которых касается земли.

У цератопсов же появились утолщенные крупные внутренние пальцы, которые держали большую часть веса и располагались полукругом. На внутренних пальцах были тупые, округлые копыта, а на двух более коротких внешних пальцах, похоже, копыт не было.

Наконец, у игуанодонов для поддержки веса три длинных внутренних пальца превратились в толстую копытовидную структуру. Большой палец стал оружием, похожим на шип. Особенно знаменит игуанодон, у которого шип стал огромным и, вероятно, очень опасным, иногда длиной до 30 см. По неизвестной причине линия, от которой произошли гадрозавры, полностью утратила большой палец. Между тем пятый палец остался гибким и, возможно, имел хватательную функцию.

Некоторые тероподы – например, мегалозавриды и аллозавриды – как правило, обладали короткими костями передних конечностей, которые должны были хватать добычу. Фаланги у них были длинные и тонкие, а когтевые фаланги – изогнутые и заостренные. У некоторых групп (особенно у манирапторов) пальцы были очень длинными, а у других (например, абелизаврид) – очень короткими. Как и все динозавры, тероподы начали с пяти пальцев на передних конечностях, но со временем внешние два стали меньше и у многих групп исчезли совсем. Тираннозавриды утратили третий палец и в итоге остались всего с двумя, как и альваресзавриды, и некоторые птицы. У странного беззубого неоцератозавра из поздней юры Китая – лимузавра – передние лапы тоже были сильно редуцированными, на них остались только второй и третий пальцы. У некоторых альваресзаврид и птиц остался всего один палец, а были птицы и вовсе без передних конечностей (например, гигантская нелетающая птица моа, когда-то жившая в Новой Зеландии).

Тираннозавриды вроде этого альбертозавра обладали самыми необычными передними конечностями среди динозавров. Кости были маленькие и тонкие, а пальцев – всего два. Как часто бывает в музейных экспозициях, кости плечевого пояса показаны слишком далеко друг от друга – на самом деле они должны почти касаться друг друга в середине груди

До недавнего времени скелеты в музеях и иллюстрации изображали теропод с ладонями, обращенными к земле. Это противоречит остаткам скелетов, в которых все кости сохранились в исходном положении (их еще называют сочлененными скелетами). Ладони у них обращены внутрь, а не вниз. Несколько палеонтологов создали модели – как настоящие, так и компьютерные – для изучения положения передних лап. Палеонтолог Фил Сентер использовал трехмерные модели костей конечностей теропод с реалистичными диапазонами движения в суставах, чтобы показать, что они могли существовать только в положении «ладонями внутрь». Получается, что тероподы хватали добычу, как бы «хлопая в ладоши». При этом передние лапы оказывались перед грудью. Соответственно лапы совершали в основном сжимающие или хватающие движения. Многие тероподы – особенно маленькие – вероятно, хватали мелкую добычу и сразу засовывали в пасть, а более крупные виды, скорее всего, лапами только удерживали добычу и затем кусали ее, чтобы обездвижить или убить.

Суставы передних конечностей динозавров не позволяют поворачивать их в запястье, поэтому передние лапы у двуногих видов были постоянно зафиксированы в позе «ладонями внутрь». Эти громадные передние лапы принадлежат гигантскому монгольскому орнитомимозавру дейнохейру

В пользу такого положения передних лап говорят и следы, оставленные раннеюрским тероподовым динозавром, который присел на землю. По следам видно, что земли коснулась верхняя сторона пальцев передних лап, а не ладони или нижняя сторона. Стоит отметить, что лапы птиц (которые в основном полностью скрыты перьями) тоже расположены «ладонями внутрь», поэтому похоже, что этот признак присутствовал у теропод на протяжении всей их истории.

Нужно сказать кое-что и о передних лапах нетероподовых динозавров. Как мы видели в главе 2, ранние представители всех трех групп динозавров были в целом похожи – все они были двуногими с хватательными передними лапами. Возникает очевидный вопрос: а у двуногих завроподоморфов и птицетазовых лапы тоже располагались «ладонью внутрь»? Похоже, что ответ «да». Сочлененные скелеты двуногих завроподоморфов и птицетазовых сохраняются с ладонями, повернутыми вовнутрь. Моделирование (как с реальными образцами, так и на компьютере) опять-таки показывает, что возможно только такое положение кистей.

Как и у большинства манирапторовых теропод, у дромеозавра были длинные, тонкие передние лапы с острыми когтями. У этого экспоната лапы неправильно смонтированы в позе «ладонями вниз»

Таз и задние конечности

Переходим к задней части тела динозавров. Основные особенности таза и главные различия между разными группами динозавров мы уже обсуждали в главе 2. Одна из самых интересных особенностей динозавров связана с размером подвздошной кости – широкой уплощенной кости в верхней части тазового пояса. К ней крепились бедренные мышцы, и ее широкая поверхность говорит о том, что практически у всех динозавров эти мышцы были огромными. Ширина таза динозавров сильно разнится. У некоторых теропод бедра были узкими, половинки таза почти соприкасались у спины животного. Но у других теропод (теризинозавров), некоторых завропод и тиреофоров бедра были гораздо шире, и их половины были разделены значительным промежутком.

В верхней части ноги динозавра находится бедренная кость. Обычно это самая большая и крепкая кость во всем скелете, а ее соотношение с другими частями ноги может подсказать нам, как быстро динозавр ходил или бегал. У современных животных, которые быстро бегают, бедро относительно короткое. По-видимому, такая закономерность справедлива и для вымерших динозавров. На задней поверхности бедренной кости есть точка прикрепления мышц, которая называется четвертым трохантером. У одних видов это просто приподнятый шероховатый участок кости, а у других – крупный пальцевидный отросток. Четвертый трохантер играет важную роль, поскольку к нему крепится одна из самых больших мышц во всем организме динозавра, и от того, какой он формы (и есть ли он вообще), зависит, как динозавры использовали свои мышцы ног. Мы еще вернемся к этому вопросу.

Типичный признак таза динозавров – огромная пластинообразная подвздошная кость – большая, уплощенная кость в верхней части таза. Выемки и костяные гребни по бокам показывают, где крепились громадные мышцы ног и хвоста. На фото – тазовый пояс диплодока

Насколько нам известно, у нептичьих динозавров не было коленных чашечек, а вот у птиц они появлялись несколько раз, в том числе у зубастых ныряющих птиц мелового периода, к которым относится гесперорнис. У птиц и млекопитающих коленная чашечка помогает улучшить тягу от мышц к костям конечностей. Учитывая эту важную роль, отсутствие коленной чашечки у нептичьих динозавров остается загадкой.

По неясным причинам у нептичьих динозавров не было надколенника, или коленной чашечки. Впрочем, у птиц она есть. На ноге североамериканской плавающей птицы гесперорниса (на фото) была огромная коленная чашечка в виде шипа размером почти с бедренную кость

Следующий сегмент задней конечности – голень – состоит из двух берцовых костей: большой (на внутренней стороне ноги) и малой (на внешней стороне). У динозавров, приспособленных к быстрому передвижению, кости голени длинные и тонкие. Таковы, например, тероподы и орнитоподы. Внизу кости голени соединены с крупными костями щиколоток: таранной (с внутренней стороны) и пяточной (с внешней стороны). Таранная кость у динозавров очень своеобразна. Ее нижняя часть цилиндрическая, а в верхней части из нее поднимается треугольный выступ, иногда довольно высокий, и соединяется с передней поверхностью большеберцовой кости. В результате получается крепкий шарнирный голеностопный сустав, совсем не похожий на сложный гибкий голеностоп других рептилий и млекопитающих. Шарнирный голеностоп является отличительной чертой динозавров и их близких родственников и, возможно, стал одной из причин их успеха. Предположительно, это давало преимущество при ходьбе, так как можно было делать более длинные и, возможно, быстрые шаги, не боясь подвернуть ногу.

Короткие и толстые плюсневые кости и массивные фаланги, как у этого эдмонтозавра, явно были нужны, чтобы поддерживать вес. Как и большинство животных, нептичьи динозавры опирались только на пальцы ног, а плюсневые кости держали почти вертикально

Помимо лодыжки в ноге есть плюсневые кости и пальцы, опять-таки состоящие из фаланг. У людей стопа устроена необычно, так как мы стопоходящие: лодыжка находится близко к земле, стопа плоская, и при ходьбе мы опираемся на плюсневые кости. Большинство наземных позвоночных пальцеходящие, то есть их голеностоп поднят высоко над землей, плюсневые кости касаются земли только нижними концами, а при ходьбе они в основном опираются на пальцы. Это относится и к динозаврам – все они были пальцеходящими. И вновь строение плюсневых костей дает нам подсказки об образе жизни. Длинные тонкие плюсневые кости характерны для животных, которые быстро двигаются, именно такие кости были у многих теропод и орнитопод. Плюсневые кости некоторых теропод (включая продвинутых орнитомимозавров и тираннозаврид) плотно сцеплены вместе, образуя узкую, очень сильную стопу.

Задние ноги завропод (как у этого диплодока на фото) были приспособлены к тяжелой нагрузке. Гигантская жировая подушка формировала подошву и держала колоннообразные плюсневые кости над землей. Лодыжка короткая и наверняка была не очень подвижная

Тиреофоры, цератопсы и завроподы обладали короткими и толстыми плюсневыми костями. Такое строение конечностей подходит для медленной ходьбы и поддержания большого веса. Плюсневые кости завропод были настолько коротки, что лодыжка находилась близко к земле, в отличие от многих других динозавров. Но, как мы уже знаем, их стопу поддерживала огромная жировая подушка, как у слонов. Иными словами, даже завроподы были пальцеходящими.

Наконец, мы добрались до пальцев ног. Динозавры начали свою историю с пятью пальцами, но в процессе эволюции у них наблюдалась тенденция к уменьшению размеров пальцев на внутренней и внешней сторонах ступни. Самый дальний, или пятый, палец отсутствует у большинства динозавров (часто остается только короткая плюсневая кость), внутренний, или первый, палец тоже очень маленький или вовсе отсутствует у теропод и орнитопод. Большинство теропод и орнитоподы ходили, опираясь только на средние три пальца ноги. У некоторых манирапторов, например дромеозаврид, второй палец превратился в оружие: он нес увеличенный коготь, был приподнят над землей и не использовался для ходьбы. Так что эти динозавры ходили всего на двух пальцах.

На длинной тонкой ноге тираннозавроидов, подобных этому альбертозавру, плюсневые кости были плотно соединены при помощи специальных суставов на верхних концах. В результате ноги были легкими и хорошо подходили для быстрого передвижения, передачи энергии и поддержания веса

Кости пальцев ног у динозавров различаются по размеру и пропорциям. У завропод, анкилозавров и стегозавров они короткие и похожи на кирпичики, а у динозавров с длинными стройными ногами (например, у многих теропод и маленьких птицетазовых) – длинные и тонкие. Так что у одних динозавров ноги короткие и компактные, а у других длинные, с расставленными пальцами. Пропорции костей ног и кривизна когтей могут рассказать кое-что об образе жизни животного, особенно если мы говорим о птицах и птицеподобных тероподах. Например, пропорции пальцев ног говорят, что многие нептичьи тероподы ходили или бегали по земле. Но у некоторых из них есть признаки, наводящие на мысль, что они могли лазить по деревьям, хотя бы иногда. Некоторые специалисты утверждают, что дейноних и микрорапторпотенциально могли лазить по деревьям. Продолжаются споры о том, могли ли лазить и сидеть на ветках археоптерикс, конфуциорнис и другие птицеподобные манирапторы.

Маленькие птицеподобные манирапторы (как этот небольшой, размером с фазана синорнитозавр) обладали длинными и тонкими конечностями. При ходьбе дромеозавриды обычно приподнимали второй палец и опирались только на третий и четвертый

Функционирование скелета динозавра

Кости дают нам массу информации о строении тела животного, а также о том, как оно жило, как двигалось и на какие виды поведения было способно. Сочлененные скелеты не только показывают, как кости соединялись между собой при жизни, но и диапазон их возможных движений и какие позы мог принимать динозавр. Мы уже знаем, что отрасль биологии, которая изучает, как работают разные системы животного по его скелету, называется функциональной морфологией.

Важно помнить, что анатомия – это не только кости. На движения костей влияют хрящевые прокладки между ними, мышцы и веревки-сухожилия, которые соединяют кости. К большому разочарованию палеонтологов, почти ничего из этого не сохраняется в окаменелостях. Все они успевают разложиться до начала фоссилизации, потому их и называют «мягкими тканями», в отличие от «твердых тканей» – костей и зубов. По крайней мере мы можем получить некоторое представление о возможностях вымерших животных, сравнивая их скелеты со скелетами современных животных. Разработаны многочисленные методы, которые позволяют учитывать недостающие мягкие ткани и определять их влияние на передвижение и гибкость животных.

Самый простой и «традиционный» способ изучения функциональной морфологии у вымерших животных – двигать кости в суставах. Иногда для этого их моделируют на бумаге или при помощи математических расчетов. Это не очень точный метод, к тому же он обычно не учитывает влияние мягких тканей, о которых мы упоминали. Для него также нужен прямой доступ к самим окаменелостям, а они могут быть хрупкими или поврежденными. Благодаря технологическому прогрессу способы изучения функциональной морфологии сильно продвинулись. Регулярно используются цифровые модели скелетов, сделанные с помощью фотографий или сканеров, которые позволяют оцифровать форму костей. Пользоваться компьютерными моделями для изучения движения костей намного проще, чем работать с полноразмерными костями или их копиями. Порой результаты цифрового моделирования очень интересны и подтверждают некоторые противоречивые идеи о поведении динозавров. Давайте рассмотрим области анатомии динозавров, которые изучались с использованием как традиционных, так и современных методов.

Сегодня при изучении функциональной морфологии используются компьютерные модели и томография. В прошлом ученым часто приходилось манипулировать самими окаменелостями – или моделями окаменелостей, – чтобы увидеть, как животные могли бы двигаться при жизни. На фото: ученые изучают слепок черепа аллозавра

На протяжении десятилетий специалисты по динозаврам изучали челюсти гадрозавров и других игуанодонтов, чтобы понять, как эти животные жевали. Было предложено много идей, большинство из которых не объясняли, как мог возникнуть характерный рисунок износа зубов. В 1980-х гг. палеонтологи Дэвид Норман и Дэвид Вейшампел предложили новую идею. Они заметили, что через всю морду игуанодона, мантеллизавра и гадрозавров проходит зона, которая могла быть гибкой. Основываясь на том, как кости соединяются вокруг этой зоны, они предположили, что верхнечелюстная кость – крупная кость, которая образует большую часть морды и на которой расположены зубы верхней челюсти – могла смещаться внутрь и наружу, благодаря чему щечные зубы терлись друг о друга. Подвижные области в других частях черепа вроде бы тоже позволяли совершать такое движение. Согласно этой интерпретации, игуанодонты обладали черепным кинетизмом (мы уже встречались с этим термином). Это уникальное устройство черепа, позволяющее зубам тереться друг о друга, отсутствует у любого другого животного, современного или вымершего.

Согласно исследованиям Дэвида Нормана и модели плеврокинеза Дэвида Вейшампела, орнитоподы, например эдмонтозавр, обладали уникальным способом трения верхних зубов о нижние. На схеме показана последовательность движений челюстей, голова животного изображена в поперечном сечении

Вдохновленные этой гипотезой, палеонтологи стали предполагать, что у многих других нептичьих динозавров тоже были подвижные черепа. Высказывались идеи, что этим свойством обладали аллозавриды, тираннозавриды, альваресзавриды и др. С этим согласны не все. В 2008 г. анатомы Кейси Холлидей и Ларри Уитмер заявили, что на черепах всех нептичьих динозавров есть сцепленные друг с другом отростки, из-за которых кинетизм невозможен. К тому же в черепах динозавров не было подвижных, заполненных жидкостью суставов, которые есть у современных животных с черепным кинетизмом, таких как птицы и ящерицы. Если так, то почему у игуанодона и других динозавров есть признаки, допускающие по крайней мере некоторую степень подвижности черепа? Холлидей и Уитмер предположили, что это на самом деле были области роста костей, а не зоны гибкости.

Было немало споров и о расположении плечевого пояса у завропод и других четвероногих динозавров, например цератопсов. Здесь дискуссии ведутся насчет положения передних конечностей: были ли они расставлены в стороны, как у ящериц и черепах, или располагались под телом, как опорные колонны, на манер крупных млекопитающих вроде носорогов? Темы положения плечевого пояса и постановки передних конечностей взаимосвязаны, так как от положения плечевого пояса зависит расположение плечевого сустава. А оно, в свою очередь, влияет на положение передних конечностей.

Разные эксперты высказывали разные мнения, но сочлененные скелеты показывают, что плечевые пояса четвероногих динозавров располагались низко, причем настолько, что коракоиды почти соприкасались. Если принять это за реальное положение плечевого пояса, это значит, у цератопсов и других птицетазовых передние конечности были ориентированы вертикально, как колонны, а плечевые суставы были направлены назад, слегка наружу и вниз. Следовательно, их передние конечности не были расставлены, как у ящериц, но и не находились непосредственно под телом. Такое положение передних конечностей соответствует найденным следам, что говорит в его пользу.

Еще один спорный аспект анатомии динозавров, который тоже изучали с использованием и традиционных, и компьютерных методов, – это шеи завропод. Долгие годы палеонтологи не могли определиться, как завроподы держали свою шею, как ее использовали и насколько гибкой она была. Учитывая экстраординарную длину шеи, кажется логичным, что она была нужна завроподам, чтобы дотягиваться до верха деревьев и поедать пищу, недоступную другим растительноядным. Но подтверждают ли наши знания эту гипотезу?

Сопоставив шейные позвонки британского завропода цетиозавра, палеонтолог Джон Мартин заключил, что его шея, скорее всего, действовала как балка, которую динозавр держал прямо перед телом и не мог поднять выше уровня спины. Некоторые эксперты распространили эту гипотезу почти на всех завропод, в том числе брахиозавров и мамэньсизаврид с исключительно длинной шеей. Те же эксперты утверждают, что подвижность между смежными шейными позвонками была совсем небольшой и что завроподы в основном питались на уровне земли или плеч.

Для более тщательного изучения гибкости шеи программист Кент Стивенс и палеонтолог Майк Пэрриш построили цифровые модели апатозавра и диплодока. Было принято, что диапазон движения шеи этих цифровых динозавров такой же, как у современных животных. Стивенс и Пэрриш в основном пришли к тем же выводам, что и Мартин: шея действовала как горизонтальная балка, лучше изгибалась по бокам и вниз, чем вверх, и была малоподвижной у основания.

Эксперты выдвигали разные идеи о том, как были устроены скапулокоракоиды и передние конечности четвероногих птицетазовых. Две крайние – что они либо были полностью расставлены, либо полностью выпрямлены, как показано на схемах. Истина, скорее всего, где-то посередине

Вроде бы получается, что компьютерное моделирование подтверждает результаты, полученные при помощи традиционной работы с костями. Но гипотеза, что завроподы могли держать шею только прямо, в основном базируется на допущении, что суставы между шейными позвонками очень малоподвижны. Если же вспомнить, что нам известно о хряще в шейных суставах современных животных, то нужно предположить, что суставы между шейными позвонками завропод были способны к широкому диапазону движений – достаточному, чтобы сгибать шею далеко в сторону или вверх и вниз. Все дело в том, что компьютерное моделирование и работа с костями иногда могут давать неточные результаты, потому что они не учитывают мягкие ткани, которые обычно не сохраняются в окаменелостях, но учитывать их все равно нужно. Наличие мягких тканей означает, что животные в жизни могли выполнять действия, которые кажутся маловероятными, если использовать доказательства, представленные одними костями.

Если учесть хрящевые диски между шейными позвонками завроподовых динозавров, то окажется, что шея была очень гибкой и ее можно было сильно сгибать вверх (и вниз). Наверху показана шея апатозавра, внизу – диплодока

Другие исследователи тоже проводили компьютерное моделирование скелетов динозавров. Немецкий палеонтолог Хайнрих Маллисон разработал и изучил цифровые модели передних конечностей завроподоморфов, хвостов стегозавров и других частей тела динозавров. Его работа о передних лапах платеозавра позволила реконструировать диапазон их движения. Пальцы можно было довольно сильно сжать, лапы были зафиксированы в положении «ладонями внутрь», а запястье позволяло сгибать ладонь внутрь, но не вращать. Такая конфигурация должна показаться знакомой, ведь мы уже видели ее у теропод.

Построенная Маллисоном цифровая модель шипастого африканского кентрозавра показала, что хвост был достаточно гибким, чтобы им можно было размахивать в стороны и вверх. Такая подвижность согласуется с гипотезой, что шипы на хвосте стегозавров использовались как оружие и что стегозавры могли размахивать хвостом с большим диапазоном, защищаясь от крупных теропод. Компьютерные исследования, которые должным образом учитывают мягкие ткани между позвонками, показывают, что шеи и хвосты нептичьих динозавров часто были довольно гибкими.

Определив диапазон движения между хвоствыми позвонками африканского стегозавра кентрозавра, ученые показали, что его хвост мог сгибаться очень сильно

Мы все еще находимся на ранних этапах изучения функциональной морфологии динозавров, и предстоит еще немало работы. Что особенно любопытно, повышенный интерес к функциональной морфологии нептичьих динозавров вдохновил многих ученых на изучение анатомии и функциональной морфологии нынешних животных, поскольку анатомия многих из них, как ни странно, никогда не изучалась подробно. Как видно из приведенных здесь примеров – черепного кинетизма, гибкости шеи завропод и т.д., – развивающиеся методы помогают палеонтологам изучать многие разделы анатомии динозавров и их функциональную морфологию гораздо глубже и подробнее, чем было возможно раньше.

Кость динозавра под микроскопом

Мы привыкли думать, что кости служат каркасом для тела животного. Это правда, но их функции намного шире. Кость – это живая, растущая ткань, которая постоянно изменяется. В зависимости от нагрузок и давления меняются ее размер, форма и толщина; в соответствии с потребностями владельца она разрастается; наконец, на ней отражается рост, возраст и даже состояние здоровья животного. Изучая тонкие срезы кости под микроскопом, палеонтологи узнают массу нового о биологии динозавров.

Изучение микроскопического строения тканей (в том числе костей) называется гистологией. Основные инструменты палеонтологов, изучающих этот предмет, – ленточная пила или дрель (чтобы отрезать или извлечь нужный кусочек кости) и микроскоп.

Срезы костей (на фото срез ребра тираннозавра) позволяют в деталях изучить их внутреннюю структуру. Таким образом можно рассмотреть линии роста, отверстия для кровеносных сосудов и различные виды костной ткани

Кости нептичьих динозавров в основном состоят из ткани, которая называется фиброламеллярной костью. Она представляет собой хаотичную, запутанную структуру костных волокон и кровеносных сосудов. По современным животным мы знаем, что непрерывное воспроизводство фиброламеллярной кости свидетельствует о быстром росте костей и организма в целом.

На срезе фиброламеллярных костей нептичьих динозавров часто видно, что внутри кости не очень много места для кровеносных сосудов. Также могут быть видны линии роста. Они похожи на годичные кольца деревьев и называются линиями задержки роста. На основе изучения современных животных считается, что эти кольца были ежегодными. Так что подсчет колец может дать приблизительный минимальный возраст животного в момент смерти. И каковы же результаты? Были ли нептичьи динозавры (особенно крупные) долгожителями, жившими многие десятилетия? Пока что результаты довольно неожиданные: оказывается, продолжительность жизни динозавров относительно небольшая, даже гигантские виды редко жили дольше 40-50 лет.

На внешнем крае среза кости иногда присутствует отдельный слой, который называется внешней фундаментальной системой. Этот слой встречается у взрослых динозавров и содержит множество близко расположенных годичных колец. Он показывает, что нептичьи динозавры не росли всю жизнь, а переставали расти к зрелости или по крайней мере росли очень медленно. Если же в костях отсутствует этот слой, то динозавр в момент смерти все еще рос, не достиг полного размера, а значит, был молодым животным или детенышем.

Большинство данных свидетельствуют, что нептичьи динозавры росли намного быстрее, чем такие рептилии, как черепахи и ящерицы. Совсем недавно, еще в 1980-х гг., предполагалось, что гигантским завроподам нужно было больше 100 лет, чтобы достичь максимального взрослого размера. Более современные исследования показывают, что даже самые большие завроподы достигали полного размера за 40 лет или быстрее. Такой стремительный рост имеет большое значение для биологии динозавров в целом, мы еще вернемся к этому вопросу в главе 4.

Отложим пока темпы роста и посмотрим, что еще анатомия костей динозавров может рассказать нам об их биологии. У некоторых найденных динозавров сохранились сломанные и зажившие кости, а у других на костях есть странные бугры, неровности или участки с необычной текстурой. Сломанные и зажившие кости говорят о том, что динозавры получали раны в сражениях, во время падения или других несчастных случаев. Найдены рогатые динозавры, у которых отломаны части рогов или с выбоинами на лицевых костях, тираннозавр со сломанными ребрами, поврежденной передней лапой и инфицированной костью голени, а также аллозавр, на костях голени и хвоста которого остались дыры, по-видимому, следы ран, нанесенных хвостовыми шипами стегозавров.

Исходя из знаний о современных животных, можно предположить, что нептичьи динозавры иногда страдали от болезней и отклонений в развитии. Некоторые специалисты по анатомии костей утверждают, что мы можем идентифицировать причины этих отклонений и диагностировать рак, артрит и другие болезни. Большинство экспертов с этим не согласны. В лучшем случае нам остаются лишь обоснованные предположения о том, чем вызваны эти отклонения: к сожалению, мы не можем сделать все необходимые анализы, чтобы поставить верный диагноз.

Необычное приподнятое шероховатое кольцо из кости на пальце игуанодона наверху слева (показан третий из четырех пальцев) представляет собой какую-то аномалию развития. Возможно, это признак артрита

Перелом тазовой кости, опять-таки принадлежащей игуанодону, зажил, но две половинки кости срослись неровно. Как животное получило перелом, неизвестно, но очевидно, что кости срослись при его жизни

Как ни удивительно, но можно узнать пол и репродуктивный статус динозавра по микроструктуре его костей. Уже несколько десятилетий известно, что у самок птиц есть уникальный тип костной ткани – медуллярная кость, которая образуется одновременно с производством яиц. Она растет внутри особой полости в костях ног и представляет собой губчатую массу. Она нужна, чтобы запасать кальций, который затем используется для формирования яичной скорлупы. Ученые, изучающие остатки животных, обнаруженных при археологических раскопках, использовали наличие медуллярной кости, чтобы определять пол древних птиц с начала 1980-х гг., а в 1990-х гг. несколько палеонтологов предположили, что со временем ее обнаружат и у нептичьих динозавров, например у теропода, которого найдут сидящим на гнезде. Это предсказание сбылось в 2005 г., когда медуллярную кость нашли в кости голени тираннозавра. Еще одна предположительно «птичья» черта оказалась не уникальной для птиц, а появилась гораздо раньше, далеко внутри семейного древа теропод.

С 2005 г. медуллярную кость нашли у других нептичьих теропод (у аллозавра) и у птицетазовых (у тенонтозавра). Что-то похожее нашли и у завроподоморфа мусзавра. Такое распространение говорит, что медуллярная кость присутствовала у всех линий динозавров и была унаследована ими от общего предка. Важно помнить, что, хотя присутствие медуллярной кости явно говорит, что ее обладатель был самкой, которая откладывала яйца, отсутствие кости вовсе не означает, что животное было самцом. Если медуллярной кости нет, то, возможно, перед нами самец, однако это вполне может быть и самка, которая в этот период не откладывала яйца. Медуллярная кость – признак хороший, но не безупречный. Мы вернемся к этому вопросу и его значению для гнездового поведения динозавров в главе 4.

Само наличие медуллярной кости действительно интересно, потому что оно позволяет определить пол по крайней мере некоторых мезозойских динозавров. Но больше всего впечатляет то, что оно говорит нам о биологии динозавров. Любое животное, у которого есть медуллярная кость, очевидно, достигло половой зрелости. Другими словами, оно достигло того возраста, когда могло спариваться и откладывать яйца. Таким образом, можно было предположить, что медуллярная кость будет присутствовать только у полностью выросших динозавров. Но это не так. Особи аллозавров и тенонтозавров, у которых найдена медуллярная кость, были подростками, вдвое меньше взрослых. Значит, нептичьи динозавры некоторых (или даже многих) видов могли размножаться задолго до того, как достигали полного размера и переставали расти. Они были родителями-подростками. Возможно, нептичьи динозавры многих видов ухаживали друг за другом, спаривались и растили детенышей задолго до достижения полного размера взрослого. Это может изменить наше представление о гнездовьях динозавров и о том, как они общались между собой в сезон размножения.

Сколько весили нептичьи динозавры?

Ученые и все, кто хочет побольше узнать про динозавров, уже давно интересуются размерами – в частности, массой – нептичьих динозавров. В конце концов, многие из них намного больше современных носорогов, бегемотов и слонов, а самые большие завроподы, похоже, были сравнимы с китами, что делает их самыми крупными наземными животными всех времен.

Вычислить размер ископаемого животного – не просто забавное упражнение. Размер – это ключевой аспект биологии, и, зная его, можно строить гипотезы о роли вида в экосистеме, его пищевых потребностях, способностях к передвижению и пр. Чтобы узнать массу животного, нужно получить твердое представление о его размерах и форме, для чего в идеале нужны полные остатки. Если же некоторые части скелета отсутствуют, можно посмотреть на родственные виды и сделать обоснованные предположения о том, чего не хватает.

Если есть полный или почти полный скелет, то для оценки массы тела раньше использовали следующий способ. Изготавливали уменьшенную модель животного со всеми мягкими тканями (мышцами, кожей и органами). Затем эту модель погружали в воду (или песок), чтобы посмотреть, какой объем она вытеснит. По массе вытесненной воды (или песка) можно было затем рассчитать массу животного. Хоть мы и называем этот метод старомодным, на самом деле он довольно надежный, если все сделать правильно. Но трудно быть уверенным, что мы сделали достаточно точную модель. Например, сделал ли моделист мышцы достаточно большими? Учел ли воздух, который в большом количестве содержится внутри животных? Как мы обсудим ниже, в телах завропод и теропод было множество заполненных воздухом мешков, не говоря уже о воздухе в легких и кишечнике.

Оценки массы вымерших динозавров вроде стегозавра сильно варьируют от одного исследования к другому. Отчасти это объясняется тем, что одни методы оценки точнее других, но дело еще и в том, что особи одного вида могли весить по-разному, в зависимости от того, насколько хорошо они питались и насколько была развита их мускулатура

Описанная техника опирается на информацию о животном в целом. Но изучение современных животных показало, что часто вычислить массу тела можно всего по одному измерению одной-единственной кости. У птиц существует устойчивое соотношение между массой тела и окружностью бедренной кости. Благодаря этому можно вычислить массу тела ископаемых птиц, даже если найдено всего несколько костей. Но этот метод работает только потому, что орнитологи собрали данные о сотнях особей многих видов современных птиц и точно измерили их массу.

Объем и массу динозавров можно вычислить и при помощи компьютерного моделирования. Специалисты фотографируют смонтированные скелеты с разных углов и комбинируют снимки на компьютере, создавая точные трехмерные модели. Другая похожая технология основывается на использовании лазера. Сканируя поверхность скелета, лазерный сканер создает его цифровую модель, по которой компьютер создает трехмерную модель скелета. С цифровыми моделями намного легче работать, чем с реальными объектами (особенно если речь идет о целых скелетах). Поскольку модели трехмерны, по ним можно рассчитать объем, а значит, и массу животного.

Другая цифровая технология – построение выпуклой оболочки. Ее суть в том, что вокруг скана скелета строится полигональный (многоугольный) силуэт, приблизительно имитирующий количество мягких тканей. Одна из проблем этого метода в том, что он почти наверняка недооценивает количество мягких тканей. Например, он не учитывает ситуации, когда большие мышцы выпирали далеко за пределы костей (как это было у некоторых динозавров). Тем не менее, когда построили выпуклые оболочки скелетов современных животных, полученные результаты оказались очень похожи на реальную массу, которую мы знаем. Так что при правильном применении метод может быть довольно точным. Построение выпуклой оболочки применили для нескольких скелетов динозавров, включая стегозавра в Музее естественной истории в Лондоне. Этот скелет идеально подходит для этого метода, так как он полный и сочлененный.

Особая технология цифрового моделирования – построение выпуклой оболочки – позволяет оценить объем мягких тканей животного. Проблема в том, что очень часто невозможно узнать, сколько именно было мягких тканей. На рисунке показаны выпуклые оболочки стегозавра с разным возможным объемом мягких тканей

Раз у нас есть несколько методов оценки массы, какой-то из них должен быть лучше остальных. Разные методы часто показывают разные результаты. Оценки массы крупных экземпляров тираннозавраварьировали от 4 т до невероятных 18 т, а оценки для гигантского южноамериканского завропода дредноута– от 40 т до почти 60 т. Немалая разница. Возможно, это значит, что некоторые методы надежнее других.

В 2015 г. Шарлотта Брасси и ее коллеги сравнили различные методы оценки массы. Методом построения выпуклой оболочки они оценили массу стегозавра в 1,5 т. Это меньше, чем 3,7 т, полученные на основании окружности костей конечностей от других экземпляров. Откуда такая разница? Дело не в том, что один из методов ошибочный. Просто лондонский экземпляр в момент смерти все еще рос и не достиг полного размера, а другие, для которых получилась большая масса тела, были полностью взрослыми. Измерения костей конечностей лучше всего подходят для взрослых динозавров, а построение выпуклой оболочки можно использовать для динозавров любого размера и возраста.

Чем больше методов оценки мы используем, тем лучше мы можем перепроверить себя и тем вероятнее, что мы получим результаты, близкие к реальности. Но иногда разные результаты при оценке массы динозавров действительно отражают разницу в весе у разных особей. Например, вполне вероятно, что некоторые тираннозавры были намного более мускулистыми, чем другие, а значит, и более тяжелыми. Мы продолжим эту тему в следующей главе.

Мышцы и их работа

Как и у всех позвоночных, у нептичьих динозавров была сложная мускулатура. Многие мышцы крепятся к костям. Головной и спинной мозг посылает нервные импульсы мышцам, они сокращаются и тянут за собой кости. Так животные могут перемещать кости в суставах. Другие мышцы прикреплены к органам внутри тела. Существуют, например, мышцы, благодаря которым сокращается кишечник и проталкивает пищу через пищеварительный тракт. Есть мышцы, из которых состоит сердце и которые сокращают его. Есть мышцы, двигающие веки и ноздри.

Изучение современных животных, а также борозды и наросты на костях позволяют палеонтологам сделать выводы о том, как располагались мышцы нептичьих динозавров и насколько большими они были. На рисунке – реконструкция мускулатуры задней конечности орнитопода гипсилофодона

Практически все наши гипотезы о мускулатуре нептичьих динозавров основаны на технике брекетинга, которую мы обсуждали ранее. Другими словами, мы изучаем мускулатуру современных крокодилов и птиц и на основе полученных знаний восстанавливаем мышцы нептичьих динозавров. Наши предположения поддерживаются информацией, которую мы получаем, исследуя кости. На них часто бывают гребни, бугорки, шероховатости (так называемые шрамы) и отростки, которые дают представление о том, где прикреплялись мышцы. Хорошо заметные гребни на костях, которые называются межмышечными линиями, тоже помогают определить точки прикрепления мышц.

Стоит сказать, что мышцы современных животных не всегда соответствуют шрамам, бугоркам и другим образованиям на костях. Значит, по крайней мере некоторые из наших представлений о мышечной анатомии нептичьих динозавров все еще под вопросом. Впрочем, для большинства мышц это не проблема, так как мы можем быть уверены в их положении на основе брекетинга. Это касается мышц челюсти, груди, передних конечностей, а также мышц, идущих вдоль шеи, спины и хвоста и соединяющих ребра.

Мускулатура задних конечностей нептичьих динозавров и птиц похожа. Крупный гребень на большеберцовой кости – в особенности большой торчащий гребень на ее передней поверхности – показывает, что там крепилась массивная выпуклая мышца. Аналогичная мощная мышца крепилась и к задней поверхности. А вот голень практически у всех мезозойских динозавров была тонкой, как и у нынешних птиц.

Одна из самых больших и интересных мышц нептичьих динозавров называется хвостово-бедренной (лат. caudofemoralis longus). Эта длинная толстая мышца одним концом крепилась к четвертому трохантеру (гребневидному или пальцевидному отростку на тыльной стороне бедренной кости), а другим – к отросткам хвостовых позвонков. В наше время эта мышца есть у ящериц и крокодилов и является одной из самых важных мышц при передвижении. Во время бега или ходьбы она оттягивает бедро назад, проталкивая животное вперед.

Крепится она к хорошо заметному костному выросту (четвертому трохантеру), а значит, любые изменения в размере, форме и положении трохантера могут рассказать нам немало интересного о мышечной анатомии динозавра. У птицетазовых динозавров трохантер может быть самых разных форм и размеров. У одних это простой гребень, у других он выступает вниз из заднего края бедренной кости, как шип или палец. Различная форма соответствуют различным стилям ходьбы и бега. Гребневидные трохантеры характерны для четвероногих, а шиповидные – для двуногих динозавров. По наблюдениям за современными животными мы знаем, что мышечная активность сильно влияет на форму трохантера, поэтому эти различия показывают, что анатомия хвостово-бедренных мышц четвероногих птицетазовых сильно отличалась от таковой у двуногих.

На большеберцовой кости практически у всех динозавров был треугольный вырост – кнемиальный гребень. К нему крепилась большая выпуклая мышца, покрывавшая переднюю поверхность голени. Кость слева принадлежит орнитоподу мантеллизавру, справа – тероподу мегалозавру

У целурозавров наблюдается важная тенденция эволюции четвертого трохантера. Со временем он становился все меньше и меньше. Из толстого выраженного гребня он сначала превратился в невысокий шрам, а в конце концов исчез вовсе (у большинства современных птиц его нет). Похоже, что целурозавры вместо хвостово-бедренных мышц при ходьбе начали использовать бедренные. С уменьшением хвостово-бедренных мышц уменьшился и трохантер. Если роль этих мышц уменьшается, хвост тоже может стать меньше, тоньше и короче. В отличие от почти всех других динозавров, у манирапторов сильно уменьшились объем и длина хвоста, благодаря чему появились динозавры с сильно укороченными хвостами, например теризинозавры, овирапторозавры, и птицы.

Длинные и прочные боковые отростки позвонков у основания хвоста многих завропод, анкилозавров и других динозавров показывают, что мышцы здесь наверняка были огромными. Трудно сказать, насколько именно: размеры и функционирование этих мышц еще недостаточно изучены. Первоначальные исследования показывают, что громадные широкие мышцы в основании хвоста диплодокоидов, анкилозавров с «булавой» на хвосте и стегозавров с шипами на хвосте были достаточно сильными, чтобы можно было совершать мощные взмахи хвостом и использовать его как хлыст, булаву или молот. Компьютерное исследование хвостовых мышц, которое провела специалист по анкилозаврам Виктория Арбур, показало, что хвост анкилозавров был достаточно сильным, а «булава» на конце – достаточно прочной, чтобы раздробить кость.

Есть вероятность, что мы недооцениваем объем мышц некоторых нептичьих динозавров. Например, если посмотреть на хвостовые позвонки спереди или сзади, то палеонтологи и художники обычно дорисовывали сверху тонкий слой мышц, который едва выступал за внешний край шипов и отростков, торчащих из позвонков вверх и в стороны. Если же посмотреть на хвосты современных ящериц, крокодилов и даже птиц, видно, что их хвостовые позвонки глубоко утоплены в мягкие ткани и со всех сторон окружены толстыми массивными мышцами, которые выступают далеко за пределы костей.

Хвостовые позвонки североамериканского завропода диплодока имеют высокие отростки сверху (они называются остистыми отростками) и стержневидные кости снизу (они называются шевронами или гемальными дугами). Кроме того, длинные крыловидные костные зубцы, которые называются поперечными отростками, отходят вбок от каждого позвонка. На фото туловище животного находится справа

Если эту особенность учитывать при реконструкции внешнего вида, то хвосты, скажем, гадрозавров и тираннозавров будут гораздо шире, выше и толще, чем их изображают на многих реконструкциях. Возможно, знание о более мощном хвосте динозавров повлияет на наше представление об их физических возможностях и распределении веса.

У некоторых североамериканских анкилозавров на конце хвоста был жесткий, похожий на рукоятку участок, к которому крепился костяной набалдашник. Из более гибкого основания хвоста торчали костяные отростки. Таз этих животных был невероятно широким, как и туловище в целом

Хотя мы можем довольно точно сказать, где именно у нептичьих динозавров крепились мышцы, гораздо сложнее определить, насколько велики они были. Как видно по современным животным, даже особи одного вида могут очень сильно отличаться в смысле размера мускулатуры. Частично это определяется генетикой, но важна и история жизни конкретной особи, например здоровье и питание. В итоге может получиться большая разница во внешнем виде разных особей, и, опять-таки, это может повлиять на наши попытки оценить физические возможности животных. Например, животное с огромными мышцами на задних ногах может бежать намного быстрее, чем другое, у которого мышцы маленькие.

Этот вопрос исследовал Джон Хатчинсон с коллегами. Они создали компьютерную модель тираннозавра и показали, что у одного и того же отдельного животного могли быть небольшие легкие мышцы или же крупные, толстые и гораздо более тяжелые. А мог быть и любой промежуточный вариант в зависимости от здоровья, диеты и образа жизни. Полученные в результате модели (одинаково правдоподобные) подтверждают, что даже особи одного вида динозавров могли сильно различаться по весу и внешности.

В задней части таза анкилозаврид были площадки для прикрепления мышц. Мышцы также крепились к хвосту и придавали ему невероятную мощь. На рисунке таз показан так, как будто животное находится в положении «от читателя» на три четверти

Дыхание и система воздушных мешков

Предположение, что кости нептичьих динозавров были необычны по сравнению с костями млекопитающих и рептилий, появилось еще в 1850-х гг. Фрагменты костей, найденные в Англии в XIX в., показали, что у некоторых нептичьих динозавров были пневматизированные скелеты (это значит, что некоторые или многие кости содержали наполненные воздухом мешочки, связанные с легкими при помощи специальных трубочек – дивертикул). Наличие пневматизации можно определить, если на внешней поверхности костей есть особые отверстия. Эти отверстия ведут к большим внутренним камерам. Пневматическая система – известный и вполне обычный механизм для птиц. Сегодня мы знаем, что она была широко распространена и у нептичьих динозавров. Практически все вымершие тероподы обладали пневматизированными костями, как и многие завроподоморфы.

На другой ветви генеалогического древа – у птицетазовых динозавров – пневматизации скелета нет. Кроме того, она очень слабо развита у древнейших завроподоморфов и теропод. У них пневматизированы лишь два-три позвонка, а у ранних представителей обеих групп пневматизации нет вовсе. Картину еще сильнее усложняет тот факт, что пневматизированные кости были и у дальних родственников динозавров – птерозавров.

На упрощенной кладограмме архозавров (на которой тероподы «традиционно» ближе к завроподам, чем к птицетазовым) видно, что пневматизация скелета была у птерозавров и ящеротазовых динозавров, а вот у птицетазовых и ранних динозавроморфов вроде маразуха она пока не найдена. Возможно, она независимо появлялась несколько раз

Мы еще не полностью понимаем историю развития пневматизации у ранних динозавров и их родственников. Возможно, она появилась независимо два или более раз у ранних динозавров. А может быть, она была у предка динозавров, а потом некоторые линии ее утратили. Это еще один случай, когда большее количество окаменелостей поможет дать ответы.

У птиц воздушные мешки есть не только внутри костей. Целый ряд больших воздушных мешков находится в основной полости тела, в том числе два мешка по бокам шеи, большой мешок рядом с вилочковой костью и три пары в груди и животе. От каждого из этих мешков отходят дивертикулы, которые входят в соседние кости и делают их пневматизированными. Воздушные мешки в шейных позвонках соединяются с мешками в шее, а позвонки и другие кости, расположенные еще дальше в скелете, тоже частично заполнены воздухом, потому что дивертикулы из грудных и брюшных воздушных мешков входят в эти кости и стимулируют рост новых мешков.

Это значит, что наличие и распределение пневматических отверстий в скелете нептичьих динозавров может объяснить наличие воздушных мешков и у современных птиц. Например, можно утверждать, что воздушные мешки по бокам шеи появились очень рано в истории теропод и завроподоморфов, так как у большинства из них есть пневматические отверстия в шейных позвонках, которые были связаны с этими воздушными мешками. Мы также знаем, что грудные и брюшные воздушные мешки были широко распространены у них в течение большей части их эволюционной истории, так как в их костях имеются отверстия, связанные с этими конкретными воздушными мешками. У некоторых нептичьих динозавров был и так называемый межключичный мешок. В пользу этого говорят пневматизированные ключицы и кости плечевого пояса у некоторых теропод, диплодокоидов и титанозавров. Все эти данные явственно подтверждают, что многие виды динозавров имели систему воздушных мешков, очень похожую на птичью.

У современных птиц есть целый ряд больших заполненных воздухом мешков по всему телу. Все они соединены с легкими. Есть убедительные данные, что подобные воздушные мешки были и у нескольких групп нептичьих динозавров

Наличие сложных систем воздушных мешков имеет несколько последствий для биологии динозавров. Во-первых, это значит, что динозавры были легче, чем считалось ранее. Если значительная часть их внутреннего объема была занята воздухом, а не тканями или жидкостью, то их плотность была меньше, чем у животных без воздушных мешков. Мэтью Уэдель, эксперт по завроподам, питающий особый интерес к пневматизации, подсчитал, что система воздушных мешков делала диплодока примерно на 10% легче, чем он весил бы без них.

Пневматизация скелета в буквальном смысле меняла форму тела по крайней мере некоторых динозавров. Например, у завропод позвонки были огромными по сравнению с позвонками других крупных животных. Видимо, позвонки увеличивались в размерах по мере того, как в них появлялись более крупные и сложные наполненные воздухом камеры. Зачем завроподы увеличивали позвонки, неясно. Возможно, это расширяло площадь для прикрепления мышц к позвонкам и таким образом позволяло увеличить и усилить мышцы. А может быть, расширенные позвонки защищали более уязвимые части позвоночного столба.

Какова бы ни была причина, в позвонках было очень много воздуха, а значит, они были чрезвычайно легкими для своего размера. Расчеты Уэделя показывают, что скелет всей шеи крупного завропода весил примерно столько же, сколько всего одна кость передней лапы. Такая легкость шейного скелета завропод (и теропод) может объяснить, почему у них часто появлялись удивительно длинные шеи. У животных без воздушных мешков (например, млекопитающих) скелет шеи такого же размера был бы значительно тяжелее.

Поперечные сечения шейного позвонка апатозавра (слева) очень похожи на поперечные сечения шейного позвонка лебедя (справа). Черное пространство изображает воздух внутри костей. Обе кости сильно пневматизированы

Огромное количество воздуха, который постоянно циркулировал внутри тела и скелета, также означает, что динозавры, вероятно, при помощи пневматической системы избавлялись от излишков тепла. Гигантские мышцы и кишечник крупных завроподоморфов – большую часть времени (или постоянно) наполненный переваривающимся растительным материалом – почти наверняка производили огромное количество тепла. Некоторые эксперты предположили, что такое количество тепла было опасным для животного, и требовались специальные виды поведения или механизмы для отвода лишнего тепла. Возможно, пневматическая система и была таким защитным механизмом.

Заполненные воздухом мешки и кости также означают, что завроподы не тонули в воде. Палеонтолог Дональд Хендерсон построил компьютерные модели завропод с учетом пневматизации и показал, что они плавали высоко в воде, как огромные пробки, были неустойчивыми и легко могли опрокинуться.

Воздушные мешки могли внести вклад и в вокальные способности динозавров. Исследования современных птиц показывают, что длинные трахеи, большие воздушные мешки и наполненные воздухом грудные кости делают их крики более громкими и резкими. Завроподы и крупные тероподы были большими животными, которые наверняка громко ревели и издавали звуки, которых было слышно издалека. Поэтому возникает соблазн предположить, что и они использовали свои воздушные мешки подобным образом. На сегодня это предположение спекулятивно, но мы надеемся, что в будущем его можно будет проверить.

Завроподы были настолько наполнены воздухом, что они наверняка держались в воде выше, чем принято считать, и с трудом держали равновесие на глубине. Возможно, они избегали плавания и в лучшем случае переходили водоемы вброд

Пищеварение

Нет никаких сомнений, что у нептичьих динозавров была пищеварительная система. Узнать, как именно она была устроена, почти невозможно, учитывая, что желудки, кишечник и другие органы пищеварения почти – хотя, как мы увидим, не всегда – не сохраняются в виде окаменелостей. Тем не менее многие факты из геологической летописи позволяют нам выдвигать обоснованные идеи, да и филогенетический брекетинг может помочь.

Можно с уверенностью сказать, что у всех ископаемых динозавров были пищевод, который шел от пасти к расширенному мешкообразному желудку, и кишечник, который заканчивался специальной камерой с выходом-клоакой. Но, если разбираться более подробно, брекетинг дает неоднозначные ответы, поскольку пищеварительные системы современных птиц и крокодилов различаются в нескольких аспектах.

Пищеварительная система крокодиловых по сути аналогична птичьей, хотя у них нет зоба и желудок устроен по-другому. На кого больше походили нептичьи динозавры – на птиц или крокодилов? А может, некоторые походили на крокодилов, а другие на птиц?

У крокодиловых пищевод переходит в желудок, разделенный на два отдела – кардиальный спереди и пилорический сзади. Желудок птиц тоже состоит из двух отделов. Трубчатый отдел спереди называется железистым желудком, он имеет ребристую внутреннюю поверхность, и в нем образуются слизь и кислота. Второй, более узкий отдел называется мускульным желудком. В нем часто бывают ребристые роговые образования, которые разминают жесткие куски пищи. Кроме того, у многих птиц, в отличие от крокодилов, есть особое расширение пищевода – зоб, в котором накапливается пища. Благодаря удивительным ископаемым из Китая мы знаем, что и зоб, и составной желудок с выраженным мускульным отделом были уже у птиц, которые жили в раннем мелу – около 120 млн лет назад.

Пищеварительная система современных птиц состоит из трубки – пищевода, которая соединяет клюв с желудком, и куда более длинного кишечника, который соединяет желудок с клоакой. На пищеводе часто бывает расширение, которое называется зоб. В желудке есть особый мускульный отдел

Так как в части пищеварения анатомия крокодилов и птиц различается, мы не можем быть полностью уверены насчет нептичьих динозавров. Возможно, они были похожи на крокодилов. А может, у них был зоб и мускульный желудок, как у птиц. Скорее всего, у разных нептичьих динозавров было по-разному. Видимо, у птицеподобных теропод и пищеварение походило на птичье, а другие динозавры в этом отношении больше походили на крокодилов. Это косвенно подтверждается и окаменелостями, поскольку желудочные камни (они же гастролиты), которые помогают перетирать пищу в мускульных желудках птиц, также найдены у орнитомимозавров и овирапторозавров.

Зоб не обнаружен у большинства нептичьих динозавров. Тем не менее своеобразное вздутие в области шеи, которое назвали зобом, сохранилось у мумифицированного гадрозавра брахилофозавра. Если это действительно зоб, то получается, что он появился по крайней мере у некоторых птицетазовых независимо от птиц – еще одно напоминание, что брекетинг позволяет делать лишь очень грубые предположения об анатомии вымерших животных. Несмотря на все наши выводы из брекетинга, существует вероятность, что у других динозавров тоже был зоб, или что-то похожее на зоб, или какое-то подобие мускульного желудка.

Но не только брекетинг помогает изучать внутренности динозавров: у одной исключительной окаменелости сохранились сами внутренности. Это сципиниокс из нижнемеловых отложений Италии – молодой теропод длиной всего 23 см. Окаменелость почти полная и полностью сочленена, не хватает только ступней и кончика хвоста. Примечательно, что у сципионикса сохранился почти целый изгибающийся участок кишечника, причем на своем месте – между грудной клеткой и основанием хвоста. Как и ожидалось, клоака находится сразу перед началом хвоста.

Сохранился также небольшой участок пищевода, а также параллельные линии у основания хвоста – пучки мышечных волокон. Желудок не сохранился, потому что находившаяся в нем кислота растворила его еще до начала окаменения. Чешуи и фрагменты костей внутри кишечника показывают, что сципионикс ел рыб и ящериц.

У единственного известного экземпляра сципионикса сохранились кишечник и мышцы, а вот покровы тела отсутствуют. Большие зубы и когти передних лап говорят о том, что он мог за себя постоять, несмотря на юный возраст

Делать предположения о пищеварительной системе динозавров можно и на основании данных о современных животных, которые хоть и не близкие родственники динозавров, но ведут похожий образ жизни или едят то же самое. Например, завроподы и другие крупные травоядные динозавры поглощали и переваривали массу низкокалорийного растительного материала. Среди современных животных подобную стратегию практикуют такие травоядные, как бегемоты, крупный рогатый скот и слоны, а также более близкие к завроподам игуаны, гуси, рябчики и страусы. Все они используют так называемое пищеварение в кишечнике, при котором пища проводит относительно небольшое время в желудке, а большая часть пищеварения происходит в кишечнике. Кишечник этих животных огромен, а пищеварение относительно неэффективное, из-за чего в помет попадает значительное количество плохо переваренного растительного материала. Вполне вероятно, что у завропод тоже было пищеварение в кишечнике, подобное тому, что есть у некоторых современных животных.

На поразительно хорошо сохранившемся кишечнике крошечного теропода сципионикса видны петли, как наверняка было в жизни. Можно увидеть маленькие складки на стенках кишечника и микроскопические анатомические детали

Внешний вид динозавров

Мы немало знаем о скелете динозавров, положении и форме их мышц, об их пищеварительной и пневматической системах. Словом, мы хорошо разбираемся в их анатомии. В результате мы можем делать уверенные утверждения об общих очертаниях и размере нептичьих динозавров, от которых сохранились качественные остатки. Это если говорить об их внутреннем строении, но как насчет внешнего? Как они выглядели в жизни?

В прошлом нептичьих динозавров изображали вялыми жирными созданиями с маленькими тонкими мышцами. Эта точка зрения изменилась во время «ренессанса» динозавров. Нептичьих динозавров (и мезозойских птиц тоже) стали изображать легкими и стройными, с мощными мускулистыми конечностями, но с тонкими шеями, телами и хвостами. Учитывая наши знания, изображение «воздушных» динозавров отчасти верно, но кажется, что ученые и художники иногда заходили слишком далеко. Они придавали динозаврам мускулистые ноги, но удаляли жир и мягкие ткани, делали хвосты слишком узкими и костлявыми, а на морде оставляли лишь тонкий слой кожи. В итоге появились реконструкции, на которых динозавры выглядят недокормленными или даже зомбиподобными. Иногда на них отсутствовали мягкие ткани, которые наверняка были в жизни: например, толстый кишечник и округлый живот травоядных или широкие хвостовые мышцы у динозавров с длинным мощным хвостом. Такие художественные изыски прозвали «обтягивающими» изображениями.

В последние годы появилось новое поколение художников и палеонтологов, которые уделяют больше внимания анатомии современных животных. Новые научные подходы, о которых мы уже писали, применяющие технические достижения (например, томографию и компьютерное моделирование), а также новые подходы к изучению вымерших организмов (филогенетический брекетинг) позволяют палеонтологам и художникам точнее изображать мягкие ткани. Немаловажно и то, что появились новые окаменелости. Некоторые из них дают интересные и неожиданные данные о внешнем виде динозавров.

Нептичьих динозавров обычно изображают с ноздрями, расположенными высоко на морде. Возможно, это неверно. Некоторые эксперты утверждают, что мясистые ноздри, скорее всего, располагались далеко впереди, возле самой пасти. Обращают на себя внимание и неутихающие споры о том, были ли у нептичьих динозавров губы

Одной из областей, где ведутся дебаты и еще много неясного, является внешний вид морды нептичьих динозавров. Брекетинг говорит, что вряд ли у них были крупные мускулы на морде или щеках, поэтому на реконструкциях форма морды не должна слишком отличаться от очертаний костей черепа. Тем не менее края челюсти многих нептичьих динозавров обладают признаками, которые некоторые ученые интерпретировали как свидетельство наличия губ и щек. Среди них цепочки небольших отверстий и гребни, которые проходят вдоль всей морды и нижней челюсти параллельно зубам. Логично представить, что у некоторых динозавров было что-то вроде губ наподобие ящериц и змей. Они могли бы сохранять десны влажными, а ротовую полость закрытой при сомкнутых челюстях. Также имеет смысл предположить, что динозавры, которые откусывали или пережевывали растительный материал, могли обладать чем-то вроде щек, чтобы пища не вываливалась изо рта. И хотя щеки не типичны для современных рептилий, есть птицы (в том числе фламинго, кондоры и попугаи), у которых кожа формирует нечто похожее.

Хотя эти идеи кажутся логичными, «логичный» – это не то же самое, что «подтвержденный надежными доказательствами». В последние годы группа анатомов во главе с Ларри Уитмером изучала черепа динозавров с целью проверки этих предположений. Некоторые из их выводов противоречат более ранним гипотезам других палеонтологов. Они предлагают неожиданные новые идеи относительно внешнего вида нептичьих динозавров. Уитмер изучил положение ноздрей у современных черепах, крокодилов и птиц и по расположению отверстий в костях и канавок, связанных с кровеносными сосудами, сделал вывод, что мясистые ноздри некоторых ископаемых динозавров были расположены не в верхней части носового отверстия, как их обычно изображают, а впереди, у самого края верхней челюсти. Причем он утверждал, что это справедливо даже для завропод, у которых отверстия для ноздрей часто располагаются на лбу.

Мы знаем, что на концах челюстей многих птицетазовых были роговые клювы. Но начинались ли за ними мясистые щеки или жесткое покрытие шло вдоль всего края челюсти, как у этого лептоцератопса?

Уитмер и его коллеги также высказали гипотезу, что образования, похожие на щеки и губы, вероятно, отсутствовали, но у нептичьих динозавров морда была либо туго обтянута кожей, с почти открытыми зубами, либо покрыта отвердевшей кожей, которая образовывала клювовидное покрытие по краям челюсти. Мы знаем, что челюсти многих птицетазовых заканчивались роговыми клювами, потому что они сохранились у некоторых окаменелостей. Клювоподобная ткань, которая могла бы продолжаться вдоль остальной части челюстей, несомненно, заставила бы птицетазовых выглядеть странно по сравнению с более привычными реконструкциями, на которых их изображают со щеками.

Чем в основном было покрыто тело нептичьих динозавров? Чешуйчатая кожа, найденная у многих видов ископаемых динозавров, была не такая толстая и морщинистая, как ее иногда изображают художники: ее покрывали чешуйки, расположенные наподобие кольчуги или пчелиных сот, иногда перемежающиеся более крупными пирамидальными чешуйками. Большинство из них были очень мелкими и располагались плотно, а значит, кожа выглядела гладкой уже с расстояния в несколько метров. Известно много прекрасных отпечатков кожи нептичьих динозавров, которые дают нам массу информации. Среди самых известных примеров – несколько мумифицированных гадрозавров из позднего мела Канады.

Полные, сочлененные скелеты, подобные этому эдмонтозавру из Альберты, Канада, иногда сохраняются с кусками (или отпечатками) кожи

Художники часто рисуют рожки, гребни и шипы, выступающие из шеи, спины и хвоста нептичьих динозавров, – предположение, основанное на сходных чертах, встречающихся у современных ящериц. Сегодня мы знаем, что у некоторых нептичьих динозавров такие признаки действительно были. Невысокие костяные узелки шли вдоль хребта теропода цератозавра, а высокие треугольные шипы были найдены на хвосте диплодокоподобного завропода из Вайоминга. Насколько широко были распространены эти узлы и шипы, неизвестно. Была ли у цератозавра необычно броская внешность для теропода или у многих его сородичей были такие украшения? Аналогично, были ли спинные шипы уникальными для диплодока или же ими обладали все завроподы и завроподоморфы? Ответ дадут будущие находки.

Этот окаменелый кусочек кожи эдмонтозавра демонстрирует небольшие округлые, неперекрывающиеся чешуйки, типичные для крупных динозавров с чешуйчатой кожей. Чтобы кожа так хорошо сохранились, нужны очень сухие условия

Мумифицированные гадрозавры также показывают, что гребни и оборки были у некоторых нептичьих динозавров. Зазубренные или похожие на частокол гребни известны у нескольких видов гадрозавров. Они прикреплялись к заднему краю головного гребня (если он был). Это значит, что у этих динозавров сплошной гребень шел от головы через всю спину.

Несколько заманчивых, хоть и плохо сохранившихся окаменелостей намекают на существование мягких тканей у некоторых динозавров. У одного экземпляра азиатского тираннозаврида тарбозавра под нижней челюстью сохранился подгрудок или горловой мешок. Нечто подобное было и у орнитомимозавра пеликанимима. А у одного экземпляра гигантского трицератопса есть короткие шипы по центру чешуй на боках и спине.

Самые интересные свежие данные о внешности нептичьих динозавров касаются многих видов, которые сохранились с перьями, нитевидными структурами и похожими покровами. В течение десятилетий палеонтологи предполагали, что птицеподобные тероподы – возможно, все манирапторы или даже все целурозавры – были пернатыми. Это подтвердилось в конце 1990-х гг. Благодаря впечатляющим окаменелостям из нижнемеловых отложений китайской провинции Ляонин мы теперь точно знаем, что овирапторозавры, дромеозавриды, троодонтиды и родственные им группы манирапторов были пернатыми. Длинные перья покрывали их передние конечности, кончик хвоста, а иногда и задние конечности. Большая часть морды была покрыта пухом, а не чешуйками. Короткие перья покрывали все тело, а ноги и пальцы ног тоже были пушистыми или оперенными по крайней мере у некоторых видов.

Мелкие манирапторы, сохранившиеся с перьями, показывают, что все их тело было покрыто плотным оперением. У некоторых видов сохранились пышные плюмажи на голове и длинные перья на хвосте, передних и задних ногах. На рисунке – джиньфенгоптерикс из раннего мела Китая

Один из самых известных ископаемых манирапторов – велоцираптор – найден в отложениях, происходящих из позднемеловой пустыни. В таких условиях перья и другие мягкие структуры сохраняются редко. Но оказывается, что и кости этого динозавра могут рассказать о перьях, которые когда-то покрывали его тело. Маленькие, регулярно расположенные костяные бугорки на его локтевой кости очень похожи на маховые бугорки, к которым у современных птиц крепятся перья. Эти маховые бугорки показывают, что у некоторых нептичьих динозавров можно доказать присутствие перьев, даже если сами перья не сохранились.

У некоторых целурозавров (не относящихся к манирапторам) не было настоящих сложных перьев. Вместо этого они были покрыты простыми нитевидными перьями. Окаменелости из Ляонина показывают, что это справедливо для компсогнатид и тираннозавроидов. Длинные нити сохранились у ютираннуса, тираннозавроида из Ляонина, достигавшего 9 м в длину. Такого рода покровы были не только у китайских теропод. Два небольших теропода из поздней юры Германии – сциурумим и юравенатор – имели нитевидные перья на теле и хвосте. Такие же перья были у орнитомимозавра из позднего мела Канады.

У одного орнитомимозавра найдены темные полосы на нижних костях передних лап, которые показывают, что у него были длинные перья или перьеподобные структуры на передних лапах. Интересно, что у молодых особей того же вида их не было, то есть они были только у взрослых. Похоже, они играли роль в брачном поведении.

На костях передних лап монгольского теропода велоцираптора были широко расставленные бугорки (A и B). Они очень похожи на маховые бугорки, которые есть у современных птиц (C). У птиц к ним крепятся крупные перья крыла (D)

Некоторые виды целурозавров обладали как простыми, нитевидными структурами, так и сложными перьями, причем последние, возможно, были только у манирапторов. Сегодня считается, что нитевидные перья различных нептичьих динозавров были «предками» перьев. Мы еще вернемся к этому вопросу позже – в главе 5.

Полностью сохранившийся китайский цератопс пситтакозавр позволил узнать много интересного о мягких тканях, чешуе и других покровах, а также об окраске животного. Все это позволило создать эту потрясающе реалистичную модель

Что гораздо удивительнее, нитевидные перья известны и у нескольких птицетазовых динозавров. У одного экземпляра пситтакозавра нашли длинные нитевидные волосы на верхней поверхности хвоста. Позднеюрский гетеродонтозаврид тяньюйлун тоже был покрыт длинными нитевидными перьями на большей части тела и хвоста, а маленький двуногий птицетазовый кулиндадромей из средней или поздней юры Сибири имел нитевидные перья на большей части тела и длинные лентообразные структуры в других местах. Кроме того, у кулиндадромея были небольшие пластинчатые структуры на коже, причем из задней кромки пластин росли тонкие нити. Маленькие чешуйки покрывали лапы, а парные прямоугольные пластины – верхнюю поверхность хвоста.

Так как и тероподы, и птицетазовые обладали нитевидными перьями, есть шанс, что нечто подобное было у их общего предка, а значит, их унаследовали ранние представители всех групп динозавров. Это подтверждается тем фактом, что птерозавры, которые являются близкими родственниками динозавров на генеалогическом древе архозавров, тоже были покрыты нитевидным покровом. Но есть вероятность, что эти структуры эволюционировали независимо несколько раз – вполне правдоподобная модель с учетом разнообразия динозавров и обилия их эволюционных возможностей. Кроме того, у подавляющего большинства птицетазовых, у всех завроподоморфов и многих ранних теропод найдена только чешуйчатая кожа. Это повышает вероятность того, что нитевидные перья, которые почти не встречаются у птицетазовых, не связаны с покровами птицеподобных теропод.

Отпечаток основания хвоста китайского теропода синозавроптерикса (отмечен стрелкой на рисунке A) имеет покровы, полные микроскопических округлых меланосом (B). Они соответствуют красным и коричневым пигментам

Нити китайского манираптора синорнитозавра (C) также заполнены меланосомами. Опять же, есть округлые, соответствующие красному и коричневому пигментам, а вытянутые овальные (D) соответствуют черному и серому

Один из наиболее часто задаваемых вопросов о внешности динозавров: откуда вы знаете, какого цвета он был? До недавнего времени ответ был один: узнать цвет невозможно, поэтому художник рисует так, как ему больше нравится. Все изменилось в 2010 г., когда у мелкого мелового теропода синозавроптериксанашли меланосомы. Это микроскопические зернообразные структуры, в которых содержатся пигменты, ответственные за цвет животных. Разная форма меланосом соответствует разным цветам. У современных птиц округлые меланосомы содержат красные и коричневые пигменты, а длинные овальные меланосомы содержат пигменты, дающие серый или черный окрас. Меланосомы синозавроптерикса показывают, что он был в основном коричневым, с коричневыми и белыми полосками на хвосте. С 2010 г. найдены разные меланосомы и других нептичьих теропод, в том числе синорнитозавра и микрораптора, а также ранних птиц, включая анхиорниса, археоптерикса и конфуциорниса.

До сих пор все найденные меланосомы этих животных предполагали тусклый серый, черный и коричневый окрас, хотя у анхиорниса описан красноватый гребень на голове. Данные по меланосомам археоптерикса получены из знаменитого единственного пера этого животного, обнаруженного в 1860-м или 1861 г. Похоже, что перо (с верхней поверхности крыла) было черным, но нельзя сказать точно, была ли черной вся верхняя поверхность крыла, все крыло или же весь археоптерикс!

Весьма любопытно то, что меланосомы микрораптора имеют форму, характерную для черных, блестящих перьев. Если это верно, то он был блестяще-черным. Исходя из размера кольца из плоских костей в глазницах, некоторые эксперты предположили, что микрораптор был активен ночью. Проблема в том, что современные птицы с переливающимся оперением всегда активны днем и редко кормятся в условиях низкой освещенности, поэтому, возможно, представление о ночной активности микрораптора и неверно. Запомните эту мысль.

Отдельное перо археоптерикса, найденное в 1860-м или 1861 г., сохранило меланосомы по всей поверхности. Судя по ним, перо почти наверняка было черным. Оно всего 58 мм в длину и располагалось на верхней поверхности крыла. Видимо, это верхнее кроющее перо

Также имеется вероятность, что эти структуры вообще не настоящие меланосомы, а просто ископаемые бактерии. Это предположение тщательно изучили, и в настоящее время большинство палеонтологов признают, что эти образования на самом деле меланосомы. Тем не менее похоже, что форма по крайней мере некоторых ископаемых меланосом изменилась в процессе фоссилизации. В результате цвета, полученные на их основе, могут быть обманчивыми. Проводились эксперименты, в которых перья современных птиц самых разных цветов закапывали в землю и нагревали, чтобы смоделировать некоторые процессы фоссилизации. В итоге меланосомы из этих перьев всегда становились похожими на меланосомы, соответствующие серому и бурому пигментам. Так что возможно, что ископаемые перья первоначально были самых разных цветов, но за миллионы лет их меланосомы изменились до неузнаваемости. Если так, то возможно, именно меланосомы, а не строение глазниц, вводят нас в заблуждение относительно биологии микрораптора.

4. Биология, экология и поведение динозавров

В предыдущих главах мы рассмотрели разнообразие и эволюцию динозавров (глава 2), их анатомию и внешний вид (глава 3). В этой главе мы покажем, как множество различных данных и научных методов позволили ученым нарисовать подробную картину биологии динозавров: как они охотились и ели, как двигались, какой у них был обмен веществ, как они размножались, росли и взрослели и как взаимодействовали с другими видами.

Питание и пищевое поведение

Область биологии динозавров, которая всегда привлекала внимание исследователей, – это диета и пищевое поведение. Отчасти дело в том, что понимание диеты вымершего животного позволяет понять многое о его жизни и поведении, а отчасти – в том, что челюсти и зубы легко анализировать и изучать. Несложно сделать ряд основных выводов относительно общей формы и особенностей зубов и челюстей динозавров и увязать их с диетой и образом жизни. Гипотезы, основанные на базовой анатомии и сравнении с современными животными, были подкреплены дополнительными исследованиями (например, изучением микроскопического износа поверхности зубов, компьютерным моделированием работы зубов и черепа), а также новыми открытиями, например находками окаменелого помета и содержимого желудка. Все это мы еще рассмотрим. Зубы, изогнутые назад, сжатые с боков и слегка зазубренные, называются зифодонтными (что означает «зубы-мечи»). Такие зубы есть у современных хищных ящериц и акул и явно говорят, что их обладатели – хищники, то есть они ловят и едят животных. Среди динозавров такие зубы типичны для крупных теропод, таких как цератозавр, мегалозавриды и аллозавриды. Зифодонтность обычно встречается в сочетании с глубокой узкой мордой и таким строением задней части черепа и нижней челюсти, которое говорит о мощных челюстных мышцах, позволявших быстро и с силой захлопнуть пасть.

Череп аллозавра из поздней юры США – высокий и узкий, челюстной сустав позволяет быстро открывать и закрывать челюсть, а зубы – изогнутые и зазубренные. Все это дает нам подсказки об образе жизни и поведении этого животного

Челюстные суставы этих динозавров позволяли открывать и закрывать пасть простым, как ножницы, движением, но не давали совершать сложные перемещения вбок, вперед или назад. Можно предположить, что хищник наносил быстрые режущие укусы, чтобы ослабить и убить добычу, а вертикальными движениями челюстей рассекал пищу на удобные куски.

Этот зуб троодонтида из канадской провинции Альберта длиной всего несколько сантиметров. Он лишь слегка зазубрен по переднему краю, а вдоль заднего имеет мощные крючковатые зубчики. С такими зубами можно есть и мясо, и растения

Такое пищевое поведение было типично для теропод, хотя и не для всех. У спинозаврид, например, были длинные узкие морды и челюсти с конусообразными зубами без зубчиков. Эти признаки напоминают современных крокодилов. Поэтому мы считаем, что спинозавриды были рыбоядными, а дополнительные данные об их жизни и поведении подтверждают эту гипотезу. У некоторых других нептичьих теропод морда тоже была узкая и удлиненная, и они могли ловить рыбу. Таковы были целофизоиды из позднего триаса и ранней юры и группа меловых манирапторов под названием уненлагины. Тем не менее рыбоядность редко встречалась среди хищных динозавров.

Длинная узкая морда и волнообразный край челюсти спинозавров вроде европейского барионикса(наверху) похожи на челюсти нынешних крокодилов и свидетельствуют о том, что эти динозавры ели рыбу. Зубы спинозавров необычны по сравнению с зубами других теропод – они либо совершенно лишены зубчиков, либо обладают чрезвычайно мелкими зубчиками

У некоторых тираннозаврид, особенно у тираннозавра, все было наоборот: у них были широкие морды и челюсти, утолщенные кости черепа, действительно огромные мышцы, закрывающие челюсть, и толстые зубы с тупыми кончиками. Эти признаки говорят о хищном образе жизни, который предполагал способность прокусывать или даже разгрызать кости жертв. Это подтверждают и другие данные: например, содержимое желудка и окаменелый помет (см. ниже). Тираннозавр и подобные тираннозавриды почти наверняка наносили калечащие, убийственные укусы своим жертвам, а также могли раздирать туши и разгрызать кости. Такой стиль убийства добычи и питания сильно отличался от поведения теропод с узкими зифодонтными зубами, поскольку их тонкие зубы и облегченные черепа не могли бы выдержать огромные нагрузки, необходимые, чтобы прокусить кость.

Зубы-колышки, листовидные или шлифовальные зубы, как и батареи плотно упакованных зубов, образующих шершавую поверхность или длинный острый край, можно наблюдать у современных млекопитающих и рептилий, поедающих растения. Поэтому такие зубы можно считать хорошим признаком растительноядной диеты и у динозавров. Зубы травоядных часто сильно изнашиваются при пережевывании растений, в отличие от зубов плотоядных, которые редко напрямую контактируют друг с другом. У травоядных нептичьих динозавров зубы были очень разнообразны. У некоторых завропод, таких как диплодокоиды, были узкие цилиндрические зубы, расположенные наподобие частокола. Похоже, что они предназначались, чтобы срывать листву с ветвей деревьев или наземных растений вроде папоротников. У других завропод были более широкие, почти ложковидные зубы, более подходящие для измельчения пищи. У многих завроподоморфов и птицетазовых зубные коронки имели форму наконечников стрел или листьев с грубыми зазубринами по краям. Они похожи на зубы современных травоядных ящериц и подходят для тщательного измельчения листьев и других частей растений. Такие зубы были у тиреофоров, но у некоторых линий появились чашевидные углубления и утолщения (цингулюмы) по бокам зубных коронок. Предположительно, они помогали лучше пережевывать растительную пищу.

Анатомия, содержимое желудка и само местонахождение остатков барионикса указывают на то, что он ловил крупную рыбу в озерах и реках, хватая ее длинными челюстями и, возможно, внушительными когтями передних лап

Зазубренные зубы-кинжалы тираннозавра необычайно толстые и массивные по сравнению с зубами большинства других теропод. Похоже, что они хорошо разгрызали кость. Длина зубов сильно варьировала в пределах одной челюсти, самые короткие были спереди и сзади

Игуанодонтовые орнитоподы тоже начали свою историю с зазубренными листовидными зубами, но с течением времени у них появились все более крупные и плотно упакованные зубы. Дальше всего зашли гадрозавры: у них ромбовидные коронки плотно прилегали друг к другу, образуя гигантскую батарею из сотен зубов. В каждой батарее могло быть по 60 ячеек для зубов, причем на каждый рабочий зуб приходилось по пять запасных. Стороны батареи образовывали грубую поверхность, похожую на терку, а коронки с нижней стороны верхней челюсти и с верхней стороны нижней челюсти сильно изнашивались, образуя длинные уплощенные поверхности. Именно они измельчали, перемалывали и нарезали пищу, что подтверждается следами износа. Зубы гадрозавров были поразительно сложными инструментами, состоявшими из шести разных материалов, которые сопротивлялись истиранию, предотвращали появление дырок и сохраняли зубы на своих местах. Возможно, это самые сложные зубы в истории животного мира.

Зубные батареи также появились у цератопсов, но у них зубы в батарее располагались вертикально и не образовывали широких рашпилеобразных поверхностей, как у гадрозавров. Зубы по краям батарей у цератопсов составляли острые, наклонные режущие поверхности, которые, должно быть, использовались для срезания растительного материала. При соприкосновении верхних и нижних зубных батарей получались сложные выемки и острые края. Опять же, зубы были очень сложно устроены и состояли из пяти различных тканей, которые уменьшали износ и скрепляли зубы друг с другом.

У гадрозавров вроде этого североамериканского эдмонтозавра сотни зубов с ромбовидной коронкой были упакованы в зубную батарею. Батарея была длинной и высокой, ее внутренняя поверхность работала, как рашпиль, а верхняя часть – как дробящий или режущий инструмент

Широкие, квадратные морды и нижние челюсти некоторых завропод и птицетазовых наверняка позволяли за раз срезать большие порции растительности. Мы считаем, что пищевое поведение этих динозавров было похоже на таких широкомордых современных травоядных, как белые носороги и бегемоты. В еде они неразборчивы. Узкие острые морды и челюсти типичны для более избирательных животных, которые едят только отдельные части растений, например молодые побеги, почки и плоды. Похоже, что стегозавры были избирательными, как и различные орнитоподы с длинными узкими клювами. Ряд птицетазовых по форме черепа нельзя отнести ни к одной, ни к другой категории, они были где-то посередине. Их диету можно назвать смешанной: они ели все понемногу.

В поперечном сечении зубные батареи гигантского трицератопса выглядят как острые лезвия. Несколько поколений зубов располагались друг над другом, и по краям челюсти образовывались острые режущие кромки

Растительноядные динозавры различаются и по другим параметрам, которые, по-видимому, важны для их пищевого поведения. Ширина задней части черепа указывает на то, сколько мышц прикреплялось к задней части головы и, следовательно, насколько хорошо животное контролировало движения головы. Современные пасущиеся животные нуждаются в более точном контроле за движениями головы, чем те, которые объедают ветки, причем последние меньше полагаются на точные движения головы и больше – на действия одного лишь рта.

Растительноядные нептичьи динозавры также сильно различаются по степени подвижности челюстных суставов. Некоторые завроподоморфы и птицетазовые динозавры были ограничены ножницеподобными движениями челюсти, как и тероподы, но у многих групп челюстные суставы позволяли двигать нижнюю челюсть взад-вперед и из стороны в сторону. Такие движения позволяли зубным коронкам тереться друг об друга и измельчать растительную пищу.

У некоторых травоядных динозавров была широкая пасть, позволяющая срезать растительность на уровне земли. Похожая пасть бывает у некоторых современных пасущихся животных, таких как белый носорог. На фото молодая особь

Растительноядные динозавры также отличаются глубиной черепа, формой челюстей и другими признаками, указывающими на силу укуса. Также они значительно различаются по высоте кормления. Судя по коротким ногам и шеям, анкилозавры, например, питались на уровне земли или близко к нему. Напротив, более длинные ноги, шеи и черепа гадрозавров показывают, что при желании они могли питаться на большей высоте, а способность встать на две ноги означает, что они могли питаться на высоте в несколько метров. Из-за этих различий растительноядные динозавры, жившие в одно время, могли питаться разными растениями, не конкурируя друг с другом за одни и те же ресурсы, – тема, которую мы обсудим далее в разделе о сообществах динозавров.

Широкий беззубый утиный клюв североамериканского гадрозавра эдмонтозавра, возможно, позволял ему пастись на уровне земли. Но его рост, гибкая шея и высокий узкий череп больше подходят для объедания ветвей. Вероятно, гадрозавры имели широкую специализацию и могли поедать растения на разной высоте

До сих пор мы рассматривали признаки, связанные с хищным или растительноядным образом жизни. Но были нептичьи динозавры, объединявшие признаки обоих стилей. Это были всеядные животные, которые питались листьями, фруктами и семенами, но при случае могли съесть мелкое животное или, возможно, обглодать мертвую тушу. Такими были завроподоморфы позднего триаса и ранней юры – массоспондил, платеозавр и их родственники, у которых листовидные зубы, подходящие для измельчения листьев, сочетались с острыми, конусообразными зубами и когтистыми лапами, которыми вполне можно было хватать небольших животных. Тела этих динозавров не были так хорошо приспособлены к питанию растениями, как у явных растительноядных (скажем, завропод и крупных птицетазовых).

Эти диаграммы показывают, что растительноядные динозавры, жившие одновременно в позднем мелу Северной Америки, отличались формой, высотой и шириной черепа и величиной челюстных мышц. Эти различия связаны с их различными типами питания. Здесь изображены черепа представителей: (А) анкилозаврид, (В) цератопсид и (С) гадрозаврид

Не все тероподы были хищниками. У нескольких групп были листовидные, колышковидные и резцевидные зубы, похожие на те, что есть у современных травоядных или всеядных животных. Таковы были орнитомимозавры, теризинозавры и овирапторозавры. Эти «страннозубые» тероподы в основном со временем утратили зубы окончательно и породили беззубых потомков, которые были еще более приспособлены к растительноядному образу жизни. Челюсти этих беззубых видов были покрыты роговой тканью, что придавало им птицеподобный вид. Формы их тела и когтей также соответствуют всеядному или растительноядному образу жизни: например, у теризинозавров был широкий таз, указывающий на большой размер кишечника, а у орнитомимозавров были относительно прямые когти на передних и задних лапах, которые вряд ли помогали охотиться на животных. Есть также находки овирапторозавров и орнитомимозавров с мелкими камнями (гастролитами) в желудке. Среди современных птиц гастролиты типичны для растительноядных видов.

Ранние завроподоморфы, такие как массоспондил с юга Африки, имели как листовидные зубы, так и конические, похожие на клыки. Вероятно, они были всеядными, хотя в основном питались листьями и другими частями растений

Микроизнос зубов

До сих пор мы рассматривали только простейшие методы изучения диеты ископаемых животных, многие из которых, по сути, основаны на сравнении с современными животными. Но для изучения диеты динозавров к их зубам и челюстям применяются и более сложные высокоточные методы.

В течение нескольких десятилетий биологи, исследующие питательные привычки животных, использовали мощные микроскопы для изучения следов износа на зубах. Это позволяет выяснить, какие виды пищи ело животное и как двигало челюстями. Некоторые животные просто открывали и закрывали пасть, поэтому на их коронках появлялись вертикальные царапины. Другие двигали челюстями из стороны в сторону, взад-вперед или даже по кругу, поэтому на поверхности их зубов остались более сложные следы. Изучение микроскопических потертостей и царапин – микроизноса – было впервые проведено на зубах ископаемых приматов в 1970-х гг. Технология оказалась настолько полезной, что эксперты вскоре начали изучать зубы многих других ископаемых животных, особенно млекопитающих. К динозаврам этот метод не применяли до конца 1990-х гг.

На зубах динозавров микроизнос не так заметен, как на зубах млекопитающих. Отчасти это связано с тем, что они питались не такими растениями, как млекопитающие, а отчасти – с тем, что динозавры постоянно сменяли свои зубы. Зубы динозавров использовались совсем недолго, а потом выпадали и заменялись другими, в то время как млекопитающие сохраняют свои зубы в течение многих лет, благодаря чему следы износа у них проявляются более ярко. Линии роста на зубах завропод и других динозавров показывают, что зуб держался всего около месяца, а потом его выдавливал из лунки новый.

Микроизнос кончиков зубов завропода диплодока демонстрирует мелкие царапины. Они проходят параллельно длинной оси зубной коронки и образовались, по-видимому, при протягивании пищи через кончики зубов

Несмотря на эти ограничения, о микроизносе зубов динозавров удалось немало узнать. Исследования зубов тиреофоров показывают, что позднемеловой анкилозаврид эуплоцефал совершал сложные движения нижней челюстью при жевании. Судя по микроизносу, он двигал челюстью взад-вперед. Такой вид движения называется пропалинальным (у людей он не встречается, но так жуют другие современные животные, например слоны и кролики[9]). Строение челюстного сустава, которое позволяет челюсти скользить назад и вперед, а также очевидное истирание зубов тоже говорит в пользу именно такого движения челюстей эуплоцефала. Другие исследования износа зубов тиреофоров, например раннеюрского сцелидозавра, показывают, что он в основном совершал простые, вертикальные режущие движения при жевании. Микроизнос зубов гадрозавра представляет собой многочисленные мелкие царапины. Это указывает на диету с преобладанием хвои, а также на сложные движения челюстями, включающие некоторую степень пропалинальности.

Микроизнос зубов еще предстоит изучить у многих видов динозавров, например стегозавров. Но даже без исследований очевидно, что их зубы не слишком изношены, только у нескольких особей некоторых видов есть небольшие вертикальные следы от соприкосновения кончиков зубов друг с другом или с растительной пищей. Небольшое истирание зубов стегозавров, а также тот факт, что у них изношены только кончики зубов, указывают на то, что эти динозавры не жевали пищу.

Микроизнос зубов динозавров обычно соответствует представлениям об их питании, основанным на строении зубов и челюстей. Но есть несколько групп динозавров, у которых это не так. У них данные микроизноса, похоже, противоречат остальным данным.

Несколько исследований посвящены микроизносу зубов диплодокоидных завропод. На них видны многочисленные мелкие параллельные царапины, а исследования, опубликованные в 1990-х гг., показали, что на их зубах нет микроскопических углублений, характерных для травоядных, которые питаются на уровне земли. Эти углубления вызываются попаданием на растения, растущие на земле или рядом с землей, крошечных частиц почвы. Поэтому считалось, что диплодокоиды объедали листву с высоких веток, в полном соответствии с образом жизни, предсказанным на основе их длинной шеи и умения вставать на задние лапы.

Завроподы вроде диплодока жили в условиях, когда растительная пища была на всех уровнях: на кронах деревьях и на уровне земли, например в виде папоротников. Как часто эти динозавры ели папоротники, неизвестно. Возможно, что довольно часто

Совсем недавно эта гипотеза была поставлена под сомнение исследованиями, сообщавшими о многочисленных углублениях на зубах реббахизаврид и диплодоцид. Эти углубления появляются от случайного попадания песчинок в пасть, и их присутствие говорит, что эти динозавры в основном питались на уровне земли, поедая наземные растения без разбору. В пользу питания диплодокоидов у поверхности земли также свидетельствует широкая пасть некоторых из них. Впрочем, это еще не «последнее слово» в дискуссии о пищевом поведении диплодокоидов. Кончики их зубов сильно стерты необычным образом, и похоже, что их череп был крепким и хорошо выдерживал высокие нагрузки при укусе. Питание на уровне земли не объясняет ни этот износ, ни сильные челюсти. Эти признаки больше соответствуют срыванию листьев с ветвей.

Получается запутанная, даже противоречивая картина. Все потому, что выяснить диету, поведение и образ жизни давно вымершего животного непросто, и различные источники иногда дают разные результаты или ведут в разные направления. Благодаря наблюдению за современными животными мы знаем, что они часто не ограничиваются одним видом поведения или питания. Напротив, они приспосабливаются к окружению, используют все возможности и меняют поведение в соответствии с имеющимися ресурсами. Возможно, некоторые диплодокоиды не были узкими специалистами и поедали растительность то с уровня земли, то с крон деревьев.

Необычное истирание длинных тонких зубов диплодока заставило некоторых специалистов предположить, что при питании он захватывал ветку, а затем резко тянул вверх или вниз, чтобы сорвать с нее листву

Передние и задние конечности теропод

Мы уже видели, что анатомия зубов и челюстей теропод дает хорошее представление о том, как они нападали на своих жертв, убивали и разрывали их на части. Но, конечно, тероподы полагались не только на челюсти и зубы – их лапы тоже были мощным оружием. У большинства нептичьих теропод были трехпалые, повернутые внутрь передние лапы с большими крючковатыми когтями и мощными площадками для прикрепления мышц и сухожилий. Почти наверняка эти лапы (как мы уже видели) предназначались для хватания добычи: небольшие тероподы наверняка ловили млекопитающих, ящериц, детенышей динозавров и других мелких животных. Ориентация передних лап в положении «ладонями внутрь» означает, что жертву можно было удерживать обеими лапами, прежде чем положить в пасть. Обратите внимание, что передние лапы можно было использовать для охоты, даже когда на них росли длинные перья, – очевидно, что перьев не было на ладонях и внутренней стороне пальцев, поэтому хватать добычу они не мешали.

У большинства гигантских теропод передние лапы были устроены похожим образом, так что они явно использовали их примерно так же. Конечно, гораздо больший размер этих животных означает, что их жертвы тоже были намного больше. Крупный хищник, скажем длиной 7 м, мог в основном охотиться на динозавров длиной от 2 до 3 м, и в таком случае он хватал жертву лапами, одновременно кусая ее. В пользу такого стиля охоты говорят очень гибкие суставы пальцев: пальцы можно было сильно сжать, погрузив когти в тело жертвы, но они могли также сильно выгибаться назад. Такая гибкость имеет смысл, учитывая, что жертва наверняка сопротивлялась.

Эта техника «захват плюс укус» появлялась и исчезала несколько раз в истории теропод. Тираннозавроиды начали свою историю с длинными тонкими передними лапами, как у манирапторов, но постепенно стали все больше полагаться на мощный укус, в результате чего появились огромные виды с короткими, редуцированными передними лапами и сверхмощными челюстями и зубами. У нептичьих манирапторов длинные хватательные передние лапы сохранились на протяжении всей их эволюции, но несколько групп, особенно тесно связанных с птицами, стали полагаться на задние ноги, чтобы справиться с жертвой. С тех пор как в 1960-х гг. был описан дейноних, стало очевидно, что у дромеозаврид и троодонтид второй палец ноги располагался необычно и его увеличенный серповидный коготь был приподнят над землей. Благодаря гибким суставам можно было нанести удар всем пальцем по очень широкой дуге.

Безусловно, увеличенный крючковатый коготь на втором пальце ноги манирапторов вроде дейнониха был грозным оружием. Но как его использовали? Многие эксперты предполагали, что им вспарывали брюхо жертвы. Сейчас это кажется маловероятным

Как использовались эти серповидные когти? Раньше была популярной гипотеза, что они выполняли режущую функцию: разрезали живот или бок жертвы, чтобы выпотрошить ее. Сейчас такое использование когтей представляется крайне маловероятным. Тесты, выполненные при помощи копий когтей и механических моделей лап, показали, что они плохо разрезают плоть. К тому же в теле жертвы не так много мест, которые легко разрезаются. Если посмотреть на современных животных, то аналогичный увеличенный коготь на втором пальце есть у соколов и ястребов. Когтями они не режут и не потрошат жертву, а пришпиливают ее к земле. Убивают же они клювом, а не когтями. Наверное, это более реалистичный взгляд на хищническое поведение динозавров: вероятно, они запрыгивали на спину добычи, придавливали ее к земле своим весом, а затем кусали. Возможно, не случайно, что у этих теропод были длинные передние лапы, полностью покрытые перьями: видимо, им нужно было удерживать равновесие на сопротивляющейся жертве, и крылообразные передние конечности в этом помогали.

Дейноних и подобные манирапторы, возможно, убивали добычу аналогично современным ястребам и соколам. Жертва удерживается мощными когтистыми лапами, а хищник сохраняет равновесие при помощи оперенных передних конечностей и хвоста. Добычу поедают заживо

Компьютерное моделирование и изучение пищевого поведения динозавров

Мы неоднократно видели, как новые компьютерные методы позволяют палеонтологам проверять гипотезы о функционировании и поведении динозавров. Один из наиболее примечательных методов называется методом конечных элементов (МКЭ). Изначально он предназначался для изучения того, как здания или самолеты ведут себя при больших нагрузках: например, при сильном ветре или вибрации от мощных двигателей. МКЭ превращает трехмерный объект в сетку из крошечных многоугольников – полигонов. На сетку прикладывается усилие, и программа определяет, как распределяется давление и где находятся самые прочные и самые слабые участки. Эти участки подкрашиваются разными цветами: как правило, красным цветом обозначают области с самым высоким напряжением, а синим – с самым низким.

МКЭ стал чрезвычайно популярным методом изучения пищевого поведения и силы укуса, его использовали для исследования представителей основных групп динозавров. Первый эксперимент был проведен командой во главе с Эмили Рейфилд, которая в качестве объекта исследования взяла полный череп аллозавра. Оказалось, что череп аллозавра очень хорошо выдерживал нагрузки, даже более сильные, чем возникали при его укусе жертвы. Это открытие может подтвердить гипотезу, что аллозавр использовал весь череп как тесак, многократно ударяя жертву челюстями и нанося режущие раны.

Построив трехмерную цифровую модель черепа аллозавра, Эмили Рейфилд и ее коллеги смогли показать, как распределялось напряжение в черепе во время укуса. Желтые стрелки показывают направления сжатия, а красные – напряжение

Впоследствии МКЭ применили и к другим нептичьим тероподам: целофизису, карнотавру, бариониксуи тираннозавру, а также к завроподам, в том числе диплодоку и камаразавру. Результаты пока что соответствуют предыдущим гипотезам о кормовом поведении этих динозавров. Основным преимуществом МКЭ является то, что он дает гораздо более подробную информацию о функционировании черепа, чем прежнее изучение его общей формы и строения. Например, распределение нагрузки вдоль длинной узкой морды спинозаврида барионикса аналогично таковой в черепе крокодилов, в частности рыбоядного гавиала, что подтверждает гипотезу о том, что спинозавриды использовали свой череп аналогично крокодилам. Соответственно, МКЭ существенно расширяет наши возможности изучать череп как «механизм для питания».

Проведенное Эмили Рейфилд исследование тираннозавра показало, что его череп мог выдерживать огромные нагрузки, возникавшие при разгрызании костей, – а мы знаем, что он разгрызал кости, благодаря следам укуса тираннозавров на костях других динозавров и громадному копролиту, который мы обсудим позже. Исследование Рейфилд также показало, что часть нагрузки в черепе тираннозаврараспределялась через носовые кости вдоль верха морды. Видимо, этим объясняется, почему у тираннозавра(и других тираннозаврид) такие толстые, грубые, сросшиеся носовые кости – они играли решающую роль в противостоянии нагрузкам.

При использовании МКЭ обычно задействуют разные цвета, чтобы показать распределение напряжения при нагрузке. На этой модели черепа тираннозавра области с наибольшим напряжением показаны красным цветом, а с наименьшим – синим

Применение МКЭ идет рука об руку с другими способами исследования черепа и скелета. Палеонтологи продолжают упорно трудиться, чтобы применять все более точные и математически строгие методы изучения поведения и анатомии вымерших животных.

Чем больше мы узнаем, тем больше понимаем, что МКЭ может показать лишь часть общей картины. В конце концов, животные состоят не только из костей. В работе черепа и других частей тела ключевую роль играют мышцы, связки и другие мягкие структуры. На самом деле их роль при укусах и питании настолько важна, что было бы опрометчиво полагаться только на данные изучения костей. Есть даже исследования современных животных, которые показывают, что части головы, испытывающие наибольшее напряжение при укусе, вовсе не совпадают с теми частями черепа, которые предсказаны на основе МКЭ!

Кроме того, этот метод дает хорошие результаты только тогда, когда изучаемый объект смоделирован точно. Недостаточно узнать общую форму объекта – нужно понять и его внутреннее трехмерное строение. Безусловно, МКЭ – полезный инструмент, но его нельзя использовать отдельно, так как в таком случае легко неверно интерпретировать полученные результаты. Им можно пользоваться, только когда собрано огромное количество информации.

Хорошая новость: наша способность решать эти проблемы – учитывать мягкие ткани и внутреннюю структуру костей – быстро растет. Современные компьютерные модели черепов и других частей скелетов динозавров намного сложнее, чем 10 лет назад, и наша способность понимать и моделировать кости, черепа и скелеты в 3D улучшается невероятно быстро.

Остатки длиннохвостых теропод – например, этого синозавроптерикса – показывают, что они охотились на мелких животных вроде млекопитающих и ящериц. Окрас животного, показанный на рисунке, отражает новейшие открытия, связанные с его меланосомами

Содержимое кишечника, желудка и копролиты

Животные, которые оказываются быстро погребенными под землей, сразу попадают в палеонтологическую летопись: например, когда их засыпает вулканический пепел или накрывает сель. Тогда они сохраняются с остатками последней пищи в желудке и кишечнике. Такие окаменелости попадаются редко, но когда попадаются, то дают нам непосредственные данные о питании динозавров.

Синозавроптерикс из Китая (выше) сохранился с челюстными костями небольшого млекопитающего (на рисунке ниже) в желудке. Мелкие млекопитающие размером с землеройку или мышь наверняка были обычной добычей хищных динозавров

Большая часть остатков желудков пока что найдена у нептичьих теропод. Как и ожидалось, эти динозавры были хищниками, которые иногда поедали и других динозавров. Пожалуй, самый известный динозавр с сохранившимся содержимым желудка – это целофизис из позднего триаса, два экземпляра которого сохранились с остатками мелких архозавров в желудке. В течение многих лет считалось, что это были детеныши целофизиса и что находка демонстрирует каннибализм. Это явление распространено у современных хищников, так что такое открытие было не особенно удивительным. Увы, оказалось, что содержимое желудка неверно идентифицировали. Остатки принадлежали не детенышам целофизиса, а небольшим крокодилоподобным архозаврам.

У тираннозаврида из позднего мела Монтаны в желудке сохранились кости гадрозавра, а британский спинозаврид барионикс сохранился рядом с рыбьей чешуей и костями молодого игуанодонта, которые почти наверняка представляют собой содержимое желудка. Известны также экземпляр компсогната из поздней юры Г ермании с ящерицей в желудке, синозавроптерикс из Ляонина с костями млекопитающих и экземпляры синокаллиоптерикса (крупный родственник синозавроптерикса, тоже из Ляонина), внутри которых сохранились остатки птиц и других теропод.

Экземпляр еще одного теропода из Ляонина – знаменитый «четырехкрылый» дромеозавр микрораптор– сохранился с рыбой внутри. Эта находка особенно интересна, поскольку показывает, что микрораптор, которого некоторые представляют как лазающего или планирующего динозавра, охотился не только среди ветвей деревьев. Он кормился и на уровне земли, в том числе у воды. Другой экземпляр микрорапторасохранился с частями скелета птицы в животе, так что похоже, что микрораптор был не очень разборчив в еде и питался разными типами добычи. Некоторых нептичьих целурозавров считали растительноядными, но содержимое желудка показывает, что они иногда ели и мелких животных. Такими были, например, овираптор (внутри одного экземпляра нашли остатки ящерицы) и гигантский орнитомимозавр дейнохейр(один из экземпляров которого содержит рыбу). Такое содержимое желудка соответствует анатомическим данным, свидетельствующим, что эти динозавры были всеядными.

Мелкий планирующий дромеозаврид микрораптор лакомится рыбой на берегу китайского озера. Мы не знаем, мог ли он поймать рыбу сам или находил уже мертвую

Содержимое желудков завроподоморфов и птицетазовых динозавров попадается редко. У раннеюрского завроподоморфа из Канады, предварительно идентифицированного как аммозавр, внутри тела сохранились остатки маленькой ящерицеобразной рептилии. Это подкрепляет гипотезу о том, что ранние завроподоморфы были всеядными, а не строго растительноядными животными. Что касается птицетазовых, то в желудке небольшого австралийского анкилозавра нашлись измельченные фрагменты растений, семена и что-то вроде фруктов, а у брахилофозавра – мелко нарезанные кусочки листьев.

Этот маленький, хорошо сохранившийся австралийский анкилозавр, которого часто неправильно называют минми, но который на самом деле называется кунбарразавр, настолько хорошо сохранился, что осталось даже содержимое кишок

Дополнительные данные о питании вымерших динозавров предоставляет ископаемый помет – копролиты. Помет мягкий, и его быстро уничтожают насекомые, грибы и бактерии. Поэтому он редко сохраняется в виде окаменелостей. Тем не менее достаточное количество помета оказалось засыпано грязью или песком и попало в палеонтологическую летопись, так что у нас есть представление о полном ассортименте помета динозавров. В основном он напоминал толстые изогнутые колбасы или куски толстой веревки длиной в среднем около 8 см. Однако некоторые копролиты нептичьих динозавров намного меньше. Масса мелких гранулоподобных копролитов – каждый менее 1 см в поперечнике – по-видимому, была произведена небольшим птицетазовым. На другом конце шкалы – один из крупнейших найденных копролитов, обнаруженный в отложениях позднего мела Саскачевана в Канаде. Предмет длиной 64 см, полный небольших кусочков костей, должно быть, принадлежал тираннозавру, так как это единственный крупный хищник, который обитал в Саскачеване в то время. Гипотеза, что тираннозавр мог разгрызть и проглотить кость, согласуется с данными о его челюстях и анатомии зубов. Это крупный копролит, но вполне вероятно, что гигантские завроподы и другие крупные травоядные производили еще больше помета – они почти наверняка оставляли огромные кучи экскрементов, наподобие тех, что остаются от слонов, лошадей, а также страусов и других крупных птиц.

Многие копролиты динозавров похожи на куски колбасы, и бывает невозможно определить, к какому виду они относятся. Копролиты на фото были оставлены растительноядными, возможно, завроподом

В некоторых копролитах теропод даже сохраняются остатки непереваренной мышечной ткани. А значит, у нас появляются дополнительные ископаемые фрагменты мышечной ткани нептичьих динозавров (если помните, мы уже упоминали о мышечной ткани, которая сохранилась у теропода сципионикса). Кроме того, это значит, что пища проходила через пищеварительную систему теропод за довольно короткое время, что говорит о быстром метаболизме.

Копролиты, которые в основном содержат остатки растений, идентифицируют как принадлежащие растительноядным динозаврам. Конкретный вид обычно определить нельзя, но понятно, что соответствующие динозавры ели хвощи, папоротники, цикады, хвойные и цветковые растения. Иногда попадаются удивительные вещи. Так, в некоторых копролитах растительноядных динозавров из поздней юры и мела содержатся фрагменты древесины. Огромное количество древесного материала сохранилось в позднемеловых копролитах, которые, как считается, были оставлены майазавром. Значит, эти динозавры почти наверняка ели древесину и, предположительно, могли переваривать и извлекать питательные вещества из этого необычного источника пищи.

Копролиты из позднего мела Индии, которые, как считается, были оставлены титанозаврами, интересны тем, что содержат микроскопические минеральные зерна, предположительно уникальные для трав. В них сохранились остатки нескольких разных видов травы. Это значит не только то, что в позднемеловое время уже существовали различные виды трав, но и что титанозавры, оставившие копролиты, ели траву хотя бы иногда. Поскольку трава не играла важную роль в экосистемах до конца мел-палеогенового вымирания, раньше считалось, что нептичьи динозавры траву никогда не ели. Опять же, мы бы не узнали об этом конкретном пищевом поведении, если бы не данные из этого необычного источника.

Способ передвижения 1: ходьба и бег

Нет никаких сомнений, что нептичьи динозавры и древние птицы ходили и бегали. Их кости и мышцы показывают, что практически всем им в жизни приходилось немало ходить. Судя по длинным тонким костям ног, многие нептичьи динозавры быстро бегали. Действительно, давно популярна гипотеза, что орнитомимозавры, например, могли бегать так же быстро, как современные страусы или лошади. Придерживаясь метода, по сути состоящего в сравнении нептичьих динозавров и древних птиц с современными животными, авторы книг о динозаврах писали, что орнитомимозавры были сложены примерно как страусы, что цератопсы в общем походили на носорогов, а завроподы – на слонов. В результате появилась тенденция приписывать беговые способности современных животных вымершим динозаврам. Например, во многих книгах наибольшая скорость орнитомимозавров оценивается в 72 км/ч, скорость завропод – в 40 км/ч, как у слонов, и т.д.

Компьютерные модели костей и мышц нептичьих динозавров – например, тираннозавра справа – можно сравнить с моделями современных животных, таких как страусы (слева) и слоны (по центру). Результаты показывают, что большие динозавры могли двигаться быстро, хотя и не настолько, как считают некоторые

Важно отметить, что к таким предположениям имеются серьезные вопросы. Во-первых, как ни странно, мы слишком мало знаем о скорости движения и беговых способностях современных животных. Многие «факты» из книг оказались неверными или основывались на плохо задокументированных случаях. Утверждения о скорости движения слонов, например, никогда не указывают источник информации. Недавние исследования движения слонов показали, что на самом деле их максимальная скорость составляет 6,8 м/с, что эквивалентно 24 км/ч. Хорошая новость: количество исследований ходьбы и бега млекопитающих, ящериц, крокодилов, птиц и других животных растет, а значит, наши знания уточняются. Между прочим, по большей части эту работу вдохновили как раз вопросы, связанные с изучением нептичьих динозавров.

Исследования показывают, что огромный, мускулистый хвост динозавров, вероятно, позволял им – особенно тероподам – резко и быстро поворачивать во время бега. Хвост наверняка был поднят над землей, хотя неизвестно, поднимали ли его так высоко, как показано на рисунке

Другая проблема заключается в том, что упомянутое поверхностное сходство просто недостаточно, чтобы дать надежное представление о способностях вымершего животного. Может, завроподы и напоминают слонов, но на самом деле совсем не похожи на них – у слонов небольшой таз и маленький тонкий хвост, тогда как у завропод глубокий таз и гигантский хвост, самые большие мышцы которого (огромная хвостово-бедренная мышца, о которой мы говорили в главе 3) крепились к задней части бедра. Нептичьи динозавры на самом деле были устроены так, как ни одно современное животное, а это означает, что для достоверных результатов нельзя полагаться просто на поверхностное сравнение. Так что же делать?

Компьютерное моделирование привнесло в изучение ходьбы и бега вымерших динозавров научную строгость. Специалист по функциональной морфологии Джон Хатчинсон создал цифровую модель тираннозавра с реконструированными мышцами ног в анатомически правильных положениях (рисунок напротив). Тираннозавр – привлекательный объект для такого рода исследований, ведь, будучи одним из самых больших двуногих существ в истории, он представляет собой крайнюю точку «эксперимента» природы с физическими пределами жизни на суше. Действительно, вокруг его скорости не утихали споры: некоторые эксперты утверждали, что он не мог бегать, а только медленно шагал, другие считали, что это был спринтер, способный потягаться со скаковой лошадью, третьи же предлагали всевозможные средние варианты. Результаты Хатчинсона показывают, что тираннозавр мог бежать со скоростью около 8 м/с, что эквивалентно 29 км/ч. Это неплохо для животного размером со слона, но значительно медленнее скаковой лошади.

Что касается других нептичьих динозавров, исследования пока находятся в зачаточном состоянии. Некоторые эксперты утверждают, что хвостово-бедренные мышцы были настолько крупными и важными для большинства нептичьих динозавров, что, возможно, позволяли даже самым крупным из них (в том числе завроподам) двигать конечностями быстрее и сильнее, чем предполагали ранее. Если так, то возможно, они могли двигаться быстрее, чем принято считать, хотя вряд ли быстрее, чем расчетная скорость тираннозавра.

До сих пор мы рассматривали двигательные способности нептичьих динозавров, учитывая данные, которые можно получить на основе исследований костей и мышц. Есть и прямые доказательства того, как именно они ходили и бегали, – следы. Следы динозавров не являются чем-то редким, напротив, миллионы их найдены по всему миру. Целое сообщество специалистов-палеонтологов изучает следы динозавров, чтобы рассказать нам об их поведении.

Цепочки следов могут показать, как быстро двигался динозавр. Эти огромные следы в местечке Плань во Франции являются частью дорожки длиной более 150 м. Их оставил исполинский завропод, длина которого могла достигать 30 м, а вес более 50 т

По следам можно получить два основных вида данных о передвижении. Первый касается положения конечностей животных, оставивших следы. Гипотезы о том, как различные динозавры расставляли лапы при ходьбе или беге, передвигались ли они шагом, бегом, прыжками или даже скачками, можно проверить, как раз изучая следы. Второй вид информации касается скорости передвижения. Если у нас есть представление о длине конечности соответствующего динозавра, можно сравнить ее с длиной шага и таким образом оценить скорость.

На основании исследований следов нептичьих динозавров можно сделать несколько обобщений. В основном цепочки следов показывают, что динозавры передвигались с умеренной скоростью, подобно современным птицам и млекопитающим. Они не вяло плелись, как гигантские черепахи или комодские вараны, а скорее шли со скоростью, сравнимой с современными птицами, млекопитающими или активными ящерицами. Некоторые необычные идеи, предложенные палеонтологами – например, что тероподы вроде велоцираптора перемещались скачками или что цератопсы ходили, широко расставив передние лапы, – тоже можно непосредственно проверить по следам. В обоих случаях эти гипотезы не подтвердились.

Компьютерные технологии произвели революцию и в изучении следов динозавров. Палеонтологи сканируют цепочки следов с помощью лазеров или фотографируют их со многих точек и объединяют изображения при помощи компьютера, благодаря чему можно изучать и измерять следы в цифровом пространстве. Теперь можно хранить сложную трехмерную форму цепочки следов (а также копировать и пересылать) без необходимости посещать ее лично или извлекать следы с места обнаружения.

Наличие цифровой версии следов также облегчает исследования взаимодействия между стопой и поверхностью, на которой были оставлены следы. Следы формируются в процессе ходьбы и сильно различаются в зависимости от поверхности (песчаная или грязевая, влажная или сухая), а также скорости, массы и походки животного. Компьютерное моделирование позволяет точнее определить, какой из этих факторов самый важный, и лучше понять изменчивость, которая сохраняется в ископаемых дорожках.

Даже следы, оставленные одной особью, могут быть разными в зависимости от того, как она ставит ногу, и от того, насколько мягкая или твердая почва. Серия цифровых реконструкций показывает разные стадии шага: сначала теропод погрузил ногу в мягкую грязь (A, B), полностью оперся на нее (C), а затем вытащил ногу (D), оставив странный длинный след-разрез

Способ передвижения 2: вброд и вплавь

Нептичьи динозавры были преимущественно наземными животными. Но динозавры многих видов, вероятно, вполне могли ходить по мелководью и даже плавать. Особи некоторых видов, видимо, регулярно пересекали водоемы: либо во время миграций, либо это было частью их обычного пищевого поведения. Как мы уже говорили в главе 2, есть несколько причин считать, что гигантский теропод спинозавр охотился и кормился в реках и эстуариях. Некоторые признаки свидетельствуют, что длинношеий манираптор гальшкараптор также вел полуводный образ жизни.

Высокий гибкий хвост рогатого теропода цератозавра привел Роберта Бэккера к выводу, что это тоже был плавающий динозавр, а тот факт, что зубы цератозавра в изобилии попадаются в отложениях, где часто находят остатки гигантских двоякодышащих рыб, был принят как дополнительное доказательство. Земноводные и/или водные привычки также предполагались для цератопсов, таких как пситтакозавр и протоцератопс, а крупных цератопсид вроде анхицератопса некоторые специалисты считают полуводными животными наподобие гиппопотама. Эти утверждения противоречивы, и их можно считать классическим примером случая, когда сосредоточение внимания на одной особенности динозавра может создать впечатление, которое не подкрепляется основным массивом доступной информации. Да, цератозавр вполне мог быть хорошим пловцом, и, да, он мог потерять несколько зубов, поймав по случаю двоякодышащую рыбу, но для постоянной жизни в воде ему не хватало некоторых особенностей скелета. Аналогично полные скелеты пситтакозавра, протоцератопса и анхицератопса говорят, что эти динозавры были в основном сухопутными.

Одна из великих загадок ископаемых следов динозавров – несколько странных следов, сделанных завроподами, причем видны только следы передних лап, а следы задних отсутствуют. Одно из объяснений состоит в том, что эти следы оставили плывущие завроподы, которые тянули себя вперед только за счет передних лап. Другое, более сложное объяснение заключается в том, что их оставили завроподы, которые в основном опирались на передние лапы, и что, возможно, это не следы в строгом смысле слова, а «следы следов» (отпечатки следов, продавленные сквозь несколько слоев почвы). Эта гипотеза кажется маловероятной, учитывая, что у всех завропод, насколько мы знаем, большая часть веса опиралась на задние конечности. И учитывая выводы Хендерсона о плавучести крупных завропод (см. главу 3), первоначальная гипотеза о плавающих «рукоходящих» завроподах выглядит вполне правдоподобной.

Вполне возможно, что даже динозавры, приспособленные к жизни на суше, плавали или переходили водоемы вброд. Цепочки следов, состоящие из отпечатков только передних лап, были найдены в США, Корее, Португалии и в других местах и всегда были загадкой. Они могли появиться примерно так, как изображено на рисунке

Редкие ископаемые следы, видимо, оставленные плывущими тероподами и орнитоподами, вызывают меньше споров. Это параллельные тройные канавки, которые, по-видимому, остались, когда динозавры задевали ногами дно реки или озера. Такого рода следы известны из ранней юры Юты (США), раннего мела Испании и других стран. Их оставляли и мелкие, и крупные динозавры. Самые большие из них – канавки длиной 60 см.

Скорее всего, большинство нептичьих динозавров хорошо плавали. Многие тероподы и двуногие птицетазовые похожи по форме тела на птиц, а современные крупные нелетающие птицы – отличные пловцы. У многих четвероногих птицетазовых – например, игуанодонтов и стегозавров – были высокие тела, мощные конечности и шея, которая легко позволила бы держать голову над поверхностью воды. Слоны – удивительно сильные пловцы, и легко представить, что по крайней мере некоторые четвероногие динозавры пересекали реки так же, как они. Важно и то, что у многих нептичьих динозавров были большие мускулистые хвосты, которые, предположительно, могли быть использованы как пропульсивный орган во время плавания. По крайней мере некоторые динозавры, в том числе многие тероподы и двуногие птицетазовые, имели длинные, широко расставленные пальцы ног, которые позволяли не застревать в мягкой грязи и песке. Учитывая эти признаки, разумно было бы представить, что большинство нептичьих динозавров вполне могли при необходимости пересекать водоемы и кормиться в болотах, озерах и реках. Возможно также, что некоторые динозавры проводили в воде много времени, и среди них могли существовать регулярно плавающие виды. Хотя, конечно, сложно оценить, сколько времени вымерший динозавр проводил в воде.

Форма тела, короткая шея, гигантский череп и воротник привели некоторых экспертов к выводу, что цератопсам было бы тяжело удерживать голову над водой во время плавания. Эти компьютерные реконструкции показывают возможные положения их тела в воде. Очевидно, все они не идеально точные

Эти обобщения не распространяются на всех нептичьих динозавров. Большие, тяжелые головы и короткие шеи цератопсов предполагают, что они плохо плавали. Дональд Хендерсон создал цифровые модели цератопсов, а затем смоделировал их возможное поведение в воде (используя методы, применение которых к завроподам мы обсуждали в главе 3). Форма тела, положение легких, анатомия головы и шеи – все говорит о том, что эти животные плохо держались на поверхности воды. Возможно, это объясняет, почему некоторые месторождения прямо-таки заполнены костями цератопсов: видимо, они тонули в больших количествах, пытаясь переплыть вышедшие из берегов реки.

Способ передвижения 3: полет и планирование

Некоторые нептичьи динозавры, по крайней мере оперенные манирапторовые тероподы, похоже, могли планировать в воздухе или летать. Массу споров вызвали летные способности археоптерикса, знаменитого позднеюрского манираптора, которого обычно называют самой древней птицей (или одной из самых древних). Большинство обсуждений полета нептичьих динозавров и древних птиц были посвящены именно этому животному.

У археоптерикса были большие крылья, и мы можем оценить размер мышц на его груди и передних лапах, так как несколько скелетов сохранились очень хорошо. Часто пишут, что перья на его крыльях имеют форму, типичную для летающих птиц. Исходя из этих признаков, некоторые специалисты считают, что археоптерикс был способен на машущий полет подобно чайкам или воронам. Но более поздние исследования поставили эту точку зрения под сомнение. Оказалось, что длинные передние конечности археоптерикса больше похожи на таковые у нелетающих птиц. Гленоидная впадина лопатки[10] археоптерикса и других ранних птиц не похожа на таковую современных летающих видов и предполагает, что они не были способны на машущий полет, хотя планирование по-прежнему не исключено.

У археоптерикса были большие крылья с длинными перьями, поэтому он считался способным летуном. Однако многие гипотезы о нем могут быть неверными. Крылья и перья еще не гарантируют способность летать

Явные признаки приспособления к машущему полету появились гораздо позже в истории птиц (см. главу 5). Но, возможно, своего рода полет возник у другой ветви манирапторов? Версия, что микрораптор– знаменитый своими длинными перьями на передних и задних лапах – возможно, был «четырехкрылым планером», популярна с момента описания этого динозавра в 2000 г. Микрораптор не относится к ветви птиц. Он скорее дромеозаврид, а значит, относится к той же группе манирапторов, что велоцираптор и дейноних.

Были опубликованы многочисленные статьи о том, как мог летать микрораптор. Некоторые исследователи создавали модели микрораптора в натуральную величину и запускали их в воздух, другие строили компьютерные модели, третьи делали модели с точно воссозданным оперением и помещали их в аэродинамическую трубу. Выводы исследователей относительно летных способностей микрораптораразнятся. Частично это связано с тем, что они исходили из различного положения передних и задних лап. Некоторые исследователи реконструировали микрораптора с задними конечностями, торчащими в стороны, что выглядит довольно логично, учитывая большие крылообразные перья на ногах и ступнях. Но такое положение не соответствует нашим знаниям о строении таза дромеозаврид. Судя по форме таза и бедренной кости, задние ноги должны были быть направлены вниз, лишь слегка отклоняясь в стороны.

Эксперты поместили эту модель микрораптора в натуральную величину, снабженную подвижными ногами и настоящими перьями, в аэродинамическую трубу. Лучшие результаты получались, когда ноги были направлены вниз, а не в стороны, как на этом снимке

Эксперименты в аэродинамической трубе, проведенные Гаретом Дайком и его коллегами в 2013 г., показали, что микрораптор мог планировать, но лишь на небольшие расстояния, так как из-за сопротивления воздуха его планирование было весьма неэффективным. Также выяснилось, что он планировал лучше всего, когда ноги располагались под телом и немного отклонялись в стороны –положение, которое соответствует данным исследования костей. Хотя микрораптор вполне мог планировать, лазить и охотиться на добычу среди ветвей, большинство признаков его анатомии говорят, что он охотился у поверхности земли.

Вполне вероятно, что планирование, а может, и машущий полет, появились у птицеподобных манирапторов и у ранних птиц. Неопределенности и споры окружают точные способности этих животных, и предстоит еще большая работа, в том числе компьютерное моделирование, испытания в аэродинамических трубах и микроскопическое исследование ископаемых перьев и костей. Неясно также, появилось ли планирование и полет один раз у какого-то манираптора, который был предком дромеозаврид, птиц и других групп, или эти способности развивались независимо несколько раз.

Ясно одно: нельзя считать, что хорошие летательные способности были обычным делом для нептичьих динозавров и древних птиц с длинными сложными перьями на конечностях. Очевидно также, что эволюция планирования и полета манирапторов была сложнее, чем считалось всего несколько лет назад.

Великий спор о физиологии

У современных животных есть разные стратегии выработки энергии, поддержания тепла, предотвращения перегрева и преобразования пищи в энергию и ткани тела. Все животные переваривают пищу и используют полученную энергию, чтобы питать свои мышцы или органы. Многие животные также собирают тепло от солнца или земли, а другие запасают тепло внутри своего тела. Животные, которые полагаются на внешние источники тепла, традиционно называются эктотермами, или холоднокровными, а те, которые генерируют и сохраняют тепло внутри, – эндотермами, или теплокровными. Процесс, описывающий, как животные функционируют – например, как переваривают пищу, вырабатывают энергию, поддерживают температуру тела или регулируют водообмен – называется физиологией. Вопрос о том, какой тип физиологии был у нептичьих динозавров (и древних птиц), стал одним из величайших источников споров и разногласий во всей области исследований динозавров.

Современные птицы и млекопитающие (в основном) эндотермные. Они сохраняют тепло внутри (часто используя разные способы утепления, чтобы его не растерять) и с его помощью поддерживают высокую температуру внутренних органов. Сохранять тепло полезно, так как в тепле быстрее работают органы и переваривается пища, можно быстрее выращивать яйца (или детенышей). Эндотермия также означает, что животное не зависит от внешней температуры: оно может жить в холодной среде и действовать в том числе (или только) в ночной прохладе.

Между тем эктотермные животные имеют более низкие энергетические потребности и в основном полагаются на солнечное тепло. Поскольку они зависят от температуры окружающей среды, эктотермы, как правило, малы, а их органам нужно меньше энергии, чем органам эндотермов.

Так как люди и большинство других крупных современных животных – эндотермы, нам часто кажется, что эндотермия – самый лучший и продвинутый тип физиологии. Это очень предвзятая точка зрения, да к тому же не особенно верная. Амфибий, рептилий и насекомых очень много в различных средах обитания, а значит, эктотермию стоит считать весьма успешной стратегией для многих животных.

Мы привыкли думать, что эндотермы, например млекопитающие, поддерживают высокую и постоянную внутреннюю температуру тела. Это верно не для всех. У ехидновых, таких как эта австралийская ехидна, температура тела колеблется на несколько градусов даже в нормальных условиях

В последние несколько десятилетий множество открытий показало, что рассматривать животных либо как эктотермов, либо как эндотермов – ужасное заблуждение. Многие животные из групп, которых обычно считают эктотермными, способны генерировать тепло. Существуют насекомые, акулы и костистые рыбы со специальными теплогенерирующими органами в глазах, мозге и туловище, а также ящерицы, которые тоже производят и сохраняют тепло внутри. А есть животные, которых обычно относят к эндотермам, но которые при этом неэффективно вырабатывают тепло и вместо этого полагаются на внешние источники энергии или позволяют температуре тела колебаться в зависимости от окружающей среды (например, ехидны и некоторые роющие грызуны).

Производство внутреннего тепла свойственно не только млекопитающим и птицам. Многие другие животные тоже могут генерировать тепло внутри и поддерживать высокую температуру тела. Это относится ко многим быстро плавающим рыбам, таким как тунец на фото

На самом деле мысль об аккуратном разделении животных на эктотермных и эндотермных вводит в заблуждение, и ее следует избегать. Как все это связано с нашими представлениями о физиологии нептичьих динозавров? Многие годы взгляды на их физиологию сильно отличались: одни исследователи считали, что нептичьи динозавры были эктотермами и полностью полагались на окружающую среду для контроля температуры тела, другие же утверждали, что они были эндотермами и точно так же производили и сохраняли тепло, как современные млекопитающие и птицы, и были активными в прохладных и даже в холодных условиях. Концепция полностью эндотермных нептичьих динозавров вышла на первый план во время ренессанса динозавров 1960-х и 1970-х гг., когда некоторые писатели и исследователи создавали яркие образы «теплокровных динозавров» (см. главу 1).

Нептичьи динозавры были настолько разнообразны по размеру и форме, что правило «одна физиология для всех» почти наверняка не применимо. Но если уж обобщать, то можно сказать, что вымершие динозавры были активными животными с крупными, нуждающимися в энергии мышцами и органами, и многие из них нередко сталкивались с жарой, холодом, ветром и дождем. Немаловажно и то, что практически все вымершие завроподы и нептичьи тероподы обладали пневматической системой, как современные птицы, и поэтому могли прогонять огромный объем воздуха сквозь тело и питать свои быстрые мышцы и органы большим количеством кислорода. Кровеносные сосуды нептичьих динозавров походили на кровеносные сосуды современных птиц и млекопитающих. Это видно по отверстиям в костях, через которые они проходили.

Кольца роста на костях также показывают, что ископаемые динозавры быстро росли, возможно, так же быстро, как современные птицы и млекопитающие. Эксперты, которые придерживаются гипотезы о быстрорастущих динозаврах, утверждают, что такая скорость производства костной ткани возможна только в том случае, если уровень метаболизма был постоянно высоким. Другими словами, быстрый темп роста, похоже, говорит в пользу эндотермии, что позволяет предположить, что нептичьи динозавры (и древние птицы тоже) были эндотермами и в смысле физиологии больше походили на млекопитающих и современных птиц, чем на большинство ящериц и крокодилов.

Изучение темпов роста у нептичьих динозавров показывает, что они росли быстро – быстрее многих животных, хотя и не так быстро, как современные птицы или большинство млекопитающих. Под птенцовыми птицами мы подразумеваем те виды, птенцы которых не могут ходить после рождения и проводят начало жизни в гнезде. Выводковые птицы – это те, чьи птенцы могут ходить и бегать вскоре после вылупления

Изучение роста не всегда позволяет заключить, что нептичьи динозавры росли сверхбыстрыми темпами. Некоторые эксперты утверждают, что темпы их роста были такими же, как у тунцов, акул, ехидн и кожистых черепах. Все они имеют своего рода «промежуточную» физиологию: производят тепло самостоятельно, но не контролируют общую температуру тела так же, как полностью эндотермные млекопитающие и птицы. Такая стратегия называется мезотермией.

Это генеалогическое древо показывает, что мезотермия появлялась несколько раз у разных групп рыб, млекопитающих и рептилий, которые живут сегодня. Возможно, эта метаболическая стратегия часто встречалась у нептичьих динозавров и древних птиц

Возможно, мы никогда точно не узнаем истинный тип физиологии динозавров. Не следует считать, что все они были в этом смысле одинаковы. Но у нас достаточно данных, чтобы показать, что нептичьи динозавры росли быстрее, чем большинство ящериц и черепах, хотя и не сверхбыстро, как некоторые современные млекопитающие или птицы. Переменная скорость роста и промежуточная «мезотермическая» стратегия выработки тепла вполне могли быть у некоторых или многих нептичьих динозавров, в то время как у других мог быть ускоренный, более «птицеподобный» метаболизм.

Размножение и половая жизнь динозавров

Как и все животные, нептичьи динозавры должны были размножаться. Самцы и самки спаривались, самки откладывали яйца, из яиц вылуплялись детеныши и вырастали во взрослых особей. Многие предположения, которые можно сделать о размножении вымерших динозавров, – что они практиковали внутреннее оплодотворение, строили гнезда, откладывали яйца – основываются на том же методе брекетинга, который мы применяем в других областях. Но мы полагаемся не только на предположения: у нас есть немало прямых ископаемых данных о гнездовании и кладках яиц нептичьих динозавров, а также их жизни и созревании.

По понятным причинам мы не знаем ничего конкретного о том, как они спаривались. Лучшее, что мы можем сделать, – это изучать поведение современных животных и строить разумные предположения. Не то чтобы ученые стеснялись изучать эту тему. Удивительные формы тела и размеры некоторых динозавров делают ее еще более интересной. Некоторые завроподы были настолько велики, что привстать на задние лапы для спаривания им было трудно или просто опасно, а из-за больших пластин и шипов на спинах и хвостах стегозавров трудно представить, как они вообще могли подойти друг к другу достаточно близко для спаривания.

У крокодилов спаривание – это финал процесса ухаживания, который включает шумовые и визуальные демонстрации, прикосновения и ласки. Иногда самка в это время забирается на спину самца

Бытует мнение, что динозавры вели себя так же, как современные гигантские млекопитающие, которые могут спариваться часами. Это можно частично объяснить тем, что брачное поведение млекопитающих задокументировано лучше, чем поведение птиц, крокодилов и крупных ящериц. Дело еще и в том, что людям кажется, что нептичьи динозавры по своей природе похожи на слонов и носорогов просто из-за своих размеров. Отчасти это верно, но наши знания о филогении и анатомии говорят, что лучше смотреть на тех современных животных, которые на самом деле являются ближайшими родственниками нептичьих динозавров, – а именно на крокодилов и крупных птиц.

Если половое поведение динозавров было аналогично этим животным, то самка сигнализировала о готовности к спариванию, приседая и приподнимая таз либо поднимая или отводя хвост в сторону. Затем самец вставал сзади или сверху и, двигая своим хвостом и тазом, пытался проникнуть в ее клоаку своим пенисом. У крокодилов и многих птиц спаривание длится недолго, поэтому возможно, что так было и у нептичьих динозавров.

И вот спаривание и оплодотворение произошло. Что дальше? Какую конкретно репродуктивную стратегию использовали нептичьи динозавры? Один из первых факторов, который следует учитывать, – это практиковали они K-отбор или r-отбор. Эти два термина происходят от переменных в уравнениях, которые используются для определения численности популяций в зависимости от темпов роста животных в этих популяциях. Животные с K-отбором рождают немного детенышей за раз, вкладывают много сил в заботу о них и за всю жизнь производят мало потомков. Так поступают крупные млекопитающие (в том числе люди), а также акулы, некоторые ящерицы и черепахи. Напротив, животные с r-отбором рождают большое количество детенышей, которые имеют низкие шансы на выживание, зато требуют небольших вложений от родителей.

Млекопитающие часто подолгу заботятся о потомстве, и мать вкладывает массу времени и сил в воспитание детенышей. У гигантских млекопитающих вроде китов это приводит к очень медленному репродуктивному обороту

На самом деле гипотезу о том, что эти две стратегии несовместимы и что все животные аккуратно укладываются либо в одну, либо в другую категорию, опровергли несколько десятилетий назад, так как множество животных сочетают признаки обеих стратегий. Несмотря на это, термины все еще можно использовать. Наши знания о нептичьих динозаврах говорят, что в основном они практиковали r-отбор, производя большие кладки яиц и множество детенышей, лишь немногие из которых становились взрослыми. Некоторые виды, возможно, производили так много потомства, что большая часть популяции в любой отдельный момент состояла из молодых особей.

Это подтверждается следами: есть отложения, в которых большинство следов, похоже, оставлены молодняком, а не взрослыми. Дополнительным подтверждением служит тот факт, что множество найденных скелетов мезозойских динозавров в момент смерти еще не закончили расти, причем в целом они росли быстро. В общем, похоже, что многие виды придерживались стратегии «живи быстро, умри молодым».

Детеныши млекопитающих после рождения, как правило, полностью зависят от матерей, даже у очень быстро растущих млекопитающих, например грызунов. Эта система работает хорошо, но требует от матери много сил и времени

Из этого вытекают интересные следствия, касающиеся эволюции динозавров в целом. Многие молодые динозавры, по-видимому, жили отдельно от взрослых и почти наверняка вели себя как другие «виды», живущие в других местах и питающиеся не такой пищей, как их родители. Это значит, что один вид нептичьих динозавров потенциально мог занять несколько экологических ниш, которые в противном случае заняли бы разные виды с разными размерами тела. Мы скоро вернемся к этой идее, так как в ее пользу говорит тот факт, что молодь некоторых видов динозавров очень сильно отличалась от взрослых животных.

Интересно также, что популяция динозавров, состоящая в основном из молодняка, может означать, что динозавров как группу было трудно уничтожить. Событие, которое убило бы взрослых (например, крупный климатический сдвиг или глобальная катастрофа вроде падения астероида), по-прежнему оставило бы массу выживших детенышей. И действительно, мы знаем, что динозавры пережили несколько сложных периодов в течение мезозоя. Мы часто думаем, что динозавры исчезли в результате массового вымирания, но важно помнить, что два или три других вымирания перед этим они успешно пережили.

Яйца, гнезда и детеныши

Даже если бы мы не нашли окаменелых яиц, гнезд или детенышей нептичьих динозавров, брекетинг все равно позволил сделать вывод, что они откладывали яйца с твердой скорлупой, откладывали их в гнезда, а родители одного или обоих полов, вероятно, заботились о детенышах. Современные крокодилы ведут себя так же: они строят гнезда в виде куч растений или земли, а затем охраняют их до вылупления потомства (некоторые крокодилы роют норы, которые они используют в качестве гнезд). Когда вылупляются детеныши, мать иногда помогает им выбраться из гнезда и переносит в воду. Все это – родительская забота. Затем мать остается с младенцами и защищает их от хищников.

Иногда родительское поведение крокодилов бывает еще сложнее. Есть данные о сотрудничестве между взрослыми крокодилами, самки иногда гнездятся рядом, а некоторые крокодилы усыновляют детенышей из других кладок, в результате чего образуются «ясли» из сотен детенышей. Родительская забота свойственна не только самкам: самцы некоторых видов помогают переносить детенышей в воду и защищают их. Также есть данные, что крокодилы иногда кормят своих детей, и наблюдались случаи, когда уход за детенышами длился долго, иногда до трех лет.

Хорошо известно, что птицы строят гнезда, высиживают яйца и заботятся о птенцах. Многие современные птицы гнездятся на деревьях, но если посмотреть на древние группы современных птиц, то видно, что гнездование на земле более типично. У некоторых птиц гнезда – это всего лишь неглубокие ямки или невысокие площадки, а у других это большие кучи растений или земли. Некоторые птицы устраивают гнезда в норах.

Необычные сорные птицы, или большеноги (на фото австралийская глазчатая курица) сооружают огромные груды мусора из растительных остатков и используют их в качестве инкубаторов для своих яиц. Нечто подобное делали и многие нептичьи динозавры

Приняв за основу эту информацию о современных архозаврах, давайте посмотрим, что мы знаем о нептичьих динозаврах. Найдены тысячи их яиц, подавляющее большинство которых относится к позднему мелу. Многие из них – просто фрагменты скорлупы, но найдены и целые яйца, и даже гнезда, полные яиц. Иногда говорят, что первые яйца нептичьих динозавров, которые можно считать научно признанными, нашла экспедиция Американского музея естественной истории в Монголии в 1920-х гг. Эта экспедиция под руководством зоолога-исследователя Роя Чэпмена Эндрюса обнаружила гнездо овальных яиц, каждое длиной около 23 см, которые поначалу приписали протоцератопсу. Как мы увидим, эта идентификация оказалась неверной.

Эти вытянутые мелкие яйца динозавров были обнаружены в монгольской пустыне Гоби в 1920-х гг. Их явно отложили вместе, а потом сознательно уложили в форме круга[11]

На самом деле яйца динозавров, не являющихся птицами, были известны ученым с 1800-х гг., и мы даже знаем по археологическим раскопкам, что люди находили фрагменты ископаемой скорлупы тысячи лет назад. Яйца нептичьих динозавров чрезвычайно разнообразны по размеру и форме. Некоторые представляют собой вытянутые овалы, другие не так уж отличаются от куриных, третьи почти идеально сферической формы. Яйца, найденные до сих пор, имеют размер от менее 10 см до более чем 30 см.

Конечно, главная тайна, окружающая отдельные яйца, связана с их принадлежностью: какие именно динозавры их отложили? В большинстве случаев это невозможно установить, и остается только предполагать, например, что данное яйцо принадлежит к виду динозавров, обнаруженному в том же регионе и слое.

В одном или двух случаях целые яйца нашли прямо внутри тела матери. Так было, например, с овирапторозавром из позднего мела Китая. Внутри ее таза было два яйца, которые она должна была отложить в течение нескольких часов или даже минут, но погибла. Наличие двух яиц показывает, что оба репродуктивных канала (яйцевода) были активны, что ученые подозревали и раньше, так как яйца нептичьих динозавров обычно откладывались парами. В отличие от них, у современных птиц функционирует только один яйцевод (левый). Очевидно, в какой-то момент истории тероподы перестали использовать два яйцевода, предположительно, на заре эволюции птиц.

Микроскопическая структура поверхности скорлупы яиц динозавров часто бывает бугристой и пористой – на фото видны выпуклости и поры. Они позволяют идентифицировать разные типы яичной скорлупы, но при жизни выполняли биологические функции

Скорлупа яиц динозавров сильно варьирует по микроскопической структуре. У разных видов отличаются текстура поверхности скорлупы, число, плотность и размер пор и даже количество минеральных слоев, образующих скорлупу. Некоторые из этих признаков помогают прояснить гнездовое поведение соответствующего динозавра. Чрезвычайно крупные поры показывают, что яйцо содержалось во влажных условиях, например под кучей растений, или было захоронено в земле (в таких случаях большие поры нужны, чтобы внутрь проникало достаточно кислорода). Палеонтологи, специализирующиеся на изучении яичной скорлупы динозавров, обнаружили более 40 различных типов. Но, опять же, как сопоставить их с конкретными динозаврами?

Иногда внутри яиц сохраняются эмбрионы. Округлые яйца из позднего мела Аргентины сохранили внутри эмбрионы титанозавра, а в яйцах из других мест найдены кости ранних завроподоморфов, гадрозавров, теризинозавров и других динозавров. Те яйца протоцератопса, которые нашли в 1920-х гг., как оказалось, принадлежали вовсе не протоцератопсам, а попугаеголовым, птицеподобным овирапторозаврам. В этом есть доля иронии, потому что овирапторозавров изначально приняли за похитителей яиц и ошибочно обвинили в воровстве яиц протоцератопсов. Само название «овирапторозавр» означает «ящер – похититель яиц».

Многие яйца были найдены в кладках или гнездах. Они очень разные и предполагают разные стили поведения родителей. Чаще всего кладки устраивались круглыми, но некоторые (предположительно, сделанные завроподами) были в виде линий или дуг. Мы считаем, что нептичьи динозавры многих видов строили гнезда из растительного материала. В конце концов, современные крокодилы и некоторые птицы делают так же, а многие динозавры были слишком большими, чтобы высиживать яйца для защиты или обогрева. В истории окаменелостей пока не зафиксировано случая, когда куча листьев и веток сохранилась поверх яйца. Это и неудивительно, ведь груды растительности вообще редко сохраняются. Практически неизвестны даже гнезда птиц, живших после мелового периода: найдено лишь два-три, и все они принадлежали водоплавающим птицам – уткам или фламингообразным.

Осколки яичной скорлупы размером в несколько сантиметров или миллиметров встречаются во многих местах. Эти, например, из пустыни Гоби. Там, где раньше были гнездовья динозавров, могут попадаться буквально миллионы яиц и осколков скорлупы

Родительское поведение нептичьих динозавров стало популярной темой для обсуждения, с тех пор как в 1979 г. был найден североамериканский гадрозавр майазавр. Среди его окаменелостей были остатки взрослых, а также гнезд, костей детенышей и осколки яичной скорлупы. Палеонтологи Джек Хорнер и Боб Макела обнаружили целое гнездовье, в котором сохранилось несколько слоев гнезд майазавров, одно поверх другого. Мало того, что это открытие показало, что майазавры (и, возможно, другие гадрозавры тоже) гнездились колониями, но последовательные слои гнезд говорят о том, что эти динозавры год за годом гнездились в одном и том же месте.

Майазавр был крупным животным (7 м в длину) и весил около 2,5 т. Если предположить, что он оставался рядом с гнездом в течение инкубационного периода, то из-за своего размера он явно не насиживал яйца. А вот меловые манирапторовые тероподы насиживали. Есть примеры овирапторозавров, сохранившихся прямо в гнездах, заполненных яйцами. Найдены также окаменелости троодонтид, альваресзаврид и дромеозаврид, в которых яйца сохранились непосредственно под костями родителей. Это значит, что многие нептичьи манирапторы насиживали яйца точно так же, как современные птицы.

Предполагается, что манирапторы насиживали яйца, чтобы поддерживать нужную температуру. Для этого животные согревают яйца своим телом, а иногда держат яйца в тени или даже переносят их, чтобы температура оставалась постоянной. Вероятно, динозавры охраняли свои гнезда. Нептичьи динозавры жили бок о бок с млекопитающими, ящерицами и другими животными, которые при первой возможности могли бы съесть яйца или детенышей. Есть прямые доказательства того, что детенышам динозавров грозила опасность: внутри гнезд найдены остатки змей, а ископаемый зверек размером с барсука – репеномам из раннего мела Китая – сохранился с остатками молодых пситтакозавров в желудке.

Гадрозавры, например показанные на рисунке майазавры, гнездились колониями, в которых между гнездами было значительное расстояние. Родители охраняли гнезда и, вероятно, приносили еду детям. Мелкие хищные тероподы и крупные ящерицы охотились за неохраняемыми яйцами и детенышами

Раньше считалось, что манирапторы, которых нашли сидящими на гнездах, – самки. Но у многих современных птиц насиживают яйца не только они. Иногда за яйцами ухаживают оба родителя. Бывает, что самцы берут на себя большую часть или даже всю заботу о яйцах. Так происходит у киви, нанду, эму и казуаров. Благодаря открытию медуллярной кости в скелетах самок нептичьих динозавров (см. главу 3) иногда удается определить пол динозавра. Медуллярная кость не всегда присутствует в организме самок, но ее рост и использование оставляет следы перестройки на внутренних слоях костей ног, даже когда самой медуллярной кости больше нет. «Перестройка» означает, что соответствующие слои кости недавно изменялись по форме и структуре. У самцов на тех же слоях костей следов перестройки нет. Учитывая эти данные, эксперт по размножению динозавров Дэвид Варриккио и его коллеги изучили костную микроструктуру двух высиживающих яйца динозавров: овирапторозавра под названием читипати и троодонтида. У обоих экземпляров нет следов перестройки костей. Похоже, это были самцы.

Стоило ожидать, что крупные меловые змеи поедали яйца динозавров. В 2010 г. описали эту замечательную позднемеловую окаменелость из Индии. Большая змея под названием санаджей была найдена внутри гнезда титанозавров рядом с яйцами и детенышами

Варриккио с коллегами выдвинули удивительную гипотезу о гнездовьях манирапторов. Количество яиц в их гнездах велико (22-24 шт.), а сами яйца крупные по сравнению со взрослыми животными. Это может означать, что в гнезде находилось потомство больше чем одной пары динозавров. Возможно, гнездовья были общими и в них одновременно созревало потомство двух или более самок. Сегодня общинное гнездование практикуют страусы, южноамериканские нанду, кукушки, коростели и воробьинообразные птицы.

Знаменитый овирапторозавр из Монголии, которого прозвали «Большая мамочка», сохранился прямо в гнезде с раскинутыми над яйцами лапами. Большую часть скелета уничтожила эрозия. Сейчас считается, что «мамочка» на самом деле была самцом

Родительская забота после вылупления яиц (или ее отсутствие)

Что происходило после того, как детеныши нептичьих динозавров вылуплялись из яиц? Они покидали гнездо как можно скорее, чтобы жить самостоятельно? Или наслаждались родительской заботой? Брекетинг снова дает нам подсказки о том, как все могло происходить. Крокодилы и птицы заботятся о детенышах, связь между детенышами и родителями имеется и у нескольких групп ящериц. Даже черепахи одного вида (гигантская южноамериканская речная черепаха) издают особые звуки, чтобы привести новорожденных детенышей на миграционный путь. Если рассмотреть более отдаленные ветви древа жизни, то забота о потомстве известна у некоторых земноводных и рыб. Ящерицы, черепахи, земноводные и рыбы не являются близкими родственниками динозавров, но очевидно, что сложное семейное поведение часто встречается у тех животных, которые вкладывают время и энергию в заботу о яйцах.

Ископаемые данные говорят, что некоторые нептичьи динозавры действительно заботились о детенышах после вылупления. Больше всего данных по гадрозаврам, особенно их позднемеловому представителю из США – майазавру. Детеныши, которым было не больше нескольких недель, были найдены в гнездах, похожих на кратеры. Там их, видимо, кормили и защищали один или оба родителя. Внутри гнезд найдены осколки скорлупы, и было решено, что ее растоптали сами детеныши, хотя скорлупа может разбиться по разным причинам. Части ископаемых растений, найденные в гнездах майазавров, могут быть остатками еды, которую туда приносили родители.

По крайней мере для гадрозавров гипотеза, что молодые особи оставались в гнезде после вылупления и что их кормили и защищали один или оба родителя, логично объясняет те находки, которые у нас имеются. Но насколько широко была распространена забота о потомстве среди других нептичьих динозавров?

Крокодиловые, например нильский крокодил, заботятся о своих детенышах после вылупления. Мать оберегает детей от хищников и даже иногда берет их в пасть, чтобы перенести к воде. Иногда она даже помогает им находить пищу

Работа Роберта Рейша и его коллег указывает на возможную родительскую заботу у завроподоморфа массоспондила из ранней юры Южной Африки. Его детеныши – необычные мелкие животные, сильно отличающиеся от взрослых. У них большие головы, короткие шеи, а пропорции конечностей предполагают, что они ходили на четырех ногах. К тому же у них нет зубов, в отличие от взрослых и более старших молодых животных. Рейш с коллегами предположили, что неуклюжие, странно сложенные и лишенные зубов детеныши нуждались в родительской заботе. Возможно, они не могли кормиться сами и родители приносили им пережеванную пищу в гнездо. На сегодня эта гипотеза сомнительна, и нужны дополнительные доказательства.

Эта невероятная окаменелость из Китая содержит 34 скелета детенышей пситтакозавра и один крупный скелет. Крупная особь вряд ли оказалась там случайно, так как все животные были захоронены одновременно. Кто это был – родитель или няня?

Одна находка пситтакозавра, содержащая скелеты одного динозавра и 34 детенышей, дает нам замечательный экскурс в родительское поведение этих динозавров. Их затопил сель, а крупный динозавр при этом, по-видимому, охранял или ухаживал за детенышами. Их слишком много для обычной кладки, так что вполне вероятно, что находка представляет собой ясли – группу детенышей из разных кладок. Крупный динозавр не был взрослым, скорее, крупной молодой особью. Был ли он родителем? В конце концов мы уже знаем, что нептичьи динозавры могли размножаться, не достигнув взрослого возраста. А может, это была няня, связанная родственными узами с детенышами (или некоторыми из них)? Люди – не единственные животные, у которых друзья и родственники заботятся о детях. Такую помощь можно часто наблюдать у птиц, так что подобное поведение могло быть и у нептичьих динозавров.

Еще одно групповое захоронение птицетазовых динозавров содержит скелеты североамериканского ориктодромея. Три экземпляра найдены вместе, причем один из них взрослый, а два других – молодые особи. Все они погибли одновременно – по-видимому, утонули, когда затопило их нору. Получается, что некоторые мелкие птицетазовые не только были социальными животными и жили семьями, они еще и жили в норах. Были ли они норными животными? Это кажется правдоподобным, если учесть, что у ориктодромея есть несколько адаптаций к роющему образу жизни.

Что происходило, когда молодые нептичьи динозавры подрастали и покидали гнезда? Заботились ли родители о детенышах, пока те не вырастали окончательно, или же потомство шло своим путем? Ископаемые, которые могли бы ответить на этот вопрос, попадаются редко, но имеющиеся данные говорят, что у разных динозавров было по-разному. У некоторых – скажем, целурозавровых теропод – молодые особи попадаются отдельно, и похоже, что они могли прокормиться и позаботиться о себе самостоятельно. Примером может служить сципионикс, которого мы уже встречали ранее. У этого молодого динозавра были внушительные зубы и когти на передних лапах, а содержимое живота и кишечника свидетельствует, что он самостоятельно питался и охотился. Вероятно, у этого вида динозавров не было никакой родительской заботы.

Напротив, есть случаи, когда молодняк находят рядом со взрослыми. Например, четверо молодых тенонтозавров были найдены возле скелета взрослого. Они уже достигли длины около 2 м, так что им было несколько месяцев. То, что их нашли рядом со взрослым, нельзя считать доказательством родительской заботы, но это наводит на определенные размышления.

Глубокие извилистые норы вроде этих, найденных в американском штате Монтана, предположительно принадлежат двуногому птицетазовому ориктодромею. Похоже, они служили укрытием и в них растили потомство. Возможно, многие мелкие птицетазовые жили в норах

Наконец, у некоторых динозавров, похоже, молодь жила группами отдельно от взрослых. Такие группы известны у теропод фалькария и синорнитомима, анкилозавра пинакозавра, цератопсов пситтакозавра и протоцератопса и других динозавров. Следы подкрепляют гипотезу, что такие стайки молоди часто встречались у некоторых видов нептичьих динозавров. У некоторых современных рептилий и птиц молодые особи тоже живут вместе какое-то время. Таковы, например, игуаны, кайманы, страусы, нанду и вороны. У игуан молодые особи спят, сбившись в кучку, чистят друг другу шкуру, а более крупные самцы защищают более мелких самок от ястребов и других хищников. Возможно (мы подчеркиваем слово «возможно»), и нептичьи динозавры вели себя похожим образом.

Стайки молодняка, которые жили отдельно от взрослых, по-видимому, часто встречались среди нептичьих динозавров, и похоже, что они присоединялись ко взрослым только после того, как вырастали почти до полного размера. Обычно в нашем воображении мир мезозоя заполнен стадами взрослых, которые формируют колонии только в сезон размножения. Но стаи молодых особей, слишком юных, чтобы размножаться, и с не полностью сформировавшимися физическими признаками, тоже занимали немалую часть ландшафтов мезозоя.

Брачное поведение и эволюция динозавров

Напоследок стоит обсудить еще одну тему, касающуюся размножения динозавров. Это гипотеза, что эволюционное давление, связанное с успехом спаривания, – так называемый половой отбор – возможно, сильно повлияло на внешний вид и развитие динозавров. Другими словами, вполне вероятно, некоторые динозавры отрастили всевозможные гребни, оборки, шипы, пластины, эффектные перья и другие экстравагантные образования для того, чтобы успешнее ухаживать за партнерами и передавать гены потомкам. Конкурирующая гипотеза состоит в том, что все эти образования появились, чтобы представители разных видов динозавров могли отличать друг друга. И правда, интересно, что такие причудливые признаки чаще всего встречаются в тех сообществах, где несколько видов динозавров жили бок о бок.

У некоторых современных животных, например казуара, есть эффектные наросты на теле – в данном случае роговый «шлем», – которые очень похожи на аналогичные признаки нептичьих динозавров

Современные животные с подобными признаками – олени, антилопы, жуки-носороги или хамелеоны – используют их для брачных демонстраций, а не как «знаки для определения вида». Признак, используемый для брачных демонстраций, полностью вырастает, только когда его обладатель достигает половой зрелости, и обычно растет гораздо быстрее, чем остальные части тела. Эти признаки очень дорогие с точки зрения энергии, потраченной на их отращивание. Они дорогие как раз потому, что для того и нужны, чтобы продемонстрировать потенциальным партнерам качество генов владельца. Сопоставив эту информацию с нашими знаниями о нептичьих динозаврах и древних птицах, можно сделать вывод, что все эти эффектные признаки действительно появились для брачных демонстраций.

Крупные позднемеловые цератопсы, такие как эти трицератопс, пахиринозавр и стиракозавр, славятся своими многочисленными рогами, воротниками и шипами. Почти нет сомнений, что эти признаки были нужны для визуальной демонстрации

Современные птицы часто бывают яркими и красочными, они нередко применяют демонстрации и даже танцы, чтобы разрекламировать качество своих генов. Вполне возможно, что разные виды вымерших динозавров поступали так же, и, вероятно, стоит рассматривать гребни цератопсов и гадрозавров, паруса спинозаврид и подобные признаки как яркие и красочные способы привлечь внимание противоположного пола.

Есть предположение, что один из важнейших признаков, появившихся у динозавров, – сложные перья – тоже изначально был нужен для брачных демонстраций. Летопись окаменелостей показывает, что сложные перья появились на передних лапах и хвосте теропод, когда остальное тело было покрыто более простыми нитевидными перьями. Древнейшие сложные перья по структуре и форме не подходят для полета и сначала появились у животных с короткими передними лапами, которые явно не умели летать или хотя бы планировать, как, например, овирапторозавр каудиптерикс.

Китайский овирапторозавр каудиптерикс был оперен, а на кончике хвоста у него был веер из перьев. Собственно, его название и означает «хвостовое перо». Судя по длинным ногам, он бегал, а не лазил по деревьям и не планировал

Перья отлично подходят для демонстрации, ведь они состоят из материалов, которые могут быть самых разных цветов или даже переливаться, и к тому же их можно сбросить по окончании сезона размножения. Благодаря одному меловому манираптору – китайскому овирапторозавру симиликаудиптериксу – мы знаем, что у молодых особей (в отличие от взрослых) не было сложных крупных перьев на крыльях и хвосте, что говорит о важной роли перьев именно в брачном поведении. В общем, гипотеза, что необходимость в демонстрациях могла способствовать появлению сложных перьев, кажется правдоподобной. Но, учитывая, что перья также играют роль в движении и сохранении тепла, до сих пор трудно сказать, как именно они появились.

Если эффектные рога, гребни, сложные перья и т.д. у нептичьих динозавров появились под давлением полового отбора, разве не стоит ожидать, что самцы и самки будут отличаться внешне – другими словами, проявлять так называемый половой диморфизм? Достаточно убедительный случай полового диморфизма нептичьих динозавров еще предстоит найти, а украшения одинаково сложны и у самок, и у самцов (у некоторых меловых птиц все немного по-другому, мы еще вернемся к этому в главе

У каудиптерикса были особенно длинные перья на передних лапах и хвосте (слева). Для полета они не годились. Возможно, ими размахивали во время ухаживания?

Не всегда именно самцы бывают яркими и эффектными. Самки многих видов – как, например, большие конюги (справа) – имеют гребни и яркие пятна, которые делают их похожими на самцов

В современном мире у многих животных и самцы, и самки обладают похожими или одинаковыми демонстрационными признаками. Таковы, например, различные морские птицы, лебеди, скворцы, а также рыбы-иглы. У них самки ярко украшены и демонстрируют себя перед потенциальными брачными партнерами и конкурентками, а похожие на них самцы делают то же самое. Этот феномен называется взаимным половым отбором, и стоит серьезно рассмотреть возможность того, что он играл важную роль у нескольких линий вымерших динозавров.

Что такое половой отбор?

Естественный отбор – одна из главных движущих сил эволюции. Это процесс, открытый еще Чарльзом Дарвином, при котором выживают те организмы, которые производят наибольшее количество выживших потомков. Но это не единственный процесс, приводящий к эволюционным изменениям. Имеется также половой отбор, при котором в долгосрочной перспективе достигают успеха те особи, которым лучше удается передавать свои гены дальше. Другими словами, половой отбор – это процесс, при котором организмы изменяются, чтобы спариваться все успешнее. У современных животных благодаря половому отбору появились гребни, рога, яркие цвета, сложные перья и другие структуры, которые делают животных более привлекательными в качестве брачных партнеров. Эти признаки часто имеют существенные недостатки – из-за них владельцам бывает сложнее убегать от хищников, прятаться от непогоды или сохранять себя в чистоте, поэтому они иногда входят в противоречие с естественным отбором.

Рост и онтогенез динозавров

Раньше считалось, что нептичьи динозавры – особенно очень крупные, – росли с такой же скоростью, как черепахи и крокодилы, и продолжительность их жизни была такой же или больше, чем у современных рептилий. Еще в конце 1970-х гг. некоторые палеонтологи предполагали, что гигантские завроподы могли прожить более 200 лет, а завроподы среднего размера не достигали зрелости до 60 лет. Высказывалось даже предположение, что более крупные завроподы, например брахиозавр, достигали зрелости уже после 100 лет. На сегодняшний день гипотеза о сверхмедленном развитии динозавров считается маловероятной, учитывая исследования, которые показывают, что крупные животные должны дать потомство в течение первых нескольких десятилетий жизни, иначе они вообще не смогут размножаться. Слишком большой становится вероятность, что животное погибнет (от болезней, хищников, несчастного случая или голода), так и не успев дать потомство.

Крупным современным рептилиям, например галапагосским черепахам, требуются десятилетия, чтобы созреть, зато они могут прожить более 100 лет. Долгое время предполагалось, что жизнь динозавров развивалась по подобному сценарию

Мало того, что гипотеза о медленном развитии динозавров противоречит теории, она противоречит и данным по анатомии костей динозавров. Исследования различных динозавров среднего размера (включая троодонтид, завроподоморфа массоспондила и птицетазового пситтакозавра) показывают, что эти динозавры достигали полного размера где-то между 2 и 15 годами. Среди крупных динозавров майазавр, похоже, достигал взрослого размера всего лишь за 8 лет, а в 2004 г. исследование семи экземпляров тираннозавра показало, что все они достигли полного размера до 20 лет. Все эти животные не слишком долго жили после достижения полного размера. Самый старый из изученных тираннозавров прожил всего 28 или 29 лет. Еще трое умерли всего через несколько лет после прекращения роста, что говорит о том, что тираннозавр не жил в течение десятилетий после достижения полного взрослого размера. Аналогичные результаты получены и для других нептичьих динозавров: даже самые большие завроподы становились взрослыми за два-три десятилетия.

Это «Сью» – знаменитый гигантский тираннозавр, ранее выставленный в центральном холле Музея имени Филда в Чикаго, США. Как ни удивительно, но похоже, что этому животному было меньше 30 лет, когда оно умерло. Насколько мы можем судить, такая продолжительность жизни была типична для тираннозавра

По мере роста нептичьих динозавров изменялись их пропорции и внешний вид. Процесс роста животного называется онтогенезом, и возрастные изменения часто называют онтогенетическими. Считается, что у динозавров, не являющихся птицами, онтогенез был аналогичен современным животным. В пользу этого говорят найденные эмбрионы, детеныши и более взрослый молодняк. Туловище, голова и конечности меняли форму и пропорции относительно друг друга. Черепа молодых животных короче, а глаза – больше, чем у взрослых. Известно также, что у молодых особей рогатых, пластинчатых или гребненосных динозавров были зачаточные версии этих взрослых признаков. А у молодых завропод шеи были пропорционально короче, чем у взрослых. Опять же, в этом нет ничего удивительного: у современных животных все точно так же.

Динозавры росли быстро, даже гигантские виды полностью созревали за пару десятилетий. График показывает, что огромный тираннозавр в подростковом возрасте рос очень быстро и прекращал расти к третьему десятку

Согласно одной из самых интересных гипотез о биологии нептичьих динозавров некоторые виды изменялись не так, как можно было бы ожидать, но претерпевали весьма необычные онтогенетические изменения. В 1980-х гг. был описан новый позднемеловой тираннозаврид из Монтаны под названием нанотираннус. Его описали по черепу, который предполагал общую длину животного всего 5 м, но при этом утверждалось, что животное было взрослым, а значит, оно было карликовым представителем семейства тираннозаврид. В отличие от гигантских тираннозавров вроде собственно тираннозавра, у нанотираннусабыла мелкая изящная морда и зубы, сжатые с боков, а не толстые и округлые в поперечном сечении.

Гипотеза, что нанотираннус может быть необычным карликовым тираннозавридом, попала под огонь критики в 1999 гг., когда специалист по тираннозаврам Томас Карр показал, что единственный известный на тот момент череп принадлежит явно не взрослому животному, а молодому – причем именно молодому тираннозавру. Кости черепа нанотираннуса имеют характерную волокнистую структуру, а швы между ними все еще открыты (у взрослых животных они срастаются).

Три птицетазовых динозавра из позднего мела Северной Америки могут быть стадиями роста одного и того же вида. Дракорекс – самый мелкий и шипастый. Стигимолох – среднего размера, у него самые длинные рога. Пахицефалозавр – самый большой и наименее шипастый, но у него самый большой и толстый купол

По-видимому, интерпретация нанотираннуса как молодого T. rex еще интереснее, чем отнесение его к отдельному виду, ведь тогда получается, что молодые тираннозавры сильно отличались от взрослых. Взрослые были широкоголовыми могучими суперхищниками с толстыми, сокрушительными зубами, а молодые были стройными легкими животными с плоской мордой и кинжаловидными зубами, они жили совершенно по-иному и охотились на совершенно другую добычу. Можно сказать, что молодняк и взрослые были настолько разными, что по сути выглядели и вели себя как отдельные виды.

Некоторые эксперты утверждают, что это явление было широко распространено и что динозавры, первоначально интерпретированные как несколько разных видов, на самом деле являются стадиями роста одного вида. Классический пример – купологоловые динозавры из позднего мела Северной Америки: крупный купологоловый пахицефалозавр, более мелкий, с шипастым куполом стигимолох и самый мелкий и шипастый из них – дракорекс. Первоначально считалось, что все они относятся к разным ветвям генеалогического древа пахицефалозавров. Джек Хорнер (известный по открытию гнездовий майазавров) обратил внимание, что, судя по некоторым признакам, все они могут быть стадиями роста одного и того же животного. Изучая процессы роста куполов и рогов этих динозавров, Хорнер и его коллега Марк Гудвин пришли к выводу, что рога и шипы пахицефалозавров уменьшались по мере роста, при этом их черепной купол становился все больше. Если это верно, то пахицефалозавры начинали жизнь с шипастыми головами, которые становились все более гладкими по мере взросления. Такая модель роста необычна по сравнению с современными животными, но возможно, пахицефалозавры и правда были очень, очень странными.

Есть убедительные данные, что маленький череп нанотираннуса из Монтаны на самом деле принадлежит молодой особи Tyrannosaurus rex – вида, впервые обнаруженного в Монтане, но позже обнаруженного в отложениях от Нью-Мексико и Техаса на юге США до Альберты на севере. Здесь изображен один из самых знаменитых черепов T. Rex, оригинал которого выставлен в Американском музее естественной истории в Нью-Йорке

Гипотеза, что пахицефалозавры сильно изменялись в процессе роста, может заставить нас по-иному взглянуть и на других членов группы, а не только на цепочку дракорекс – стигимолох – пахицефалозавр. Как мы видели в главе 2, долгое время считалось, что пахицефалозавры делились на две группы – с плоским черепом и с куполом. Но чем больше мы о них узнаем, тем более похожими они кажутся. Например, у гомалоцефала (с плоским черепом) такой же рисунок бугорков и шишек на черепе, как и у купологолового преноцефала, который жил в то же время в той же местности. Они настолько похожи, что если представить гомалоцефала с куполом на черепе, то получится преноцефал. Возможно, преноцефал – это просто взрослый гомалоцефал, и, скорее всего, все плоскоголовые пахицефалозавры являются молодыми особями.

Также утверждалось – опять-таки Хорнером и коллегами, – что аналогичные изменения были и у цератопсов. Три гигантских рогатых динозавра – трицератопс, недоцератопс и торозавр – жили более или менее одновременно, причем в одном и том же регионе западной части Северной Америки. Отличия в форме морды, рогов и гребней привели к тому, что всех их выделили в отдельные, хоть и родственные виды.

Анатомия черепа североамериканских трицератопсов почти наверняка изменялась по мере взросления. Но является ли гигантский длинноворотниковый торозавр (внизу справа) тоже одной из стадий роста?

И опять возрастные изменения, наблюдаемые в микроструктуре костей, заставили Хорнера и его коллег утверждать, что все они представляют стадии роста одного рода динозавров. Они предположили, что торозавр, у которого был чрезвычайно длинный воротник с двумя овальными отверстиями, на самом деле является старым трицератопсом (у которого более короткий воротник без отверстий), тогда как недоцератопса, который в целом похож на трицератопса, но имеет небольшие отверстия в воротнике, Хорнер интерпретировал как промежуточную стадию роста между ними.

Утверждение, что трицератопсоподобные животные превращались в торозавроподобных через стадию недоцератопса, весьма спорно, и другие специалисты утверждают, что это не согласуется с формой морды и воротника этих динозавров, а также находками молодых животных с признаками торозавра и старых с признаками трицератопса. Мнения разделились, и многие ученые не согласны с этой конкретной гипотезой. Тем не менее эта гипотеза напоминает нам, что некоторые виды нептичьих динозавров вполне могли радикально изменяться по мере взросления.

Если нанотираннус действительно был тираннозавром-подростком, а дракорекс – молодым пахицефалозавром, это доказывает, что некоторые динозавры на отдельных стадиях роста являлись чем-то вроде отдельных «видов», отличающихся от родителей. Возможно, способность занимать сразу несколько экологических ниш и использовать разные ресурсы давала им эволюционное преимущество. А может быть, этот феномен свойственен всем динозаврам и он помогает объяснить, почему они были успешны так долго. Гипотеза, что молодняк (по крайней мере у некоторых видов) жил не так, как взрослые, подкрепляется тем фактом, что окаменелости молодых особей часто встречаются отдельно от взрослых.

Нептичьи динозавры во многом похожи на современных животных, но в некоторых отношениях они явно были совсем другими.

Сообщества динозавров

Нептичьи динозавры и древние птицы жили в мире, полном разнообразных растений и животных, в том числе и других динозавров. Некоторые виды динозавров, живших в одной и той же среде обитания, возможно, никак друг с другом не взаимодействовали, а другие, вероятно, так сильно влияли на свое окружение, что это сказывалось на эволюции, распространении и образе жизни их современников. Такого рода взаимодействия часто встречаются в современных животных сообществах, и они настолько важны, что их изучению посвящена целая отрасль биологии. Она называется экологией сообществ.

Разумеется, мы не можем напрямую наблюдать, как нептичьи динозавры и древние птицы взаимодействуют со своими современниками, поэтому приходится изучать их сообщества по косвенным данным.

Хотя некоторые наши представления о структуре древних животных сообществ спекулятивны, по крайней мере можно быть уверенными, что некоторые динозавры жили одновременно. Например, диплодоциды апатозавр и диплодок действительно жили бок о бок, и их окаменелости находятся в тех же местах, что и остатки стегозавра, орнитопода камптозавра, крупных теропод аллозавра, цератозавра и торвозавра, а также мелких теропод орнитолестеса и таниколагрея. Заманчиво представить, что эти животные образовывали сложное сообщество, как в современной тропической Африке: жирафы и слоны объедают деревья, носороги с антилопами едят кустарники, поблизости спят львы, а страусы, цесарки и птицы-носороги подбирают пищу с поверхности земли.

В поздней юре на западе Северной Америки обитали многочисленные динозавры, известные по превосходным, хорошо сохранившимся скелетам, – среди них изображенные здесь стегозавр, аллозавр и диплодок. Благодаря богатым костеносным отложениям в Колорадо, Вайоминге и других местах мы знаем, что эти динозавры действительно жили вместе

Но можем ли мы пойти дальше? Можем ли мы узнать, какое место вымерший вид динозавров занимал в экосистеме и как взаимодействовал с соседями? Для начала нужно разработать гипотезы о питании и кормовом поведении соответствующих видов. Как обсуждалось в других главах этой книги, изучение механики челюстей и износа зубов позволяет нам детально разобраться, что и как эти животные ели и где они добывали пищу.

Компьютерные реконструкции черепов юрских завропод камаразавра (слева) и диплодока (справа) показывают, что у них сильно отличались размер и форма челюстных мышц, а следовательно, и сила укуса. Здесь показаны некоторые важнейшие мышцы, открывающие и закрывающие челюсть

Если продолжить рассматривать сравнительно хорошо изученных завропод поздней юры Северной Америки, то различные формы черепа и зубов, длина шеи и форма тела говорят, что камаразавр, диплодок и др. не конкурировали друг с другом напрямую и питались разной пищей. В пользу этой гипотезы говорит микроизнос зубов и метод конечных элементов, о которых мы говорили в этой главе выше. Исследование, проведенное в 2014 г. специалистом по завроподам Дэвидом Баттоном, показало, что глубокий череп камаразавра позволял ему делать более сильный укус, чем плоский череп диплодока, и что эти завроподы ели разные растения. Другими словами, они представляли собой пример разделения экологических ниш – явления, при котором животные используют разные части среды обитания или разные ресурсы и, следовательно, не конкурируют друг с другом.

Гипотезу о разделении ниш подкрепляет и разница в длине шеи у завропод, в результате чего одни могли кормиться на больших высотах, чем другие. Необходимость избегать конкуренции и использовать ресурсы, недоступные другим животным, вполне могла стать одной из основных движущих сил эволюции шей у завропод.

У нас имеются данные о структуре сообществ и по другим травоядным динозаврам. В кампанском веке позднего мела запад Северной Америки был домом для многочисленных цератопсов и гадрозавров, знаменитых своими воротниками, рогами и головными гребнями. Узкомордые цератопсы и анкилозавры с широкой пастью не могли поедать растительность с высоты более 2 м. Рядом с ними жили гадрозавры, которые могли питаться растениями на высоте 5 м или выше над уровнем земли. Опять же, изучение силы укуса и износа зубов, формы пасти и высоты кормления показывает, что экологические ниши этих динозавров были разделены и разные группы избегали конкуренции, специализируясь на различных видах растительной пищи.

По форме черепов и зубов завроподы делятся на два основных кластера. Слева – завроподы с узкими зубами, справа – с широкими. Представители кластеров явно отличались стилем питания и предпочитаемой пищей. У нескольких видов завропод зубы имели промежуточную форму

Количество видов в животных сообществах кампана поражает, как и их широкое распространение в древней Северной Америке. В современном мире крупные животные, как правило, заселяют целые континенты. А многие кампанские динозавры, похоже, занимали куда меньшую территорию. Возможно, это связано с тем, что Северная Америка в то время была чрезвычайно богатой и разнообразной в смысле сред обитания и количества видов растений, и, возможно, эти динозавры были более специализированными для определенных мест обитания или местности, чем это свойственно крупным животным сегодня, да и крупным динозаврам в другие промежутки мезозоя. Подобное «столпотворение» видов на одной территории вовсе не характерно для позднего мела. Спустя всего несколько миллионов лет такие сообщества полностью исчезли, и им на смену пришли более «пустые» сообщества, в которых меньшее количество видов – в том числе трицератопс, эдмонтозавр и тираннозавр – жило в одном и том же регионе и за его пределами.

Особенно богатые динозавровые фауны известны из верхнемеловых отложений западной части Северной Америки. На рисунке – некоторые из динозавров, которые жили одновременно в кампанском веке на территории современной Монтаны. Тираннозаврид горгозавр (слева) наблюдает за анкилозавром эдмонтонией, гадрозавром брахилофозавром, небольшим пахицефалозавром стегоцерасом и цератопсами хасмозавром и стиракозавром

Напоследок стоит сказать, что, конечно же, мы многого не знаем о структуре сообществ динозавров мезозоя. Мы почти наверняка не знаем о многих мало значащих, но удивительных взаимоотношениях между видами, которые должны были существовать. Между многими современными видами существуют необычные отношения, о которых мы бы не узнали, если бы эти животные вымерли. Вспомните, например, птиц, которые «катаются» на крупных травоядных млекопитающих, яростные столкновения между крупными хищниками, такими как львы и гиены, и взаимовыгодное сотрудничество между птицами и носорогами, южноафриканскими антилопами и обезьянами в африканских лесах. К сожалению, вряд ли палеонтологическая летопись расскажет нам о подобных взаимоотношениях.

5. Происхождение птиц

С тех пор как в 1859 г. Чарльз Дарвин выдвинул теорию эволюции через естественный отбор, нет сомнений, что птицы – близкие родственники рептилий. Некоторые ученые зашли так далеко, что стали называть птиц оперенными и умными «взлетевшими рептилиями». Анатомия и поведение птиц имеет много общего с крокодилами, так что никогда не было сомнений в том, что птицы относятся к архозаврам – великой группе рептилий, которая включает крокодилов, динозавров и их родственников. Неполнота палеонтологической летописи, увы, привела к тому, что вымерших близких родственников птиц долгое время не находили, и, следовательно, оставались сомнения насчет положения птиц на генеалогическом древе архозавров.

К сегодняшнему дню ситуация изменилась. Найдено множество родственных птицам архозавров, обладающих всеми признаками, которые мы ожидали увидеть у предков птиц. Во многих случаях соответствующие животные выглядят как идеальные предки птиц или по крайней мере близкие родственники этих предков. Все они – тероподовые динозавры.

Когда Джон Остром выдвинул гипотезу, что птицы произошли от теропод (см. главу 1), множество анатомических данных подтвердило его мнение. Он предположил, что дейнонихоподобные манирапторы эволюционировали в более мелких животных, похожих на археоптерикса, а те в конце концов породили современных птиц. В то время была найдена лишь горстка нептичьих манирапторов, и именно археоптерикс – единственный среди нептичьих динозавров и древних птиц – сохранил прямое свидетельство перьевого покрова.

Классическая иллюстрация 1980-х гг. демонстрирует гипотезу Джона Острома о том, что наземные тероподы каким-то образом развили перья и способность летать и в конечном итоге породили птиц. Сейчас уже мы не считаем, что птицы появились именно так

С тех пор мы узнали гораздо больше. Известно немало птицеподобных манирапторов, все они имеют общие с птицами анатомические признаки, которых нет у других животных. Самые явные из них – длинные тонкие трехпалые передние конечности, полукруглая кость в запястье, которая позволяет вращать и складывать переднюю конечность, и ряд заполненных воздухом отверстий в задней части черепа. Также у птиц и нептичьих манирапторов общие признаки в строении тазового и плечевого пояса и позвоночника, отсутствующие у других животных.

Ископаемые показывают, что манирапторы были полностью пернатыми, с большими сложными перьями на передних лапах, хвостах, а иногда и задних ногах. Остальное тело покрывали более простые нитевидные покровы и тонкие сложные перья. Густой покров был типичным для овирапторозавров, троодонтид, дромеозаврид и некоторых других манирапторов (мы обсуждали их в главе 2). Соответственно, все эти динозавры внешне очень походили на птиц.

Сегодня мы знаем, что скелеты ранних представителей родословной птиц – например, археоптерикса (наверху) – очень похожи на скелеты птицеподобных манирапторов вроде дейнониха (внизу). Археоптерикс – по сути, это мелкий облегченный дейноних

Происхождение птичьих признаков

Большое количество ископаемых проливает свет на эволюционные переходы, которые произошли у птиц и их близких родственников – резкий контраст с состоянием наших знаний до 1990-х гг. Сегодня у нас есть окаменелости, которые показывают, как глубокая, зубастая морда стала мелким беззубым клювом; как передние лапы и кисти стали длиннее и превратились в крылья; как лапа с тремя отдельными когтистыми пальцами превратилась в сросшуюся, поддерживающую перо конечность современных птиц; как нога, подходящая для бега, стала лучше подходить для сидения и хватания и как хвост укоротился и стал поддерживать широкий веер из перьев.

До 1990-х гг. считалось, что многие из признаков, свойственных птицам – например, перья, вилочковая кость, обширная пневматическая система и хватательная ступня, – появились одновременно с птицами. На самом деле ископаемые показывают, что птицы унаследовали некоторые из них, в том числе перья и вилочку, от более ранних динозавров. Между тем другие птичьи признаки, такие как беззубые челюсти и увеличенная грудина, появились в конце истории формирования птиц и не были типичными на начальном ее этапе. Фактически самые первые птицы – археоптерикс из поздней юры Германии, анхиорнис и сяотингия из поздней юры Китая – были очень похожи на дромеозаврид и других нептичьих манирапторов и почти наверняка вели очень похожий образ жизни.

Черепа многих древнейших птиц подобны черепам овирапторозавров, троодонтид и дромеозаврид. У них тупая, зубастая морда и зубы-колышки, свидетельствующие о всеядности. У других же были более острые зубы, предназначенные для хватания мелких животных. Только у более поздних и продвинутых птиц – веерохвостых – морда стала более плоской, легкой и похожей на то, что мы видим у птиц сегодня.

Большую часть своей эволюционной истории птицы имели зубы. Слева – длинночелюстной череп меловой ныряющей птицы гесперорниса. Вдоль краев челюстей у него шли острые конические зубы

Череп современной птицы – на рисунке справа череп выпи – беззубый и более крупный, чем у гесперорниса. Современные птицы также имеют гибкие зоны между основанием клюва и остальной частью черепа

Похоже, что клювовая ткань покрывала края верхней и нижней челюстей у всех птиц, но только с появлением веерохвостых можно говорить, что появился настоящий клюв. Ранние веерохвостые – например, ихтиорнис из позднего мела США – имели изогнутые зубы-лезвия без зазубрин, которые подходили для захвата рыбы, но затем зубы уменьшились в числе и размере, поскольку роговая клювовая ткань покрыла морду и челюсти. Часто говорится, что птицы утратили зубы для уменьшения веса, но это сомнительно, так как расчеты показывают, что зубы составляют крохотную и несущественную долю общего веса. Возможно, клювовая ткань заняла место зубов из-за своей универсальности: она растет на протяжении всей жизни, быстро меняет форму в зависимости от использования, в результате чего клюв быстрее реагирует на изменения, чем зубы. Клюв состоит из жесткого белка, который называется кератин. Он очень похож на белок, из которого состоят когти, чешуя и перья, и это куда более простой и «дешевый» материал, чем эмаль и дентин, из которых состоят зубы.

Еще одна особенность, характерная для современных птиц, – чрезвычайно большая грудная кость, или грудина. У многих современных летающих птиц грудина имеет форму лодки с длинным гребнем – килем, идущим по ее нижней поверхности. Это основное место прикрепления больших мышц, которые обеспечивают взмахи крыльев во время полета, поэтому гигантскую грудину часто считают важным признаком анатомии птиц. Крупная пластиноподобная грудина есть у дромеозаврид и ранних птиц, например у длиннохвостого джехолорниса и беззубого конфуциорниса. Все это подкрепляет гипотезу, что грудина была у птиц на протяжении всей их истории. Но если палеонтологическая летопись и учит чему-то, так это тому, что эволюция часто бывает непростой, а ее повороты бывает трудно предугадать.

Конфуциорнис – одна из древнейших найденных птиц, у которых был короткий хвост и не было зубов. Эти признаки сближают его с современными птицами. Однако, в отличие от них, у конфуциорниса были большие изогнутые когти на крыльях

Удивительно, но у всех найденных до сих пор экземпляров археоптерикса костная грудина отсутствует, как и у ранних птиц анхиорниса и сапеорниса. Последние известны более чем по 100 экземплярам каждый, поэтому можно не сомневаться, что отсутствие грудины – истинный признак их анатомии. Приходится сделать вывод, что в начале истории птиц грудины у них не было. Это важно, ведь это значит, что первые птицы не могли активно махать крыльями, а может, и вообще летать. Возможно, это говорит о том, что костная грудина веерохвостых и родственных птиц – новый признак, а не развитие грудины дромеозаврид и других нептичьих манирапторов.

Современные птицы отличаются от других теропод тем, что их внутренний палец увеличен и направлен назад. Долгое время считалось, что такая конфигурация была и у древних мезозойских птиц, но это не так

Еще один признак, о котором думали, что он был у птиц с самого начала их истории, – увеличенный внутренний палец ноги. У современных птиц он большой, располагается низко на ноге и направлен назад. Таким образом, он действует подобно человеческому большому пальцу, придавая птичьей лапе цепкую хватку. Увеличенный, противостоящий внутренний палец удобен для сидения на ветках, кроме того, его используют, чтобы хватать добычу или срывать цветы и фрукты. Между прочим, он есть не у всех современных птиц – те из них, которые ведут наземный образ жизни (как страусы), утратили его в процессе эволюции.

Гипотеза, что противостоящий внутренний палец был у птиц на протяжении всей их истории, идет рука об руку с концепцией, что птицы всегда были древесными животными и что их признаки развивались как адаптация к жизни на деревьях. Но углубленные исследования и хорошо сохранившиеся окаменелости опровергают эту точку зрения. У археоптерикса и других ранних птиц этот палец смотрит вперед и расположен недостаточно низко, чтобы хватать им что-либо. Ноги ранних птиц были очень похожи на ноги других теропод – как мы вскоре увидим, это было важно для полета. У более поздних мезозойских птиц, таких как энанциорнисовые (так называемые противоположные птицы), внутренний палец смотрел скорее внутрь, чем вперед, а крупный, обращенный назад палец, похоже, появился только у современных птиц.

Ископаемые также дают нам представление о том, как и когда у птиц появились некоторые их необычные внутренние признаки. Мы видели в главе 3, что у некоторых меловых птиц, например сапеорниса, был зоб и мускульный желудок, и, следовательно, их пищеварительный тракт был похож на таковой у современных птиц. Еще одна необычная особенность современных птиц по сравнению с другими рептилиями заключается в том, что у самок работает только один яйцевод, а не оба (у многих видов птиц правый яйцевод постепенно уменьшается по мере взросления). Нептичьи манирапторы откладывали яйца по два за раз, а значит, у них яйцеводов было два. Но можем ли мы понять по летописи окаменелостей, когда у динозавров исчез второй яйцевод.

Вероятно, да. У некоторых меловых окаменелостей, в том числе джехолорниса и двух китайских энанциорнисовых, есть структуры, похожие на развивающиеся яйцеклетки, и они есть только с левой стороны. Джехолорнис – одна из древнейших птиц, так что эта находка свидетельствует о том, что система с одним яйцеводом появилась в начале истории птиц, вскоре после появления группы. Почему произошел этот переход, не совсем понятно, но обычно это объясняют тем, что птицы утратили правый яйцевод для снижения веса, чтобы было легче летать.

Кроме того, птиц нужно рассматривать как часть нескольких долгосрочных тенденций, существовавших в эволюционной истории теропод. В течение примерно 50 млн лет тероподы, от которых в конечном итоге произошли птицы, становились все меньше и меньше, а их кости – все тоньше, длиннее и легче. Родственные птицам тероподы также обзавелись более длинными передними лапами и мощными мышцами передних лап и груди. Таким образом, можно смотреть на птиц как на неизбежный «конечный результат» долгосрочной тенденции в тероподовой истории: птицы – это самые мелкие, легкие и длиннорукие тероподы. А мы видели в главе 3, что целурозавры постепенно уменьшали размеры хвостово-бедренных мышц, что позволило хвосту стать тоньше, короче и легче. Крайне укороченные хвосты энанциорнисов, веерохвостых и некоторых других птиц представляют собой окончательное развитие этой тенденции. У современных птиц хвостово-бедренные мышцы практически не играют роли в ходьбе, а хвост в основном служит для управления полетом (он работает как руль и обеспечивает подъем) и для демонстраций.

Птиц можно рассматривать как «конечный продукт» примерно 50 млн лет постепенного уменьшения размера в течение истории теропод. Многие тероподы не раз достигали огромных размеров, но группа, породившая птиц, все время уменьшалась

Таким образом, путь, которым современные птицы пришли к своему нынешнему виду, был довольно непростым. Их стоит рассматривать как манирапторов, которые обладают большинством признаков, характерных для этой группы. Это, например, большие сложные перья, череп с крупным мозгом и длинные передние конечности. Ископаемые показывают, что все эти черты возникли около 170 млн лет назад, в середине юрского периода. Кроме того, у птиц есть признаки, характерные для теропод в целом: например, вилочковая кость и пневматическая система, которые появились около 200 млн лет назад в начале юры.

Но помимо этого набора общих признаков у птиц есть особые, уникальные черты. Некоторые из них – например, наличие только одного яйцевода – появились в начале истории птиц, возможно, около 130 млн лет назад в раннем мелу. Другие же – беззубый клюв, обращенный назад внутренний палец, крупная грудина и укороченный хвост – возникли позже, и у ранних птиц их не было. Тем не менее этот набор признаков собрался воедино и оказался выигрышной комбинацией. Птицы стали самыми успешными динозаврами из всех. Они – единственные динозавры, которые пережили массовое вымирание в конце мелового периода, и сегодня их насчитывается более 10 000 видов.

Загадка происхождения перьев

Перья считаются самыми сложными структурами, которые растут на коже у какого-либо животного. Изначально они появляются как трубчатые отростки, которые образуются внутри карманов в коже, называемых перьевыми сумками. Снаружи кожи перо расправляется и приобретает плоскую форму, образованную центральным ребром жесткости (стволом или стержнем) и плоским гибким опахалом, состоящим из двух отдельных пластин. Каждая из них состоит из тонких, волосоподобных бородок. От бородок отходят еще более мелкие бородочки, а от них, в свою очередь, – крючочки. Крючочки и бородочки сцеплены друг с другом и с соседями, благодаря чему опахало образует плотную плоскую поверхность. Надо сказать, что это описание относится к обычным перьям – у многих птиц перья не такие.

Самые древние сложные перья сохранились у позднеюрских китайских манирапторов анхиорниса и сяотингии, которых многие эксперты (хотя и не все) считают ранними птицами. Но, как мы видели, сложные перья не уникальны для птиц – они были и у других манирапторов, весьма отдаленно связанных с птицами, например у овирапторозавров. Так что перья старше птиц, и птицы унаследовали их от ранних манирапторов.

Перья выглядят странно и не похожи на другие кожные покровы. Растущее перо начинает жизнь как трубчатый объект, заключенный в прочную оболочку – чехлик. Как только чехлик разрывается, перо расправляется

Как и почему появились перья – одна из величайших тайн в биологии позвоночных. Старая гипотеза заключалась в том, что перья – это модифицированные чешуйки, которые стали расщепляться и разветвляться, и разветвленные сегменты превратились в бородки. Но это противоречит тому, что перья и чешуйки состоят из разных материалов. Кроме того, летопись тероподовых окаменелостей показывает, что сначала появились нитевидные покровы, и перья эволюционировали из все более сложных и разветвленных версий этих покровов. А зачем тероподам были нужны нитевидные покровы? Возможно, сначала они функционировали как сенсорные органы наподобие вибрисс у млекопитающих, а может быть, они помогали владельцам сохранять тепло или были нужны для демонстраций.

Многочисленные мелкие пернатые манирапторы найдены в отложениях юры и мела. Изображенные здесь анхиорнис и сяотингия из юры Китая были размером с ворону. Похоже, это ранние представители семейства птиц

Тот факт, что сложные перья – это результат непрерывной эволюции, в которую входят и нитевидные структуры, создает проблему: как называть эти структуры? Если покровы нептичьих теропод были предками сложных перьев, то эти покровы тоже нужно называть перьями. Некоторые эксперты считают именно так. Другие вместо этого используют термин «протоперья». Еще одно решение: использовать термин «перо» только для сложных перьев, а нитевидные перья называть покровами или структурами. В этой книге мы делаем именно так.

По нашему мнению, в течение истории целурозавров произошло вот что: их нитевидные покровы стали ветвиться, на этих ответвлениях затем появились собственные крошечные крючочки и бородочки, благодаря которым в конце концов появились плоские опахала. В пользу такого хода событий говорит и анатомия покровов теропод, если сопоставить их на семейном древе динозавров. Не совсем понятно, для чего произошло это усложнение. «Традиционная» версия возникновения перьев заключается в том, что они появились в контексте полета, то есть они появились у ранних птиц (или непосредственных предков птиц), потому что давали преимущество при прыжках и планировании. Как мы обсудим ниже, эта гипотеза не подтверждается нашими знаниями о разнообразии и биологии теропод.

Этот экземпляр синозавроптерикса, о котором объявили в 1996 г., был самым первым нептичьим динозавром с перьеподобными образованиями на теле. Волосяные нити идут в виде темного ореола вдоль шеи, спины и хвоста. Есть они и на других местах

Другая версия состоит в том, что нитевидные покровы и перья стали более сложными, потому что это оказалось выгодным для сохранения тепла. Не исключено. Это согласуется с гипотезой, что мелкие тероподы (включая ранних птиц) были эндотермными (см. главу 4), и дополнительно подкрепляется тем, что перья исключительно хорошо удерживают тепло. Наконец, некоторые эксперты полагают, что появление сложных перьев было обусловлено их ролью в половом отборе, о чем мы говорили в главе 4.

Поскольку перья играют роль и в защите, и в передвижении, и в терморегуляции, и в половом поведении, неудивительно, что экспертам еще предстоит определиться с конкретным ответом на вопрос, почему появились перья. Возможно, одного ответа и нет – может, эволюция перьев была обусловлена тем, что с каждым шагом они становились все полезнее сразу для всех этих функций.

Как появился полет

В какой-то момент мезозойской эры, вероятно, в средней части юры около 160 млн лет назад мелкие пернатые тероподы обзавелись набором анатомических особенностей, которые позволили им впервые попытаться взлететь. Перемотайте летопись вперед на несколько десятков миллионов лет, и вот уже появляются птицы, способные на настоящий машущий полет и, похоже, полагающиеся на него как на основное средство передвижения, поиска пищи и бегства.

Ученые десятилетиями спорили о том, как возник полет у птиц. Даже сейчас, когда найдено так много ископаемых, споры не утихают. Предки птиц начали прыгать или планировать с ветвей деревьев (сценарий «с деревьев вниз»), или они научились планировать, вспархивать или взлетать прямо с земли (сценарий «с земли вверх»)? Или произошла какая-то комбинация этих вариантов? Или случилось что-то совсем иное?

Способность к планированию не раз появлялась в истории жизни на Земле. Например, у белки летяги есть перепонка по бокам тела и между конечностями

Есть даже парящие лягушки. Перепонки между пальцами передних и задних ног помогают им улетать от опасности. Эти животные сильно отличаются от манирапторов, поэтому вряд ли предки птиц прошли стадию планирования во время эволюции

Одна из самых популярных версий о происхождении полета заключается в том, что предки птиц планировали, прыгая с расставленными передними лапами. Планирующие животные не могут взлететь, прыгая с земли, так как для планирования нужны одновременно сила притяжения и ускорение: другими словами, животное должно падать с высоты, чтобы планировать. Поэтому если мы считаем планирование частью эволюции полета, то древолазание и даже жизнь на деревьях или крутых обрывах обязательно являются частью сценария.

У этой гипотезы есть изъян: она не согласуется с нашими знаниями об анатомии древних птиц и родственных им манирапторов. У всех этих животных задние конечности приспособлены для ходьбы и бега. Как и большинство мезозойских теропод, они выглядят как животные, ведущие наземный образ жизни, и нет никаких явных признаков адаптации к лазанию, сидению на ветвях или вообще какой-либо активности на деревьях или скалах. Мы уже видели, что мелкие дромеозавриды, такие как микрораптор, потенциально могли карабкаться по деревьям и планировать, но форма их туловища и ног, а также находка экземпляра микрораптора с рыбой в животе указывают, что они проводили большую часть времени на земле.

Археоптерикс, похоже, делал все понемногу: бегал по земле, но временами мог лазить и прыгать между ветвями. Нет никаких явных указаний, что он жил строго на деревьях, как часто изображают художники. Эта современная реконструкция показывает, каким густым было оперение археоптерикса

Археоптерикс жил на засушливых островах, где из растений были лишь невысокие кустарники. Значит, все эти классические реконструкции, на которых его изображают среди высоких деревьев и густых лесов, могут быть ошибочными, и похоже, что он тоже был в основном наземным животным.

Если эти животные ходили и бегали по земле, может быть, птицы и полет изначально появились в наземных условиях? Гипотеза, что птицы начали свою историю как наземные животные и что, прежде чем летать, самые ранние птицы бегали по земле, популярна среди некоторых палеонтологов. Это так называемая теория «с земли вверх».

Некоторые эксперты утверждают, что бегущий археоптериксподобный манираптор мог хлопать крыльями, чтобы увеличить скорость, и затем, взмахивая крыльями, разогнаться и оторваться от земли. Теоретически такое возможно, но наблюдения за современными птицами показывают, что подобная модель взлета характерна только для животных, которые поднимаются с воды.

Возможно, вместо того чтобы пытаться взлететь с разбега, эти животные подпрыгивали и взлетали из стоячего положения – метод, который иногда называют прыжком при помощи крыльев. Современные птицы часто взлетают именно так. Для этого нужны мощные ноги и умение создавать подъемную силу, только-только оторвавшись от земли. Возможно, изначально хищные манирапторы так нападали на жертву, причем оперенные плоскости на конечностях и хвосте помогали создавать подъемную силу и корректировать траекторию прыжка. Исследование, проведенное Александром Десеччи и его коллегами в 2016 г., показало, что этот метод могли применять манирапторы с длинными перьями, например микрораптор.

Или, может быть, оперение просто позволило им легче взбираться на высоту? Птенцы некоторых современных видов птиц, в том числе некоторые куропатки и голуби, умеют преодолевать крутые подъемы, например обрывы и стволы деревьев, когда убегают от опасности. Они цепляются когтями и при этом быстро машут крыльями, что позволяет им ускользнуть. Такое движение называется «бег с помощью крыльев», и оно особенно интересно с точки зрения происхождения полета, так как у птенцов, которые его практикуют, крылья короткие, примерно как у нептичьих манирапторов мезозоя.

Некоторые современные птицы могут взбегать по крутым склонам, энергично хлопая крыльями. На фото азиатский кеклик. Эксперты спорят о том, использовалась ли эта стратегия ранними птицами и манирапторами

Возможно, нептичьи манирапторы, лишенные длинных и крупных крыльев, использовали свои оперенные передние конечности аналогичным образом. Эти динозавры были мелкими, размером с курицу или ворону, и для них вполне могли представлять опасность более крупные хищники, которые, однако, не способны взбираться по склонам или на деревья. Если бы манирапторы были способны к бегу с помощью крыльев, то вполне возможно, что он дал им достаточное преимущество, чтобы со временем они еще лучше к нему адаптировались, развили крупные перья, длинные передние конечности и более мощные мышцы грудной клетки и передних лап. И в конце концов эти функции развились настолько, что стал возможен настоящий полет. Перья также обеспечили бы преимущество, если бы этим животным нужно было прыгать между ветвями или спускаться на землю.

Как и все остальные гипотезы о происхождении полета, бег с помощью крыльев тоже имеет своих противников. У современных птиц, которые практикуют этот способ, большие кости грудной клетки с развитыми мускулами, а крылья могут быть подняты намного выше горизонтали. Похоже, что у ранних птиц и их близких родственников все было не так. Мы уже видели, что у ранних птиц не было большой грудины, а значит, и больших грудных мышц, необходимых для сильных взмахов. Поэтому некоторые специалисты по полету птиц утверждают, что бег с помощью крыльев был невозможен.

Со всеми этими конкурирующими гипотезами об эволюции полета трудно понять, что произошло на самом деле. Маловероятно, что полет возник вследствие специализированного планирования, но есть проблемы и с гипотезой, что энергичное хлопанье крыльями или взлет с разбега могут объяснить, как птицы впервые оказались в воздухе. Многие птицеподобные манирапторы и ранние птицы были неразборчивыми хищниками. В основном они жили на земле, но могли прыгать и лазить среди ветвей кустарников и деревьев, а большие оперенные поверхности на их конечностях помогали контролировать положение тела и направление прыжков. А так как многие нептичьи манирапторы были хищниками, которые, видимо, атаковали жертву задними лапами, то они вполне могли научиться все лучше удерживать равновесие.

Вероятно, как раз прыжки на жертву, скачки и перепархивание между ветвями, а также применение оперенных конечностей и хвоста для маневренности и объясняет, как птицы научились летать? Трудно сказать, и, возможно, мы никогда не узнаем наверняка.

Птицы взлетают

Сегодня около 10 000 видов птиц живут практически во всех средах обитания, какие только есть на Земле. Задумайтесь о разнообразии современных птиц. Есть огромные бегающие и шагающие птицы, такие как страусы и эму, множество различных морских птиц и все те птицы, которые плавают, ныряют и кормятся у воды: утки, лебеди, пеликаны, бакланы, поганки, кулики и цапли. Есть хищные ястребы, орлы, соколы и совы, падальщики стервятники и кондоры, лазающие поедатели фруктов, такие как попугаи, птицы-мыши и турако, мириады средних и мелких птиц, таких как вороны, крапивники, певчие птицы, зяблики, воробьи и т.д. Из летописи окаменелостей известно, что большинство этих групп возникло около 40 млн лет назад, то есть во время периода кайнозойской эры, который называется эоцен. Но что было до того, как появились современные птицы?

Этот археоптерикс из Музея естествознания в Лондоне был найден в 1861 г., и на фото ясно видны отпечатки больших маховых перьев вокруг костей передних конечностей. Длинные парные перья также растут с обеих сторон длинного хвоста

О настоящих древних птицах мы знаем с 1860-х гг., когда в верхнеюрских зольнхофенских известняках Баварии в Г ермании был найден археоптерикс – знаменитый зубастый длиннохвостый Urvogel (немецкий термин, означающий «птица с хвостом»). Он очень похож на родственных нептичьих манирапторов – настолько, что специалисты иногда утверждают, что археоптерикс скорее относится к одной из этих групп, а не к «настоящим» птицам. Он похож на птиц, но нельзя сказать, что похож больше, чем другие мелкие, полностью оперенные манирапторы юрского периода. По сути, он так сильно повлиял на наши представления об эволюции птиц, потому что его открыли рано в истории палеонтологии. Главное, что птицы произошли от манирапторов, похожих на него.

Известно как минимум 11 экземпляров археоптерикса. Некоторые прекрасно сохранились, они почти полные и сочлененные, так что мы много знаем о его анатомии. У него плоская треугольная морда и мелкая нижняя челюсть, а когти на трех пальцах сильно изогнуты и с острыми кончиками. Коготь на втором пальце ноги немного крупнее и загнут сильнее остальных, а сустав у основания пальца указывает, что коготь можно было поднять над поверхностью стопы – необычный признак, которого нет у птиц, но есть у некоторых других манирапторов.

Большинство людей знает, что некоторые экземпляры археоптерикса сохранились с перьями (или их отпечатками). Длинные перья на передних конечностях придают ему крылатый вид, а спаренные перья растут по бокам длинного костистого хвоста. Короткие тонкие перья покрывают его тело и шею, а на голенях растут длинные перья.

Челюсти археоптерикса усеяны мелкими острыми зубами. Это согласуется с гипотезой, что он ел самую разную пищу – от частей растений до насекомых, ракообразных и, возможно, рыбы

До недавнего времени археоптерикс был единственной ископаемой птицей с длинным костистым хвостом. Это уже не так – сегодня известно несколько длиннохвостых ископаемых птиц, большинство из которых относится к раннему мелу Китая. Это зубастые джехолорнитиды с мощными челюстями и ногами. Они были наземными, а не древесными птицами. У одного экземпляра в области желудка сохранилось множество семян. У другого был веерообразный пучок перьев на кончике хвоста и второй, более короткий веер, который торчал вверх от основания хвоста. Веер из перьев на хвосте – типичный и ожидаемый признак для манираптора, а вот второй веер – отнюдь.

Самцы и самки многих видов современных птиц отличаются оперением, а иногда и размером тела, и формой клюва. Похоже, что так было и у некоторых меловых птиц. Самцы конфуциорниса щеголяли длинными хвостовыми перьями, которых не было у самок

Одна из самых изученных меловых птиц – это конфуциорнис из раннего мела Китая, представитель небольшой группы под названием конфуциорнисовые (название означает «птицы Конфуция» – в честь знаменитого китайского философа). Это одна из древнейших птиц с укороченным хвостом, и мы считаем, что они произошли от длиннохвостых предков вроде джехолорниса. Найдены сотни экземпляров конфуциорниса, большинство из которых погибли в результате извержения вулканов, а затем «законсервировались» в грязи на дне озер и прудов. У него были очень большие когти на первом и третьем пальцах и – в отличие от более древних птиц – беззубые челюсти.

Конфуциорнис находится близко к началу родословной птиц, но он не относится к великой группе, породившей современных птиц, так как ему не хватает нескольких признаков, свойственных энанциорнисовым и веерохвостым. Тем не менее у многих более продвинутых птиц были зубы. Получается, у конфуциорниса беззубость появилась независимо от беззубых птиц, присутствующих в других группах. Некоторые специалисты предположили, что беззубые челюсти соответствовали питанию листьями или семенами, но содержимое желудка показывает, что конфуциорнис ел рыбу, по крайней мере иногда.

Конфуциорнис – беззубая меловая птица с длинными крыльями и коротким хвостом. Судя по ногам, он легко сидел на ветках. Продолжаются споры насчет того, как хорошо он летал. Некоторые эксперты утверждают, что он мог только планировать, но это не согласуется с образом жизни, который, похоже, предполагал пролеты над озерами и ловлю рыбы. Конфуциорнис – одна из самых известных в мире ископаемых птиц. Найдены сотни экземпляров, иногда по два-три сразу. Похоже, они были очень социальными животными и, возможно, жили и размножались стаями

Конфуциорнис удивителен и в других отношениях. Несмотря на укороченный хвост и сросшиеся позвонки на кончике хвоста, что типично для современных птиц (эти позвонки называются пигостилем), у него не было веера перьев на хвосте. Еще интереснее наличие пары длинных лентоподобных образований. Так как они похожи на лучеобразные перья, которые есть у самцов нескольких видов современных птиц, всегда считалось, что они появились под давлением полового отбора (см. главу 4). Эта гипотеза подтвердилась, когда у экземпляра без этих перьев нашли медуллярную кость (особый тип костной ткани, нужной для откладывания яиц, мы говорили об этом раньше), а значит, это была самка.

Птицы вроде конфуциорниса, хотя и не имели явных особенностей, породили две группы, которые доминировали среди птиц мелового периода. Первые из них – энанционисовые (в переводе с латинского «противоптицы»). Изначально кости энанционисовых описал в 1981 г. специалист по ископаемым птицам Сирил Уокер. Их анатомия необычна. Некоторые кости соединяются так, как будто зеркально отражают анатомию современных птиц, поэтому Уокер и дал им такое название.

Многие меловые энанциорнисы (на фото экземпляр из Китая) были размером с современного зяблика или воробья. Их крохотные, хрупкие скелетики могли сохраниться только в тех местах, где животное мгновенно накрывала мелкодисперсная грязь

На сегодня описано более 100 видов энанционисовых, многие из которых представлены артикулированными скелетами. Первые энанциорнисы, известные по хорошо сохранившимся остаткам (например, иберомезорнис и конкорнис из Испании и синорнис из Китая), были всеядными или хищниками, которые кормились по берегам водоемов и ели ракообразных, червей и мелких рыб. По мере находок новых окаменелостей энанциорнисовых стало очевидно, что существовало огромное разнообразие их видов, как бы параллельных веерохвостым птицам по размеру и образу жизни. Были хищники с длинным черепом, были энанциорнисы с необычными цепкими лапами, которые лазили по деревьям, и виды с длинными челюстями и мелкими зубами, которые, видимо, ели рыбу. Большинство были размером с воробья или скворца, но самые крупные имели размах крыльев более 1 м.

Множество раз птицы теряли способность летать. Гесперорнис – крупная зубастая нелетающая морская птица мелового периода. Его крылья представляли собой крошечные отростки, которых, наверное, у этих животных вообще не было видно. На пальцах ног были крупные лопасти, способствующие плаванию

Наконец, переходим к веерохвостым, к которым относятся современные птицы и ряд зубастых и беззубых птиц мелового периода. Среди них были отдаленно напоминавшие чаек ихтиорнисы из позднего мела США и нелетающие ныряющие птицы под названием гесперорнисообразные. Ранние гесперорнисообразные были мелкими и, возможно, умели летать, но более поздние хорошо адаптировались к нырянию. Их крылья были сильно редуцированы (кости нижней части передних конечностей и кистей отсутствовали), у них были огромные, мощные ступни и ноги, прикрепленные к длинному узкому тазу, и длинные тонкие зубастые челюсти. Продвинутые гесперорнисообразные были огромны – целых 2 м в длину. Самым известным из них был собственно гесперорнис из позднего мела США, Канады и России, и он был настолько адаптирован к плаванию, что почти наверняка с трудом передвигался по суше.

Восхождение современных птиц

Ихтиорнис и гесперорнисообразные, вероятно, были близкими родственниками тех видов, которые породили современных птиц. Известно несколько мелких меловых птиц (в том числе плавающие, береговые и наземные), близких к современным птицам, и это единственные динозавры, которые пережили вымирание в конце мелового периода. Несколько признаков отличают веерохвостых от других птиц. Они беззубы, их черепа имеют более сложные гибкие (кинетические) зоны, а две половины нижней челюсти прочно слиты в области подбородка (у большинства других динозавров соединение между челюстями остается гибким). Микроструктура костей также показывает, что современные птицы быстрее растут и созревают, чем представители других групп.

Когда именно появились современные птицы, непонятно. Генетические исследования побудили некоторых ученых утверждать, что современные птицы появились еще в начале мелового периода около 130 млн лет назад. Другие настаивают, что современные птицы появились уже после вымирания в конце мела, и в таком случае группе «всего» около 66 млн лет. Летопись окаменелостей, похоже, противоречит последней гипотезе. Ископаемые, идентифицированные как ранние утки, лесные птицы и гагары были найдены в верхнемеловых отложениях, и есть даже меловые окаменелости, предположительно принадлежащие ранним попугаям или родственникам бакланов и пеликанов. Даже если эти окаменелости были идентифицированы неверно, многочисленные находки ископаемых птиц из палеоцена (следующего за мелом) показывают, что видовое разнообразие современных птиц, скорее всего, получило начало еще до конца мелового периода.

6. Великое вымирание и что было дальше

Динозавры доминировали на суше примерно 160 млн лет, их крупнейшие виды были самыми большими и могущественными животными по всему миру в течение всего позднего мезозоя. Но все изменилось 66 млн лет назад, когда произошло крупное вымирание. Исчезли все нептичьи динозавры, а также птерозавры, большинство морских рептилий, несколько групп птиц, ящериц и млекопитающих и многочисленные группы планктона и морских беспозвоночных. Это событие ознаменовало конец мелового периода и всей мезозойской эры. Началась новая, кайнозойская эра, первое геологическое подразделение которой называется палеогеном. Поэтому мы называем это вымирание мел-палеогеновым. Что же случилось и почему именно динозавры пострадали так сильно?

Вымирание – такая же часть истории жизни, как и эволюция. Виды появляются и исчезают, и геологическая летопись показывает нам, что сотни и тысячи видов полностью исчезли с лица земли. Она же рассказывает, что в истории произошло несколько крупных вымираний, масштабных и не очень. Некоторые из них более таинственны, о других известно очень мало, и ученые все еще пытаются установить, какие климатические или экологические события их вызвали. Массовое вымирание в конце девона, около 360 млн лет назад, все еще остается загадкой. Возможно, его причиной стало сочетание перемены климата, колебания уровня моря и атмосферных изменений. Еще более масштабное вымирание в конце пермского периода, около 252 млн лет назад, тоже не нашло простого объяснения.

Около 252 млн лет назад, задолго до мел-палеогенового вымирания, которое случилось 66 млн лет назад, произошло более крупное вымирание. Полностью исчезли целые группы животных: например, многие синапсиды, показанные на этой реконструкции

При всей их значимости вымирания в конце девонского и пермского периодов не слишком известны за пределами палеонтологического сообщества. Мел-палеогеновое – совсем другое дело. О нем слышали почти все, и все знают, что ученые продолжают спорить о его причинах.

В некотором смысле, широкая известность мел-палеогенового вымирания сыграла плохую службу. Это вымирание привыкли считать настолько загадочным, что для его объяснения можно предлагать почти любую причину. В итоге предложено более 60 версий. Вину за вымирание возлагали на болезни, на изменение соотношения полов, вызванное сменой температуры, на злобный грибок, на распространение паразитов или половых заболеваний, на ненасытных гусениц, на появление новых ядовитых видов растений, на тенденцию динозавров порождать плохо приспособленные виды, обреченные на вымирание, на климат, который стал слишком холодным, или слишком жарким, или слишком сухим, или слишком влажным, и т.д.

Почти ни одна из этих версий не может объяснить мел-палеогеновое вымирание, и многие из них вообще ничем не подкреплены. Только в 1980-х гг. мы перешли из области спекуляций к четкому представлению о том, что произошло.

Внешнее воздействие

Из множества гипотез, за долгие годы предложенных для объяснения мел-палеогенового вымирания, одной из самых правдоподобных всегда была та, в которой объект из космоса – осколки кометы или астероид – сталкивался с нашей планетой и вызывал глобальное опустошение. В конце концов, мы знаем, что такого рода события происходили на протяжении всей истории. Луна покрыта доисторическими кратерами, самые большие из которых достигают 50 км в ширину, а на поверхности Земли имеется несколько крупных отметин, например кратеры Метеор в Аризоне и Маникуаган в Квебеке. До 1980-х гг. метеоритная гипотеза о вымирании конца мелового периода оставалась всего лишь интересным предположением.

В 1980 г. физик Луис Альварес и его коллеги объявили о находке металлического иридия в отложениях конца мела в Италии и Дании. На Земле иридий встречается редко, и, как правило, он попадает к нам из космоса вместе с метеоритами. Исследования показали, что иридий, присутствующий в этих породах, имеет химический состав, характерный для внеземных объектов. Исходя из этих данных, Альварес и его команда предположили, что в конце мелового периода гигантский космический объект врезался в Землю, что и стало причиной вымирания. Они описали, как от удара огромное количество пыли поднялось в атмосферу, затмило небо на многие годы и стало препятствием для фотосинтеза растений. Смерть растений привела к гибели большинства экосистем и в конечном итоге к вымиранию целых групп живых существ. Гипотеза сразу привлекла внимание многих ученых и общественности и получила известность как гипотеза Альвареса.

Многие независимые данные показывают, что 66 млн лет назад произошло столкновение с метеоритом. Фрагменты кварца с многочисленными трещинами часто попадаются в отложениях, относящихся к концу мелового периода. Должно быть, их далеко разбросало силой удара

Вскоре нашлись и другие геологические данные, подтверждающие ударную гипотезу. Остывшие капли расплавленного стекла – тектиты, – выброшенные далеко от места удара, были найдены в отложениях конца мелового периода, как и осколки минерального кварца с микротрещинами, характерные для последствий крупных взрывов или ударных воздействий.

Это компьютерное изображение морского дна вокруг полуострова Юкатан в Мексике. Округлое углубление посередине – место падения гигантского метеорита, обрушившегося на Землю 66 млн лет назад

Наконец, в отложениях полуострова Юкатан в Мексике было обнаружено самое убедительное доказательство – гигантский кратер как раз подходящего возраста. Кратер под названием Чиксулуб в 1978 г. обнаружили геологи-нефтяники, ищущие новые перспективные месторождения, но до 1990 г. его не связывали с данными Альвареса и его команды. Возраст кратера соответствует предположительному времени удара, а его размер – более 180 км в поперечнике – по расчетам указывает на первоначальный объект диаметром около 10 км. Подходит и расположение кратера, так как геологические свидетельства удара (тектиты, ударно-преобразованный кварц и т.д.) в основном происходят из Карибского региона и прилегающих частей североамериканского континента.

В конце мелового периода полуостров Юкатан находился под водой, так что падение Чиксулуба было скорее «всплеском», чем ударом об землю. Гигантские приливные волны высотой 100-300 м прошлись по побережью Северной и Южной Америки. Это подтверждают разбросанные и расколотые горные породы в Карибском бассейне и Техасе. А скальные породы в Мексике говорят, что от удара произошли массовые землетрясения.

Обломки, разлетевшиеся по окрестностям, возможно, были достаточно горячими, чтобы начались лесные пожары, и некоторые эксперты полагают, что залежи древесного угля – это как раз свидетельство древних пожаров, бушевавших по всему миру. Высказывались также предположения, что тепловой импульс от удара был настолько мощным, что животные в буквальном смысле запекались живьем. Обе гипотезы – о разрушительных лесных пожарах и «глобальном тепловом импульсе» – противоречивы и не подтверждаются геологическими данными и компьютерным моделированием удара. Древесный уголь присутствует в отложениях конца мелового периода (это свидетельство древних лесных пожаров, вызванных ударами молнии), но он есть в отложениях всего мезозоя, и в конце мела его даже меньше, чем в более ранних слоях.

Некоторые ученые предположили, что в тот же период были и другие падения метеоритов. Образования в Северном море – кратер Сильверпит – и Болтышский кратер на Украине могли появиться от ударов меньших объектов. Более крупный кратер Шивы в Индии тоже приписывают удару метеорита в конце мела. Геологические данные, из-за которых эти образования называют ударными кратерами, не столь убедительны, как у Чиксулуба. Гипотеза, что несколько столкновений могли произойти почти одновременно, не так уж неразумна. В 1994 г. комета Шумейкеров – Леви-9 распалась более чем на 20 отдельных кусков, прежде чем столкнуться с Юпитером.

Независимо от разногласий по поводу лесных пожаров, тепловых импульсов и множественных ударов, данные о падении метеорита в Мексике убедительны. Поскольку существовали сомнения насчет точного возраста кратера Чиксулуба, то отложения в этом регионе были неоднократно изучены с помощью нескольких разных методов. Насколько мы можем судить, столкновение действительно произошло одновременно с мел-палеогеновым вымиранием.

Плохие времена для динозавров

Гипотеза, что в конце мелового периода произошло катастрофическое столкновение с внеземным объектом, не вызывает серьезных сомнений, как и то, что это столкновение сильно повлияло на жизнь на Земле. Но есть веские причины думать, что это не единственный фактор, вызвавший мел-палеогеновое вымирание, и что другие, более продолжительные события тоже внесли свою лепту в исчезновение нептичьих динозавров.

Мы уже давно предполагаем, что сообщества динозавров в самом конце мелового периода были не такими, как в более ранние времена. Примерно 76 млн лет назад, во время так называемого кампанского века позднего мела, несколько групп динозавров были обильны и разнообразны. Запад Северной Америки – один из регионов с самыми разнообразными сообществами динозавров – был домом для пяти видов анкилозавров, целых десяти разных цератопсов, семи или более разных гадрозавров и трех или более тираннозаврид.

Нет никаких признаков, что это сообщество динозавров клонилось к упадку. Если же сравнить жизнь в кампанском веке с жизнью в том же регионе в последней части мелового периода – позднем маастрихте, около 68 млн лет назад, – картина получается совершенно другая. Из крупных цератопсов остались только трицератопс и торозавр. Единственный утконосый динозавр позднего маастрихта – это эдмонтозавр, а все виды с вычурными костными гребнями на голове давно исчезли, как и гадрозавры со сплошными гребнями и крючковатыми носами, которые жили вместе с животными вроде эдмонтозавра в кампанском веке. А среди крупных хищников лишь один вид – знаменитый тираннозавр – остался из целой родословной похожих друг на друга животных.

В кампанском веке, около 76 млн лет назад, запад Северной Америки населяла совокупность разнообразных видов динозавров, в том числе многочисленные гребнистые гадрозавры и цератопсы (слева). К концу маастрихта – около 68 млн лет назад – разнообразие динозавров значительно уменьшилось, и в той же самой местности обитали лишь несколько видов (справа)

Что бы ни произошло в конце мелового периода, цератопсы, гадрозавры, тираннозавры и др. стали куда менее разнообразны, чем всего за несколько миллионов лет до того.

Одной из причин может быть изменение или потеря среды обитания. В конце маастрихта уровень моря упал, и вода отступила от континентов. Это явление называется морской регрессией. Маастрихтская морская регрессия привела к появлению примерно 29 млн км2 суши во всем мире. Казалось бы, появление огромных новых участков суши – это хорошо для наземных животных вроде динозавров. Но на самом деле регрессии вызывают такие изменения береговых сред обитания, что разнообразие крупных животных, наоборот, уменьшается. Из-за регрессий исчезают плодородные прибрежные области, возникают сухопутные мосты и падает глобальная температура.

Разумеется, животные более уязвимы при низком разнообразии – группа, в которой всего один вид, вымрет скорее, чем та, в которой одновременно существует несколько видов. Таким образом, сообщество динозавров позднего Маастрихта на западе Северной Америки можно отнести к категории «склонное к вымиранию».

Но можем ли мы быть уверены, что в таком положении оказались все сообщества динозавров того времени? И что насчет других животных, которые вымерли при мел-палеогеновом вымирании? На самом деле все не так просто. Похоже, что сообщества динозавров в Европе и Азии были здоровы, без каких-либо признаков снижения разнообразия перед вымиранием. Некоторые сообщества морских рептилий, например длинношеие плезиозавры, тоже не показывали признаков упадка. В то время как другие ископаемые животные, в том числе морские мозазавры и некоторые важные группы планктона и моллюсков, похоже, в то время постепенно приходили в упадок.

Влияние вулканизма

В позднем маастрихте сообщества животных менялись, по крайней мере в некоторых местах, так как падение уровня моря повлияло на их среду обитания и экосистемы. Но, возможно, на сообщества животных и растений повлиял и другой фактор.

Это было время высокой вулканической активности. Вулканы извергались вдоль берегов Тихого океана, вокруг Гренландии и на островах Южной Атлантики. Продолжительная вулканическая активность привела к увеличению уровня углекислого газа и количества пыли в атмосфере, что, как известно, способствует изменению климата. Но все померкло на фоне масштабного события в центральной Индии. Массовое излияние лавы, продолжавшееся несколько сотен тысяч лет, породило так называемые Деканские траппы. Примерно 2 млн км2 лавы изверглись из вулканических трещин и залили площадь, большую, чем Франция, Г ермания и Испания вместе взятые, размером примерно с Мексику. Некоторые потоки лавы, из которых состоят траппы, достигали в толщину 50 м, а некоторые – невероятных 150 м.

Формирование Деканских траппов – это не внезапное одиночное событие, что резко контрастирует с мгновенным эффектом от столкновения с метеоритом. Непрерывная вулканическая активность должна была привести к высвобождению огромного количества углекислого газа и двуокиси серы. Вероятно, эти газы способствовали глобальному потеплению, которое произошло во время позднего мела, впрочем, и сегодня они продолжают удерживать тепло в атмосфере и способствуют глобальному потеплению. Также они могли вызывать выпадение кислотных дождей. Кислотный дождь разрушает экосистемы суши и на моря. От него увядают растения, а морские животные погибают, так как их скелеты ослабевают или вовсе растворяются, а химический состав воды изменяется.

В позднем мелу в Индии вулканическая активность была невероятно высока. Из огромных многокилометровых трещин извергалась лава и вырывались раскаленные газы

Вулканические события также вызывают глобальное похолодание, поскольку взвешенные в воздухе частицы пыли отражают солнечный свет и понижают температуру атмосферы. Крупные вулканические явления вызывают как потепление, так и похолодание, поэтому глобальные температуры в позднем маастрихте колебались очень сильно: постепенное похолодание, быстрое потепление и быстрое похолодание случились за последние 1,5 млн лет мелового периода. Такие изменения погружают экосистемы в хаос, циклы размножения и миграций животных нарушаются, а рост растений в некоторых местах становится непредсказуемым.

Похоже, что загрязнение атмосферы из-за вулканической деятельности в позднем мелу вызвало изменения климата и разрушительные кислотные дожди. Сегодня кислотные дожди могут уничтожать целые леса

Вероятно, вулканические события маастрихта – в частности, образование Деканских траппов – вызвали глобальное изменение климата, привели к кислотным дождям и в целом ухудшили окружающую среду в разных частях мира. Соответственно, сообщества живых существ пострадали и пришли в упадок. Прямым доказательством этой точки зрения служит ископаемый планктон из маастрихтских отложений в Индийском океане. Видно, что разнообразие планктона в целом сильно уменьшилось, зато виды, приспособленные к условиям с низким уровнем кислорода, бурно размножаются, и в конечном итоге эти виды, способные процветать в бедной питательными веществами воде, становятся невероятно разнообразными. Кстати сказать, хотя основное внимание при изучении мел-палеогенового вымирания сосредоточено на динозаврах, на самом деле крошечные многочисленные окаменелости вроде планктона дают куда больше информации о происходивших тогда переменах.

Позднемеловые отложения показывают, что планктон сильно потерял в изобилии и разнообразии. Эта подборка демонстрирует некоторые типичные для того времени виды

«Интегрированный сценарий»

В течение 1980-х и 1990-х гг. годов считалось, что гипотеза о вулканической активности как причине мел-палеогенового вымирания – прямой конкурент гипотезы Альвареса о внеземном ударе. Ученые, интересующиеся причинами вымирания, утверждали, что виновато либо одно, либо другое событие. Некоторые приверженцы гипотезы вулканизма даже отрицали, что столкновение с метеоритом вообще было. Сегодня общепризнано, что кратер Чиксулуб появился в результате столкновения с метеоритом и одновременно с этим происходили крупные вулканические извержения. Может быть, вымирание произошло из-за сочетания этих событий?

Падение метеорита мгновенно уничтожило бы множество животных, оно оказало бы огромное влияние на места обитания в радиусе сотен километров от места удара, что сказалось бы на местах обитания и сообществах животных на следующие несколько веков и более. Палеонтологи никогда не сомневались в том, что такое воздействие принесло бы большой ущерб животным. Проблема в том, что, по некоторым данным, часть динозавров и других животных вымирали еще до столкновения. Поэтому часто считают вероятным, что удар стал «последней каплей», ужасным событием, которое окончательно подкосило животные сообщества, и так уже приходившие в упадок.

Даже если не учитывать значение внеземного воздействия, стоит представить себе мир, в некоторых частях которого разнообразие динозавров было опасно низким и где устойчивая вулканическая активность и долгосрочные экологические изменения уже влияли на климат и здоровье экосистем. Многие динозавры, которые жили далеко от вулканических событий Южной Азии, выжили бы и породили новые виды, и те, кто жил далеко от кратера Чиксулуб, тоже могли бы пережить эти трудные времена. Но этого не случилось. Во всем мире условия ухудшились достаточно, чтобы уничтожить большинство видов динозавров и множество других живых существ.

Это можно назвать «интегрированным сценарием». Он сочетает в себе катастрофические внеземные и вулканические воздействия в конце мелового периода с более долгосрочной картиной снижения разнообразия динозавров.

Выжившие динозавры

Понятно, что вымирание в конце мелового периода всегда описывается как катастрофа для динозавров. Очевидно, что для тех линий динозавров, которые исчезли, все так и было. Но, как мы видели в этой книге, вымерли не все динозавры. Выжили несколько линий птиц, а значит, динозавры в целом не вымерли. И выжившие птицы не относились к какой-то одной линии – они принадлежали к четырем или более группам. Выжили ранние бескилевые птицы (к ним относятся страусы и эму), а также представители группы, от которой произошли курообразные и морские птицы, ястребы, воробьинообразные и т.п.

Почему эти птицы выжили, а другие динозавры – нет? Хороший вопрос, и удовлетворительного ответа на него пока нет. Есть несколько предположений. Птицы в основном мелкие и подвижные, поэтому, вероятно, им было легче найти укрытие, чем их гигантским родственникам. Также они могли улететь в другие места, когда в данном регионе стало сложнее выживать. Будучи мелкими, они нуждались в меньшем количестве пищи. Высказывалось мнение, что многие из выживших птиц в основном жили в Южном полушарии, где последствия вымирания, возможно, были не такими серьезными.

Непростой вопрос, связанный с выживанием птиц, состоит в том, что часть позднемеловых птиц все-таки вымерли, например энанциорнисовые и зубастые морские птицы. Вряд ли они дожили до самой катастрофы и погибли во время массового вымирания. Они, по-видимому, исчезли раньше из-за постепенного изменения окружающей среды.

Следует помнить, что биология и поведение вымерших птиц, например энанциорнисовых, отличались от современных птиц. Микроструктура костей показывает, что современные птицы растут и созревают быстрее, чем энанциорнисовые. Некоторые особенности анатомии современных птиц – особенно адаптивный, беззубый клюв – позволяли им быстро переключаться с одного вида пищи на другой. Адаптивность клюва – нетривиальная вещь. Некоторые птицы, например кулики-сороки, могут менять форму клюва за считаные недели. Но даже если такие сверхбыстрые изменения невозможны, птицам часто требуется всего два-три поколения, чтобы развить новую форму клюва. Эта адаптивность, вероятно, отсутствовала у других птиц, большинство из которых все еще имели зубы, а не роговый клюв, как современные птицы.

Из всех динозавров, существовавших в самом конце мелового периода, выжили только птицы. Тем не менее они тоже с трудом пережили вымирание. На диаграмме видно, что многие линии птиц исчезли и выжили только так называемые современные птицы

Динозавры после мелового периода

В мире без крупных нептичьих динозавров другие животные, которые пережили мел-палеогеновое вымирание, быстро начали увеличиваться в размерах. Экологические ниши, ранее занятые гадрозаврами, цератопсами и другими группами, теперь освободились, и на их месте появилось сразу несколько линий птиц. К эоцену (около 55 млн лет назад) возникли крупные виды бескилевых весом в несколько сотен килограммов, а полностью вымершая группа, называемая гасторнисовыми, достигла такого же гигантского размера. Эти нелетающие птицы населяли Северную Америку, Европу и Азию. Некоторые специалисты считают, что их высокие и очень прочные черепа и челюсти указывают на хищнический образ жизни, а другие – что этими челюстями гасторнисы щелкали орехи и срывали ветви и сучья.

Все эти животные были крупнее большинства других птиц, да и млекопитающих и других животных того времени. Но они даже близко не достигали размеров крупных нептичьих динозавров юры и мела, среди которых даже некрупные виды были длиной более 5 м и весили несколько сотен килограммов. Почему птицы не заняли «нишу гигантов», которую так успешно занимали другие динозавры? Возможно, схема строения птичьего тела слишком приспособлена к полету, чтобы когда-либо тело стало огромным и тяжелым: все птицы двуноги, их передние конечности адаптированы для полета, что не может так просто привести к появлению гигантских форм тела. Другая причина может заключаться в том, что птицы никогда не испытывали того же эволюционного давления, как другие динозавры, чтобы развить такие размеры.

Одной из первых птиц, которые достигли гигантских размеров, стал гасторнис – нелетающая птица, найденная в Европе, Азии и Северной Америке. Его обычно считают хищником, но, скорее всего, он был всеядным или травоядным. Гасторниса также часто называют диатримой

Крупные нелетающие птицы всегда входили в разнообразие птиц с момента своего появления в эоцене, и даже сегодня крупные нелетающие птицы есть в Южной Америке (нанду), Африке (страусы) и Австралазии (эму и казуары). Гигантские нелетающие бескилевые обитали на Мадагаскаре (слоновые птицы) и Новой Зеландии (моа), где в отсутствие хищников они могли медленно расти и размножаться. К сожалению, из-за этого они стали уязвимыми для вновь появившихся хищников, таких как люди. Люди истребили слоновых птиц и моа за последние несколько сотен лет.

Моа были травоядными нелетающими птицами, уникальными для Новой Зеландии. Они настолько приспособились к бегу, что на скелетах нет даже намека на крылья. На фото скелет самой большой из этих птиц – динорниса. Люди полностью истребили их в течение последних 1000 лет

Бескилевых значительно превосходит численностью вторая группа современных птиц – новонебные. К ним относятся тысячи видов, которых обычно делят на 30 различных групп, а орнитологи десятилетиями пытаются понять и разгадать сложную историю их эволюции. Благодаря масштабным усилиям по сбору и анализу образцов ДНК сотен видов птиц специалисты недавно смогли составить новое эволюционное дерево новонебных.

Некоторые взаимосвязи, выявленные этими исследованиями, оказались удивительными по сравнению с тем, что предсказывалось ранее на основе анатомии и поведения. Например, похоже, что длинноногие фильтраторы фламингообразные и водоплавающие поганкообразные – ближайшие родственники. Попугаи, соколы и певчие птицы тоже оказались близкими родичами, а это значит, что соколы не родственны ястребам, орлам и стервятникам, как предполагалось ранее. Это прекрасно и удивительно, но несколько беспокоит тех, кто восстанавливает эволюционные связи животных только по анатомии: ведь оказывается, что многие с виду убедительные и разумные гипотезы могут быть совершенно неверными.

Огромная работа по изучению анатомии и поведения, а особенно генетики птиц позволила орнитологам составить генеалогическое древо новонебных. Многие традиционные представления о родственных связях птиц друг с другом оказались неверными

Несмотря на это, впадать в пессимизм не стоит, так как многие другие связи, подтвержденные этими исследованиями на основе ДНК, ранее были предсказаны при помощи других методов. Курообразные и гусеобразные относятся к одной крупной ветви новонебных, к другой относится большинство морских и водоплавающих птиц, а третья включает орлов, ястребов, стервятников и кондоров, дятлов и их родственников, а также попугаев, соколов и певчих птиц. Многие из этих птиц освоили образ жизни, который никогда не использовался нептичьими динозаврами мезозоя.

Когда-то, около 60 млн лет назад, группа морских птиц, родственных альбатросам, потеряла способность летать и научилась нырять, кормиться и размножаться в холодных полярных условиях. Это пингвины, и сегодня их насчитывается примерно 18 видов

Мы уже знаем, что некоторые нептичьи динозавры могли плавать, кормиться на мелководье или ловить рыбу, но никто из них не был так приспособлен к водной жизни, как олуши, пингвины, буревестники или альбатросы. Хорошо защищенные, покрытые перьями тела, небольшие размеры и умение летать позволили птицам произвести на свет виды, способные пересекать просторы океанов в поисках рыбы и кальмаров, нырять и даже «летать под водой», преследовать добычу под водой, охотиться и размножаться в холодных полярных условиях, которых не было в мезозое. Можно считать, что многие птицы, которые являются частью этой истории, – совершенно новая глава в летописи динозавров, удивительно успешная ветвь теропод, которую невозможно было предсказать, глядя на тех наземных, мелких, пернатых манирапторов юрского и мелового периодов.

Альбатросы (наверху слева) адаптированы к парению над океаном: удлиненные узкие крылья позволяют им использовать термальные восходящие потоки и порывы ветра над волнами. Альбатросы относятся к отряду трубконосых птиц – сюда же входят буревестники, качурки и нырковые буревестники

Другие морские птицы ловят рыбу и иных морских обитателей, с разгона ныряя в воду. Олуши (наверху справа) в этом непревзойденные специалисты, они отлично адаптированы к нырянию. Северные олуши могут входить в воду со скоростью 24 м/с (86 км/ч)

Малый размер и умение летать также означают, что птицы смогли освоить образ жизни, подразумевающий ловлю летающих насекомых или поедание частей растений, которые висят над землей и доступны только мелким животным. Одни из самых специализированных и необычных птиц – это стрижеобразные, скоростные насекомоядные с широким ртом, серповидными крыльями и крошечными лапками, и питающиеся нектаром колибри с длинным языком. Анатомия, генетика и окаменелости показывают, что обе группы являются близкими родственниками и относятся к более крупной группе, в которую входят в основном ночные, очень скрытные настоящие козодои, исполинские козодои, жиряки и совиные козодои. Всю эту группу, Strisores, можно считать одними из самых странных динозавров.

Другие птицы используют полет, отличное зрение, слух и мощные хватательные ноги для охоты. Самые крупные орлы могут убивать добычу размером с оленя; совы – непревзойденные, обычно ночные охотники на дичь всех мастей; а ястребы, хохлатые орлы, коршуны и луни охотятся на все – от насекомых и улиток до ящериц, млекопитающих и других птиц. В некотором смысле современные хищные птицы ведут образ жизни, начавшийся 200 млн лет назад в глубине мезозоя. Конечно, наземные охотники – лучшим примером служит африканская птица-секретарь – несколько похожи на нептичьих теропод поведением и общим обликом. Но способность летать – преодолевать огромные расстояния с относительной легкостью, гнездиться и охотиться на верхушках деревьев, а также среди гор и скал – опять-таки позволила им использовать места обитания и добычу, недоступную их мезозойским предкам. Да, это хищные тероподы, но тероподы совершенно нового типа, способные на то, что было невозможным для их предков.

Некоторые птицы – специализированные летающие насекомоядные. Наиболее приспособлены к такому образу жизни стрижи (выше слева). Они имеет богатую историю окаменелостей, и виды, жившие 40 млн лет назад, по сути, были похожи на современные

Колибри – близкие родственники стрижей – одни из самых специализированных птиц. Современные колибри (выше справа) живут только в Америке, но окаменелости показывают, что они возникли в Европе более 40 млн лет назад. На фото – красночубая кокетка

Наконец, мы подходим к великой ветви генеалогического дерева новонебных, к которой относятся дятлы и их родственники, попугаи, соколы и воробьинообразные. Сюда входят сотни видов, которые лазят по деревьям, кормятся на тонких веточках, поедают фрукты, орехи и семена и охотятся на беспозвоночных среди опавшей листвы, под корой, в почве и даже в ручьях. Они примечательны размером и сложностью своего мозга. Вороны относятся к воробьиным, и у них, как и у попугаев, размер мозга относительно размера животного примерно как у приматов. Это «интеллектуальные динозавры», обладающие прекрасной памятью, способные учиться и решать сложные задачи, с врожденным умением (у некоторых видов) создавать и использовать инструменты и со сложной социальной жизнью на уровне человекообразных обезьян. Есть исследования, которые показывают, что некоторые виды попугаев, особенно африканский серый попугай, столь же умны, как четырехлетние человеческие дети.

Одним из сюрпризов изучения эволюции птиц по ДНК оказалось то, что длинноногие хищные, в основном южноамериканские птицы, тоже относятся к этой ветви генеалогического дерева. Сейчас из них остались только кариамовые, но среди вымерших представителей группы были фороракосовые – нелетающие хищники с крючковатыми клювами, которые охотились на лугах и в лесах от 50 до 2 млн лет назад. Крупнейшие из них, такие как келенкен из отложений Аргентины возрастом 15 млн лет, были более 2 м в высоту при длине головы более 70 см. Это одни из самых поразительных птиц, которые когда-либо появлялись, и, если бы они дожили до нашего времени, мы бы жили в мире, в котором одними из самых могучих, эффектных и опасных хищников все еще были тероподовые динозавр

Нишу, которую когда-то занимали наземные хищники вроде велоцираптора, сегодня в основном занимают млекопитающие. Но манирапторы доминируют в небе. Большие орлы (наверху слева) используют мощные ноги и гигантские изогнутые когти, чтобы хватать и убивать добычу: млекопитающих, других птиц и рыб

Изогнутые когти ног, ловкость движений и шершавая, колючая кожа на ногах помогают скопам (справа) хватать рыбу с поверхности воды. Несколько других хищных птиц, в том числе некоторые совы и орлы, тоже стали специализированными рыболовами

Резко контрастируя с фороракосовыми, подавляющее большинство птиц этой ветви совсем крошечные – менее 20 см в длину и весом всего несколько десятков граммов. Сюда входит большая часть птиц – около 60% их видов относятся к небольшим воробьинообразным. Малый размер, умение летать, а также физиология и анатомия, позволяющие им жить в условиях от тропиков до полярных регионов, вместе сделали воробьинообразных самой успешной группой птиц и, следовательно, самой успешной группой динозавров. Дрозды, лирохвосты, шалашники, райские птицы, иволги, сорокопуты, вороны, синицы, свиристели, крапивники, ласточки, оляпки, дрозды, монархи, пеночки, мухоловки, желтушники, скворцы, жаворонки, коньки, трясогузки, воробьи, ткачи, кардиналы, вьюрки и другие принадлежат к этой группе.

У попугаев общие предки с соколами – открытие, показавшее, что соколы не очень близки к ястребам и орлам. Большая часть из 370 с лишним видов попугаев – лесные птицы, которые раздирают фрукты и семена своими мощными изогнутыми клювами

Мы видели в этой книге, что у динозавров было богатое, разнообразное и непростое прошлое. Мы видели также, что наши знания об этом прошлом постоянно пополняются по мере того, как обнаруживаются новые окаменелости, используются новые научные методы, а также вследствие того, как технологический прогресс позволяет нам лучше изучать и понимать окаменелости. Но сегодня мы знаем, что динозавры также являются животными нашего времени, и одним из ключевых открытий в исследованиях динозавров за последние десятилетия является то, что динозавры не вымерли 66 млн лет назад. Они живут рядом с нами, они играют важную роль в окружающем нас мире, а некоторые из них – которых мы держим в качестве домашних питомцев или употребляем в пищу – являются важной частью нашей повседневной жизни.

Южноамериканские кариамовые относятся к группе наземных птиц, которые когда-то были гораздо более распространены и разнообразны. Большинство из них были хищными, но самые ранние виды могли быть всеядными или даже травоядными

Среди наиболее впечатляющих ископаемых птиц – фороракосовые. Огромные крючковатые клювы, гигантские размеры и длинные мощные ноги этих птиц показывают, что они были хищниками и охотились на крупных млекопитающих и другую добычу. Реплика черепа принадлежит фороракосу из Аргентины, который жил около 15 млн лет назад. У келенкена был более длинный и плоский череп. В высоту эта птица достигала 2 м

Сегодня динозавры – птицы – столь многочисленны, так широко распространены и настолько разнообразны, что кажется неизбежным, что многие их представители сохранятся и в будущем и что динозавры продолжат играть важную роль в биосфере еще многие миллионы лет. Но мы также знаем, что сотни их видов исчезнут из-за изменений климата, уничтожения редких сред обитания и человеческой охоты, жадности и неосмотрительности. Следовательно, многие группы птиц, которые порой состоят всего из нескольких видов и сохраняют необычные комбинации анатомических и генетических признаков, в ближайшие десятилетия полностью исчезнут. У динозавров есть будущее, но ирония в том, что это будущее в том числе и в наших руках.

В настоящее время в мире насчитывается более 20 млрд домашних кур. Куры – неотъемлемый компонент экономики и рациона человечества. А произошли они от джунглевых кур из тропической Азии

Глоссарий

Анатомия

Все, связанное с внутренним устройством животных и растений и работой их составных частей. Термин «анатомия» может означать как строение и функционирование этих частей, так и науку, которая их изучает.

Аппалачия

Континент неправильной формы, существовавший в меловом периоде и палеогене на месте восточной части современных США и Канады.

Архозавры

Основная группа диапсидных рептилий, в которую входят крокодилы, птицы и все их родственники (в том числе нептичьи динозавры).

Вид

Популяция организмов, в которой все особи имеют признаки, отсутствующие в других популяциях, все выглядят в общем одинаково и могут спариваться друг с другом.

Г ипотеза

Объяснение для некоторого наблюдения, снабженное дополнительной информацией, благодаря которой другие люди могут проверить успешность объяснения.

Г ондвана

Огромный южный суперконтинент, существовавший во время юрского и мелового периодов. В течение мелового периода Г ондвана распалась на Антарктиду, Австралазию, Африку, Индию, Мадагаскар и Южную Америку. Иногда используется альтернативное название – Г ондваналандия.

Диапсиды

Основная группа рептилий, в которую входят ящерицы, змеи, а также архозавры и все их родственники. Название означает «два отверстия» и относится к двум черепным отверстиям, расположенным позади глазниц.

Динозавроморфы

Ветвь архозавров, включающая динозавров и несколько родственных, похожих на них групп. Вместе с птерозаврами динозавроморфы образуют группу архозавров под названием «орнитодиры».

Завроподоморфы

Крупная группа ящеротазовых, в которую входят всем известные завроподы, а также несколько двуногих всеядных видов из триаса и ранней юры, которых часто неофициально называют «прозавроподы».

Завроподы

Четвероногие длинношеие завроподоморфы из позднего триаса, юры и мелового периода. В основном были огромных размеров и включали в себя самых больших наземных животных всех времен. Самые известные завроподы – диплодок, бронтозавр и брахиозавр.

Кайнозойская эра

Так называемая «эра млекопитающих», или «эра новой жизни», которая началась 66 млн лет назад и продолжается до сих пор. В течение всей кайнозойской эры птиц было больше, чем млекопитающих, поэтому ее лучше называть «эрой птиц».

Клада

Группа организмов, все виды в которой происходят от одного общего предка.

Компьютерная томография

Метод неразрушающего изучения внутреннего строения предмета, основанный на том, что различные материалы по-разному ослабляют рентгеновское излучени. Этот метод оказался чрезвычайно полезным для палеонтологии, так как позволил ученым прояснить внутреннюю структуру окаменелостей.

Крокодиловые

Группа архозавров, в которую входят современные крокодилы, аллигаторы, гавиалы и их ископаемые родственники. Крокодиловые – единственные современные представители клады крокодилоподобных архозавров.

Лавразия

Огромный северный суперконтинент, существовавший во время юрского и мелового периодов. Был отделен от Гондваны морем Тетис. В течение мелового периода образование Атлантического океана привело к тому, что Лавразия разделилась на Северную Америку и Евразию.

Ларамидия

Длинный, узкий континент, существовавший во время позднего мела и соответствующий тому, что сейчас является западной частью США и Канады. Знакомые нам меловые динозавры, в том числе тираннозавры, цератопсы и гадрозавры, населяли Ларамидию.

Ляонин

Провинция в северо-восточном Китае, которая граничит с Желтым морем, известная среди палеонтологов многочисленными костеносными месторождениями меловых динозавров. Огромное количество хорошо сохранившихся динозавров (и других ископаемых) найдено именно в Ляонине, в том числе практически все оперенные нептичьи динозавры.

Маргиноцефалы

Группа птицетазовых, к которой относятся пахицефалозавры и цератопсы. У них, как правило, была костяная «полка» на задней части черепа. Типичны черепа с рогами, воротниками и костяными куполами.

Мезозойская эра

Так называемая «эра рептилий», или «эра средней жизни», которая длилась между 252 и 66 млн лет назад. Она делится на три периода: триасовый, юрский и меловой.

Меловой период

Часть мезозойской эры, которая длилась от 145 до 66 млн лет назад. В меловом периоде Лавразия и Гондвана начали распадаться на части, образовывая привычные нам континенты. Многие среды обитания были похожи на современные, но температура в целом была выше, чем сегодня.

Метод конечных элементов

Метод, изначально придуманный для использования в технике. В нем математические принципы используются для расчетов работы различных объектов под воздействием напряжения, вибрации или движения.

Микроизнос

Крошечные (обычно микроскопические) царапины, остающиеся на зубах при жизни животного, связанные с тем, что зубы трутся друг об друга и о пищу.

Молодь, молодняк

Особь, не достигшая полного взрослого возраста для своего вида.

Окно

В анатомии: крупное отверстие, как правило, в черепе, окруженное костью.

Палеонтология

Наука об изучении древней жизни, которой занимаются ученые, называемые палеонтологами. К палеонтологии относится изучение древних окаменелостей, растений, животных, их следов, а также древних сред обитания и животных сообществ.

Пангея

Древний суперконтинент, существовавший в позднем палеозое и триасе. В юрском периоде он раскололся на северную и южную части (они называются Лавразия и Гондвана).

Птерозавры

Вымершая группа архозавров, существовавшая в течение всего мезозоя, к которой относятся знаменитые рептилии с мембранными крыльями, ранее называвшиеся птеродактилями. Птерозавры были близкими родственниками динозавроморфов и вместе с ними образуют кладу орнитодиры.

Птицетазовые

Группа динозавров, в которую входят тиреофоры, орнитоподы и маргиноцефалы. Они были преимущественно растительноядными и обладали уникальной предзубной костью на передней части нижней челюсти. Их называют «птицетазовыми», так как расположение их тазовых костей похоже на птичье. Однако птицы к этой группе не относятся.

Рептилии

Основная группа позвоночных животных, включающая черепах, ящериц, змей, архозавров и всех их родственников. Научное значение термина несколько отличается от общепринятого, так как «рептилиями» в научном смысле являются и птицы.

Тероподы

Крупная группа ящеротазовых, которых часто называют хищными динозаврами и к которым относятся все двуногие хищные динозавры, а также птицы. Самые известные мезозойские тероподы – мегалозавр, аллозавр и тираннозавр.

Триасовый период

Часть мезозойской эры, которая длилась от 252 до 201 млн лет назад. В триасе появились динозавры. Мир был жарким, и огромные пустыни покрывали большую часть Пангеи, единственного суперконтинента того времени.

Трохантер

Анатомический термин, обозначающий выпуклый гребень, бугор или отросток на кости, который при жизни служил для прикрепления мышц или связок.

Физиология

Все, что связано с функционированием организма: как он регулирует и поддерживает свою внутреннюю работу, включая контроль температуры, водно-солевой обмен, как использует энергию, как развивается и т.д. Термин может означать как сами биологические процессы, так и науку, которая их изучает.

Филогения

История развития данной группы организмов. Термин «филогения» также используется для древовидных схем, которыми иллюстрируют гипотезы об эволюционных взаимоотношениях.

Фотограмметрия

Техника, используемая для визуализации и изучения ландшафтов или объектов, которая включает в себя фотосъемку с разных точек зрения, а затем объединение измерений между отдельными точками на этих ландшафтах или объектах, чтобы скопировать их форму и размер.

Цепочка следов

Ряд отпечатков (следов), оставленных отдельным животным во время перемещения по грунту. Ископаемые цепочки следов, как правило, короткие, самые длинные из них достигают 130 м.

Эволюция

Процесс, при котором организмы изменяются в течение поколений. Изменения, которые постоянно варьируют в зависимости от процесса естественного отбора, наследуются и передаются от родителя к потомкам.

Юрский период

Часть мезозойской эры, которая длилась от 201 до 145 млн лет назад. В это время доминировали и большие и маленькие динозавры. Климат был сезонным, но в основном тропическим. Пангея разделилась на северный и южный континенты, которые называются Лавразия и Гондвана.

Ящеротазовые

Группа динозавров, в которую входят тероподы и завроподоморфы. В отличие от птицетазовых, у ящеротазовых часто есть пневматизированные кости. Их называют ящеротазовыми, так как конфигурация их тазовых костей похожа на таковую у рептилий. Однако у некоторых ящеротазовых она другая, например у птиц.

Дополнительная литература

Brett-Surman, Michael, Holtz Jr., Thomas R. and Farlow, James. The Complete Dinosaur, Second Edition. Indiana University Press, 2012.

Brusatte, Stephen. Dinosaur Paleobiology. Wiley-Blackwell, 2012.

Currie, Philip J. and Padian, Kevin (Eds). Encyclopedia of Dinosaurs. Academic Press, 1997.

Dodson, Peter. The Horned Dinosaurs. Princeton University Press, 1996.

Holtz Jr., Thomas R. Dinosaurs: The Most Complete, Up-to-Date Encyclopedia for Dinosaur Lovers of All Ages. Random House, 2007.

Martill, Dave and Naish, Darren. Walking With Dinosaurs: The Evidence. BBC Worldwide, 2000.

Naish, Darren. The Great Dinosaur Discoveries. A & C Black, 2009.

Norman, David. Dinosaurs: A Very Short Introduction. Oxford University Press, 2005.

Weishampel, David and White, Nadine. The Dinosaur Papers 1676-1906. Smithsonian Books, 2003.

Авторы иллюстраций

© John Sibbick / The Trustees of the Natural History Museum; © Emily Willoughby; © Kirby Seiber / Sauriermuseum Aathal; © The Trustees of the Natural History Museum, London; © Darren Naish; © Smithsonian Institution Archives; © Citadel Press; Robert Nicholls / The Trustees of the Natural History Museum, London; © Bobby Birchall / NHM; © Ron Blakey, Colorado Plateau Geosystems Inc.; © Lara Wilson / NHM; © Joschua Knuppe; © Steveoc 86 / Wikipedia; © Mark Witton; © De Agostini / The Trustees of the Natural History Museum, London; © John Sibbick; © Mark Witton / The Trustees of the Natural History Museum, London; © Robert Nicholls; © Davide Bonadonna / National Geographic Creative; © Scott Hartman; © Andrey Atuchin / The Trustees of the Natural History Museum, London; © Heinrich Mallisson; © Adam Yates; © Berislav Krzic / The Trustees of the Natural History Museum, London; © Mike Taylor; © Bob Nicholls / Leicester Museumc; © Paul Barrett; © Institut Royal des Sciences Naturelles de Belgique; © Erik van den Brulle / gettyimages; © Czerkas & Czerkas; © Michael P. Taylor; © belongs to Charlotte Brassey; © Victoria Harbor; внизу слева © AMNH; © Victoria Arbor & AMNH; © Mathew Wedel, Research Associate at the Sam Noble Oklahoma Museum of Natural History; © Image courtesy of Donald Henderson, Royal Tyrrell Museum of Palaeontology, Drumheller, Alberta, Canada; Перепечатано с разрешения из Dal Sasso C. & Maganuco S., 2011 – Scipionyx samniticus (Theropoda: Compsognathidae) from the Lower Cretaceous of Italy. Mem. Soc. It. Sci. Nat. Mus. Civ. St. Nat. Milano, XXXVII (i), 282 pgs. Фото: Roberto Appiani & Leonardo Vitola, © Soprintendenza per i Beni Archeologici di Salerno, Av., Bn. e Cs. / Museo di Storia Naturale di Milano; © Bill Parsons; © John Conway; © Alan Turner; © Gerald Mayer; © Stuart Kearns; © Museum fur Naturkunde Berlin, Antje Dittmann; © C. Mallon; © Bruce Rubidge from the Evolutionary Studies Institute, University of the Witwatersrand, Johannesburg; © Emily Rayfield; © Queensland Museum, Brisbane; © John Hutchinson; © Gareth Monger / The Trustees of the Natural History Museum, London; © Patrick Dumas / Look at Sciences / Science Photo Library; © Falkingham & Gatesy 2014; © Colin Palmer; © Aflo / naturepl.com; © Doc White / naturepl.com; © Adrian Warren / ardea.com; © Brandon Cole / naturepl.com; © Pierre Vernay / Biosphoto / ardea.com; © Dave Watts / naturepl.com; © Jeffrey A. Wilson; © Julius T. Csotonyi; © AMNH; © Anup Shah / naturepl.com; © John Cancalos / gettyimages.com; © David Varricchio; © David Tipling; Wikipedia Public Domain; © Mark Harding / The Trustees of the Natural History Museum, London; © Dallas Krentzel / Flickr; © Holly Woodward Ballard; © Thomas Carr; © Courtesy of Andrew A. Farke, Ph. D. Augustyn Family Curator and Director of Research & Collections Raymond M. Alf Museum of Paleontology at The Webb Schools; © David Button; © Mark Hallett; © Laurent Geslin / naturepl.com; © Davide Bonadonna; © Piotr Gryz; © Leandro Sanches; © The Geological Museum of China / The Trustees of the Natural History Museum, London; © Kim Taylor / naturepl.com; © Stephen Dalton / naturepl.com; © Bob Nichols / The Trustees of the Natural Hi story Museum, London; © Robert Clark; © Peter Barrett / Mitchell Beazley / Octopus Publishing; © David A. Kring / Science Photo Library; © Mark Pilkington / Geological Survey of Canada / Science Photo Library; © Juan-Carlos Munoz / The Trustees of the Natural History Museum, London; © David Woodfall / gettyimages.com; © Norman McLeod; © Luiz Claudio Marigo / naturepl.com; © Nigel Cattlin / FLPA.

Мы приложили все усилия, чтобы связаться и верно указать всех владельцев авторских прав. Если нам это не удалось, приносим извинения и будем рады замечаниям для будущих изданий.

Благодарности

Мы благодарим Давида Бонадонну, Джона Конвея, Джулиуса Чотоньи, Джошуа Кнуппе, Роберта Николса, Джона Сиббика, Эмили Уиллоуби и Марка Уиттона за разрешение на использование их произведений. Также благодарим Хайнриха Маллисона за разрешение использовать его CG-модели платеозавра и кентрозавра и Нормана Маклеода за помощь с изображениями мелового планктона. Мы благодарны многим коллегам и помощникам, которые разрешили использовать другие изображения в этой книге, и тем, с кем мы обсуждали различные идеи, рассмотренные в данной работе. Мы благодарим Клинсмана Хинджайю за поправки. Наконец, мы благодарим сотрудников NHM Publishing и NHM Image Resources за их помощь и поддержку на протяжении всего производства этой книги.

Сноски

1

Кроме этого существуют такие важные понятия зоологической номенклатуры, как «типовой вид» и «принцип приоритета». Типовой вид рода Triceratops (T. horridus) может поменять родовое название, только если будет отнесен к роду, установленному раньше рода Triceratops. Это крайне маловероятно, поскольку Triceratops – один из первых родов динозавров, описанный в 1889 г. – Прим. науч. ред.

2

Эти два понятия не являются синонимами. Кладистика, или филогенетический анализ, – метод выяснения родственных связей между организмами. Филогенетическая систематика регулирует правила названия и определения клад. Свод этих правил называется филокодом. Филокод не противоречит Кодексу зоологической номенклатуры, а является его дополнением. Кодекс регулирует номенклатурные вопросы низших таксономических категорий от вида до семейства. – Прим. науч. ред.

3

Эти два понятия не являются синонимами. Филогенетическое дерево отличается от кладограммы наличием временной шкалы. – Прим. науч. ред.

4

Карнеги отправил одну копию и в Россию. Сейчас этот скелет демонстрируется в Палеонтологическом музее в Москве. – Прим. пер.

5

Основная причина «затишья» – резкое снижение палеонтологических исследований во время и после Второй мировой войны. Многие палеонтологические коллекции были уничтожены, в частности, во время бомбардировок союзниками городов Германии. – Прим. науч. ред.

6

Представления о водном образе жизни завропод развивал, в частности, советский палеонтолог И. А. Ефремов. – Прим. науч. ред.

7

Здесь говорится о костных когтевых фалангах, а не о кератиновых когтях. – Прим. науч. ред.

8

В 2017 г. туриазавров нашли в Северной Америке. – Прим. науч. ред.

9

Так жуют многие грызуны. Зайцеобразные, к которым относятся кролики, обрабатывают пищу с помощью поперечных движений челюстей. – Прим. науч. ред.

10

Буквально: «карман для плеча». – Прим. науч. ред.

11

Скорее всего, самка передвигалась по кругу, откладывая яйца, а не раскладывала их после откладки. – Прим. науч. ред.

Content

Даррен Нэйш, Пол Барретт
Динозавры. 150 000 000 лет господства на Земле

1. Их история, происхождение и мир

Что в имени тебе моем?

Построение генеалогического древа

Краткая история открытий динозавров

Остром, бэккер и ренессанс динозавров

Исследования динозавров в наши дни

Динозавры и мезозойский мир

Климат и погода

Динозавры на древе жизни

Правление крокодилоподобных архозавров

Динозавры: начало

2. Семейное древо динозавров

Тероподы: хищные динозавры и птицы

«Архаичные тероподы»: герреразавры, целофизоиды, неоцератозавры

Мегалозавриды, спинозавры и аллозавриды

Целурозавры: тираны и подражатели страусам

Еще больше целурозавров: манирапторы

Завроподы и их родственники: завроподоморфы

Происхождение и анатомия завропод

Архаичные завроподы

Туриазавры, мамэньсизавриды и цетиозавры

Диплодокоиды и макронарии

Птицетазовые динозавры: бронированные, утконосые, рогатые и их родственники

Самые ранние птицетазовые

Анкилозавры: ходячие крепости

Стегозавры: пластины и шипы

Орнитоподы: игуанодон, утконосые динозавры и их родственники

Странноголовые динозавры: костяные головы и рога

3. Анатомия

Скелет динозавра

Передние конечности, ладони и пальцы

Таз и задние конечности

Функционирование скелета динозавра

Кость динозавра под микроскопом

Сколько весили нептичьи динозавры?

Мышцы и их работа

Дыхание и система воздушных мешков

Пищеварение

Внешний вид динозавров

4. Биология, экология и поведение динозавров

Питание и пищевое поведение

Микроизнос зубов

Передние и задние конечности теропод

Компьютерное моделирование и изучение пищевого поведения динозавров

Содержимое кишечника, желудка и копролиты

Способ передвижения 1: ходьба и бег

Способ передвижения 2: вброд и вплавь

Способ передвижения 3: полет и планирование

Великий спор о физиологии

Размножение и половая жизнь динозавров

Яйца, гнезда и детеныши

Родительская забота после вылупления яиц (или ее отсутствие)

Брачное поведение и эволюция динозавров

Что такое половой отбор?

Рост и онтогенез динозавров

Сообщества динозавров

5. Происхождение птиц

Происхождение птичьих признаков

Загадка происхождения перьев

Как появился полет

Птицы взлетают

Восхождение современных птиц

6. Великое вымирание и что было дальше

Внешнее воздействие

Плохие времена для динозавров

Влияние вулканизма

«Интегрированный сценарий»

Выжившие динозавры

Динозавры после мелового периода

Глоссарий

Дополнительная литература

Авторы иллюстраций

Благодарности

Сноски