Історія зауроподів

Найбільшими тваринами в історії планети були зауроподи. Складіть разом чотири лондонських омнібуса - ось яка довжина. Вони народжувалися 10-кілограмовими пташенятами, а маса дорослих особин досягала 100 тис. Кг. Одні тільки ноги важили кілька тонн.

Ці чотириногі титани юрського і крейдяного періодів (200-65 млн років тому) мали цілий ряд спеціалізацій, які дозволили їм досягти таких масштабів. Завдяки довгій шиї, широко відкривається щелеп та зубів-граблях діплодоки, брахіозаври і іже з ними об`їдали верхівки дерев і споживали величезну кількість листя, не витрачаючи енергії на переміщення масивних ніг. Кістки таза і кінцівок були досить міцними, щоб витримувати вагу динозаврів, а порожнисті хребці і маленькі голови полегшували навантаження. Особлива схема розвитку кісток дозволяла молодняку набирати по кілька тонн в рік.

Палеонтологи довго вважали, що ці анатомічні новинки виникли одночасно з великими зауроподами - що вибух еволюційної спеціалізації збігся зі збільшенням розмірів. Однак в останні роки було зроблено кілька відкриттів, які показали, що багато важливих зміни з`явилися задовго до цього серед ранніх зауроподоморфів. Пол Барретт з Музею природної історії в Лондоні (Великобританія) називає цю групу «невоспетих членами спільноти динозаврів».

Ранні зауроподоморфи розгулювали на двох кінцівках і взагалі мали, на перший погляд, мало спільного зі своїми величезними нащадками. Але саме ці маленькі істоти поступово починали їсти, пересуватися і дихати так, що в подальшому ці функції зробили можливими появу зауроподів.

Етапи еволюції зауроподів (тут і нижче ілюстрації з журналу Nature).

Етап I: починаючи з малого

Більшість скам`янілостей, що належать до цього періоду, знайдено в глухих районах Південної півкулі, перш за все в Аргентині і Південній Африці.

У 2006 році палеонтолог Рікардо Мартінес виявив багатообіцяючий набір кісток в пустелі на північному заході Аргентини. Вони вийшли з породи кінця тріасового періоду (близько 230 млн років тому) - в той час тільки починали з`являтися перші динозаври. Мартінес виявив, що зуби мали грубі щербини по краях - пристосування для різання волокнистих рослинних матеріалів. У інших ранніх динозаврів були тонкі зубці, більш підходили для розтину тіла. Тому вчений вирішив, що йому попався крихітний попередник великих зауроподів.

У 2009 році Мартінес і Оскар Алькобер, теж з Музею природничої грамотності Сан-Хуана (Аргентина), описали цей частковий скелет. Тварина пересувалася на двох ногах, мало 1,6-метрове тіло висотою з індичку і довгий хвіст, а важив всього 7-8 кг. Мартінес назвав його Panphagia protos - «перше всеїдна».

Г-н Барретт вважає, що розширення раціону - найперший крок на шляху до збільшення розмірів тіла. Однак звичайне пощипування травички не дозволив би це зробити, каже Мартін Зандер, палеонтолог Боннського університету (ФРН). Тому зауроподи підняли голову.

Для такого харчування потрібно довга шия, яка була б неймовірно важкою, якби мала тверді хребці. Тому хребці великих зауроподів пронизані отворами. Маса цих заповнених повітрям (пневматичних) кісток становила всього 35% від ваги твердих кісток. Завдяки цьому довжина шиї могла досягати 15 м, зазначає Метью Уедел, палеонтолог з Західного університету наук про здоров`я (США). Можливо, порожнини пневматичних кісток були пов`язані з повітряними мішками всередині організму, що допомагало направляти струмінь повітря через легені і підвищувати ефективність дихання гігантів (щось подібне спостерігається у сучасних птахів). Без цих повітряних мішків зауроподи не змогли б очистити застояне повітря, що наповнював шию після кожного вдиху: легкі були занадто малі, щоб впоратися з ним самотужки.

Так ось, пан Уедел знайшов потенційних попередників таких пневматичних кісток у раннього зауроподоморфи Pantydraco: його шийні хребці мали ямки в тих місцях, де у зауороподов були отвори. Тим самим збільшувалася ефективність кисневого обміну, і це дозволяло предкам динозаврів перемагати в конкурентній боротьбі, адже в кінці пермі і початку тріасу (260-240 млн років тому) атмосферна концентрація кисню була нижче, ніж сьогодні.

Етап II: кілька тонн в рік

Ранні зауроподоморфи були маленькими, верткими і в основному двоногими. Тобто могли втекти від хижака. Однак на новому етапі еволюції вони виростають до 2-10 м в довжину.

Найстаріша скам`янілість цієї стадії відноситься до початку юрського періоду (бл. 200 млн років тому). Прозауропод мали більш довгі шиї і тулуба, більші тіла і відносно короткі ноги в порівнянні з попередниками. Саме маса тіла, яка була на порядок вище, ніж у хижаків того часу, дозволила ще менш спритним зауроподам вижити. «Злодій просто не міг вкусити так, щоб убити», - зазначає пан Зандер.

Якби зауроподи росли повільно (як більшість рептилій), на досягнення повного розміру йшло б не менше століття. Але це означало б беззахисність молодняку протягом тривалого часу.

Ключовий «інновацією» стала фіброламеллярная кістка, яка розвивається в два прийоми. «Каркасна структура кісток розширюється дуже швидко, завдяки чому вони зростають приблизно на одну десяту міліметра в день, поступово заповнюючи всередині», - пояснює пан Зандер.

Витоки цієї риси з`явилися задовго до гігантських зауроподів. У 2005 році пан Зандер і один з його аспірантів Ніколь Кляйн виявили ознаки фіброламеллярной кістки у Платеозавр, який жив в кінці тріасу і мав близько 10 м в довжину. Вивчивши останки понад сорок особин, вчені показали, що деякі тварини досягли повного розміру всього за 12 років.

Швидке зростання більш характерний для теплокровних тварин - можливо, деякі динозаври і справді мали підвищену температуру тіла. Нещодавно Роберт Ігл, геохімік з Каліфорнійського технологічного інституту (США), і його колеги вирахували, що гігантські зауроподи брахіозавр і камаразавр були на 5-12 С тепліше, ніж сучасні алігатори.

У Платеозавр і інших прозауроподов з`явилися і інші анатомічні зміни, які допомогли їх нащадкам придбати надзвичайні розміри. Наприклад, титану потрібен посилений крижі. Так ось, у ранніх зауроподоморфів було два крижових хребця, а у прозауроподов - вже три.

Ці та інші нововведення призвели до еволюційного стрибка в кінці тріасу: семикілограмовий зауроподоморфів (наприклад, Panphagia) змінили четирёхтонние Платеозавр. «Різке збільшення розміру спостерігаються протягом перших 25 млн років історії зауроподоморфів, - говорить Мартін Ескурра, палеонтолог Аргентинського музей природних наук ім. Бернардіно Рівадавії. - Це найшвидший прогрес в історії життя на Землі ».

Так змінювалися зуби.

Етап III: на ступенях трону

Представників цієї стадії (їх можна назвати майже зауроподами) знайшов Адам Йейтс з Університету Вітватерсранда (ПАР) в Південній Африці. Він і його колеги зірвали куш на пагорбі Спіон-Коп.

Новий вид назвали Aardonyx celestae. За нижньої щелепи тварини вчені визначили, що динозавр не володів м`ясистим щоками, які не дозволяли відкривати рот широко. Іншими словами, замість того щоб відривати маленькі шматочки і жувати, як це робили його старші родичі, Aardonyx робив потужні глотки.

Відео: Топ 5 найбільших динозаврів зауроподів

Це пристосування покінчило з необхідністю в великих м`язах щелепи і масивної голові і дозволило розвинутися довгій шиї, вказує пан Зандер.

Aardonyx був двоногим, але його ноги вже мали те, що згодом призвело до пересування на чотирьох кінцівках. Метью Бонна з Західного Іллінойсського університету (США) відзначає, що стегно істоти було довше гомілки (на відміну від ранніх зауроподоморфів, у яких ці кістки були приблизно однакового розміру). «Це дозволяє припустити, що тваринам була потрібна не стільки швидкість, скільки підтримка», - говорить учений.

Відео: Гігантські чудовиська: Найбільший динозавр вбивця Спинозавр HD (Динозаври HD)

Передні кінцівки динозавра не відставали. У справжніх зауроподів пара довгих кісток передпліччя зчеплена таким чином, щоб кінцівки були міцніші. Aardonyx знаходився на більш ранній стадії такого переплетеного передпліччя.

В цьому році був описаний майже зауроподів з ранньої юри Leonerasaurus taquetrensis, який мав усього лише 2,5 м в довжину і ходив на двох ногах. Але мав чотири крижових хребця. Торік пан Йейтс припустив, що чотири крижових хребця - вірна ознака чотириногих.

Г-н Барретт також виявив, що леонеразавр мав ложковіднимі, нахиленими вперед передніми зубами, якими легко було загрібати рослинність - так само, як це пізніше робили справжні зауроподи.

Дослідники відзначають, що Leonerasaurus і інші зауроподоморфи були предками зауроподів. Оскільки в палеонтологічного літопису багато прогалин, прямих попередників визначити важко. Вони просто дають нам зрозуміти, як могла проходити еволюція зауроподів.

Етап IV: на четвереньках

Багато зауроподоморфи пізнього тріасу і ранньої юри могли пересуватися по мірі необхідності і на двох, і на чотирьох ногах. Тільки в 2008 році Ронан Аллен з Національного музею природної історії (Франція) і Наджат Акесбі з Університету Мохаммеда V (Марокко) описали жителя пізньої юри, який не вставав з четверенек.

«Тазудазавра можна вважати найстарішим істинним зауроподом», - говорить г-н Аллен. На відміну від своїх предків, у яких були довгі хапальні пальці, це 9-метрове тварина мала короткі руки, на які можна спиратися. Tazoudasaurus потрапив в нову групу зауроподів під назвою Gravisauria ( «важкі ящери»).

«Важкість» - поняття відносне: найпотужніші зауроподи виникли тільки через 90 мільйонів років після цього. До початку крейдяного періоду довжина тіла деяких видів досягла 40 м, а маса тіла наблизилася до 100 т. Але в порівнянні з більш ранніми ступенями еволюції в цей період з`явилося дуже мало нових хитрощів.

Історія зауроподів - чудовий приклад важливості попередньої адаптації. Нові риси можуть бути нейтральними або служити якийсь зовсім іншої мети, але пізніше складаються разом, і тоді ... «У справжніх зауроподів просто все встало на свої місця, - говорить г-н Уедел. - Якимось чином вони отримали весь набір функцій, що дозволили їм вирости ».