Стив Брусатти - Время динозавров. Новая история древних ящеров

Второй метод более трудоемкий, но он гораздо интереснее. Ученые строят трехмерную цифровую модель скелета динозавра, в специальных программах добавляют к ней кожу, мышцы и внутренние органы, а затем компьютер рассчитывает массу тела. Этот метод впервые применили молодые британские палеонтологи Карл Бейтс, Шарлотта Брасси, Питер Фалкингем, Сьюзи Мэйдмент и их коллеги — начиная от биологов, специализирующихся на современных животных, до специалистов по информатике и программистов.

Несколько лет назад, когда я заканчивал кандидатскую, Карл и Питер пригласили меня поучаствовать в изучении размеров и пропорций тела завропод с использованием цифровых моделей. Задача была амбициозная: построить подробную компьютерную анимацию всех завропод с достаточно полными скелетами и выяснить, как велики были эти животные и как изменялось их тело, когда они вырастали до поистине титанических размеров. Меня позвали из чисто практических соображений: одни из лучших в мире скелетов завропод выставлены в Американском музее естественной истории в Нью-Йорке, где я в то время занимался, а им нужны были данные по одному из них — позднеюрскому барозавру. Меня проинструктировали, как собрать данные для построения модели. К моему удивлению, понадобились только обычная цифровая камера, штатив и линейка. Я сделал около сотни фотографий смонтированного скелета барозавра со всех сторон, установив камеру на штативе и убедившись, что на большинстве изображений есть линейка. Затем Карл и Питер ввели изображения в компьютерную программу, которая сопоставила эквивалентные точки на фотографиях, замерила расстояния между ними по линейке и в итоге из исходных двухмерных изображений построила трехмерную модель.

Этот метод называется фотограмметрией — настоящая революция в изучении динозавров. Сверхточные модели, которые при этом получаются, позволяют достигать очень точных данных. Кроме того, их можно загрузить в анимационное ПО и заставить бегать и прыгать, чтобы определить, на какие виды движений и какое поведение были способны динозавры. С их помощью можно даже анимировать фильмы или документальные передачи, гарантируя, что на экране появятся самые реалистичные существа. Эти модели буквально оживляют динозавров.

Наше цифровое моделирование, как и более традиционные исследования, основанные на измерениях конечностей, позволило прийти к одному и тому же выводу: завроподы были очень, очень большими. Примитивные протозавроподы вроде платеозаврадостигали относительно больших размеров еще в триасе, некоторые весили по 2–3 т. Это примерно как жираф или два. Но когда Пангея начала распадаться, вулканы — извергаться, а триасовый период сменился юрским, истинные завроподы стали куда крупнее. Следы в шотландской лагуне оставлены животными весом 10–15 т, а еще позже знаменитые создания — бронтозавр и брахиозавр — стали весить более 30 т. Но и это ерунда по сравнению с меловыми видами, такими как дредноут, патаготитан, аргентинозавр, входящими в подгруппу с очень точным названием «титанозавры», которые весили более 50 т — больше, чем «Боинг-737».

Сегодня самые большие и тяжелые наземные животные — это слоны. Они бывают разного размера, в зависимости от того, где живут и к каким видам относятся, но большинство весит по 5–6 т.

По-видимому, самый большой задокументированный слон весил около 11 т. Слоны — ничто против завропод. А значит, возвращаемся к вопросу на миллион: как эти динозавры сумели достичь размеров, настолько превосходящих все, что когда-либо порождала эволюция?

Для начала нужно понять, что вообще нужно животному, чтобы стать действительно большим. Во-первых, пожалуй, самое очевидное: нужно много есть. Судя по размеру завропод и питательной ценности самой распространенной пищи юрского периода, считается, что крупные завроподы вроде бронтозавра должны были съедать около 45 кг листьев, стеблей и веток каждый день, а то и больше. Поэтому им нужно было как-то собирать и переваривать такое огромное количество зелени. Во-вторых, нужно быстро расти. Расти не спеша, год за годом, прекрасно и замечательно, но если вам нужно больше 100 лет, чтобы стать большим, у хищников появится масса возможностей съесть вас, у деревьев — упасть на вас во время бури, а у болезней — убить вас задолго до того, как вы дорастете до полного взрослого размера. В-третьих, нужно дышать очень эффективно, чтобы иметь достаточно кислорода для всех метаболических реакций в огромном теле. В-четвертых, нужно, чтобы скелет был надежным и прочным, но при этом не громоздким и неподъемным. Наконец, нужно избавляться от избытка тепла, ведь в жару крупные животные легко могут умереть от перегрева. Завроподы все это умели. Но как? Многие ученые, которые задумывались над этим вопросом несколько десятилетий назад, соглашались на простейший ответ: возможно, в мезозое сама физическая среда была другой. Может, сила тяжести была слабее, поэтому крупным животным было легче расти и передвигаться. Или в атмосфере было больше кислорода, поэтому неуклюжие завроподы дышали, а значит, росли и функционировали более эффективно. Эти предположения, может, и звучат убедительно, но они не выдерживают пристальной проверки. Нет данных, что в эпоху динозавров гравитация сильно отличалась от современной, а уровень кислорода тогда был примерно таким же или даже немного ниже.

Есть лишь одно правдоподобное объяснение: у завропод было что-то, благодаря чему они смогли разорвать кандалы, сковывающие всех прочих наземных животных — млекопитающих, рептилий, земноводных, даже других динозавров — и не дающие им достичь гигантских размеров. Похоже, разгадка кроется в их уникальном строении тела — сочетании признаков, которые появились по отдельности в триасе и самом начале юры и в итоге создали животное, прекрасно приспособленное, чтобы стать гигантом.

Все начинается с шеи. Длинная, веретенообразная тонкая шея, вероятно, самая узнаваемая черта завроподовых. Более длинная, чем обычно, шея появилась у самых древних триасовых протозавропод, со временем она пропорционально увеличивалась, по мере того как завроподы наращивали количество шейных позвонков и к тому же удлиняли каждый отдельный позвонок. Как броня Железного человека, длинная шея давала суперсилу: она позволяла завроподам, в отличие от других растительноядных животных, дотягиваться до более высоких деревьев, что открывало доступ к совершенно новому источнику пищи. Кроме того, они могли встать в одном месте на несколько часов и двигать только шеей вверх, вниз и по сторонам, как сборщик ягод, с минимальными затратами энергии поедая растения. А значит, они могли поглотить больше пищи и таким образом запасать энергию эффективнее конкурентов. Это адаптивное преимущество номер один: шея позволяла поедать огромное количество пищи, необходимое, чтобы набрать огромный вес.