Книга: Парнокопытные киты, четырехкрылые динозавры, бегающие черви...

Тяжелая поступь

Тяжелая поступь

Берег динозавров существует на самом деле. Если выйти к морю ранним утром, можно заметить скопления устричных раковин, завитки улиток, змеехвосток, застывших в нелепых позах. Прямо по ним разбегаются трехпалые следовые дорожки: следы поменьше — с нашу ладонь — оставили легкие охотники вроде компсогна-та (Compsognathus), а те, что в две ступни длиной, — крупные хищные тероподы, подобные аллозавру (Allosaurus). Мелкие разлапистые, с далеко отстоящими отпечатками пальцев «тройнички», вероятно, принадлежат птицеподобным манирапторам. К сглаженным вмятинам — без заостренных следов когтей — приложили лапу растительноядные игуанодоны, а к овальным — стегозавры. Огромные округлые «бассейны», куда сидя, как в курортном джакузи, помещаются трое взрослых людей (1,3 метра в поперечнике), продавили в пляжном песке завроподы. След оказался настолько глубоким, что на его бортике пропе-чатались крупные трехсантиметровые шестигранные чешуи гиганта.

Остается засесть где-нибудь повыше на обрыве (для безопасности) и подождать, пока они придут снова. Однако бояться некого: гиганты не вернутся ни днем, ни вечером, ни даже ночью…

Последний раз они выходили сюда, когда этот пляж был краем заболоченных лагун, заросших лесом из араукарий и гинкго с подлеском из беннеттитов, хвощей и папоротников, — 150 миллионов лет назад, в конце юрского периода. Сейчас — это южный берег Бискайского залива, протянувшийся от центра Астурии Хихона на западе до очень небольшого, но очень симпатичного городка — Рибадеселья на границе с Кантабрией, и по следам динозавров весело прыгают девушки в «монокини» (бикини включает два предмета одежды, а монокини — один), а в «ванны», вмятые завроподами, набивается по нескольку человек, чтобы провести фотосессию. Место юрской растительности заняли пришлые эвкалипты, а гинкго и араукарии можно увидеть лишь в парке Музея юрского периода Астурии, выстроенного в виде огромного трехпалого следа на горе над пляжем.

Конечно, одной массы динозавра для образования окаменевших следов недостаточно: нужно, чтобы «раствор», то есть жидкий ил, где вязли ящеры, быстро схватывался. В юрских условиях Астурии такими цементирующими ингредиентами выступали либо известковые частички — приносимые морем остатки мельчайших известьвыделяю-щих организмов, — или вулканический пепел. В зависимости от массы динозавра и степени отвердения илистой поверхности могли появиться просто отпечатки лап разной глубины и четкости или оплывшие ямки в подлежащем, более глубоком, слое осадка. В последнем случае вместо трехпалой ступни нередко пропечатывалась лишь ее осевая часть, напоминавшая след гигантского человека (фотографиями подобных находок любят иллюстрировать графоманские опусы всякого рода ниспровергатели «официальной» науки). Со временем застывшие вмятины от динозавровых лап засыпались следующим слоем осадка, который, застыв, мог оказаться более твердым, и теперь, после разрушения относительно мягкого вмещающего слоя, на пляже проступают цепочки трехпалых «грибов». Такие образования называются «слепками». Следы динозавров, хотя и позволяют определить своих хозяев лишь в общих чертах (завроподы, стегозавры и так далее), служат важным источником сведений об этих животных. Можно «проследить», как вели себя динозавры, кто жил стаями, а кто — парами или в одиночку, с какой скоростью они передвигались и сколько весили.

Расчеты массы завропод, сделанные по замерам следов, а также по обмерам наиболее полных скелетов и костей с последующим масштабированием — в последние годы с помощью SD-фотограмметрии на основе лазерного сканирования — показывают, что это были самые большие и тяжелые создания из всех, когда-либо ступавших по суше. Масса жираффатитана (Giraffatitan) оценивается в 30–75 тонн (длина — 26 метров), диплодока (Diplodocus) — 12–15 тонн (27 метров). А ведь были еще сейсмозавр (Seismosaurus, 100 тонн) и амфицелий (Amphicoelias, 150 тонн). Правда, их размеры рассчитывались по отдельным костям, что не так точно.

Даже при наименьших цифрах — 12–15 тонн — завроподы весят больше, чем самые крупные наземные млекопитающие — вымерший носорог индрикотерий {Indricotherium, 11 тонн, длина — 8,5 метра), африканский слон (7 тонн, 7,5 метра) и жираф (1,9 тонны, высота — 5,8 метра) и тем более современные пресмыкающиеся — гребнистый крокодил (1 тонна, длина — 7 метров) и сетчатый питон (0,15 тонны, 7 метров). Сравниться с ними может лишь синий кит — 190 тонн (33 метра). Но это морское млекопитающее, а в водной среде легче бороться с силой тяготения, и главное — с перегревом. Потому в прошлом среди морских хищников было гораздо больше животных предельных размеров (14–18 метров длиной): гигантские кальмары — среди моллюсков, акулы — среди хрящевых рыб; ихтиозавры, плезиозавры, плиозавры, мозозавры и крокодилы — среди рептилий, ну и вымерший базилозавр (.Basilosaurns) и синий кит — среди млекопитающих.

Из современных животных, живущих на суше, африканский слон имеет почти предельную массу, чтобы его внутренности не сварились. Именно поэтому он лишен волосяного покрова; ноги у него — длинные, чтобы увеличить поверхность испарения, подошвы — широкие, чтобы тепло оттекало в грунт; в верхней части черепа расположены обильные воздушные полости, предохраняющие мозг от теплового удара; а огромные уши пронизаны тончайшими протяженными капиллярами, где охлаждается кровь. Часто взмахивая ушами, слон ускоряет этот процесс, и остывшая кровь растекается по всему телу.

Одно время думали, что завроподы, будучи также самыми длинношеими (Supersaurus — 15 метров) и длиннохвостыми (диплодок— 17 метров) существами, вели водный или полуводный образ жизни. Даже если допустить, что они были холоднокровными животными, при таких массах перегрев был бы неизбежен, да и суставы бы веса махины не выдержали. Предполагалось поэтому, что они ходили по дну лагун и озер и опускали шею, как удочку, чтобы вытягивать со дна пучки водорослей, а хвост, словно плавник, помогал перемещаться (потому и отпечатки этого весомого органа никогда не встречаются). Редкие колышкоподобные зубы могли служить разве что для того, чтобы подцеплять мягкую растительность.

Однако наследили завроподы по большей части не под водой. В изотопном составе их костей нет и намека на водный образ жизни. Короткий, по сравнению с шеей и хвостом, и выгнутый дугой спинной отдел позвоночника, словно арка в архитектуре, служил для снятия нагрузки на всю конструкцию скелета, который поддерживался двумя сближенными парами конечностей (это как раз по следам видно), и облегчал работу спинной мускулатуры, стягивая связки. Мощные связки имели дополнительные крепления на далеко отходящих вверх невральных отростках позвонков и встречающихся только у динозавров шевроновых отростках. В свою очередь, суставные поверхности конечностей, чтобы смягчить давление массы, несли мощный слой хряща, и, следовательно, вся конструкция была пригодна для передвижения по суше. При такой мощной и одновременно изящной конструкции завроподы не только крепко стояли на земле, но могли даже совершать пробежки (что опять же видно по следовым дорожкам). Но что же спасало гигантов от перегрева?

^{Следы юрских завропод (диаметр 1,3метра); Греческий пляж, Астурия, Испания; 160–150 миллионов лет}

То, что отличает их от прочих обитателей суши, — очень длинная шея и хвост. Эти органы создавали значительную дополнительную площадь для испарения влаги, то есть для охлаждения: у жираффатитана площадь поверхности шеи достигала 21,5 квадратных метра, хвоста— 16,5, у диплодока — 10 и 19 соответственно. Конечно, такой шеей, как слоновьими ушами, не помашешь, но пока кровь протекает по длиннющей сонной артерии, она тоже охлаждается, особенно если вытянуть шею по ветру. Потому у самых крупных завропод, таких, как жираффа-титан и диплодок, шеи и хвосты не просто длиннее, чем у ближайших «мелких» родственников — 15-метрового камаразавра (Camarasaurus) и 12-метрового дикреозавра (Dicraeosaurus), но и сравнительно длиннее, то есть увеличение размеров завропод происходило в первую очередь за счет удлинения шеи (в роду жираффатитана) или хвоста (в роду диплодока). «Растягивание» этих частей тела и в ходе эволюции, и в индивидуальном развитии происходило путем удлинения позвонков (до 3,4 метра!) и/или их добавления (до 19 у Mamenchisaurus). Кроме того, по крайней мере у диплодоков вдоль хребта торчали шипы до 40 сантиметров высотой, которые создавали 8 квадратных метров дополнительной площади: еще один сток для тепла. Хвост уравновешивал шею, потому тоже был длинен и держался на весу. Малограмотные фальсификаторы сенсационных южноамериканских артефактов, известных как камни Ики, где динозавры изображены в окружении людей, об этом не догадывались, поскольку срисовывали ящеров со старых реконструкций, причем с североамериканских, а динозавры двух Америк мало похожи.

По мнению палеонтолога Мартина Зандера из Боннского университета, можно сказать, что вся эволюция завропод тянулась вслед за шеей. А куда тянулась шея? Конечно, за зеленью. Несмотря на простоту, зубной аппарат этих ящеров был достаточно разнообразен (не только гладкие «колышки», но и зазубренные «клинышки», замещавшиеся новыми каждые 35–60 дней у разных видов): одни могли счищать, как грабилкой, иголки с веток араукарий, другие — срезать метелки хвощей, третьи — обрывать листья гинкго и папоротников. И все это не сходя с места. Зачем двигаться, если шея позволяет дотянуться куда угодно? А если меньше двигаться, то и энергии тратится меньше: до 80 процентов, как показали расчеты на длинно- и короткошеих моделях жираффатитана. Правда, лебединой грациозностью завроподы не обладали: шеи у них не выгибались (сочленение позвонков было жестким), а перемещались как единая конструкция, наподобие стрелы башенного крана (или шеи жирафа).

К тому же не так долго нужно обрабатывать пищу: собирай ее и отправляй, не жуя, в объемный кишечный тракт (для жираффатитана, например, его расчетная масса составляет 2,5 тонны). В кишечнике температура при подобных объемах тела поддерживалась достаточно высокая, чтобы бактерии все сбродили. Вполне возможно, что гигантизм завропод был необходимым условием длительного переваривания иголок араукарий и ногоплод-ников, а также листьев папоротников и хвощей, не слишком богатых белками по сравнению с покрытосеменными (с последними из распространенных мезозойских растений может сравниться лишь гинкго). Чтобы отправить все это в желудок достаточно небольшой головки, у жирафа, например, который в три раза ниже жираффатитана, череп не намного короче: 0,7 против 0,8 метра. Млекопитающему требуется тщательно пережевывать пищу, а потому необходимы сложный зубной аппарат и жевательная мускулатура, которая должна к чему-то крепиться.

Остаются две проблемы, связанные с длинной шеей. Первая из них известна как проблема дыхательной трубки: с длинной дыхательной трубкой можно погрузиться в море, но до определенного предела: в какой-то момент грудные мышцы просто не смогут помочь легким вдохнуть воздух. При такой длине трахеи, как у завропод, ящеры тоже могли столкнуться с проблемой дыхательной трубки. И чтобы решить ее, научились дышать по-птичьи: обзавелись легкими и воздушными полостями, которые создают потоки свежего воздуха и на вдохе, и при выдохе. Конечно, окаменевших легких никто никогда не находил, и вряд ли такое случится. Но и скелет может о многом поведать: позвонки и отчасти ребра завропод были пневматизирова-ны, то есть вмещали воздушные полости, которые и запасы воздуха создать позволяли, и вес ящера облегчали (на 10 процентов), и опять же рассеивали избыточное тепло. Именно поэтому в оценке массы жираффатитана наблюдается такой разброс — от 30 до 75 тонн. В первом случае пневматика скелета учитывается, во втором — нет. Вероятно, помогало завроподам дышать и повысившееся в середине юрского и меловом периодах содержание кислорода в атмосфере. Именно тогда они процветали на всех континентах, наплодив по меньшей мере 175 родов (четверть общего разнообразия динозавров).

Вторая проблема — кровяное давление. У жирафа, который в два раза ниже своего титанического тезки, самое высокое давление — 380 на 240 миллиметров ртутного столба. Чтобы его поддерживать, этому копытному понадобилось 11-килограмовое сердце с утолщенной мышечной стенкой левого желудочка (сжатие этой мышцы создает необходимое давление), бьющееся с частотой 150 ударов в минуту, и еще ряд особенностей: кровь более вязкая и несет больше эритроцитов, конечности обтянуты плотной сдавливающей шкурой, в мозге развита особая сеть тонких артерий. При всем том жирафу нельзя слишком быстро вскакивать на ноги — иначе он тут же упадет в обморок из-за недостачи крови в голове, а дышать приходится с частотой 20 вдохов в минуту (даже мы дышим реже — 10 вдохов в минуту). У завропод мозг, конечно, был намного меньше жирафьего, что отчасти облегчало задачу. Но так или иначе, кровь в голову загонять необходимо, хотя бы для ее периодического охлаждения в шее. Пока скелет этих ящеров не был еще достаточно изучен, не исключалось даже, что у них могло быть несколько последовательно расположенных сердец. Однако работу такого насоса практически невозможно синхронизировать, без чего он бесполезен. Расчеты массы органов жираф-фатитана, сделанные Хансом Кристианом Гунгой и его коллегами из Центра космической медицины в Берлине, предполагают, что тело этого ящера вмещало 200-килограммовое сердце и легкие объемом без малого 3 тысячи литров, что при частоте дыхания 3,5 вздоха в минуту позволяло получать ему более 200 литров кислорода в час. Вполне могли разместиться в его теле и более крупные органы. Само сердце было, вероятно, четырехкамерным, как у птиц. Если добавить к этой системе некоторые ноу-хау завропод (воздушные мешки) и жирафа (иная вязкость крови и концентрация клеток), а также утолстить стенки артерий и добавить на подошвах подушечки для аккумуляции крови, которые при сжатии (соприкосновении с грунтом) выталкивают кровь вверх (как у лошадей), то вполне можно получить животное с верхним давлением 600–750 миллиметров ртутного столба и без застойных явлений в конечностях.

Некоторые ноу-хау завропод использовали и летающие ящеры: меловой кецалькоатль (Quetzalcoatlus) весил не менее 75 килограммов (возможно, и 250), имел размах крыльев 10–12 метров, а их площадь составляла 10 квадратных метров. Если учесть, что самая крупная летающая птица — гигантская дрофа — имеет массу до 23 килограммов и при этом не особенно любит подниматься в воздух, то могла ли такая махина вообще летать? Анализ прочности костей конечностей и поясничных позвонков птерозавров, проведенный палеонтологом Марком Уиттоном из Портсмутского университета и биофизиком Майклом Хабибом из Университета имени Чэтема в Питтсбурге, а также изучение особенностей летательной перепонки показывают — да, могла. Кости у них были столь же прочные, как у гиппопотама, а гибкая перепонка обеспечивала большую подъемную силу, чем жесткое крыло птицы. Однако машущая часть полета была короткой по сравнению с планирующей, когда ящер мог развивать скорость до 90 километров в час. В основном он полагался на восходящие теплые потоки, подобно кондору. Это было крупнейшее животное из всех, что когда-либо поднимались в воздух. Чтобы взлететь, кецалькоатлю достаточно было дождаться порыва попутного ветра и расправить свои парусящие перепонки. В случае необходимости он мог разогнаться, используя все четыре лапы, как это делают, например, летучие мыши-вампиры.

Большие размеры растительноядных ящеров позволяли им быть недосягаемыми и для самых крупных хищников, которые когда-либо ходили по поверхности планеты, — тероподных динозавров. 12,5-метровый (в длину) тираннозавр (Tyrannosaurus) прекрасно знаком даже людям, далеким от палеонтологии, по многочисленным триллерам, где он выступает главным героем. Правда, пальму первенства у него постоянно пытаются отобрать и сделать это с максимальным шумом.

Сегодня в самые большие хищники среди наземных тварей прочат спинозавра (Spinosaurus), фрагменты скелета которого были найдены сто лет назад в Египте Эрнстом Штромером фон Райхенбахом из Национального палеонтологического музея Мюнхена. Для мюнхенского палеонтолога спинозавр остался загадкой: поначалу он решил, что высокие (до 1,6 метра) невральные отростки спинных позвонков могли поддерживать горб, похожий на бизоний, но позже предположил, что они были частью гребня, вроде того, что носили некоторые палеозойские ящеры. Он отметил, что узкие челюсти спинозавра необычны для хищных динозавров. Равно как и зубы — у большинства плотоядных теропод они похожи на зазубренные клинки, а у спинозавра — гладкие и конические, как колышки.

С 1930-х годов, когда немецкий барон писал свои работы, кости спинозавра и других спинозавридов обнаружены не только по всей Северной Африке, но и в Европе, Южной Америке, Восточной Азии и Австралии. По соотношению стабильных изотопов кислорода выяснилось, что спинозавриды были в основном пресноводными животными и питались преимущественно рыбой. Другая методика — компьютерная томография, сопряженная с моделированием распределения нагрузок на кости черепа, позволила предположить, что длинное крокодило-подобное рыло спинозавра и использовалось по-крокодильи — для ловли добычи в воде. Охотился ящер не только на речных обитателей — попасться ему в зубы могли и пришедший на водопой игуанодон, и даже пролетавший низко над водой в поисках рыбы птеродактиль. Остатки этих позвоночных действительно извлечены из «желудка» динозавра; сам желудок, конечно, не сохранился, но уцелело в виде чешуи и костей его содержимое. Новые находки окаменелостей подсказывают, что ребра у спинозавра были плотные и сильно выгнутые: они придавали туловищу необычную для теропод бочкообразную форму. Шея вытянутая, череп просто огромный: предположительно до 1,75 метра (если это так, то этот ящер был самым головастым из всех земных существ). Однако челюсти, опять же по сравнению с другими тероподами, — неожиданно тонкие и длинные, на конце морды загибающиеся внутрь и покрытые крошечными ямками. Кроме того, верхнюю челюсть укрепляет вторичное костное нёбо — еще одно сходство с крокодилами. Передние конечности и плечевой пояс большие и мощные, а задние — непропорционально короткие и тонкие… И как же все это выглядело?

Чтобы ответить на вопрос, палеонтологи из Чикагского университета и Миланского музея создали цифровую реконструкцию динозавра: на томографе отсканировали каждую имевшуюся в наличии спинозавридную кость и добавили изображения частей скелета с фотографий и зарисовок Штромера (сами находки вместе с музеем в апреле 1944 года были уничтожены англо-американской авиацией). В некоторых случаях пришлось масштабировать размеры костей, принадлежавших молодым особям, так, чтобы они подходили взрослым, а недостающие фрагменты были воссозданы с помощью компьютерной программы «цифровая глина», исходя из замеров скелетов, принадлежавших близким родственникам спинозавра — зухомиму (Suchomimus) и барионик-су (Вагуопух). Тщательно реконструировав и расположив в модели 83 позвонка, ученые решили, что длина взрослого спинозавра от носа до кончика хвоста составляла 15 метров, а то и все 18, больше чем у тираннозавра. Значит, перед нами предстал самый большой наземный хищник? Не будем спешить с выводами…

Исследователи Франсуа Террьен и Доналд Хендерсон из Королевского музея палеонтологии имени Туррелла в Драмхеллере (Канада) опубликовали недавно статью с детским названием «Моя теропода больше, чем твоя… или нет». Суть заметки в том, что в погоне за очередной сенсацией специалисты по динозаврам нередко пренебрегают скрупулезным анализом данных, особенно это касается «скучных» расчетов реальных размеров скелетов, от которых редко остается более трети всех костей. Пересчитав размеры динозавров по наиболее полно сохранившимся скелетам и черепам, палеонтологи выяснили: 12,5-метрового в длину и 10-тонного массой тираннозавра рано свергать с пьедестала. А спинозавр вряд ли вырастал больше чем на 12,5 метра в длину и весил около 11 тонн. Впрочем, другой ящер, открытый в Ливийской пустыне все тем же Эрнстом Штромером, мог быть и покрупнее: расчетная длина кархародонтозавра (Carcharodontosaurus) составляет около 13 метров при массе, близкой к 15 тоннам. Но его скелет, найденный пока в единственном числе, очень фрагментарен, чтобы что-то утверждать наверняка.