Книга: Хроники тираннозавра: Биология и эволюция самого известного хищника в мире

Мягкие ткани

Мягкие ткани

Несколько лет назад возникла большая шумиха по поводу находки окаменелого сердца динозавра. Такое возможно: внутренние органы могут сохраниться в том случае, если они не успели сильно разложиться и попали в достаточное количество грязи или других осадочных материалов или если образовался естественный слепок, и тогда, даже если сами органы сгниют и не минерализуются, их исходная форма сохранится в окаменелом виде (примерно так же, как отпечаток лапы). К сожалению, в итоге это «сердце» оказалось всего лишь необычным каменным желваком, но его размер, форма, положение в скелете и общий вид в самом деле позволяли посчитать его серьезной заявкой на сенсацию. И у современных крокодилов, и у птиц четырехкамерные сердца, которые несколько отличаются от сердец остальных рептилий, и это позволяет предположить, что у динозавров было нечто похожее. Однако между крокодильими и птичьими сердцами есть некоторые различия, поэтому трудно понять, были динозавры в целом больше похожи на крокодилов или на птиц.

Значительно лучше изучены легкие и система воздушных мешков. Как уже упоминалось раньше, тероподы и завроподы были по большей части довольно пневматическими существами. В придачу к парным легким и синусам, которые есть у почти всех наземных тетраподов (некоторые амфибии практически утратили легкие, а у змей легкое только одно), у этих животных имеются расширения легких, заходящие не только в полость тела, но и во многие кости. Отверстия проницают наружную поверхность кости, потом полости расширяются и занимают большую часть внутреннего объема кости. У таких пневматических динозавров (и также у современных птиц и вымерших птерозавров) в некоторых костях имеются огромные полости; даже гигантские шейные позвонки некоторых крупных завроподов могут более чем на 90 % объема заполняться воздухом и только на несколько процентов – костной тканью. Однако то, что эти кости были полыми, не делало их непрочными, потому что их укрепляло огромное количество крошечных костных балок, называемых трабекулами, – немного похоже на то, как спицы придают жесткость велосипедному колесу, – и кость в разрезе могла выглядеть как пчелиные соты. Многие длинные кости (такие как бедренная) у животных полые: если разрезать коровью бедренную кость, то вы увидите, что середина пустая, однако полость, во-первых, довольно маленькая по сравнению с пневматической полостью у динозавра, во-вторых, заполнена костным мозгом, и, разумеется, подобные полости не встречаются в таких костях, как грудные позвонки.

Воздушные мешки заходили во многие кости динозавров, и в некоторых случаях практически по всему скелету обнаруживаются какие-нибудь пневматические расширения. В случае тираннозавров они сосредотачивались в позвоночном столбе и соединенных с ним костях. У тираннозавра, например, имелись пневматические отверстия в шейных позвонках и шейных ребрах, грудных позвонках и ребрах, крестцовых позвонках и первых нескольких хвостовых (хотя эти отверстия были довольно малы). Со временем у разных групп такие мешки перемещались все ниже по телу, и у некоторых нептичьих тероподов даже имелись пневматические участки плеч и передних лап, таза и ног, находившиеся на довольно приличном расстоянии от исходного местоположения в грудной клетке. Существует много групп воздушных мешков, и каждая пронизывает только определенные кости, так что мы можем проследить их развитие и продвижение по скелету.

Важно отметить, что у динозавров прохождение воздуха через легкие и воздушные мешки весьма отличалось от аналогичного процесса у млекопитающих. Мы вдыхаем, расширяя легкие, и воздух заполняет их. В наших легких есть многочисленные ветвящиеся трубки и трубочки, которые заканчиваются огромным количеством маленьких сферических образований. Здесь происходит газообмен, кислород поступает в кровоток, а углекислый газ уходит из него, потом мы выдыхаем и выталкиваем воздух обратно тем же путем, которым он вошел. Это двунаправленный воздушный поток: один и тот же «глоток» воздуха проходит внутрь и выходит наружу по одним и тем же путям легких.

У птиц эти разнокалиберные трубочки в легких соединяются друг с другом, и потому с виду напоминают не столько огромную кучу крошечных воздушных шариков, сколько лабиринт крошечных трубочек. Легкие также соединены с воздушными мешками, и все это вместе образует альтернативный дыхательный путь. При вдохе воздух затягивается в задние воздушные мешки, а оттуда переходит в легкие, потом в передние воздушные мешки и наконец выходит наружу. Следовательно, воздушный поток в легких оказывается односторонне направленным: воздух проходит по большей части дыхательной системы только в одну сторону, а воздушные мешки существуют исключительно для управления потоком, газообмен же происходит только в легких. В результате многие воздушные мешки представляют собой застойные тупики; тогда как мешки в полости тела используются в процессе дыхания, у ответвлений в костях нет таких функций, и обычно в них не наблюдается особенного потока воздуха, если он вообще присутствует.

Чрезвычайно интересное недавнее исследование показало, что аллигаторы и некоторые крупные ящерицы умеют дышать как птицы, несмотря на отсутствие воздушных мешков{27}. Многокамерная структура каким-то образом позволяет легким функционировать и как легкие, и как группа воздушных мешков у птиц, и поэтому воздушный поток получается однонаправленным. Это является превосходным аргументом в пользу однонаправленного воздушного потока при дыхании у динозавров и предполагает, что такой тип дыхания развился еще до возникновения архозавров и, следовательно, был по меньшей мере в начале эволюции универсальным для динозавров. Наличие множества воздушных мешков у тероподов свидетельствует о том, что данный признак сохранился и с тех пор даже расширился: легкое птиц, таким образом, очень похоже на динозавровое.

О пищеварительной системе динозавров известно мало, но для тероподов есть хоть какие-то данные. Местоположение желудка можно приблизительно определить по положению проглоченных костей в верхней части грудной полости различных тероподов. Мы имеем некоторое представление о форме кишечного тракта благодаря найденному в Италии невероятному ископаемому экземпляру крошечного теропода под названием сципионикс (Scipionyx). Это компсогнатид (а значит, близкий родственник тираннозавров), и у него сохранились различные органы или по крайней мере их отпечатки, и в том числе бо?льшая часть пищеварительной системы{28}. В целом она оказалась довольно короткой, как и ожидалось: и сципионикс, и тираннозавры были хищниками, поэтому должны были иметь относительно короткий и простой пищеварительный тракт, поскольку мясо в основном переваривается достаточно легко по сравнению с растительной пищей. Тот факт, что даже у тираннозавра копролиты (окаменелые фекалии) содержат различимые фрагменты костей, говорит нам, что тираннозавры не обладали сверхкислой пищеварительной системой, как у некоторых современных животных, т. е. были, вероятно, обыкновенными, а не исключительными животными в плане расщепления пищи.

Последняя важная система органов связана с выделением и размножением. Как отмечалось выше, тираннозавры (как все рептилии и птицы и даже некоторые млекопитающие, такие как утконос) имеют одинарную клоаку. Это общий выход мочеполового тракта и пищеварительной системы – проще говоря, все, что выводится из организма, выходит отсюда. Естественно, располагаться клоака должна была у основания хвоста и над самым задним концом седалищной кости. Мы знаем, что динозавры выделяли фекалии, потому что находим их копролиты, но, возможно, они производили экскременты, подобные птичьим и крокодильим, в которых фекалии и моча смешаны (отсюда белые потеки птичьего помета: в нем много мочевины), или же выделяли мочу отдельно, как делают разные птицы (по крайней мере иногда).

Клоака самок также должна была служить выходом для яиц. Яйца, скорее всего, формировались в двух яичниках и развивались в двух яйцеводах, в отличие от птиц, которые ограничиваются одним набором этих органов. Мы об этом знаем частично, потому что многие манирапторовые тероподы, по-видимому, откладывали яйца в гнезда по два, а также известен экземпляр троодонтида с парой яиц внутри тела – это показывает, что развивались оба яйца сразу. У тираннозавров многочисленные яйца, вероятно, формировались одновременно (что, похоже, было общим для многих тероподовых динозавров), причем это должно было происходить сразу в обоих яичниках.

Самец тираннозавра должен был доставить сперму в клоаку самки. Это может показаться невозможным при общем строении тираннозавров, но множество рептилий и птиц спариваются практически без каких-либо действий, кроме прижимания клоак друг к другу. Тем не менее размеры многих динозавров (и, конечно, форма их тела, когда речь заходит о бронированных стегозаврах) должны были делать спаривание неудобным, и могло требоваться нечто, помогающее преодолеть расстояние между клоаками.

Вообще говоря, некоторые животные с клоаками развили какую-либо форму «копулятивного органа». Этот термин не является некой данью излишней стыдливости, но в самом деле необходим, чтобы отличать такой орган от совсем иного пениса млекопитающих. У птиц и рептилий, обладающих подобными органами, они аналогичны (имеют ту же функцию), но не гомологичны (не имеют общего эволюционного происхождения) пенису и, следовательно, не должны называться тем же словом. Копулятивные органы могут быть короткими и простыми – или довольно длинными и сложными приспособлениями – в зависимости от того, как именно они функционируют, а также от имеющихся сложностей спаривания. У крупных тираннозавров вполне могло использоваться нечто, помогающее самцу дотянуться до самки, но мы вынуждены ограничиваться попытками так совместить два скелета друг с другом, чтобы копуляция могла считаться успешной (в одной музейной экспозиции два скелета динозавров смонтировали в позе спаривания). Чтобы получить некоторое представление, насколько причудливым может быть копулятивный орган, рекомендую поинтересоваться сексуальной биологией уток. Мгновенно раздувающийся орган, который, во-первых, длиннее своего обладателя, а во-вторых, имеет винтообразную форму – и это только начало. Утки – занятные, скажем так, животные в том, что касается секса.

Ключевыми элементами в совмещении этих животных друг с другом являются таз и задние ноги, а также важно, насколько многотонные тираннозаврины были способны объединять усилия, чтобы свести вместе свои репродуктивные органы. Одной из проблем должно было быть равновесие, но тут, вероятно, помогали гибкость и активное использование конечностей (и передних, и задних). Кстати, это удобная возможность перейти к следующей главе – к последней важной части скелета: конечностям.