Книга: Динозавры. 150 000 000 лет господства на Земле

Мышцы и их работа

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.

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.

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.

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