Текст книги "До и после динозавров"
Автор книги: Андрей Журавлёв
сообщить о нарушении
Текущая страница: 17 (всего у книги 24 страниц)
Немного о динозаврах
Вот тут-то и появились звери, которые идеально чувствовали себя в любую мезозойскую погоду и при этом избежали проблем с дыханием и бегом. Этими зверями были динозавры ( греч.«ужасные ящерицы» или «ящеры»). Динозавры произошли в среднетриасовую эпоху (около 230 млн лет назад) от текодонтов.
Ныне описано уже более 800 родов и 1000 видов динозавров. Все первые динозавры были двуногими хищниками. Бедренные кости и голеностопные суставы у динозавров были повернуты так, что задние ноги двигались под туловищем. Колени и лодыжки расположились под бедрами, не сдерживая развития могучей ножной мускулатуры. Голеностопный сустав пружинил при ходьбе, сохраняя силы. Опора переместилась на третий (средний) палец. Суставной механизм препятствовал отклонению бедренной кости от правильного положения. Сросшиеся тазовые кости превратили хвост в дополнительную опору. Вся удачная и экономная конструкция для передвижения позволила динозаврам намного превзойти своих современников – прочих ящеров и древних млекопитающих (не говоря уж об их зверообразных предках). Те все продолжали пресмыкаться.
Их динозавры и потеснили, щеголяя выпрямленной двуногой походкой. Судя по следовым дорожкам, динозавры проходили до 5,5 км/ч. Бегать некоторые звероногие динозавры могли и быстрее и, возможно, носились на скорости до 40 км/ч. (Внешне несколько напоминающие динозавров страусы развивают изрядную скорость – до 80 км/ч, а игуана «Иисус Христос» разгоняется на задних лапах так, что перебегает неширокие речки по поверхности воды.) Двуногость дает выигрыш и в маневренности.
Отчетливые отпечатки динозавровой стопы часто встречаются на поверхности мезозойских озерных отложений. Конечно, не всегда следы характерной трехпалой конечности ясно пропечатывались в илу. Сгладило их и время, а точнее – выветривание. Не видя всей следовой дорожки и не зная о динозаврах, можно принять расплывчатые очертания отдельных участков следа за отпечаток ступни человека, но очень большого. Так более ста лет назад и родилась «нездоровая сенсация», которую раз в три года любят по новой прокручивать в газетах. И сколько на динозавровом наСЛЕДии историй наверчено, начиная со страшных сказок Елены Блаватской о вымерших гигантах-атлантах и общем измельчании человеческого рода! Нам бы, «продвинутым», опыт «дикарей»-апачей, истребленных цивилизованными американцами, употребить. Они по особенностям нажима конечности на грунт устанавливали пол, положение головы и изменения в направлении движения животного, оставившего следовую дорожку.
Последующие 140 млн лет (в два с лишним раза дольше, чем со времени вымирания последних динозавров до первых шагов более-менее человекообразных существ) почти все, что передвигалось по суше и имело размер свыше метра, было динозавром.
В триасовом периоде динозавры застали цинодонтов, четвероногих текодонтов и последних парарептилий – проколофонов. Расцвет динозавров наступил в юрском периоде, когда они основательно потеснили прочих ящеров. По строению тазового пояса динозавров подразделяют на птицетазовых и ящеротазовых. Среди птицетазовых в середине юры обособились стегозавры ( греч.«крытые ящеры») и панцирные динозавры. Вдоль спины стегозавров протягивались два ряда ороговевших костных пластин или шипов. По ним проходили многочисленные кровеносные сосуды. Эти украшения рассеивали тепло, а для защиты использовался унизанный крупными шипами хвост.
У панцирных динозавров череп и туловище были покрыты костяными пластинами. Над глазницами иногда торчали два продольных шипа. Предчелюстные кости разрослись в виде клюва. Зубы были мелкие, сжатые с боков, верхний край рассечен на зубчики. Пищу они употребляли мягкую и сочную. Щитки панциря образовали узкие полукольца. Тяжелый панцирь двухъярусного строения из нижних костных пластин и верхних килеватых шипов защищал шею и надплечевую область. Задняя часть хвоста состояла из сросшихся по всей длине позвонков и окостеневших сухожилий. На конце этой палицы сидела костяная булава или колун, 20–25 кг весом. Таким набалдашником панцирник мог сильно поранить неосторожного охотника. На костях голени крупных хищников иногда находят отметины, оставленные отбивавшимися ящерами. Со временем броня панцирных динозавров усилилась, но шипы стали ажурнее, обеспечив кровоснабжение кожи и тем самым – теплообмен. Это были крупные животные до 8–9 м длиной и до 3,5 т весом. Образ жизни вели скорее земноводный. Приплюснутое бочковидное тело было охвачено похожими на бочечные обручи ребрами, далеко заходящими на брюшную сторону. Расширенные копытообразные, широко расставленные концевые фаланги пальцев хорошо чувствовали мягкий проседавший грунт.
Своей вершины развития птицетазовые достигли в меловом периоде с появлением цератопсов ( греч.«рогачи») и гадрозавров ( греч.«сильные ящеры»). На передних лапах здоровенных двуногих гадрозавров, или «утконосых» ящеров были перепонки, помогавшие плавать. В челюстях наряду с основным рядом зубов располагалось несколько замещавших рядов. В получившейся «батарее» с острым режущим краем общее число зубов доходило до 1200, но в рабочем состоянии пребывало не более трети из них. Прочие вступали в строй по мере истирания. Самый крупный гадрозавр, монгольский завролоф ( греч.«ящер с гребнем»), был 15–17 м длиной и 7–9 т весом.
Возможно, что причудливые гребни гадрозавров производили приятное впечатление на самок и устрашающее – на соперников. Изысканный ритуал заменил смертельную схватку. Есть предположение, что сложные внутренние пустоты в гребне, сообщавшиеся с носовой полостью, резонировали и усиливали звуки, издаваемые ящером. Животные оповещали своим низким и глубоким голосом обильное потомство и соплеменников. Оставленные ими следы говорят о стадном поведении. Гадрозавры строили огороженные гнезда на площади более квадратного километра. Яйца у них были круглые, средних размеров. Из них одновременно вылуплялись маленькие (в 20–30 раз по длине и в 10 тыс. раз по весу мельче взрослых особей!) гадрозаврики. Так, одной стайкой они и росли первые месяцы под присмотром заботливых родителей.
Примитивные цератопсы тоже были двуногими, как пситтакозавр ( греч.«попугай-ящер»), мелкими ящерами с заметным клювом, но без воротника. Пситтакозавр уже умел жевать, двигая челюстью вперед-назад и слева направо. Все его потомки перешли на четырехногое хождение. Азиатский позднемеловой протоцератопс ( греч.«предшественник-рогач») уже бегал на всех четырех, но воротник у него служил только для прикрепления челюстных мышц. Зубы превратились в батареи из колонок с двумя корнями, а челюсть двигалась только вперед-назад. Протоцератопс рыл воронковидные гнезда, куда вертикально откладывал четное число (до 24) небольших удлиненных яиц с приостренным концом. У крупных североамериканских рогачей воротник надежно защищал уязвимую мясистую шею от хищников и часто сам был покрыт длиннющими шипами. Некоторые рога были по полутора метров длиной. Сами ящеры очень разнились по размерам, от 60 см (микроцератопс – греч.«малютка-рогач») до 9 м в длину (трицератопс – греч.«трехрог»). Причем последний (а в ряду рогатых ящеров он действительно стал последним) весил до 6 т. Невзирая на столь внушительные размеры, эти ящеры прекрасно бегали. Трудно даже вообразить, что могло натворить разогнавшееся стадо рогачей голов в семьдесят.
Среди ящеротазовых возникли длинношеие ящероногие с увеличенными ноздрями и выступающим когтем на первом пальце. В позднетриасовую и раннеюрскую эпохи преобладали прозавроподы, которые были крупнейшими растительноядными того времени. Некоторые из них еще были двуногими. Позднее, в середине юрского периода, их сменили собственно завроподы, которые вернулись к передвижению на всех четырех. У завропод были колонноподобные конечности, с почти вертикальным положением плюсн. Коронки зубов были ложкоподобными или цилиндрическими с правильным – зуб в зуб – прикусом. Такими зубами при наличии длинной гибкой шеи можно было зачерпывать мягкие водоросли или сгребать листья с веток. Возможно, завроподы и были такими большими потому, что долго переваривали пищу, а не потому, что много ели. Перемалывать растительную пищу им помогали заглоченные камни. Ноздри открывались над глазами, а шея удлинилась до 10–12 и даже до 19 позвонков с вильчатыми невральными отростками. Ажурные позвонки облегчали вес шеи, а позвоночные отростки страховали дыхательные и кровеносные пути, чтобы ящер сам себя не придушил, неосторожно повернув шею. В хвосте насчитывалось до 90 позвонков.
В юрском периоде завроподы достигли небывалых для всех наземных животных размеров. Диплодок ( греч.«двудощечный») весил 15–20 т, превышал в длину 25 м, но голова была не более 60 см. В этой головке мог поместиться только кроличий по весу мозг (100–150 г). В какой-то степени этот недостаток восполнялся расширениями спинного мозга в области плечевого и особенно тазового поясов, управлявшего двигательными центрами. (Задним мозгом диплодок был если и не крепок, то уж крепче, чем гладким передним.) Брахиозавр ( греч.«плечистый ящер») был покороче, но весил 32 или 80 т. У китайского маменчизавра шея была в половину 22-метровой длины всего ящера. Найдены отдельные кости, по которым можно предполагать, что были ящеры и покрупнее. Завроподы побили рекорд по размеру костей – есть лопатки по 2,4 м и позвонки по 1,5 м длиной. Ящер, которому принадлежала лопатка, назван ультразавром («сверхящером»). Такая рептилия могла весить свыше 80 т и превзойти в размерах даже синего кита (33 м). В Южной Америке завроподы дожили почти до самого конца мелового периода. Их изящные шеи украсили различные шипы и выросты. Предполагается, что один из них (аргентинозавр) дорастал до 45 м.
При столь внушительных размерах завроподы несли круглые яйца не более 25 см в поперечнике. До «взрослых» размеров они дорастали в первые 5–8 лет жизни, но могли жить до 150–200 лет. (Во всяком случае, крокодилы живут до 70 лет, а черепахи – более 150 лет; желающие могут проверить.) Поскольку с увеличением длины масса возрастает в три раза, а поперечное сечение мускулов – только в два, вряд ли все завроподы хорошо могли себя чувствовать на суше. Особенно при слабом окостенении суставных поверхностей костей в конечностях. Следы завропод (по 80 см в поперечнике), оставленные под водой, положение ноздрей, сдвинутых далеко назад, и огромная масса скорее свидетельствуют о полуводном образе жизни этих гигантов. Интересно, что опирались они на передние лапы, а задними, наверное, поддерживали тело на плаву, помогая длинным, сжатым с боков хвостом. Их редкие палочковидные зубы использовались как черпак для водорослей (или рачков).
Другой ветвью ящеротазовых были хищные двуногие ящеры. Подвижная нижняя челюсть и удлиненные передние конечности с тремя пальцами, приспособленными для захвата и собирания, сделали их непревзойденными хищниками. Конец хвоста намертво сцеплялся перекрывавшимися позвонками и плотно облекался костными нитями. Такой хвост при беге держался на весу и служил балансиром. В меловом периоде среди них обычны стали огромные тираннозавриды ( греч.«тираны-ящеры»), целурозавры ( греч.«полохвостые ящеры») и крокодилоподобные спинозавры ( лат.«шипастый» и греч.«ящер») с двухметровыми позвоночными отростками вдоль спины.
Особенно разнообразны были целурозавры со страусоподобными орнитомимозаврами ( греч.«птицеподобные ящеры»), длиннорылыми, клювастыми овирапторозаврами ( греч.«яйца-похищающие ящеры») и дромеозаврами ( греч.«бегающие ящеры») с серповидными когтями. Самые мелкие из них «гнездились» колониями. Они даже высиживали яйца, которые были «яйцевидной», как у птиц, формы. Овираптор и получил свое обидное прозвище, поскольку найден был среди яиц, но, как оказалось, – в собственном гнезде.
Среди позднемеловых хищников выделялся тираннозавр, возвышавшийся на 6 м (мог бы заглянуть в окно третьего этажа), 14 м длиной и 5–8 т весом. Один шаг такого зверя и – 4 м пройдено. Только череп у него был 1,6 м длиной. Есть предположение, что южноамериканский гиганотозавр был еще крупнее, но при том мозг занимал у него меньший объем. А у африканского кархародонтозавра зубастый череп достигал длины 1,8 м. (По величине черепа его перещеголяли лишь плиозавры – 2,7 м.) При внушительных габаритах тираннозавры остались почти без передних конечностей, зубы у них были притуплены, а соединение двух отделов нижней челюсти тонкой венечной костью было непрочным на излом. Эти звери скорее были трупоядами, чем хищниками. А вот в дромеозаврах заостренные зубы, гибкость и цепкие кисти выявляют стремительных охотников. У орнитомимов были слабые челюсти, одетые в расширенный роговой клюв, и слабые передние конечности. Но они могли догонять мелких позвоночных и беспозвоночных. Один из них, хоть и назван галлимимом ( греч.«курицеподобный»), клювом напоминал утку и подобно утке процеживал воду в поисках рачков. Овирапторы с сильными, беззубыми, напоминавшими клюв попугая челюстями могли питаться крупными озерными двустворками. Они вели полуводный образ жизни.
Несмотря на всю свою непохожесть, динозавры в разнообразии жизненных форм сильно уступали млекопитающим, давшим плавающих, роющих, летающих, планирующих, скачущих и бегающих зверей. Возможно, главным ограничителем стало отсутствие настоящей теплокровности.
Холодно – теплее
У позвоночных в скелете накапливаются значительные запасы фосфата. В случае крайней необходимости, когда иссякают внешние источники, они восполняют энергозатраты. Прочие животные (некоторые раки, многощетинковые черви, брахиоподы) сами спрятались под фосфатным скелетом. Ослаблять внешний покров нежелательно даже на время. Собственная энергетическая подстанция, вероятно, предопределила переход позвоночных к сохранению постоянной температуры тела (теплокровности).
Млекопитающие, птицы и, наверное, некоторые цинодонты теплокровны благодаря высокой отдаче тепла от обмена веществ, мускульных сокращений и теплоизоляции (шерсть или перья). Все это позволяет сохранять температуру тела почти неизменной – в пределах всего 2 °C. Современные пресмыкающиеся согреваются извне – под лучами солнца или теплом, отражаемым Землей (особенно по ночам в пустыне). Кожистые и зеленые морские черепахи, одетые в панцири-термостаты, менее зависимы от внешних источников. Они и плавают с нечерепашьей скоростью – до 36 км в час. Наоборот, древесные ленивцы, будучи млекопитающими, настолько «обленились», что низкие темпы обмена веществ опустили температуру их тела до 20 °C. Только-только хватает для пищеварения. У самых крупных наземных пресмыкающихся температура не превышает 14 °C при 20 °C снаружи (комодский варан весом 912 кг) или меняется в широких пределах от 36 °C летом до 24 °C зимой (австралийские вараниды). Выходит, о температуре динозавров можно только догадываться? Со времен находок заполярных поселений динозавров на Аляске споры об их теплокровности участились. Изучение динозавровых носов, также как сравнение строения динозавровых и птичьих костей и зубов, сильно повредило этой популярной гипотезе. Если бы 30—80-тонный брахиозавр был теплокровным, то при собственной температуре 37 °C он терял бы 170 л воды в день (или 2 г в секунду), если бы, конечно, успевал восполнять эту потерю. То есть существуют ограничения, связанные с перегревом. Кроме того, ему нужно было бы в 19 раз больше пищи, чем жирафу, и это при одинаковых размерах головы. Среди крупнейших современных зверей и даже рыб нет растительноядных. Все они потребляют более калорийную пищу и живут в воде, спасаясь от перегрева (190-тонный синий кит и 15-тонная китовая акула).
Крупные позвоночные (и пресмыкающиеся, и млекопитающие) обладают сходным замедленным обменом веществ и сохраняют относительно постоянную внутреннюю (сердцевинную) температуру. Температура поддерживается большой массой тела (гигантотермией). Гигантотермия достигается быстрее, если добавить внешнюю изоляцию (например, горб или толстый хвост), которая замедлит излучение тепла. Гигантотермные позвоночные хорошо защищены от переохлаждения и перегрева. Горбатость или хвостатость, по-видимому, была присуща многим динозаврам (диплодок, протоцератопс, стегозавр и другие). Горбатые динозавры выжили в жарких юрских и меловых условиях, приведших к гибели многих наземных организмов.
Все они, впрочем, были ящерами весомыми. А как же мелочь?
Меловые целурозавры приобрели много типично птичьих Признаков, включая размеры яиц, строение скорлупы, тип гнездования, характер оперения и, кроме того, широкую грудину гибкую шею, окостеневшие грудные ребра, большие глазницы и относительно большой мозг. Находки меловых «пернатых» динозавров в Китае подсказали, что динозавровая мелюзга действительно могла быть теплокровной. (В принципе на тканевом уровне между чешуей и пером разница почти не заметна) Перья, правда, торчали очень своеобычно.
Синозавроптерикс («китайский ящерокрыл») был размером с небольшого страуса. От его высокого узкого тела отходил весьма длинный хвост и довольно короткие, но крепкие передние конечности. Шкурка была утыкана полыми извилистыми нитями до пяти сантиметров длиной. Они ветвились подобно перышкам современных птиц, но не имели ни крючков, ни бородок, характерных для маховых перьев. Передними конечностями с массивным первым пальцем, несущим крупный коготь, ящерокрыл мог умерщвлять свою добычу. В его желудке сохранились остатки последней трапезы: ящерицы и мелкие млекопитающие. В отличие от птиц у его самки было два яйцеклада, через которые она откладывала множество мелких яиц. Другой китайский «птицединозавр» – протархеоптерикс – носил настоящие перья. Каудиптер ( лат.и греч.«хвостопер») выглядел как недощипанный индюк – с длинными перьями только на передних лапах и на хвосте. Такие перья могли использоваться только для прохаживания перед самкой и ухаживания за ней, но не для полета. У микрораптора длинные перья покрывали все четыре конечности и кончик хвоста. Многие, глядя на реконструкции этого мелкого ящера, задумались: уж не летал ли он? Но на рисунках его облику придали «излишне» птичий вид. На самом деле площадь крыльев маловата для создания подъемной силы, и ящер мог только планировать.
Интересно, что российский палеонтолог Сергей Михаилович Курганов предсказал наличие перьев у динозавров по одному строению скелета за 15 лет до китайских находок.
Описанный им монгольский авимим ( лат.«птицеподобный») был около 80 см величиной, с короткими и широкими за счет второстепенных маховых перьев крыльями. Возможно, авимим мог вспархивать во время охоты или при опасности, как плохо летающие птицы. Важнее то, что у меловых ящеров обнаружился сохранявший тепло перьевой покров.
Все эти признаки, хотя и надежные, все-таки косвенные. Вот если бы измерить температуру у самого динозавра. Оказалось – можно и это. У теплокровных животных температура примерно одна и та же по всему телу. (Градусник, не боясь ошибиться, можно вставлять и под мышку, и в рот, и еще куда-нибудь). Иначе у холоднокровных. У них конечности и другие выступающие части, как правило, холоднее. (Может быть, поэтому у китайских «дракончиков» оперение в первую очередь появилось на лапах и хвосте?) Далее запускаем в ход уже знакомые изотопы кислорода и по их соотношению меряем температуру в конечностях (фаланги пальцев) и теле (основной скелет) позднемеловых динозавров.
Все они оказались немного разными. Юный растительноядный гипсилофодонт больше полагался на внешнее тепло, но перепад температур в разных частях его тела был меньше, чем у холоднокровных той же размерности. Небольшой протоцератопс был достаточно резв, а подросток цератопс сохранял почти постоянную температуру. Крупный (7–9 м длиной и около 5 т весом) гадрозавр отличался среди них самым высоким уровнем обмена веществ. Значит, темпы обмена веществ у позднемеловых динозавров были выше, чем у современных пресмыкающихся, но не такими высокими, как у млекопитающих и птиц. Но и этого хватало для сохранения почти постоянной температуры тела при внешних изменениях в пределах 10–15 °C, как в безморозном позднемеловом климате.
Даже гигантотермия была достаточным условием, чтобы динозавры стали крупнейшими травоядными животными на суше. Два важных изменения произошли там в раннеюрскую и позднемеловую эпохи. Во-первых, появились животные, способные ощипывать ветки деревьев. Это были длинношеие и длиннолапые прозавроподы (до 10 м длиной). До сих пор растительноядные буквально не поднимали голову от земли. Во-вторых, животные научились жевать. Все палеозойские и большинство триасовых позвоночных поедали растения, как современные черепахи, срезающие или нарезающие кусочки острыми ножницеподобными челюстями. Размалыванию пищи во рту у них препятствует отсутствие продольного или поперечного смещения нижней челюсти по отношению к верхней. Среди триасовых зверей жевать могли только некоторые цинодонты, ринхозавры и проколофоны. Измельчать пищу жеванием независимо стали разные птицетазовые динозавры, клювоголовые ящерицы и многобугорчатые млекопитающие. А к теплокровности, по-видимому, приблизились и другие архозавры – птерозавры.
