Палеонтология

Велоцирапторы и тираннозавры оказались теплокровными, а стегозавры — нет

На протяжении десятилетий палеонтологи спорили, были ли динозавры теплокровными, как современные млекопитающие и птицы, или хладнокровными, как современные рептилии. Знание этого позволило бы понять, насколько они были активны и какова была их повседневная жизнь, но уверенно ответить на данный вопрос не удавалось. Теперь ученые представили новый метод изучения скорости метаболизма динозавров, использующий химические подсказки в костях.

«Нас как палеонтологов это очень волнует. Вопрос о том, были ли динозавры теплокровными или хладнокровными, — один из старейших вопросов в палеонтологии, и теперь мы думаем, что пришли к единому мнению, что большинство динозавров были теплокровными», — говорит ведущий автор статьи Ясмина Виманн (Jasmina Wiemann) из Калифорнийского технологического института.

Животные с высокой скоростью метаболизма эндотермичны, или теплокровны, они потребляют много кислорода и должны сжигать много калорий, чтобы поддерживать температуру тела и оставаться активными. Хладнокровные, или экзотермические, животные, такие как рептилии, меньше дышат и меньше едят. Их образ жизни менее энергетически затратен, чем у теплокровных животных, но за это приходится платить: температура тела хладнокровных животных зависит от внешних условий и они, как правило, менее активны, чем теплокровные существа.

Ученые пытались определить скорость метаболизма динозавров на основе химического и остеогистологического анализа их костей. «Ранее кости динозавров изучали с помощью изотопной геохимии, которая в основном работает как палеотермометр, — говорит Виманн. — Исследователи изучают минералы в окаменелостях и определяют, при каких температурах эти минералы будут формироваться. Это действительно классный подход, его появление произвело революцию, и он продолжает давать очень интересные сведения о физиологии вымерших животных. Но мы еще не совсем понимаем, как процессы окаменения изменяют изотопные сигналы, которые мы получаем, поэтому трудно однозначно сравнить данные окаменелостей с современными животными».

Еще один метод изучения метаболизма — скорость роста. «Если посмотреть на поперечное сечение костной ткани динозавра, там виден ряд линий, похожих на годичные кольца деревьев, которые соответствуют годам роста, — говорит один из авторов работы Маттео Фаббри (Matteo Fabbri) из Музея естественной истории имени Филда в Чикаго. — Посчитав линии роста и измерив расстояния между ними, можно увидеть, как быстро рос динозавр. Ограничение метода зависит от того, как вы преобразуете оценки скорости роста в метаболизм: более быстрый или более медленный рост может быть связан со стадией жизни животного, а не с его метаболизмом».

Новый метод, предложенный Виманн, Фаббри и их коллегами, направлен на один из самых основных признаков метаболизма: использование кислорода. При дыхании животных образуются побочные продукты, которые реагируют с белками, сахарами и липидами, оставляя после себя молекулярные следы, чрезвычайно стабильные и нерастворимые в воде, поэтому они сохраняются в процессе окаменения. По ним можно оценить, сколько кислорода вдыхал динозавр и, следовательно, какова была скорость его метаболизма.

Состав костей динозавров авторы работы исследовали с помощью рамановской инфракрасной спектроскопии и инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье. Они проанализировали бедренные кости 55 различных групп животных, включая динозавров, их летающих родственников птерозавров, их более дальних морских родственников плезиозавров, а также современных птиц, млекопитающих и ящериц. Ученые сравнили количество молекулярных побочных продуктов, связанных с дыханием, у современных животных с известной скоростью метаболизма и использовали эти данные, чтобы сделать вывод о скорости метаболизма древних животных.

Они выяснили, что скорость метаболизма динозавров в целом была высокой, но имелись и исключения. Ящеротазовые динозавры, такие как трицератопс и стегозавр, имели низкую скорость метаболизма, сравнимую с таковой у хладнокровных современных животных. Представители другой группы — птицетазовых динозавров, куда входили тероподы и зауроподы — двуногие, более похожие на птиц хищные динозавры, такие как велоцираптор и тираннозавр, а также гигантские травоядные динозавры с длинной шеей, такие как брахиозавр, — оказались теплокровными. Более того, у некоторых из них скорость метаболизма была сравнима с современными птицами и намного выше, чем у млекопитающих. Динозавры-тероподы — группа, в которую входят птицы, — развили высокий метаболизм еще до того, как некоторые из их представителей научились летать.

«Динозавры с более низким уровнем метаболизма в какой-то степени зависели от внешней температуры, — говорит Ясмина Виманн. — Ящерицы и черепахи сидят на солнце и греются, и нам, возможно, придется рассмотреть подобную "поведенческую" терморегуляцию у птицетазовых динозавров с исключительно низким уровнем метаболизма. С другой стороны, теплокровные динозавры должны были быть более активными, и им нужно было много есть. Теплокровные гигантские зауроподы были травоядными, и для питания этой метаболической системы требовалось много растительного вещества. У них была очень эффективная пищеварительная система, и, поскольку они были такими большими, для них, вероятно, было больше проблем с охлаждением, чем нагревом».

Исследование опубликовано в журнале Nature.

Конец юрского периода Европы

Последний, верхний юрский ярус – титонский (152-145 млн л.н.).

 Картина З. Буриана с юрским пейзажем Европы, компсогнатом, археоптериксами и рамфоринхами, летающими на заднем плане. 

В это время самым успешным и крупным хищным позвоночным был 8,5-метровый аллозавр. Основные находки происходят из Северной Америки и Европы, но встречаются, видимо, также в Австралии и Африке. Это популярный юрский динозавр, про которого даже сняли двухсерийный фильм «Баллада о Большом Але» (2000 г.). Первые окаменелости были описаны ещё в XIX в. 

Рядом с аллозаврами бегали самые мелкие динозавры – компсогнаты (разные виды от 0,5 до 1 м в длину). В Парке юрского периода 2 они изображены стайными хищниками, способными загрызть человека: 

Из других интересных позвоночных нужно отметить европейских анурогнатид (обитавших также в Азии) – мелких ночных насекомоядных птерозавров с большими глазами и короткой мордой:

Какой-то птеродактилоид летает над территорией будущей Германии: 

Тогда же появились древнейшие птицы – археоптериксы. Долгое время их считали уже настоящими птицами из-за перьев, но теперь многие учёные не уверены, что это уже птица, а не ещё динозавр:

 Ювенальный (невзрослый) представитель рода Sciurumimus (как выглядели взрослые пока неизвестно). Это тоже хищный теропод. Название переводится как «подражающий белке»: 

 Будущая Ярославская область (М. Шеханов): 

Плиозавры, найденные на волжских берегах (А. Атучин): 

Германское ракообразное Thylacocephala: 

 Древняя змея:

Поздний юрский период (около 166 – 142 млн л.н.)

Апогеем развития динозавров был поздний юрский – ранний меловой периоды. Это был наиболее классический мезозой и мезофит: господство ящеров и голосеменных растений. Птицы только-только выделялись из динозавров и не конкурировали с птерозаврами, достигшими в этот временной отрезок наибольшего разнообразия. Цветковые растения вроде бы уже возникали, но их влияние было ничтожным. Поздний юрский период дал буйную поросль динозавров, их основных эволюционных линий – длинношеие зауроподы, разнообразные тероподы, включая крупных хищников, стегозавры, игуанодоны и прочие. 

Долгое время дискуссионным было соотношение прозауроподов (типа триасовых платеозавров) и «настоящих» зауроподов. Часть учёных предполагала, что они имели разных предков среди ранних ящеротазовых динозавров, но скорее всего, поздние длинношеие полностью четвероногие зауроподы произошли от более ранних прозауропод. Для зауроподов характерны четвероногость, длинная шея и длинный хвост, растительноядность, большие и очень большие размеры. Первые гиганты среди них появились как раз в поздней юре. К ним относятся их классические представители – североамериканские диплодок и апатозавр (долгое время было непонятно, один это род или два, и у какого названия приоритет, но, вроде, теперь считается, что два разных рода). Ещё один известный представитель – брахиозавр (это целый род, виды которого встречались в Африке, Европе и Северной Америке).Огромные размеры и смещение у части видов ноздрей всё дальше в сторону макушки привели к предположению, что они вели полуводный образ жизни, что неверно. Также неправильны ранние изображения зауропод с гибкими как змея шеями и хвостами – они были жестки и малоподвижны, а хвосты не волочились по земле, а висели при движении параллельно земле. У зауропод были очень маленькие мозги по отношению к телу, но для лучшего управления телом у них сильно развился спинной мозг, что ближе к хвосту. Зауроподы – крупнейшие наземные животные. Длинна некоторых (сейсмозавра, ныне считающегося видом диплодоков) доходила до 40 – 50 м, а весь – до 110 тонн. Средняя длинна апатозавров – 22 м, диплодоков – 25 м. 

И ещё несколько позвоночных позднеюрской Северной Америки. 

 Кубинские водный плиозавр Gallardosaurus и птерозавры Cacibupteyx и Nesodactylus by Gabriel Ugueto: 

Аллозавр – наиболее успешный хищный динозавр поздней юры, о котором будет подробнее сказано в следующих постах (by Harrison Keller Pyle): 

Портрет аллозавра от А. Атучина: 

Стегозавр : 

Небольшой травоядный птицетазовый Camptosaurus: 

Калловейский век Северной Америки (166 – 163 млн л.н.) (рис., кажется, С. Красовского):

Моря юрского периода

Просто тишь да гладь...

морская живность: ящеры, рыбы, морские лилии, головоногие моллюски:

Возникшие к юрскому периоду морские ящеры плезиозавры делились на две ветви: плезиозавры (с длинной шеей) и плиозавры (с массивной головой на короткой шее). Рис. А. Атучина (?)

Море на территории Восточной Европы (рис. М. Шеханова). Ихтиозавр офтальмозавр и аммониты Titanites (головоногие), а также рыба-химера (справа):

Северо-Восток Европы занимали в Мезозое море и островные архипелаги:

Ракообразное Dollocaris ingens:

Аммонит Megateuthis и белемнит Parkinsonia. Аммониты названы так за круглую раковину (от египетского бога Амона с рогами барана). Белемниты (белемнон — «метательный снаряд» по гречески) были отрядом головоногих с удлинённым туловищем и внутренней раковиной (именно их издревле люди находили и использовали как амулеты, украшения или даже лекарства, известны они как чёртовы пальцы):

Самка и самцы Cadochamoussetia tschernyschewi:

Вряд ли такое было возможно, но выглядит красиво (рыбы то в арктических широтах плавают, но вот насчёт рептилий не уверен):

Плиозавр со специфическим строением челюстей, найденный на нижней Волге и названный в честь персонажа калмыцкой мифологии - лусхан:

Раннеюрский Rhomaleosaurus:

Шарлотта Хоман / Charlotte Hohman

Студентка-палеонтолог из университета штата Монтана, США

Середина юрского периода Европы, Азии и Гондваны (Австралии, Антарктиды, Южной Америки, Африки)

Артов по этому времени у меня оказалось мало, да и немного известно о тогдашних обитателях значительной части суши. Фауны не была столь бедной, просто мало среднеюрских слоёв там сохранилось, ещё меньше обнаружено.

Юрский период 1

Гондвана уже раскололась и в течении этих 56 млн лет распад продолжался; южный континент Пангея продержался почти до мелового периода, но тоже распался на Южную Америку с Африкой и Австралию с Антарктидой (эти материки разделились позже).

Самые ранние юрские материалы найдены в Европе и Северной Америке, почему ниже будут арты по этим регионам раннего юрского периода. Климат тогда был тёплым и способствовал разрастанию лесов.

Шишки Araucaria mirabilis:

Agathis jurassica:

По соседству с дилофозаврами жили поздние прозауроподы Anchisaurus:

Конец триасового периода

Конец триасового периода Триасовый период учёные делят на несколько ярусов (индский, оленёкский, анизийский, ладинский, карнийский, норийские, рэтский) и три отдела (нижний, средний и верхний). Многообразие живых форм, возникших и вымерших за это время, было большим, не меньше, наверное, чем в соседние периоды. Но палеоарта про триас сравнительно немного, а у меня он ещё и не всегда расфасован по ярусам, так что в прошлых постах я не акцентировал внимание на хронологических этапах, только географии. В этом посту будут последние арты по триасу – южноамериканские, верхнего отдела.

Динозаврики Buriolestes schultzi by Márcio L. Castro:

Геррерозавры – одни из ранних теропод (автор Влад Константинов):

траверсодон с перспективами:

В Китае нашли уникальное яйцо динозавра