Чого ми не знали про динозаврів. Уривок з книги "Динозаври. Новий погляд"

Нещодавно ми писали про видавництво "Бородатий Тамарин", засновниками якого є український письменник Максим Кідрук та його дружина Тетяна. Серед перших книг видавництва - монументальна робота "Динозаври. Новий погляд" провідного світового палеонтолога з Британії, професора Брістольського університету Майкла Джеймса Бентона. 

67-річний Бентон зробив фундаментальний внесок у розуміння історії життя, розуміння зміни біорізноманіття з плином часу. Ключовою темою його досліджень є найбільш масове вимирання всіх часів, яке відбулося понад 250 мільйонів років тому. 

Бентон є автором кількох підручників з палеонтології (наприклад Vertebrate Palaeontology) та дитячих книжок на тему динозаврів. Він також був консультантом при створенні програми BBC "Прогулянки з динозаврами", програм Paleoworld на Discovery Science. Також він брав участь у програмі BBC 2002 року "День, коли Земля майже загинула".

У грудні 2010 року на честь Бентона було названо ринхозавра Bentonyx.

В своїй книзі вчений розповів про справжню наукову дисципліну з вивчення динозаврів. Про нові технології, що розкрили секрети, приховані в доісторичних кістках, які раніше неможливо було передбачити. Наприклад зараз можливо визначити колір динозаврів, силу їхнього укусу, максимальну швидкість і навіть те, чи піклувалися вони про дитинчат.

Розповідь Бентона доводить, що динозаври, хоч і давно вимерли, все ще залишаються частиною нашого світу.

Майкл Джеймс Бентон (Michael James Benton), палеонтолог. Фото: The Royal Society

З уривку цієї книги ви дізнаєтесь:

• Революційний погляд провідного світового палеонтолога, професора Брістольського університету, Майкла Джеймса Бентонна, на модель походження динозаврів
• Де схований дарвінізм (тобто виживання) в сьогоденній еволюції тварин
• Конкурентна перевага динозаврів (теж революційний погляд) над попередниками
• Дослідження розмірів та манери харчування ринхозаврів 

Розділ 1. Походження динозаврів

Одне відомо точно: динозаври виникли в тріасовий період, між 252 та 201 мільйонами років тому. Майже в усьому іншому ми невпевнені. Наприклад, коли саме вони з’явилися, у ранньому чи пізньому тріасі? Який був світ, коли вони вийшли на сцену? Чи проторували вони шлях до панування в глобальній екосистемі відчайдушною боротьбою з іншими тваринами або ж їм просто пощастило посісти своє місце? Всі ці теми були актуальними у 1980-х, коли я починав кар’єру палеонтолога. Все своє життя я присвятив пошуку відповідей на ці питання, проте не можу сказати, що знайшов їх усі: щоразу, коли розв’язуєш одну проблему, виникають нові. Це розповідь про мінливі уявлення щодо еволюції, нові скам’янілості й нові дослідження.

Навчаючись у докторантурі, я намагався розробити екологічну модель походження динозаврів. Тодішня "стандартна" модель являла собою триетапний процес.

• Спершу синапсиди, пращури ссавців, були панівними всеїдними.
• Потім синапсидів витіснили ринхозаври як травоїдні та ранні архозаври як м’ясоїдні. До архозаврів належать сучасні птахи й крокодили, а також динозаври та їхні пращури.
• Нарешті, ринхозаври і ранні архозаври поступилися динозаврам. Ми невдовзі зустрінемося з усіма цими тваринами й особливу увагу звернемо на ринхозаврів і перших динозаврів.

Фото: Ілюстрація з книги про динозаврів

Вважалося, що ці етапи утворювали екологічну естафету, в якій одна група поступається іншій, а та своєю чергою поступається наступній. Цю модель походження динозаврів запропонували двоє видатних американських палеонтологів Ел Ромер і Нед Колберт, автори всіх стандартних підручників, тож їхні ідеї були поширені та відомі.

Важливо, що естафетна модель Ромера–Колберта припускає конкуренцію між усіма цими тваринами, і що динозаври в якийсь спосіб вибороли собі шлях до панування. Як їм це вдалося? Можливо, тому, що вони мали вертикальну поставу, тож могли бігати швидше за своїх менш успішних сусідів.

У ширшому еволюційному розумінні модель екологічної естафети Ромера–Колберта твердо вкладалася в припущення, що масштабна еволюція була поступальною.

Я запропонував цілковито протилежний погляд у статті 1983 року, будучи тоді зухвалим молодим науковим співробітником. Я стверджував, що динозаври вирвалися на сцену приблизно 230 мільйонів років тому не після тривалої конкурентної боротьби, а після епізоду вимирання.

Ринхозаврів і ранніх архозаврів убила зміна клімату, що спричинила посушливі умови й поширення нових видів рослин, зокрема хвойних. Ринхозаври засмучено жували жорсткі голки та шишки з хвойних дерев, що постали на сухому ґрунті; власне, вони звикли харчуватися такими ж жорсткими, але більш поживними рослинами на кшталт насінних папоротей, але ті потребували вологішого клімату. Можливо, посушливий клімат і поширення хвойних спричинили швидку кончину насінних папоротей, а за ними й ринхозаврів. Під час свого розквіту ринхозаври були дуже численними й становили до 80 відсотків усієї викопної фауни. Після їхнього вимирання динозаври скористалися нагодою й поширилися в порожньому екопросторі — це, як я стверджував 1983-го, радше опортунізм, аніж прогрес.

Фото: Основні етапи походження динозаврів тріасового періоду, зображення з книги

Ця моя ідея, напевно, дуже дратувала визнаних палеонтологів. Справді, у мене відбулася палка й неочікувана дискусія з британським патріархом досліджень тріасових динозаврів, головою відділу динозаврів Музею природничої історії Лондона, доктором Аланом Черіґом. Він перехопив мене на конференції в Манчестері 1985-го, і в нас було серйозне обговорення — у душі. (У ті часи конференції зазвичай проводили в університетських гуртожитках із загальним душем.) Я намагався переконати Черіґа, що для розв’язання великих проблем макроеволюції варто використовувати числові й філогенетичні методи, але він не погоджувався. Ми лишилися кожен на своєму й розійшлися мирно, хоч і трохи пригніченими.

Отже, це розповідь про масштабні еволюційні зміни, яка, втім, залежить від хорошого знання скам’янілостей, порід і моделей, які цю еволюцію описують. Нам треба розглянути екологію тріасових звірів, потім ринхозаврів (дивну, але привабливу групу тріасових тварин, які є важливими в багатьох аспектах), тоді питання найперших динозаврів, і насамкінець те, як скласти докупи історію скам’янілих знахідок, кліматичних змін і масових вимирань, щоб дізнатися, яким чином динозаври запанували на Землі.

Екологія та походження динозаврів

То чому Ромер, Колберт і Черіґ стверджували, що динозаври витіснили своїх суперників у конкурентній боротьбі? Частково через припущення про поступовість еволюції — динозаври замінили своїх суперників-невдах (синапсидів, ринхозаврів і ранніх архозаврів), а їх і собі 180 мільйонів років потому замінили ссавці. Кожен етап на цьому шляху супроводжувало певне вдосконалення, завдяки якому тварини ставали швидшими, розумнішими або принаймні кращими суперниками.

У дечому це чистий дарвінізм — виживання найпристосованішого, постійне вдосконалення. Втім, із 1980-го ми дізналися, що еволюція не є однонаправленою чи непохитною. Власне, довкілля продовжує змінюватися — клімат стає теплішим чи прохолоднішим, континенти рухаються, виникають гірські кряжі, підіймається і спадає рівень моря. Унаслідок цих змін рослини й тварини продовжують адаптуватися в суто дарвіністський спосіб, але так ніколи й не досягають досконалості. Зміни довкілля непередбачувані та випадкові, тож види загалом успішні, але ніколи не ідеальні.

У 1980-х науковці зосереджувалися на поставі тварин. Сучасні рептилії, як-от черепахи, ящірки та крокодили, мають латеральне положення кінцівок. Це означає, що їхні передні й задні ноги трохи виступають убік. Під час пересування, якщо дивитися згори, кожна нога описує широку дугу, а хребет вигинається з боку в бік. Рептилії з латеральним положенням кінцівок тримають живіт близько до землі й загалом можуть рухатися швидко лише на коротких відстанях. Ссавцям натомість властива пряма хода, їхні руки і ноги немовби підіткнуті під тіло. Під час ходьби вони використовують їхню повну довжину, щоби зробити крок, відтак кінцівки чи тіло не відхиляються вбік. Відомо, що багато ссавців, зокрема коні чи вовки, можуть бігти швидко на довгі відстані, на що істоти з латеральним положенням кінцівок загалом нездатні.

У тріасовий період відбулася помітна зміна в поставі рептилій. Синапсиди й ринхозаври переважно мали латеральне положення кінцівок, тоді як динозаври були прямохідними, тож це давало їм конкурентну перевагу. Динозаври могли пересуватися швидше за своїх попередників і в підсумку виграли біологічну гонитву озброєнь, яка тривала всі 50 мільйонів років тріасу.

Теорія здавалася зрозумілою й начебто пояснювала дані. Однак мене вона не задовольняла — через те, що скам’янілості й геологічні породи розповідали іншу історію. Перемога динозаврів відбулася швидко, а не поступово, і не було доказів безпосереднього суперництва. Це випливало з моїх дисертаційних досліджень ринхозаврів — групи рептилій, що панувала в усьому світі якраз перед стрімким поширенням динозаврів.

Ринхозаври

Розпочавши свої дисертаційні дослідження 1978 року, мій керівник, Алік Д. Волкер із Ньюкаслського університету, доручив мені працювати над Гіперодапедоном (Hyperodapidon), ринхозавром пізнього тріасового періоду. Моїм завданням було оглянути приблизно двадцять екземплярів цієї дивної й незграбної чотириногої рептилії-травоїда. Зразки походили з жовтих піщаників навколо Елґіна, привабливого ринкового містечка в північно-східній Шотландії, де їх збирали ще з 1850-х.

Гіперодапедон. Фото: зображення з книги "Динозаври. Новий погляд"

Із цими скам’янілостями було неможливо працювати, бо вони мали вигляд порожнин у камені. Якоїсь миті у 230-мільйоннорічній історії того куточка Шотландії геологічні породи опустилися глибше під землю, стиснулись, частково переплавились, а потім знову піднялися на поверхню. Кістковий матеріал досі був там, але нагадував якусь шпаклівку. У вікторіанську епоху музейні препаратори молотком і стамескою старанно зчищали дрібнозернистий піщаник із розплющених кісток, але результати загалом були невтішні.

У 1950-х, розпочинаючи вивчення фауни тріасового періоду біля Елґіна, Алік Волкер здогадався видалити кістковий дріб’язок із зразків, а потім зробив високоточні зліпки. З якихось причин, про які я так і не дізнався, він узяв за матеріал для зліпків полівінілхлорид (ПВХ). З нього виготовляють гумові рукавички: густу рідину, здатну зберігати колір, заливають у форму, запікають до затвердіння й тоді дістають.

Надзвичайна еластичність і міцність гумової рукавички з ПВХ були саме тим, що ми потребували, — після заливки й запікання ПВХ глибоко проникав у кожну порожнину та тріщину в камені.

Іноді мені доводилося просити трьох чи чотирьох колег-студентів, щоби вони допомогли витягти з каменя ПВХ-зліпок кістки ноги чи черепа. Утім, воно було того варте, бо піщаник зберігав найдрібніші деталі, показуючи, наприклад, слізну протоку ока, великі кров’яні судини й шви між кістками черепа Гіперодапедона.

Отже, ринхозаври могли сягати півтора метра завдовжки й мали впізнаваний череп із гачкуватим носом, схожим на усмішку, якщо дивитися збоку, і чималою основою. Ця основа була такою широкою, що між маленькою черепною коробкою й щелепами, на яких за життя розташовувалися кілька потужних щелепних м’язів, виникав величезний проміжок.

Діаметр м’яза дає змогу виміряти його силу, і ринхозаври мали, безсумнівно, потужні щелепи. Це підтверджували кілька рядів зубів, які розташовувалися позаду кожної щелепної кістки. І зубний ряд розширювався у міру того, як тварина росла. Ближче до переду зуби були пласкими через тертя між щелепами.

Справді, один із перших палеонтологів, який описав ринхозаврів, знаменитий прихильник Дарвіна Томас Генрі Гакслі, порівнював змикання їхніх щелеп зі складанням кишенькового ножа: нижня щелепа — це лезо, яке зручно вкладається в заглибини верхньої. Це свідчить, що єдина щелепна дія, на яку були здатні ринхозаври, — це розрізання їжі мовби парою кравецьких ножиць. Цю дію іноді називають «стриженням». Щелепи не могли рухатися вбік, тому ринхозаври не могли пережовувати їжу.

Зрозуміти пристосування і світ ринхозаврів було важливо, бо вони панували серед травоїдних, перш ніж на сцену зійшли динозаври. Як швидко їх замінили, і чи витіснили їх динозаври чи ж ринхозаври померли з інших причин?

Коли настав час закінчувати аспірантуру, я постав перед дилемою. Ринхозаври були чарівні, принаймні так мені здавалося, з їхніми щасливими усмішками й стрижучими щелепами, але всі однакові. Палеонтологи відкопали сотні скелетів ринхозаврів, не тільки в Шотландії, а й у тріасових породах схожого віку в Бразилії, Аргентині, Індії, Танзанії, Зімбабве, Канаді та Сполучених Штатах. Спершу ці знахідки мали декілька різних назв, але я з іншими вченими дослідили їх повторно і не змогли виокремити якісь відмінності. Ринхозавр Гіперодапедон був поширений в усьому світі в пізній тріасовий період, одночасно з найдавнішими у світі динозаврами.

Фото: "Динозаври. Новий погляд" книга

Уривок з книги "Динозаври. Новий погляд" надано спеціально для Еспресо видавництвом "Бородатий Тамарин". Адаптація матеріалів - Анна Айзенберг