Спинозавр (Spinosaurus) — самый крупный плотоядный наземный динозавр из когда-либо обнаруженных. Он даже больше, чем знаменитый Тираннозавр (Tyrannosaurus rex). Методы охоты спинозавра долгое время оставались загадкой. Сложно определить поведение животного, вся информация о котором известна только по его окаменелым останкам.
Палеонтологи проанализировали скелет спинозавра и сравнили его со скелетами других животных, таких как пингвины, бегемоты и аллигаторы. В результате анализа они обнаружили, что у спинозавра и его близкого родственника барионикса (Baryonyx) были плотные кости, которые, вероятно, позволяли ему погружаться под воду для охоты. При этом у другого родственника спинозавра зухомима (Suchomimus) кости более лёгкие. Они затрудняют плавание и, вероятнее всего, этот род тероподных динозавров проводил большую часть времени на суше.
«Летопись окаменелостей довольно сложна — найдено всего несколько частично сохранившихся скелетов спинозавридов (Spinosaurids) и ни одного полного, — указал Маттео Фаббри, научный сотрудник Филдовского музея естественной истории и ведущий автор исследования в Nature. — Другие исследования сосредоточились на интерпретации анатомии, но, если для одних и тех же костей существуют совершенно полярные интерпретации, это чёткий сигнал о том, что данный показатель, вероятно, не наилучший вариант для составления выводов об экологии вымерших животных».
Вся жизнь на Земле возникла из воды, и большинство групп наземных позвоночных содержат «вернувшихся» в неё представителей. Например, большинство млекопитающих — сухопутные, при этом среди них есть живущие в океане киты и дельфины или полуводные выдры, тапиры и бегемоты. Среди птиц есть бакланы, рептилий — аллигаторы, морские игуаны и морские змеи.
Долгое время нептичьи виды динозавров были единственной группой, среди которых не было водных обитателей. Это изменилось в 2014 году, когда Низар Ибрагим из Портсмутского университета описал новый скелет спинозавра.
На тот момент учёные уже знали, что спинозавры проводили некоторое время у воды. Их длинные челюсти похожи на челюсти крокодила, конусообразные зубы похожи на зубы других водных хищников, а некоторые окаменелые останки были найденными с животами, заполненными рыбой. Но у нового образца спинозавра, описанного в 2014 году, были втянутые ноздри, короткие лапки, похожие на вёсла ступни и похожий на плавник хвост: все признаки, указывающие на водный образ жизни.
Тем не менее, исследователи продолжают спорить, действительно ли спинозавриды плавали в поисках пищи. Или, возможно, они просто стояли на мелководье и опускали головы, чтобы схватить добычу. Эта неопределённость сподвигла Фаббри и его коллег на поиск нового способа решения проблемы.
«Совершенно ясно, что мы можем интерпретировать окаменелости по-разному. Но как насчёт общих законов физики? — Указал Фаббри. — Существуют определённые законы, применимые к любому организму на этой планете. Один из них касается плотности и способности погружаться в воду».
Во всём животном мире плотность костей выступает показателем того, может ли животное погружаться в воду и плавать. «Предыдущие исследования показали, что приспособленные к воде млекопитающие обладают плотными костями в своих посткраниальных скелетах», — рассказал Фаббри. Плотная кость работает как регулятор плавучести, позволяя животному погружаться. Исследователи подумали, что, вероятно, это именно подходящий фактор, чтобы определить, были ли спинозавриды водными животными.
Фаббри вместе со своими коллегами сформировали набор данных поперечных сечений бедренной и реберной костей 250 видов вымерших и ныне живущих животных, как водных, так и сухопутных. Исследователи сравнили массив данных с данными спинозавра и его родственников барионикса и сухомимуса. Эту работу пришлось разделить на несколько этапов. Как рассказал Фаббри, первый из них состоял в поиске универсальной корреляции между плотностью костной ткани и природными адаптациями. Второй заключался в том, чтобы вывести адаптации у вымерших таксонов. По сути команда должна была продемонстрировать доказательство существования концепции среди ещё существующих животных, где точно известно, являются они водными или нет, а после применить их к вымершим животным, за которыми уже нельзя наблюдать.
При отборе животных для исследования авторы стремились к чрезвычайному разнообразию. Они включили в массив данных тюленей, китов, слонов, мышей и даже колибри. В базе есть динозавры разных размеров, вымершие морские рептилии, такие как мозазавры и плезиозавры, животные, которые весят несколько тонн, и животные, которые весят всего несколько граммов.
Благодаря обширному зверинцу удалось выявить чёткую связь между плотностью костей и охотничьим поведением животного в воде. У погружающихся в воду животных кости равномерно плотные, в то время как поперечные сечения костей наземных обитателей больше похожи на пончики с полыми центрами.
«Существует очень сильная корреляция, и лучшее объяснение ей, которое мы смогли найти, это прямая связь между плотностью костной ткани и способом добычи пищи в воде. Это означает, что все животные, погружающиеся в воду для добычи пищи, имеют плотные кости, и это отличная новость», — указал Фаббри.
Исследователи применили найденную закономерность к костям спинозаврида и обнаружили, что у спинозавра и барионикса была плотная кость, свижетельствующая о полном погружении во время охоты. Вместе с этим у близкого родственника зухомима были более полые кости. Он жил у воды и питался рыбой, о чём свидетельствует строение его похожей на крокодилью морды и конические зубы. Но, судя по плотности костей, на самом деле для охоты он не погружался в воду.
У других динозавров, таких как гигантские завроподы (Sauropoda), также присутствуют плотные кости. Но исследователи не считают, что это можно объяснить плаванием. «Очень тяжёлые животные, такие как слоны, носороги и завроподы, имеют очень плотные кости конечностей из-за очень высокой нагрузки, — объясняет Фаббри. — Остальные кости у них довольно лёгкие. Вот почему для нас было важно изучить как можно больше костей каждого из животных, участвовавших в исследовании». И хотя у такого рода анализа есть свои ограничения, Фаббри взволнован возможностью полученных данных рассказать о том, как жили динозавры.
«Одним из самых больших сюрпризов исследования было обнаружение факта того, насколько редко динозавры погружались в воду для поиска пищи. Даже среди спинозавридов поведение было более разнообразным, чем мы думали», — рассказал Фаббри.
Куратор Филдовского музея естественной истории и соавтор исследования Джингмай О'Коннор утверждает, что совместные исследования с использованием сотен образцов, подобные этому — будущее палеонтологии. Их проведение отнимает очень много времени, но результаты позволяют учёным пролить свет на глобальные закономерности, а не проводить качественные наблюдения на основе одной только окаменелости. По словам О'Коннора, то, что Фаббри смог собрать эту базу воедино, просто потрясающе и требует огромного терпения.
Работа Фаббри, как много информации можно получить из неполных окаменелостей. «Хорошей новостью этого исследования является и то, что теперь мы можем отойти от парадигмы установления точной анатомии динозавра для уточнения его поведения при жизни, поскольку мы показали, что есть и другие надёжные зацепки, которые можно использовать. Если у вас есть новый вид динозавра с всего парочкой костей, вы можете создать набор данных для расчёта плотности костей. По крайней мере, вы можете определить, был ли он водным или нет».
***
Подробнее:
* Dense bones allowed Spinosaurus to hunt underwater, study shows
* Matteo Fabbri, Subaqueous foraging among carnivorous dinosaurs, Nature (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-04528-0. www.nature.com/articles/s41586-022-04528-0