Кости динозавров, представленные в музеях, не врут: животные действительно когда-то были гигантскими.
Доисторические гиганты населяли Землю. Среди них были могучие динозавры, птерозавры размером с самолет, массивные крокодилы и змеи, и даже броненосцы размером с автомобиль. Но сегодня на нашей планете осталось всего несколько крупных животных.
Что же произошло? Почему гигантов больше не осталось?
Во-первых, существует множество свидетельств того, что в древнем прошлом действительно существовали крупные животные – звери, которые были огромными, но при этом в среднем крупнее современных существ, рассказал Live Science Грег Эриксон, палеобиолог из Университета штата Флорида в Таллахасси, специализирующийся на древних рептилиях. С тех пор как в 19 веке ученые обнаружили первый тайник с костями динозавров, исследователи выдвигают идеи, объясняющие, почему миллионы лет назад гиганты были распространены, а сегодня – нет. Но никто не может дать однозначного ответа, говорит Эриксон. «Это так многофакторно».
Однако несколько основных различий между динозаврами и самыми крупными животными современности – млекопитающими – могут помочь объяснить исчезновение гигантов. Наряду с другими гигантскими рептилиями, динозавры могли приспосабливаться к различным нишам по мере своего роста в течение жизни, охотясь на более мелкую добычу в юности и на более крупные жертвы во взрослом возрасте. Отчасти это удавалось им благодаря тому, что у них менялись зубы в течение всей жизни. «У них постоянно менялись зубы, как у акул. Но по ходу жизни у них могли меняться типы зубов», – говорит Эриксон. У крокодилов, например, переход был от «иглоподобных зубов к более прочным». У млекопитающих такой роскоши нет».
Другими словами, когда молодые рептилии превращались в гигантов взрослых, они «сменяли» свои относительно мелкие ювенильные зубы на более мощные, что позволяло им, в свою очередь, охотиться на более крупную пищу, чтобы подпитывать свои более крупные тела.
У динозавров воздушные мешки, вероятно, простирались от легких к костям. Благодаря этому скелеты динозавров были «по-прежнему прочными и гибкими, но легкими». Это помогало им становиться все больше, больше и больше. Точно так же, как небоскребы становятся все больше, больше и больше благодаря внутренним несущим конструкциям. (Конечно, несмотря на то, что воздушные мешки помогали создавать прочные и легкие кости, ни одно животное не могло стать таким же большим, как небоскреб. Это объясняется тем, что масса тела растет гораздо быстрее, чем прочность костей, по мере увеличения размеров животных).
Однако у млекопитающих нет таких воздушных мешочков, которые могут проникать в кость и облегчать ее. Так что размер слона или немного больше – это может быть пределом того, до чего могут дойти млекопитающие, по крайней мере на суше. Млекопитающие, похоже, уже не могут быть размером с динозавров.
Будучи теплокровными, или эндотермическими существами, млекопитающие также нуждаются в большом количестве топлива. Слоны – полные эндотермы, а динозавры (по крайней мере, травоядные динозавры), вероятно, в основном таковыми не были. Поэтому потребность в пище, скажем, гигантского слона была бы, возможно, в 5 раз больше, чем даже у самых крупных динозавров.
Палеонтологи спорили о том, были ли динозавры холоднокровными или теплокровными. Но современная наука ставит многие виды животных в градиент между холоднокровностью и теплокровностью, и динозавры, вероятно, были на низком конце диапазона теплокровности. Это делало большое тело менее энергозатратным для динозавров.
Огромные размеры также требуют подходящей среды. В исследовании, опубликованном в 2016 году в журнале PLOS One, исследователь Вермей пришел к выводу, что гигантизм в основном зависит от достаточного количества ресурсов, производимых и перерабатываемых «высокоразвитой экологической инфраструктурой». Другими словами, экология должна производить достаточное количество кислорода, пищи и среды обитания, чтобы вырастить действительно гигантское существо. Такие экологии получили большое развитие к среднему триасовому периоду, к началу эпохи динозавров, пишет Вермей.
Одно из потенциально важных изменений в окружающей среде – более высокая концентрация кислорода в древней атмосфере. Это могло сыграть свою роль в гигантизме, особенно среди насекомых. Размах крыльев самых крупных насекомых доисторического периода отслеживал древнее повышение концентрации кислорода.
Говоря о гигантизме, нельзя забывать о таком ресурсе, как время. Хотя линии животных имеют тенденцию становиться крупнее с течением поколений, для достижения гигантских размеров требуется огромное количество эволюционного времени. А массовые вымирания обычно уничтожают более крупных существ, сказал Вермей, поэтому такие события могут оставить незаполненными места для гигантских животных на десятки или сотни миллионов лет. Потребовалось около 25 миллионов лет, чтобы первые млекопитающие достигли веса в тонну. В случае шерстистых мамонтов, вымерших из-за изменения климата и охоты людей всего 10 000 лет назад, возможно, это не совпадение, что мы, современные люди, не видим таких огромных существ: наши собственные предки помогли уничтожить их не так давно.
По мнению Вермейя, наиболее полное объяснение уменьшения размеров дает не физиология или окружающая среда, а социальная структура. Эволюция организованного социального поведения, не просто стад, а действительно организованной охоты у млекопитающих ввела новую форму доминирования. Групповая охота относительно мелких хищников делает уязвимой даже очень крупную добычу. Индивидуальный гигантизм фактически был заменен на суше гигантизмом на уровне группы. То есть более мелкие особи, работающие вместе, как это происходит, например, с волками и гиенами, могут быть более эффективным способом увеличения размеров, чем создание огромного тела.
Социальная организация также может помочь объяснить довольно, кхм, гигантское исключение из прослеживаемой здесь хронологии: В океане до сих пор обитают самые крупные животные, которые когда-либо жили: синие киты. Морская жизнь, говорит Вермей, затрудняет общение на большие расстояния, что препятствует развитию сложных охотничьих групп. По его словам, эволюция таких групп "происходила на суше гораздо чаще, чем, по крайней мере до недавнего времени, в океане", например, у косаток.