Приблизительно 250 миллионов лет назад вблизи древнего озера, на территории современной Польши, пробежало создание размером с домашнюю кошку. Его следы отпечатались в грязи и были ничем не примечательными. Никто тогда не мог представить, что скромный Prorotodactylus положит начало самой грозной династии, когда-либо правившей планетой. Но их триумфу предшествовала катастрофа, которая смела с лица Земли почти всех конкурентов. И главный секрет победителей скрывался не в зубах или когтях, а глубоко внутри, в самом устройстве их тел.
Мир триасового периода, последовавшего за Великим пермским вымиранием, мало чем напоминал наш. Практически вся суша представляла собой единый сверхконтинент — Пангею. Климат был жарким и засушливым, а экосистемы, едва оправившись от страшного удара, вновь наполнялись жизнью. Среди выживших оказались и предки динозавров, и их ближайшие родственники — псевдозухии.
Последние — настоящие «звезды» того времени. Сегодня их потомки — крокодилы и аллигаторы — немногочисленны и занимают узкую экологическую нишу. Но 250 миллионов лет назад псевдозухии доминировали на суше. Они представляли собой невероятно разнообразную группу: среди них были бронированные травоядные, быстроногие двуногие всеядные ящеры и гигантские, девятиметровые суперхищники равизухии с зубами, похожими на ножи.
Ранние же динозавры по сравнению с ними оставались в тени. Они редко превышали размер лошади, вели скромный образ жизни и явно проигрывали в разнообразии и численности. Палеонтологи долгое время считали, что динозавры постепенно «перебегали» своих конкурентов — их конечности были более прямыми, многие виды передвигались на двух ногах, что якобы делало их быстрее и проворнее.
Эта изящная теория продержалась десятилетиями. Но новые находки начала 21 века ее опровергли. Оказалось, что псевдозухии не только не уступали динозаврам в скорости и строении, но и весь триасовый период безраздельно господствовали. У них было больше видов, они чаще встречались в ископаемой летописи и демонстрировали куда большее разнообразие форм тела, анатомических особенностей. Динозавры на их фоне выглядели скромными «середнячками» без явных преимуществ.
Переломный момент для динозавров наступил резко, на рубеже триасового и юрского периодов, около 200 миллионов лет назад. В это время с планетой произошло нечто грандиозное. Пангея, монолитный сверхконтинент, начала раскалываться. Разлом, начавшийся в ее центре, прошел по всему гигантскому массиву суши, разделяя будущие Северную Америку и Европу, Южную Америку и Африку. В образовавшуюся расщелину — зародыш Атлантического океана — хлынули потоки магмы. Вулканическая активность здесь не стихала более 500 тысяч лет.
Извержения выбросили в атмосферу колоссальные объемы углекислого газа и диоксида серы. Это вызвало мощнейший парниковый эффект и глобальное потепление. Одновременно выбросы пепла закрывали солнце, создавая эффект «вулканической зимы» с десятилетиями заморозков.
Результатом этого катаклизма стало новое массовое вымирание, уничтожившее не менее 30 процентов видов. И здесь в летописи горных пород проявляется удивительная закономерность. Процветавшие псевдозухии понесли катастрофические потери. От их былого разнообразия остались лишь жалкие «обрубки» эволюционного древа, которые позже дадут начало современным крокодилам. А динозавры, напротив, почти не пострадали. Они не просто выжили — они вышли из катастрофы окрепшими и готовыми к экспансии. Почему? Что дало им такую феноменальную устойчивость?
Ответ, по мнению ряда современных ученых, лежит в анатомии. Эмма Шахнер из Университета штата Луизиана выдвинула смелую и убедительную гипотезу. Она считает, что у динозавров уже в триасе были легкие, схожие по эффективности с легкими современных птиц — их прямых потомков. Это и стало их скрытым супероружием.
Легкие млекопитающих, включая человека, работают как мехи. Мышцы растягивают легочную ткань, засасывая воздух. Из-за постоянного трения о ребра легочная мембрана не может быть слишком тонкой, что ограничивает эффективность газообмена.
У птиц все устроено иначе. Сами легкие у них представляют собой плотную, неподвижную губку для газообмена. Рядом с ними находятся воздушные мешки — дополнительные емкости, которые, как кузнечные меха, прокачивают воздух через легкие в одном направлении. Это позволяет птице извлекать кислород как на вдохе, так и на выдохе, делая дыхание сверхэффективным. Ключевое преимущество — неподвижность газообменной ткани. Она не рвется, поэтому может быть чрезвычайно тонкой, что еще больше ускоряет поступление кислорода в кровь.
Мягкие ткани, как правило, не сохраняются в окаменелостях. Но воздушные мешки оставляют характерные следы на костях. Они проникают в позвонки, образуя в них углубления и полости — пневматизацию. Ученые находят эти характерные отметины на позвонках уже триасовых динозавров.
«Эта дыхательная анатомия могла дать динозаврам огромное конкурентное преимущество», — утверждает Шахнер. В условиях ядовитой, бедной кислородом (по некоторым данным) атмосферы конца триаса и экстремальных температур такая система была бесценна.
Идею о роли пневматизации развивает Сесилия Апальдетти из Национального университета Сан-Хуана в Аргентине. Ее команда обнаружила в позднетриасовых породах Аргентины динозавра Ingentia prima. Это одно из древнейших известных созданий, превышавших по размерам слона. Его скелет буквально пронизан отверстиями и полостями, что указывает на невероятно развитую систему воздушных мешков. По сути, легкие этого животного «прорастали» сквозь все его тело.
«У этих динозавров была улучшенная дыхательная система, которая давала им множество преимуществ, — объясняет Апальдетти. — Воздушные мешки, распространившиеся по большей части тела, позволяли суперэффективно поглощать кислород и циркулировать воздух через внутренние полости, помогая охлаждаться».
Это, в свою очередь, поддерживало высокий метаболизм и быстрый рост. Кости же, пронизанные воздушными полостями, становились легче. Все эти факторы вместе создали идеальные предпосылки для гигантизма. Динозавры могли расти до невероятных размеров, не сталкиваясь с проблемами перегрева или неподъемного веса собственного скелета.
Легко представить, как каждое из этих качеств — эффективное дыхание, способность к охлаждению, быстрый обмен веществ, легкий скелет — помогало динозаврам пережить сотни тысяч лет климатического хаоса, загрязнения атмосферы и разрушения экосистем. Вместе же они превратили динозавров в почти неистребимых существ, идеально подготовленных к новой эпохе.
А как же старая теория о превосходстве в скорости? Над этим вопросом работает группа Джона Хатчинсона из Королевского ветеринарного колледжа в Лондоне. Они используют лазерное сканирование окаменелостей, чтобы создавать цифровые модели динозавров и псевдозухий, а затем с помощью компьютерного моделирования воссоздают их движения. Работа еще продолжается, но уже сейчас ясно, что картина была сложной. Например, один из видов, по данным моделирования, в молодости ходил на четырех ногах, а повзрослев — переходил на две.
Post Scriptum
Вряд ли у нас когда-нибудь будет один простой ответ на загадку величия динозавров. Скорее всего, они собрали выигрышную комбинацию адаптаций: сверхэффективные легкие, высокий метаболизм, способность к быстрому росту и, возможно, другие преимущества, о которых мы еще не знаем. Именно этот «комплексный пакет» и принес им победу в лотерее эволюции после триасовой катастрофы. Но важно понимать — их успех не был предопределен. Если бы условия катаклизма сложились чуть иначе, правила игры изменились бы, и эпоха динозавров могла никогда не наступить. Однако история пошла по тому пути, по которому пошла. И скромные следы Prorotodactylus на берегу озера стали первым шагом к стомиллионолетнему владычеству самых удивительных созданий в истории нашей планеты.
-----
Еще больше интересных постов в нашем Telegram.
Заходите на наш сайт, там мы публикуем новости и лонгриды на научные темы. Следите за новостями из мира науки и технологий на странице издания в Google Новости