Мозг в заднице, солнечная батарея и другие странные теории палеонтологов: какими могли быть динозавры?

Палеонтология же регулярно открывает новые, неизведанные формы жизни. И по отношению к нам они нередко оказываются не менее чуждыми, чем пришельцы из далёкого космоса.

Такие разные Земли

Палеонтология имеет дело с жизнью — земной и в то же время чуждой. Жизнью, которая существовала не только очень давно, но и в условиях, не похожих на современные. Обращаясь к прошлому, мы видим иные миры.

Земля архея — почти безводная базальтовая пустыня, накрытая серо-бурым куполом плотной, едва проницаемой для солнечных лучей атмосферы. И тем не менее это планета, на которой кипит жизнь. Причём кипит в буквальном смысле: простейшие организмы населяют лишь бурлящие вулканические озёра.

Протерозойская Земля (2500—600 миллионов лет назад) — мир жемчужного неба и белых, скованных льдом морей, с сухой, холодной, разреженной атмосферой, содержащей 1-2% кислорода.

Земля эпохи силура (440 миллионов лет назад) — «планета-океан». Не то чтобы воды слишком много, просто на суше смотреть не на что — всё те же ледники, песчаные дюны и скалы с редкими пятнами лишайника. В океане же обитают сюрреалистичные многоногие твари.

Суша эпохи перми (300—250 миллионов лет назад) уже населена. У экватора в болотах, под сенью папоротниковых лесов, ворочаются лабиринтодонты — примитивные земноводные, похожие на раздутых крокодилов. В субтропиках же, у границы вечных снегов, бродят звероящеры — очень диковинные, покрытые шерстью существа с телом гигантского варана и головой саблезубого тигра.

Атмосфера юры и мела (200—60 миллионов лет назад) — плотная, невыносимо жаркая и всё ещё ядовитая для человека из-за повышенной концентрации углекислого газа, да и кислорода тоже. Но именно данная эра наиболее интересна для науки. Во-первых, это богатый и красивый мир. Биосфера эпохи динозавров по разнообразию видов уже почти не уступает современной, а по внешней эффектности тамошние сухопутные животные не имеют равных. Что ни говори, размер имеет значение!

Во-вторых, именно с живыми существами юры и мела связано наибольшее количество загадок. Просто потому, что этот период изучен куда лучше, чем предшествующие. А в науке каждый полученный ответ порождает несколько новых вопросов.

Гадание по кости

Исследования палеонтолога во многом схожи с работой криминалиста. Зачастую по небольшой части приходится восстанавливать целое. Нередко бывало, что целый вид вымерших животных описывали, опираясь лишь на единственный окаменевший зуб или позвонок. И ничего сверхъестественного в этом нет — основой для описания в таком случае служит сравнительно комплектный скелет близкого вида. Учёный просто изменяет его так, чтобы найденные детали пришлись точно впору. Подобное описание имеет, конечно, ограниченную ценность. Но если позже удаётся найти больше останков вида, реконструированного по единственому позвонку, догадки обычно подтверждаются.

Бывают, впрочем, и исключения, например реконструированный по нескольким осколкам кости и полутораметровому позвонку 108-тонный аргентинозавр или огромный бревиапроп, известный только по цепочке следов. 155-тонная амфицелия длиной 60 метров и 140-тонный сейсмозавр, от которого остались лишь бедренная кость и грудная клетка, были воссозданы путём пропорционального увеличения 30-тонного диплодока. Но явная неспособность 100-тонных тварей передвигаться по суше наводит на мысль, что амфицелии и сейсмозавры, имели как раз иные пропорции тела. Неудача реконструкции кажется очевидной… Проблема лишь в том, что попытки вообразить животное меньшего размера, имеющее такие кости (и нуждающееся в них), дают куда более абсурдные результаты, чем просто сухопутный кит.

Какие только версии в своё время не выдвигались для объяснения длинных шипов на спине диметродона! Предполагалось, что это защита от хищников — причём ящер якобы мог поворачивать позвонки, направляя шипы вбок. Предполагалось, что шипы были украшены муляжами листьев и помогали чудищу маскироваться в кустах. Или что это мачты для парусов, необходимых при плавании. Ныне считается, что гребень диметродона — солнечная батарея. Вариант ничем не хуже, кстати.

Фоссилии

Информацию о минувших эпохах до нас доносят фоссилии — окаменелости. Ткани живых организмов нестабильны и не выдерживают испытания временем. Так что добычей палеонтологов становятся не настоящие кости или панцири древних животных, а камни, формой повторяющие некогда захороненный скелет.

Процедура фоссилизации начинается именно с захоронения. Трупы животных, не погребённые под толстым слоем осадочных пород в результате оползня или наводнения, неизбежно уничтожаются падальщиками. Захороненные же доступны лишь бактериям. Тело медленно разлагается, газы через микротрещины просачиваются в атмосферу, растворимые соли уносятся грунтовыми водами. Но те же самые воды приносят в могилу мельчайшие песчинки, постепенно занимающие освободившееся место и вступающие с продуктами разложения в хитрые химические реакции. Требуются достаточно редкие условия для того, чтобы за тысячелетия весь биологический материал сменился минеральным.

В некоторых случаях результат получается поразительный: в камень обращаются даже мягкие ткани, причём разрезы позволяют изучать внутреннее строение ископаемого существа. Однако чаще своды могилы проседают — и окаменелость представляет собой лишь отпечаток раздавленного скелета.

Подводный летун

Когда облик вымершего животного достоверно установлен, проблемы, на самом деле, только начинаются. Теперь существо требуется «оживить»: поселить в определённой среде, научить добывать пищу и спасаться от хищников. Это наиболее важная и интересная часть задачи — понять, почему зверь был именно таким и для чего предназначались его органы.

Открытого в 1784 году птеродактиля сначала попытались поселить… в море. Гипотеза популярностью не пользовалась. Слишком уж очевидной была приспособленность этого существа к полёту. Между тем догадка была далеко не такой абсурдной, как кажется на первый взгляд. Позже установили, что птеродактили действительно прекрасно плавали под водой. Вот только, предположив, что птеродактиль всё-таки летал, учёные целых два века не могли объяснить, как ему это удавалось.

Скелет крылатого ящера, несмотря на некоторые прогрессивные черты, казался принадлежащим скорее рептилии, чем птице. Но все современные пресмыкающиеся — хладнокровны. А значит, и древние ящеры не могли поддерживать постоянную температуру тела. Откуда тогда у птеродактиля взяться силам, необходимым для взлёта?

Птеродактилей пытались «запускать», как планёры с высоких скал. Этот метод более-менее работал с гигантскими существами, имевшими размах крыльев от 5 до 16 метров, но мелкие экземпляры, размером от утки до воробья, быстро падали. Не помогало даже сгущение атмосферы. Попытки же некоторых радикально настроенных биологов поднять птеродактилей в воздух ценой уменьшения гравитации (да, и такое было!) решительно пресекались физиками. Таким образом, теплокровность птерозавров (а позже и динозавров) была открыта расчётным путём. Чуть позже у птеродактилей появились и перья. Наличие термоизолирующего покрова вытекало из необходимости сократить потери тепла. Более тщательное исследование окаменелостей подтвердило версию.

Длинношеее

Чем больше мы узнаём об ископаемых животных, тем больше возникает вопросов. При слове «динозавр» на ум в первую очередь приходят зауроподы — длинношеие и длиннохвостые колоссы на колонноподобных ногах. В конце мела эти гиганты были многочисленны и оставили после себя массу громоздких окаменелостей, так что восстановить их физическое строение не составило большого труда.

Но строение и облик — не одно и то же. Сразу после того, как скелет собран, возникает вопрос, какую позу ему придать. И в случае с диплодоком данная проблема до сих пор не имеет вразумительного решения. Традиционно этих величественных животных изображают с гордо вытянутыми вперёд и вверх шеями и простёртыми параллельно линии горизонта хвостами. Но трудно поверить, что зауроподы могли и желали ценой титанического напряжения удерживать на весу шею и хвост. Удобнее было бы выгнуть шею назад, как это делает лебедь, чтобы центр её тяжести оказался на линии плеч. Но строение позвонков диплодока исключает такой манёвр.

Можно ещё вытянуть шею вверх. Долгое время эта гипотеза казалась наиболее конструктивной. И диплодоков отправляли то в дремучий лес, чтобы они ощипывали верхушки деревьев, как жирафы, то под воду, заставляя использовать шею как дыхательную трубку. Но, задрав голову, ящер сразу терял сознание, так как сердце, способное доставить поток крови на нужную высоту, учёные придумать для него не сумели. Под водой же ящер быстро задыхался, ибо раздвинуть рёбра, наполнив лёгкие, не позволяло давление.

Возможно, исключая моменты, когда требовалось сделать пару шагов или отогнать какую-нибудь назойливую мелочь вроде тираннозавра, зауроподы свешивали шею вниз, так что на середине длины она касалась грунта. Верхняя же её половина, извиваясь по земле, перемещала голову — таким образом динозавр объедал растительность. Однако обычное для зауроподов расположение ноздрей на макушке и даже на венчающем голову гребне свидетельствует в пользу не «ползающей», а «плавающей шеи». Стоя в воде, ящер объедал донную и прибрежную растительность в пределах досягаемости «хобота»… И здесь проблема лишь в том, что длинношеие гиганты, насколько это известно, жили в степях и лесах и не могли бы прокормиться за счёт рек и озёр.

Мозг в заднице?

Внешний облик существа нелегко восстановить даже по полному скелету, но ещё сложнее разобраться с внутренними органами, найти следы которых в окаменелостях удаётся исключительно редко. В этом плане характерна история с «задним мозгом» стегозавра, нашедшая отражение в одном из фильмов про Годзиллу, который был уязвим только чуть пониже спины.

Ещё в 1877 году первооткрыватель стегозавтра Отниел Марш, отметив, что череп двухтонного чудовища способен вместить лишь 70 миллилитров мозга, предположил, что основная масса серого вещества у этого гиганта была сосредоточена в области таза, где места в двадцать раз больше. Гипотеза не выдерживала критики, так как противоречила общему для всех животных стремлению максимально приблизить центр обработки информации к её основному источнику — органам чувств. К тому же стегозавр относится к птицетазовым ящерам; аналогичная полость в тазу у птиц предназначается для производства и хранения гликогена — высокоэффективного «горючего», позволяющего быстро повысить выделение энергии в клетках. Наконец, мозг — слишком сложный орган. С точки зрения эволюции «двумозглый динозавр» — такой же абсурд, как трёхглавый дракон.

Тем не менее идея «заднего ума» динозавров продолжает бороться за жизнь. Объяснить, как 30-метровый диплодок обходился 400-граммовым мозгом, наука пока не в состоянии. И дело не в том, что ящер оказывается очень глупым, — подобный мозг слишком мал для управления огромным телом. Ведь ящер страшно неуклюж: отношение силы к массе хуже некуда, и начатое движение невозможно остановить, погасив инерцию конечности. Каждый шаг приходится просчитывать заранее. Допущенную ошибку уже нельзя исправить, а падение с высоты собственного роста для такого гиганта — верная смерть.

Непонятно даже, как ящер поддерживал равновесие. У всех нормальных зверей вестибулярный аппарат размещён в черепе, вблизи мозга, — это удобно. Но у диплодока-то голова вращается в трёх плоскостях в пятнадцати метрах от центра тяжести! Из этой точки сложно заметить опасный крен тела. Да и пока команда достигнет основания хвоста, может быть уже слишком поздно.

Поскольку за поддержание равновесия у диплодока отвечал хвост, логично расположить вестибулярный аппарат именно в области таза — так время реакции сведётся к минимуму. И там же должен быть вычислительный центр, управляющий движением ног. Даже отдавать команды мышцам шеи удобнее с «задней позиции». Ведь движение начинается от плеча.

Второй (и главный) мозг в основании хвоста — беспрецедентное решение, но и сам диплодок был уникален. Перемещение вычислительного центра назад могло решить и проблему кровоснабжения головы с поднятой шеей. Когда головной мозг отключался, тазовый продолжал управлять движением тела по памяти. Его рекордный объём — восемь литров! — позволял просчитать все ходы наперёд.

А был ли мальчик?

Единичная находка ставит перед палеонтологами почти неразрешимую проблему. Трудно определить, принадлежит ли скелет взрослому животному или же это детёныш какого-то более крупного вида. Но обилие окаменелостей иногда тоже порождает вопросы, причём неожиданные и шокирующие.

С увлечением собирая кости некогда весьма многочисленных тираннозавров, исследователи далеко не сразу отметили поразительное обстоятельство. Все найденные чудовища были очень велики. Мелких и молодых тираннозавров не попадалось вообще! Но в данном случае разгадку удалось отыскать быстро. Просто, по мере взросления сложение и форма черепа тираннозавров менялись так сильно, что молодь этого надсемейства тероподов описывалась как отдельные виды.

У млекопитающих и птиц новое поколение, обретая самостоятельность, сразу занимает общую с родителями экологическую нишу. Но у динозавров дела обстояли иначе. Вылупившийся из яйца ящер был очень маленьким по сравнению с взрослыми. Ему приходилось выполнять иную роль в экосистеме, а затем несколько раз в течение жизни менять специализацию. Так, например, зрелому тираннозавру бегать за добычей уже не получится — он питается в основном падалью. Подростки же, развивая вполне приличную скорость, активно охотились и, соответственно, имели более лёгкое сложение и меньшую по отношению к телу пасть.

Настоящая же мистика снова была связана с гигантскими зауроподами. Как и в случае с тираннозаврами в раскопках упорно попадались лишь огромные кости взрослых особей. Диплодоки жили стадами до тридцати голов — столько ящеров было найдено в одной природной могиле. Стадные звери обычно заботятся о потомстве, и рядом с таким количеством взрослых должно было лежать не меньше полутысячи «детей». Ведь тераподы имели обычай откладывать яйца кладками по тридцать-сорок штук… Но мелких скелетов рядом с крупными не наблюдалось. И долгое время науке не были известны никакие ископаемые твари, даже примерно подходящие на роль «детёныша диплодока».

Учёным повезло лишь в 1999 году, когда в штате Вайоминг швейцарский палеонтолог Даниела Шварц нашла скелет существа меньше двух метров длиной. Животное с крупной головой и короткой шеей предельно мало походило на диплодока. Тем не менее некоторые характерные особенности строения костей убедили исследователей в том, что это был именно юный диплодок. Находка, не считая небольшого количества отдельных костей, принадлежность которых сомнительна, осталась единственным экспонатом в своём роде. Вопрос, куда исчезла молодь зауроподов, остаётся открытым.

На самом деле в том, что кости детёнышей диплодоков не удалось обнаружить рядом с костями взрослых особей, нет ничего странного. Крошечные ящеры наверняка добывали пищу иным способом. Но какую и где — об этом остаётся только гадать. Ясно лишь, что детёныши зауроподов старались держаться как можно дальше от воды. Ведь окаменеть могут лишь захороненные останки. В природе же могильники чаще всего возникают там, где речной песок заносит трупы утонувших во время наводнения животных. Либо на месте глубоких топей.

Рога и гребни

Палеонтологам сильно осложняет работу склонность некоторых животных обзаводиться нефункциональными, а иногда и явно обременительными украшениями. Если вид хорошо приспособлен и процветает, конкуренция между особями за внимание противоположного пола становится более весомым фактором отбора, чем давление хищников. И появляется павлиний хвост.

Как следствие, глядя на костяные выросты и рога динозавров, не так-то легко понять, служили ли они хоть какой-то практической цели или же предназначались для украшения. А ведь могли быть ещё и мясистые или имеющие хрящевую основу гребни. И, кстати, детальное рассмотрение окаменелостей позволяет предположить, что гребни у некоторых динозавров действительно имелись.

Давний обычай рисовальщиков раскрашивать древних ящеров в унылые серо-зелёные тона едва ли имеет разумное основание. Млекопитающие одеваются неброско. Вероятно, так же поступали и их вымершие предки. Но ближайшие родичи динозавров — рептилии и птицы — обладают дневным зрением и предпочитают яркие, иногда кричащие расцветки, отказаваясь от них в пользу камуфляжа только при крайней необходимости. Однако гигантам покровительственная раскраска в любом случае не поможет слиться с рельефом. Так что динозаврам ничто не мешало щеголять в коже и перьях кислотных оттенков.

* * *

Разумеется, большинство загадок древнего животного мира имеет сугубо специальный характер. Только высоколобые учёные способны постичь всю захватывающую остроту интриги, связанной с эволюционным механизмом изменения функций челюстной кости у неприметного ящера с непроизносимым греко-латинским названием. Но и вопросов, для формулировки которых знания латыни не требуется, тоже немало. Некоторые из них настолько заковыристы, что остаётся, видимо, только одно: воссоздать этих зверей по ДНК, поселить в заповеднике и понаблюдать, как же они будут пользоваться своими шеями.