Несмотря на то, что образ динозавров часто ассоциируется с далеким прошлым, гигантскими скелетами в музеях и фильмами о юрском периоде, правда заключается в том, что мы и сегодня делим планету с их современниками и близкими потомками. Эксперт Пермского Политеха рассказал, сколько видов динозавров существовало на Земле, почему огромные рептилии массово вымирали, что общего у мезозойского ящера с крокодилом и черепахой и какой вид доисторических гигантов тесно с нами соседствует.
Кто такие динозавры? Научные аспекты и отличия от других рептилий
С точки зрения науки, динозавры представляют собой довольно разнообразную и обширную группу яйцекладущих позвоночных животных, в традиционной классификации, которая относится к классу пресмыкающихся. Группа dinosauria характеризуется несколькими ключевыми анатомическими особенностями, отличающими ее от других рептилий. Впервые они появились около 240—230 миллионов лет назад в триасовый период и вымерли около 66 миллионов лет назад.
— Во-первых, их отличала прямая стойка, при которой конечности при движении располагаются непосредственно под туловищем, а не по бокам, как у большинства рептилий. Эта особенность обеспечивала динозаврам большую скорость и маневренность. Во-вторых, яйцекладущие обладали специфическим строением тазовых и бедренных костей, что позволяло более эффективно распределять вес тела. Кроме того, у животных были уникальные черты в строении голеностопного сустава, а также в расположении и форме черепа, — рассказывает Александр Максимов, доцент кафедры химии и биотехнологии Пермского Политеха, старший научный сотрудник лаборатории молекулярной биотехнологии ИЭГМ УрО РАН.
С научной точки зрения они не вымерли полностью, а продолжают существовать.
Не только динозавры: виды и их эволюция в разные геологические эпохи
Обнаружение огромного количества окаменелостей динозавров по всему миру выявило явный контраст в их анатомии, размерах, диете и образе жизни. Эти находки охватывают период более 150 миллионов лет.
— Детальное изучение скелетов рептилий с применением современных методов, таких как компьютерная томография и биомеханический анализ, позволяет выявлять тонкие, но значимые различия в строении костей, зубов и других органов. Исследование геологических слоев, в которых находят окаменелости динозавров, позволяет реконструировать окружающую среду и условия обитания. Эти данные показывают, что рептилии жили в самых разных экосистемах — от густых лесов до открытых равнин — и занимали различные уровни организации пищевой цепи, — сообщает Александр Максимов.
Мезозойские гиганты делятся на две основные группы: ящеротазовые, птицетазовые, а по некоторым данным за время их существования (от триасового до мелового периода) их насчитывалось более 900 различных родов и более 1000 видов нептичьих динозавров. При этом нам известно значительно меньше 10% видов этих древних животных, особенно мелких.
Почему вымерли динозавры? Обзор основных теорий
Массовая гибель ископаемых гигантов и других групп животных произошла примерно 66 млн лет назад, в результате мелового и палеогенового вымирания.
— Основной версией считается — падение астероида. Место вероятного столкновения с Землей также известно и хорошо видно на картах — гигантский кратер Чиксулуб в Мексике, более 180 км в диаметре. Естественно, такой удар вызвал всплеск вулканической и тектонической активности планеты, изменение среды обитания и состава океана, глобальное похолодание, вымирание растительности, всестороннюю экологическую катастрофу. Однако есть версии, что это было не единственное падение. К близкому геологическому времени относят и несколько других, меньшего размера кратеров, в разных точках планеты, — говорит эксперт Пермского Политеха.
Еще одна версия связывает гибель с мощной вулканической деятельностью в районе Деканских траппов в Индии, которая привела к изменениям в составе атмосферы и океана. Еще одна гипотеза предполагает, что постепенные климатические колебания и смена уровня моря, возможно, из-за тектонических процессов, сделали среду обитания неблагоприятной для динозавров, о чем говорит снижение их разнообразия перед вымиранием.
Их пути разошлись: как крокодилы и черепахи связаны с динозаврами
Толчком к появлению общих предков большой группы archosauria, которые включают в себя крокодилов, черепах, динозавров, а также птерозавров, послужило катастрофическое вымирание, произошедшее 252 миллиона лет назад, на границе пермского и триасового периодов. Архозавры обладали рядом анатомических особенностей, которые впоследствии унаследовали их потомки: зубы в альвеолах для надежной фиксации, отверстия в черепе для облегчения веса и размещения мощных челюстных мышц.
После этого начинается расхождение внутри клады archosauria, что приводит к формированию различных эволюционных линий.
Крокодилы, чья клада pseudosuchia развивалась в направлении полуводного образа жизни, сохранили многие архаичные черты архозавров, но приспособились к водной среде: уплощенное тело, мощный хвост, глаза и ноздри на верхней части головы, костный панцирь. Черепахи, чье положение на эволюционном древе спорно, возможно, отделились от других архозавров на более ранней стадии.
— В современной филогении — науке о развитии мира организмов — орнитодиры (включающие птиц и вымерших динозавров) объединяются с крокодилами и их древними родственниками в общую кладу архозавры. Таким образом, крокодилы ближе других рептилий к динозаврам. В свою очередь, архозавры и тестудинаты (куда относятся черепахи) составляют общую кладу archelosauria. Таким образом, пресмыкающееся, покрытое костным панцирем на втором месте по степени родства к доисторическим рептилиям, — поясняет Александр Максимов, доцент кафедры химии и биотехнологии Пермского Политеха, старший научный сотрудник лаборатории молекулярной биотехнологии ИЭГМ УрО РАН.
Крокодилам и черепахам удалось пережить массовое вымирание в конце мелового периода прежде всего благодаря обитанию в пресноводных водоемах, таких как реки и болота, — они находились в более стабильной среде по сравнению с пострадавшими наземными экосистемами. Водная среда характеризовалась меньшей подверженностью резким колебаниям температуры и возможностью укрыться от катаклизмов. Кроме того, будучи хладнокровными, рептилии обладают замедленным метаболизмом. Это позволяет им обходиться без пищи в течение продолжительных периодов, что оказалось критически важным во время дефицита еды, наблюдавшегося при вымирании значительной части живых организмов.
Как динозавры стали птицами: эволюция и тайны
В научном сообществе прочно утвердилось мнение о том, что современные птицы — это прямые потомки тероподовых. Как было сказано ранее, мезозойские гиганты классифицируются палеонтологами на птицетазовых и ящеротазовых. Примечательно, что вопреки наименованию, именно ящеротазовые, к которым относится и крупные хищники, такие, например, как тираннозавр рекс, являются предками ныне живущих птиц.
— В процессе эволюции, преобразившем огромных рептилий в птиц, ключевую роль сыграло оперение: изначально служившее, вероятно, для теплоизоляции, оно со временем трансформировалось в сложную структуру, пригодную для полета. Некоторые ранние тероподы обладали примитивным оперением, а более поздние, например, археоптерикс, — полноценными маховыми перьями. Практически птицы являются дошедшими до нашего времени и процветающими оперенными динозаврами из клады теропод и составляют вместе с предковыми формами обособленную подгруппу манирапторов, — говорит Александр Максимов.
Скелет также претерпел значительные изменения: кости стали полыми и тонкими, но при этом крепкими, произошло сращение некоторых для повышения прочности (например, копчиковых позвонков в пигостиль), а ключицы срослись в вилочковую кость, играющую роль амортизатора. Передние конечности удлинились и превратились в крылья, развились мощные грудные мышцы для взмаха, а также улучшились нервная система и органы чувств для обеспечения сложных маневров в воздухе.
По словам эксперта, среди ранних манирапторов появились аналоги современных страусов. Оперение развивалось как приспособление для регуляции температуры тела, а крылья, — возможно, как защита: по щиту на каждой лапе, не говоря уже о том, что если их расправить, ты кажешься врагам значительно крупнее.
Известны древние мелкие тероподы, сочетающие черты вымерших динозавров и птиц. Один из них, Huadanosaurus sinensis, отличался крепкими челюстями и шеей, что позволяло ему охотиться на млекопитающих, проглатывая их целиком. В его окаменевшем кишечнике даже найдены останки, напоминающие грызунов. Другой вид получил название Sinosauropteryx lingyuanensis был покрыт простыми нитевидными перьями.
Сравнение скелетов древних тероподов и птиц выявляет множество общих черт, а генетические исследования подтверждают их близкое родство. Кроме того, эмбриологические анализы показывают, что у современных пернатых временно формируются структуры, характерные для динозавров. Анализ структуры изредка сохранивщихся биомолекул в окаменелостях динозавров также указывает на их родство с пернатыми.