Текст книги "Хроники тираннозавра: Биология и эволюция самого известного хищника в мире"

В этот период все больше и больше работ указывали на две ключевые и взаимосвязанные идеи. Первая заключалась в том, что динозавры были значительно более активными животными, чем мы представляли раньше. Среди отпечатков не видно следов от волочения хвоста, а некоторые отпечатки ног располагаются так далеко друг от друга, что становится очевидно, что оставившие их животные (даже очень крупные) явно бежали. Исследования ископаемых показали, что разнообразные динозавры обитали в приполярных районах, где во времена их жизни случались холода, – они не были привязаны к тропическому климату, как большинство современных рептилий. Крупные динозавры росли очень быстро, вскоре достигая взрослых размеров. И сама анатомия приспособила их к тому, чтобы ноги при передвижении располагались под туловищем, т. е. они могли ходить, в том числе на задних лапах, а не ползать на брюхе, подобно ящерицам или крокодилам. Все эти факторы указывали на активных животных с быстрым обменом веществ, способных эффективно действовать и быстро передвигаться в любое время суток[5]5
  Ночная активность предполагает специальные адаптации, которых не было у большинства динозавров. – Прим. науч. ред.


[Закрыть] и при любой температуре, никоим образом не ограничиваясь только периодом дневного тепла. Эта общая концепция уже высказывалась в самом начале изучения динозавров (отчасти Гидеоном Мантеллом, хотя в основном преобладали взгляды Ричарда Оуэна), но, несмотря на весьма веские свидетельства в поддержку этой идеи, она быстро отошла на второй план и оказалась забыта.

Еще более революционной была вторая ключевая концепция: идея, что птицы, возможно, произошли от динозавров. Как ни странно, эта идея тоже возникла довольно рано: некоторые работы начала 1900-х гг. указывали на сходные черты у знаменитого пернатого археоптерикса из Южной Германии и некоторых хищных динозавров. Теперь же эта идея вышла на передний план, отчасти под влиянием находок новых тероподов, подсказывающих новые сравнения с птицами, поскольку все больше птичьих черт находили у непохожих на птиц динозавров.

Теперь у динозавров в целом начался новый подъем. Если динозавры являются предками птиц, а нептичьи динозавры имеют ряд птичьих черт, тогда некоторые признаки, которые мы традиционно приписываем птицам, могут и даже должны были присутствовать уже в мезозое. Динозаврам не обязательно быть похожими только на рептилий – они могли быть похожими и на птиц в некоторых, а точнее, во многих отношениях. Они могли обладать более высоким интеллектом, проявлять бо́льшую активность, демонстрировать родительскую заботу о потомстве и другие деятельность и поведение.

Вскоре в обеих областях набралось заметное количество исследований, и к концу 1980-х гг. к этой идее пришло большинство палеонтологов. Птицы – самые настоящие живые динозавры, а древние динозавры были не тяжеловесными и неуклюжими ящерицами, как представлялось поначалу, а активными животными, наподобие нынешних птиц. С тех пор в исследованиях были сделаны огромные успехи и открыты многие птичьи черты у различных групп динозавров (хотя, разумеется, большинство таких черт найдено у тероподов, от которых и произошли птицы). Теперь у нас имеются данные, подтверждающие существование множества покрытых перьями динозавров, а также высиживания яиц в гнездах, воздушных полостей в скелетах и многочисленных анатомических черт, прямо и недвусмысленно являющихся общими для птиц и динозавров.

Это стало началом новой волны интереса к динозаврам и мезозойской эре в целом, и количество научных работ по динозаврам быстро росло. Возродившийся интерес к прежде плохо исследованным областям, таким как Китай, Аргентина и Австралия, привел к огромному количеству неизвестных ископаемых останков, даже ранее разрабатывавшиеся районы подкидывали новые находки – и все это дополнялось обнаружением в старых музейных коллекциях интересных существ, которых раньше проглядели или не распознали. Число ученых, работающих с динозаврами, увеличивалось, и темпы исследований росли. В особенности скорость, с которой определяли новые виды, – она уже достигла просто-таки заоблачных высот.

Разумеется, знаниям о тираннозаврах это принесло такую же пользу, как и другим группам (и, весьма вероятно, даже бо́льшую, поскольку они всегда обладали некой особой привлекательностью). В результате начали выявлять новые группы тираннозавров. Один из древнейших представителей – эотираннус – обнаружился в Британии в 2001 г.; первый оперенный динозавр – дилун – получил название в 2004 г.; процератозавр (получивший название в 1926 г.) был идентифицирован как тираннозавр в 2010 г.; и открытия все продолжаются: чжучэнтираннус описан в 2011 г., ютираннус – в 2012 г., литронакс – в 2013 г., а нанукзавр и ганьчжоузавр – в 2014 г. Общественный интерес к динозаврам в целом и тираннозаврам в особенности продолжает держаться на столь же высоком уровне. Когда в 1990-х гг. увидел свет практически полный скелет особенно крупного экземпляра тираннозавра (легендарное животное Сью[6]6
  Обратите внимание, что это просто прозвище, данное для удобства и не связанное с реальным полом животного. – Прим. авт.


[Закрыть]), сенсационные заголовки появились по всему миру, а когда право владения этим экземпляром начало оспариваться и он был арестован, а потом продан с аукциона за колоссальную сумму 8 млн долларов, СМИ пережевывали эту историю чуть ли не бесконечно.

Таким образом, мы живем в настоящем золотом веке изучения динозавров, а следовательно, и тираннозавров. Мы теперь знаем об их анатомии, эволюции, экологии и поведении больше, чем 10 лет назад, и исследования по-прежнему порождают новые идеи и подтверждают или опровергают существующие. Тираннозавр не был ни неуклюжим падальщиком, живущим за счет мертвых и умирающих животных, с хрустом пережевывающим останки трупов, ни суперхищником, способным догнать быстроногую добычу. И все же, как мы пришли к тираннозавру, самому популярному и знаменитому из всех живых существ? Каково происхождение этого гигантского животного? Тираннозавры жили на Земле в течение 100 млн лет и породили десятки видов на нескольких континентах. Какие эволюционные тенденции превратили эту когда-то небольшую и непримечательную группу животных в одних из самых крупных и необычных хищников мира? Эти и другие вопросы мы рассмотрим в последующих главах.

Глава 2
Кто такой тираннозавр?

Таксономия и систематика (определение видов и клад и установление их родственных связей) задают основу нашего современного понимания биологии. Выяснение, чем характеризуются виды и в каком родстве состоят друг с другом, позволяет реконструировать эволюционную историю организмов. Исследование ископаемых останков дает возможность узнать эволюционную историю на основании ныне существующих родственников или более полных останков других вымерших животных. Если невозможно установить, к какой группе относится данный организм, то о нем трудно что-либо сказать в плане эволюции, биологии либо его родственных связей с другими особями или группами. Таким образом, важно определить, какие виды являются тираннозаврами, а какие нет и как тираннозавры связаны с остальными динозаврами.

Определение того, какое животное является динозавром, а какое нет, сейчас стало значительно более сложным, чем было когда-то, но также и более строгим. До появления кладистики (метода, с помощью которого мы реконструируем взаимоотношения видов и клад)[7]7
  Это понятие более подробно раскрывается в следующей главе. – Прим. авт.


[Закрыть] группы создавались таксономистами на основании основных признаков, по их мнению, объединяющих животных в данной группе. После публикации в 1859 г. «Происхождения видов» Чарльза Дарвина такие особенности начали использовать, чтобы определять общих эволюционных предков. Однако проблема заключалась в том, что выбранные признаки теоретически могли развиться независимо, а не указывать на общую историю в ближайшем прошлом. Были созданы такие группы, как «пахидермы», и хотя сейчас этот термин используется как синоним слонов, изначально пахидермы считались реальной таксономической группой, состоящей из больших «толстокожих» (буквальный перевод слова «пахидермы») травоядных животных: носорогов, гиппопотамов и слонов. Теперь мы знаем, что носороги ближе к лошадям, чем остальные названные животные, гиппопотамы ближе к антилопам (и, как выяснилось, китам), чем к другим двум видам, а слоны ближе к любопытным маленьким даманам и дюгоням с ламантинами. Словом, одна лишь эта заметная черта, пусть и общая для названных животных, не является ключом к пониманию их родственных связей.

Используя множество характерных признаков для систематизации новых видов или групп, обладающих большинством этих признаков, кладистика избегает ловушки случайного выбора пары-тройки ключевых черт, на которых будет основываться наша таксономия. Вместо этого мы можем сначала построить предполагаемые отношения – филогению, а потом посмотреть на распределение признаков и выбрать те, которые помогают выделять группы. Также у кладистики есть то преимущество, что можно проверить, не упустили ли мы из виду организм, который должен принадлежать к корректно выделенной группе, из-за того, что особенность, которую вы выбрали, не проявляется у всех ее членов (киты – все-таки млекопитающие, пусть даже утратили шерсть). Но даже при этом следует отметить, насколько верно рассуждали таксономисты до кладистического периода в науке: во всей биологии многие родственные связи, подтвержденные работами ученых-кладистов, в целом совпадают с предполагавшимися ранее, и, несомненно, многие из черт, характеризовавших прежние группы, так же актуальны в настоящее время. Бесспорно, современные методы более точны, но никак нельзя сказать, что старые работы никуда не годились.

Может показаться, что идентификация групп и связанных с ними признаков в кладистике грешит некоторой избыточностью, но это не так. На самом деле очень полезно знать, какие черты являются определяющими для данных групп (или видов), поскольку это позволяет нам и дальше работать с данными (будь то непонятная кость в коллекции, новая находка в поле или просто при общем обсуждении каких-либо деталей), не проводя каждый раз для проверки новый анализ. В результате перечни особенностей, определяющих группы, широко распространены и чрезвычайно полезны.

Давайте начнем с очевидного вопроса: а что же такое рептилия? Здесь мы немедленно встречаемся с проблемой, обычной, когда имеешь дело с научной терминологией, не соотносящейся непосредственно и очевидно с расхожим представлением о группе. Спросите любого человека на улице, и он, скорее всего, ответит, что рептилии покрыты чешуей и холоднокровны, и, возможно, добавит, что они откладывают яйца в твердой скорлупе. Те, кто знают немного больше, могут назвать ящериц, змей, черепах и крокодилов как представителей рептилий, и призовые очки можно присудить любому, кто упомянет гаттерию или туатару (если вы не знаете, что это за животные, поищите информацию о них, потому что они потрясающие существа). Такое описание и список животных – весьма неплохое начало, хотя, несомненно, будет высказано множество ошибочных идей вроде принадлежности тритонов к рептилиям или универсальности раздвоенного языка для представителей этой группы. Однако существует научное определение для клады рептилии, весьма отличное от этого и подразумевающее совершенно иные следствия.

В целом считается, что группа рептилии охватывает всех животных, располагающихся на той ветви дерева жизни, которая ближе к современным группам животных, включающим в себя ящериц и птиц, чем к той, что произвела млекопитающих. У этих животных действительно есть общие черты, характерные для представителей группы (по крайней мере для предковых форм), в частности покрытая чешуей кожа; при этом другие признаки, вроде откладывания яиц, также присутствуют у предковых форм иных групп (не забывайте, что современные однопроходные – млекопитающие, откладывающие яйца), поэтому не являются определяющими для группы рептилии. Также в определении любой эволюционной линии подразумевается, что все потомки этой линии тоже являются ее частью. Динозавры, несомненно, относятся к кладе рептилии, но птицы произошли от динозавров. Следовательно, птицы на самом деле тоже входят в кладу рептилии, а значит, являются рептилиями. И вы тут же можете увидеть, где проходит граница между принятым в обычном языке понятием «рептилия» и научным, техническим термином (по этой причине все чаще используют термин «завропсиды»). Рептилии представляют собой особую проблему, поскольку для них тривиальное название появилось раньше научного, поэтому мне трудно спорить с обществом, не понимающим подобной терминологии и разницы между двумя понятиями (так что это одна из областей, где я считаю нужным действовать осторожно во избежание путаницы). Однако использование термина «динозавровые» вместо «динозавры» – совершенно иное дело, поскольку научное название появилось раньше общеупотребительного, так что, на мой взгляд, оно обладает чем-то вроде права первенства.

Вернемся к главной теме: клада рептилии включает в себя огромное количество ныне живущих и еще больше вымерших линий животных, населявших землю, море и небо на протяжении сотен миллионов лет. Динозавры, пожалуй, самые известные из них, а ящерицы и змеи – самые знакомые, но существует еще много странных и удивительных животных, живших раньше динозавров и вместе с ними. Разнообразных исчезнувших крупных морских животных, таких как плезиозавры и ихтиозавры, чаще всего принимают за динозавров просто потому, что это большие и вымершие рептилии, жившие в мезозое, но наряду с ними существовали похожие на танк бронированные этозавры, плоские, словно черепахи, плакодонты, клюворылые ринхозавры и множество других видов (особенные мои любимцы – поистине невероятные триасовые чудовища танистрофей и дрепанозавр).

Внутри клады рептилии есть важная группа – архозавры. Перевод этого слова – «ящеры-правители» – превосходное название и для древних, и для современных животных этой группы. Группа архозавры состоит из крокодилов и их родственников, летающих птерозавров, динозавров и, разумеется, птиц. Группа динозавры включает в себя крупнейших животных, когда-либо бродивших по Земле: эта клада доминировала на суше почти 150 млн лет; а птицы представляют собой самую разнообразную на сегодня группу тетраподов (около 10 000 видов). Архозавры определенно правят бал. Группа определяется формой и строением черепа и несколькими другими ключевыми признаками, такими как наличие зазубренных зубов (естественно, отсутствующих у современных птиц) и форма тазобедренного сустава.

Когда же речь заходит о самих динозаврах, их определение оказывается в каком-то смысле совершенно неинтересным. Подробная палеонтологическая летопись для любой группы дает большое количество информации по промежуточным звеньям: переходным или промежуточным формам и видам внутри группы. Любая группа не прекращает существование вдруг и не сменяется другой группой столь же внезапно: эволюции требуется время на формирование и изменение существ. При фрагментарной летописи картина выглядит так, будто одна группа появилась из ниоткуда (как раньше, например, птицы и киты), но богатая летопись (наподобие той, что существует сейчас для обеих этих групп, а также для динозавров) приводит к «размытому» переходу без какого-либо строгого разграничения. Именно этого и следует ожидать от эволюции, медленно изменяющей виды и группы от одних форм к другим, но также отсюда проистекают трудности в проведении четких границ между группами и, частично, сложность определения видов и клад.

Клада динозавры уникальна. Отделившись от линий других архозавров около 240 млн лет назад, динозавры постепенно пришли к доминированию в наземном царстве мезозойской эры. Сейчас мы присвоили названия более чем 1500 нептичьих видов в этой группе (что, впрочем, мало, если вспомнить, что в один лишь нынешний, крошечный по геологическим меркам период живет около 6000 видов млекопитающих), которые относятся примерно к 35 основным группам (раньше называвшимся семействами). Динозавры найдены на каждом современном континенте (включая Антарктиду), они были обнаружены во множестве стран, даже в тех, где мало свойственных для них горных пород, и тех, которые, вероятно, не слишком известны своими динозаврами, таких как Япония, Новая Зеландия, Перу, Италия, Нигер и Южная Корея. Мезозойские динозавры попадаются повсюду – от Тибета до Огненной Земли, от бельгийских угольных шахт до австралийских пустынь и канадского Заполярья. Это поистине глобальная группа, где взрослые особи варьируют по размеру от существ, которые могли бы с комфортом уместиться на вашей ладони, до чудовищ, весивших десятки тонн. В группу динозавров входят животные двуногие и четвероногие, хищники и травоядные, с рогами, шипами, броней, огромными гребнями на головах, поедатели муравьев, фильтраторы, норные, бегающие, лазающие и даже планирующие. Сводить динозавров к гигантским ящерам, как до сих пор делают многие люди, значит серьезно недооценивать разнообразие их форм, а также их эволюцию и поведение.

Если рассматривать динозавров чуть более подробно, то в первую очередь их можно разделить на две клады: птицетазовых и ящеротазовых; в их названии отражен главный (но не единственный) признак, определяющий эти группы, – форма таза. Для птицетазовых характерен тазовый пояс, похожий на птичий, где крупная лобковая кость направлена назад, в то время как в тазовом поясе ящеротазовых лобковая кость выдается вперед. Любопытный (или обескураживающий, в зависимости от вашей точки зрения) факт: птицы на самом деле являются ящеротазовыми динозаврами – у более поздних представителей ящеротазовых лобковые кости повернулись назад еще до появления птиц, и этот признак независимо пришел к сходной форме. Конечно, эти названия создавались, когда никто и подумать не мог, что птицы могут быть родственниками динозавров, и это хороший пример того, как все в науке может измениться.

За возможным исключением некоторых древнейших форм, почти все птицетазовые динозавры были травоядными, и некоторые развили удивительные адаптации, позволяющие эффективно поглощать и усваивать растительную массу. У них чаще всего имелся и клюв, и зубы позади него, что позволяло пользоваться разными способами обработки пищи в одной пасти. Группа птицетазовых динозавров содержит огромное разнообразие форм: некоторых четвероногих животных покрывали броня, пластины или шипы; у одних видов имелись массивные рога и воротники, а другие были небольшими и быстрыми; существовали виды двуногие и четвероногие, и у многих на головах росли одни из самых больших и вычурных гребней, использовавшихся в половом и социальном демонстрационном поведении. Динозавры со знакомыми названиями, такие как стегозавр, трицератопс, анкилозавр, игуанодон и гадрозавр, – все птицетазовые.

Ящеротазовые динозавры, пожалуй, вообще самые разнообразные животные по количеству видов и уж точно в плане экстремальных проявлений, но они значительно более консервативны в основных своих формах и демонстрируют только два главных варианта строения тела. Внутри клады ящеротазовые есть всего две группы, и обе мгновенно узнаваемы. Завроподоморфы известны прежде всего тем, что породили настоящих гигантов, многие из которых весили более 10 т, а масса некоторых из крупнейших, весьма вероятно, превышала 50 т (возможно, довольно значительно, и хотя старые оценки в 100 т и больше явно ошибочны, некоторые современные расчеты все же приближаются к 80 т для самых крупных завроподоморфов). Древние формы были на самом деле очень похожи на самых первых тероподов, и потому в различных анализах некоторые виды, близкие к началу эволюционного древа динозавров, помещали то в группу завроподоморфов, то тероподов, а иногда относили к предкам динозавров. Некоторые из этих животных, вероятно, были хищниками или всеядными – оппортунистами, берущими свое везде, где находили. Однако скоро такой тип питания уступил место травоядности, а потом эти существа устремились – не только фигурально, но и почти буквально – к небесам.

Древнейшие завроподоморфы все еще были двуногими, но вскоре они стали эволюционировать в сторону все большего увеличения размеров и опустились с двух ног на четыре. У большинства удлинились шеи, так что мы получили классические формы, такие как диплодок, брахиозавр и апатозавр: многотонные гиганты с громадными телами, ногами-колоннами и длинными шеями, поддерживающими маленькие головы, а также зачастую с длинными хвостами. Завроподы достигли пика своего разнообразия в юрском периоде, а в меловом значительно уменьшились в количествах, но не в размерах и сосредоточились преимущественно на южных континентах, хотя несколько видов (включая настоящих исполинов) продолжали обитать на севере.