Автор статьи Стивен Брюсатт (Stephen Brusatte) — палеонтолог, сотрудник Эдинбургского университета (Шотландия), занимающийся изучением анатомии и эволюции динозавров. Брюсатт — автор более 70 научных статей и пяти книг о динозаврах, один из создателей программы «Прогулки с динозаврами» на ВВС.
В один из жарких летних дней 2010 г. экскаваторщик, копавший котлован для будущего здания в Ганьчжоу на юго-востоке Китая, внезапно почувствовал, что ковш его машины наткнулся на какой-то твердый предмет. Спускаясь в яму, рабочий, по-видимому, готовился к худшему, ожидая увидеть перед собой пласт непробиваемой горной породы, старый водопровод или какое-нибудь другое досадное препятствие, которое неизбежно замедлило бы строительные работы.
Но когда пыль осела, оказалось, что причиной задержки работ стало нечто совсем иное — груда костей, многие из которых отличались поистине гигантскими размерами.
В тот памятный день строительные работы все-таки пришлось прервать: находка костей оказалась важным палеонтологическим открытием. Китайский строитель наткнулся на почти полный скелет нового причудливого вида динозавров, состоявшего в тесном родстве со знаменитым королевским тираннозавром, или попросту ти-рексом (Tyrannosaurus rex).
Основные положения
- Ти-рекс и прочие гигантские тираннозавры известны палеонтологам уже многие десятилетия. Но из-за скудости ископаемого материла ученые долгое время ничего не знали ни о времени возникновения этих динозавров, ни об их предках.
- Недавние находки позволили исследователям заполнить некоторые пробелы в понимании этой харизматичной группы рептилий.
- Выяснилось, что родословная группы тираннозавров гораздо древнее, а ее видовое разнообразие — гораздо выше, чем считалось ранее.
- Кроме того, некоторые их представители отличались весьма необычными анатомическими признаками.
Несколько лет спустя китайские коллеги пригласили меня исследовать найденный экземпляр, и в мае 2014 г. мы пришли к выводу, что он представляет собой последнее звено фамильного древа тираннозавров. Поскольку официальное научное название этого динозавра — цяньчжоузавр китайский (Qianzhousaurus sinensis)— выговорить довольно трудно, а одной из его характерных особенностей была сильно вытянутая морда, мы без долгих раздумий дали ему прозвище Пиноккио-рекс.
Цяньчжоузавр — один из нескольких новых видов тираннозавров, открытых на протяжении последнего десятилетия и сильно изменивших наши представления об этой группе рептилий. Долгое время в центре внимания ученых находился лишь ти-рекс— гигантский монстр длиной около 13 м и весом в 5 т, открытый палеонтологами более века назад.
Однако его эволюционная история оставалась для исследователей загадкой. В XX в. ученые обнаружили нескольких близких родственников ти-рекса, обладавших такими же впечатляющими размерами, и наконец поняли, что ти-рекс не был чем-то исключительным: все эти крупные хищники представляли собой своеобразную ветвь родословного древа динозавров.
Палеонтологи пытались выяснить, когда возникли тираннозавры, какие рептилии были их предками и как им удалось достичь столь впечатляющих размеров и в конце концов обосноваться на вершине пищевой пирамиды. Но вплоть до наших дней все эти вопросы оставались без ответа.
За последние 15 лет ученые открыли около 20 новых видов тираннозавров, обнаруженных в самых разных частях света, включая пустыни Монголии и мерзлую арктическую тундру. Данные находки и позволили палеонтологам собрать из отдельных кусочков семейное древо тираннозавров.
Результаты вызвали у них сильное удивление: оказалось. что на протяжении большей части своей эволюционной истории тираннозавры были в основном небольшими, величиной с человека, хищными рептилиями, а громадных размеров и экологического господства они достигли лишь за последние 20 млн лет эры динозавров, начавшейся около 250 млн лет назад и охватившей триасовый, юрский и меловой периоды.
Прославленный же «король динозавров», ти-рекс, на самом деле даже не входил в число по-настоящему гигантских хищных динозавров, а всего-навсего был последним представителем некогда невероятно разнообразной группы тираннозавров, которому удалось дожить до столкновения Земли с астероидом 66 млн лет назад— события, завершившего эру динозавров и открывшего эпоху млекопитающих.
Рождение звезды
Изучение родословной тираннозавров началось с открытия существа, которое в 1905 г. Генри Фэрфилд Осборн (Henry Fairfield Osborn) назвал королевским тираннозавром (тираннозавром реке).
В начале XX в. Осборн был одним из самых именитых американских ученых: он занимал пост президента Американского музея естественной истории в Нью-Йорке и Американской академии искусств и наук, его фотографии регулярно появлялись на обложках журнала Time.
Поскольку Осборн использовал свой авторитет и положение для популяризации идей евгеники и расового неравенства, сегодня его имя нередко замалчивается. Но он безусловно был талантливым палеонтологом и блестящим научным администратором, одним из самых удачных поступков которого было решение послать на американский Запад известного палеонтолога Барнума Брауна (Barnum Brown) на поиски ископаемых останков динозавров.
В 1902 г. этот «охотник за динозаврами» и сделал одно из самых выдающихся открытий в истории палеонтологии: в пустынной местности штата Монтана он обнаружил кости гигантского плотоядного динозавра. Когда через несколько лет появилось описание рептилии, Осборн назвал его Tyrannosaurus rex, что в переводе с греческого буквально означает «королевский ящер-тиран».
Ти-рекс вызвал настоящую сенсацию в прессе и на некоторое время стал главным героем газетных и журнальных заголовков по всей стране. Так Браун и Осборн познакомили мир с одним из крупнейших наземных хищников, когда-либо обитавших на нашей планете.
Вскоре ти-рекс превратился во всемирную знаменитость: он стал героем многочисленных фильмов и главным экспонатом музейных собраний по всему миру. Но за громкой славой ящера-тирана таилась глубокая тайна: на протяжении почти всего XX столетия ученые имели лишь самые смутные представления о том, какое место ти-рекс занимает в общей картине эволюции динозавров, настолько сильно он отличался своими размерами и иными характеристиками от других известных науке хищных ящеров.
Между тем за несколько последних десятилетий палеонтологи обнаружили ряд близких родственников ти-рекса, обитавших на планете примерно в то же самое время — в конце мелового периода. Их останки были найдены в Северной Америке и Азии и имели возраст от 66 до 84 млн лет.
Эти тираннозавры — альбертозавр (Albertosaurus), горгозавр (Gorgosaurus) и тарбозавр (Tarbosaurus)— обладали большим сходством с ти-рексом: все они были кровожадными хищниками, ходили на двух задних конечностях, занимали самую вершину пищевой пирамиды и жили в самом конце эры динозавров. Но, несмотря на обилие найденных костей, останки ящеров так и не пролили свет на происхождение тираннозавров.
Тарбозавр
Горгозавр
Скромные начинания
Некоторые из последних открытий, позволивших заполнить серьезные пробелы в представлениях об эволюции тираннозавров, были сделаны в совершенно неожиданных местах. Чтобы отыскать окаменелости древних ящеров, отважные палеонтологи обычно отправлялись в самые глухие уголки пустынь западной части Северной Америки, Аргентины, Монголии или Сахары и, храбро бросая вызов палящему зною, пыли и ядовитым змеям, извлекали кости животных из их «каменных гробниц». Сегодня останки динозавров (в том числе и тираннозавров) ученые находят по всему свету — даже на Крайнем Севере России, где зимой палеонтологам приходится мириться с пронизывающим до костей холодом, а летом — с сыростью и полчищами мошкары.
Один из таких палеонтологов — мой коллега из Зоологического института РАН в Санкт-Петербурге Александр Аверьянов. В 2010 г. группа ученых под его руководством сообщила о находке в Красноярском крае (Центральная Сибирь) окаменелых костей сравнительно небольшого плотоядного динозавра, обитавшего на Земле задолго до ти-рекса — примерно 170 млн лет назад, т.е. в середине юрского периода.
Длина его тела составляла 5-6 м, а высота — около 3 м. Ученые назвали динозавра «килеск» (Kileskus; от хакасского слова «килески»— «ящерица*»). Килеск оказался важным ключом к пониманию эволюции всей группы тираннозавров в целом.
На первый взгляд килеск не представлял собой ничего интересного. Выглядел он совершенно иначе, чем ти-рекс. Если бы ти-рекс жил на территории современной России в середине юрского периода, ему ничего не стоило бы раздавить килеска как муху даже своими слабыми «руками».
Килеск
Но килеск обнаруживает несомненное сходство с другим небольшим хищным тираннозавром, гуаньлуном (Guanlong), жившим примерно на 10 млн лет позднее на территории Китая и описанным палеонтологами в 2006 г. Так, верхнюю часть головы обоих этих динозавров украшал причудливый костный гребень.
А гуаньлун в свою очередь обладал рядом признаков, которые свойственны лишь тираннозаврам (например, сросшимися носовыми костями). Такие характеристики свидетельствуют не только о тесном родстве скромного килеска с гуаньлуном, но и о том, что эти динозавры составляли основу эволюционного древа, давшего начало великому ти-рексу.
Guanlong
Открытие килеска и гуаньлуна позволило ученым сделать поразительные выводы о начальных этапах эволюции тираннозавров. Оказывается, на старте своего существования эта группа динозавров была представлена отнюдь не массивными суперхищниками, как полагали многие исследователи после открытия первых тираннозавров, а плотоядными рептилиями средних и даже мелких размеров, скромно жившими в тени аллозавров, цератозавров и прочих гигантских хищников, состоявших с тираннозаврами лишь в отдаленном родстве.
Кроме того, родословная тираннозавров оказалась гораздо древнее, чем могли предполагать палеонтологи.
Они появились на Земле в те далекие времена, когда суперконтинент Пангея еще не успел окончательно расколоться на несколько частей и животные могли довольно свободно перемещаться из одних частей суши в другие.
Это объясняет, почему ранние виды тираннозавров были найдены в России и Китае, а виды, появившиеся немного позднее, — в США, Великобритании и, возможно, даже в Австралии (таксономическое положение некоторых австралийских хищных динозавров составляет сегодня предмет научных дискуссий).
Все эти находки свидетельствуют также о том, что для достижения своего могущества тираннозаврам потребовалось невероятно длительное время: прародительские формы тираннозавров и ти-рекс разделены гораздо большим отрезком времени (по меньшей мере 100 млн лет), чем ти-рекс и люди (примерно 66 млн лет).
Пернатые рептилии
Пусть тираннозавры превращались в гигантов чрезвычайно медленно, это не означает, что столь же медленными темпами шла их эволюция. Все больше научных данных указывают на то, что эта группа динозавров сильно увеличила свое разнообразие задолго до появления таких колоссов, как тарбозавр и ти-рекс. Яркое свидетельство тому — палеонтологические находки в провинции Ляонин на северо-востоке Китая.
За два последних десятилетия крестьяне этой области собрали тысячи скелетов динозавров. В результате многочисленных извержений вулканов 120-130 млн лет назад останки погибших животных быстро покрывались слоем пепла и грязи, что позволило им сохраниться в мельчайших деталях до наших дней. Среди многочисленных динозавров, чьи кости были найдены в этих «Помпеях мелового периода», внимание ученых привлекли два вида тираннозавров.
В 2004 г. мой коллега Сюй Син (Xu Xing) из пекинского Института палеонтологии позвоночных и палеоантропологии назвал одного из этих динозавров дилуном (Dilong). Существо величиной с золотистого ретривера обладало длинными передними конечностями для ловли добычи, гибким скелетом и длинными задними ногами, позволявшими ему развивать высокую скорость.
Второй вид, описанный Сином в 2012 г. и названный им ютиранном (YutyrannusJ, отличался совсем иным складом. Животное длиной 8-9 м и весом около 1 т, похоже, находилось на самой вершине пищевой пирамиды или вблизи от нее. Поскольку скелеты обоих тираннозавров были обнаружены водной и той же горной породе, они, по-видимому, жили бок о бок приблизительно 125 млн лет назад.
Находка дилуна и ютиранна, обладавших сросшимися носовыми костями и прочими признаками, характерными для тираннозавров, свидетельствует о том, что к концу мелового периода эта группа динозавров уже успела породить множество новых видов, занявших на суше самые разные экологические ниши, и что некоторые из них уже начали «экспериментировать» с укрупнением размеров тела.
Дилун и ютиранн важны для палеонтологов и еще по одной причине. Долгое время ученые считали динозавров массивными, тяжеловесными и неуклюжими рептилиями, покрытыми чешуей или костным панцирем. В последние годы, однако, было открыто несколько видов динозавров, покрытых пуховыми перьями и представлявших собой гораздо более динамичных и смышленых существ, чем считалось прежде.
Ютиранн
Иными словами, эти динозавры больше напоминали птиц, нежели рептилий. Дилун и ютиранн были тираннозаврами, вполне подходившими под такое описание. Кожа обоих видов была покрыта густыми пуховыми перьями, которые сильно отличались строением от маховых перьев с толстым стержнем, образующих крылья современных птиц, и представляли собой примитивные нитевидные структуры, похожие на волосы.
Летать тираннозавры конечно же не могли. Перья служили им не для полета, а, скорее всего, для теплоизоляции и поведенческих демонстраций. Наличие перьев у этих тираннозавров и многих других разновидностей динозавров наводит на мысль, что, вполне вероятно, и огромный ти-рекс был оперенным существом.
И если этот «царственный тиран» вселяет ужас даже в своем привычном обличье, попробуйте вообразить его в образе проворного, смышленого и покрытого перьями небожителя!
Восхождение к власти
Последние находки из России, Китая и других частей света указывают на то, что с середины юрского до начала мелового периода положение тираннозавров на планете было вполне благополучным. Не относясь к числу плотоядных властителей земной суши, в то время они представляли собой стабильную группу быстроногих смышленых хищников.
А затем картина резко изменилась. Где-то в середине мелового периода (85-110 млн лет назад) экосистемы, населенные динозаврами, подверглись радикальной трансформации. Численность аллозавров и цератозавров, долгое время оккупировавших вершины пищевых пирамид, сильно сократилась, и роль хищников высшего порядка на северных континентах планеты перешла к тираннозаврам.
Поскольку ископаемые останки динозавров, относящиеся к середине мелового периода, попадаются крайне редко, истинные причины такого «переворота» остаются загадкой для ученых и по сей день. Одно из возможных объяснений — массовое вымирание видов примерно 94 млн лет назад вследствие потепления климата и сильного колебания уровня океана.
Оказавшись на верхушке пищевой пирамиды, тираннозавры вступили в эру процветания. На протяжении последних 20 млн лет мелового периода эти многотонные рептилии с крошечными «руками» и огромным черепом безраздельно господствовали в Северной Америке и Азии.
Своими мощными челюстями они легко перегрызали кости крупных жертв. Росли они с фантастической скоростью: за день их детеныши прибавляли в весе по нескольку килограммов! Но жили рептилии недолго: до сих пор не найдено ни одного тираннозавра, который в момент смерти был бы старше 30 лет.
Зато в Европе и на южных материках планеты, где процветали другие группы крупных хищных динозавров, тираннозавров, похоже, не было вовсе. Причина, скорее всего, кроется в изменении глобального климата и расположения континентов в середине мелового периода. В то время условия жизни на Земле сильно отличались от тех, в которых эволюционировали небольшие ранние тираннозавры.
Материки раздвинулись сильнее и заняли положение, напоминающее современное. Кроме того, значительно повысившийся уровень океана разделил Северную Америку на две части, а Европу превратил по сути дела в группку небольших островков. Суша Земли стала сильно раздробленной.
В результате животные, господствовавшие в одной части света, не могли конкурировать с животными, обитавшими в других регионах, по очень простой причине: они элементарно не могли туда добраться.
Непреходящее разнообразие
В тех частях света, где «пришли к власти» мегатираннозавры вроде ти-рекса, могучие хищники, казалось бы, со временем должны были вытеснить своих более слабых и изящных сородичей. Удивительные ископаемые находки, сделанные в последние годы, опровергают данное предположение.
Они указывают на большое разнообразие тираннозавров во всей пищевой пирамиде — даже в те несколько последних миллионов лет мелового периода, когда на суше безраздельно властвовали ти-рекс и подобные ему кровожадные монстры.
Наглядный пример тому — обнаруженный в Китае «длинноносый» Пиноккио-рекс (Qianzhousaurus). Когда в 2013 г. мой коллега Цзюньчан Лю (Junchang Lu} из Института геологии Китайской академии геологических наук впервые показал мне фотографии найденного экземпляра, я был попросту ошарашен. Перед моим взором предстал тираннозавр, живший в конце мелового периода, но разительно отличавшийся от прославленного ящера-тирана.
Он был заметно меньше ти-рекса— примерно 8-9 м длиной и весом около тонны, а его длинный, узкий и изящно скроенный череп не шел ни в какое сравнение с широким и массивным черепом-костедробилкой его знаменитого кузена.
Лю пригласил меня принять участие в изучении новой китайской находки, потому что прежде мне уже доводилось исследовать останки двух необычных длиннорылых тираннозавров. Первым из этих существ был динозавр, чей неполный скелет был найден советскими палеонтологами еще в 1970-х гг. Ученые назвали его «алиорам» (Alioramus remotus) и предположили, что он представляет собой аберрантный вид тираннозавров с удлиненным черепом.
Но в годы холодной войны изучить этот образец смогли лишь немногие специалисты, а потому вопрос о том, действительно ли найденное существо было новым необычным видом или же представляло собой всего-навсего молодую особь одного из хорошо известных видов тираннозавров, тарбозавра (Tarbosaurus), долгое время оставался спорным.
Несколько десятилетий спустя, вначале 2000-хгг., совместная монгольско-американская экспедиция, возглавляемая сотрудником Американского музея естественной истории Марком Нореллом (Mark Norell), обнаружила более полный и хорошо сохранившийся образец алиорама.
Позднее, когда я начал работать под руководством Морелла над своей докторской диссертацией, он привел меня в музейную лабораторию, показал мне этот скелет и предложил заняться его изучением. В 2009 г. мы пришли к выводу, что имеем дело с новым видом тираннозавров— алиорамом алтайским (Alioramus altai).
Alioramus altai
Скелет отличался от скелета тарбозавра, но, поскольку он принадлежал детенышу, нельзя было исключать и вероятность того, что своеобразие его признаков стало результатом незавершенности роста и развития животного.
В палеонтологии дебаты такого рода длятся порой десятилетиями и прекращаются лишь с находками нового ископаемого материала. В нашем случае сомнения разрешились всего через несколько лет— благодаря неожиданной удаче экскаваторщика.
Скелет цяньчжоузавра, найденный в Ганьчжоу, отличался такими же удлиненной передней частью черепа, изящным сложением и сравнительно небольшими размерами, что и скелет алиорама, но он явно принадлежал гораздо более взрослой и зрелой особи.
Цяньчжоузавр не был единственным мелким тираннозавром, жившим бок о бок с сородичами-тяжеловесами. За два месяца до того, как мы опубликовали описание цяньчжоузавра, американские палеонтологи Энтони Фьорилло (Anthony Fiorillo) и Роналд Тикоски (Ronald Tykoski) из Музея природы и науки им. Перо в Далласе, штат Техас, обнаружили у Северного полярного круга, в вечной мерзлоте Аляски, еще более причудливого тираннозавра позднего мелового периода — нанукзавра (Nanuqsaurus).
Нанукзавр
Найдено лишь несколько черепных костей этого ящера, обладающих огромным сходством с соответствующими костями ти-рекса, но отличающихся от них одной особенностью: они примерно вдвое меньше.
Можно было бы предположить, что кости принадлежали детенышу ти-рекса, если бы не одно важное обстоятельство: они соединялись друг с другом по полностью сформированным, окостеневшим швам, что характерно только для взрослых животных.
Это навело Фьорилло и Тикоски на смелую мысль, что арктические тираннозавры, по-видимому, уменьшились в размерах из-за скудости пищевых ресурсов в местах их обитания. Тот же самый фактор— дефицит корма— заставил превратиться в карликов и многих современных островных животных.
Печальный конец
Открытия, сделанные в последние годы, пополнили семейство тираннозавров новыми видами и во многом прояснили эволюционную историю этой харизматичной группы рептилий, но не дали ответа на ключевые вопросы, связанные с ее происхождением.
Где возникли тираннозавры и когда они появились на планете? Могло ли это произойти в начале юрского периода— отрезка времени, от которого до нас дошли лишь скудные останки динозавров?
Открытым остается и вопрос о том, населяли ли тираннозавры с середины юрского до середины мелового периода южные континенты планеты. Все их ископаемые останки (за исключением одной таинственной кости, найденной в Австралии) были обнаружены на северных материках.
Однако, как известно, с середины юрского до середины мелового периода многие группы динозавров были широко распространены по всей планетарной суше; не исключено, что так обстояло дело и с тираннозаврами. Множество загадок связаны и с биологией этих рептилий. Какие перья покрывали кожу таких гигантов, как ти-рекс, и зачем цяньчжоузавру и алиораму были нужны длинные морды?
Изучая останки ранних динозавров, появившихся на Земле более 170 млн лет назад, трудно даже вообразить, каким образом этим тщедушным хищным существам в конце концов удалось достичь господствующего положения на значительной части планетарной суши.
Для эволюционного успеха они явно не были предназначены. Более 80 млн лет им пришлось жить в тени более крупных хищников в ожидании своего часа — глобальных изменений окружающей среды, открывших для них возможность достичь верхушки пищевой пирамиды и превратиться в кровожадных властителей суши.
Но однажды, примерно 66 млн лет назад, когда тираннозавры находились на вершине власти, Земля столкнулась с астероидом, и тираннозавры вымерли. Громадная сила и выносливость не смогли спасти их от разбушевавшихся пожаров, мощных землетрясений и прочих катастрофических последствий этого события, расчистившего путь для победоносного марша по планете млекопитающим.
Перевод: С.Э. Шафрановский
Источник: журнал “В мире науки”