Когда палеонтологи дают название новому динозавру, они надеются, что оно закрепится в науке. Специалисты тратят много времени на анализ и сравнение костей, определяя, какие характерные черты указывают на видовую принадлежность окаменелости, а затем делают предположение, что окаменелость принадлежит определенному виду с устоявшимся названием, или описывают новый вид. То, что мы знаем под «древом жизни», основано именно на таких исследованиях. Зачастую, особенно если окаменелость сохранилась относительно полно, ученые могут быть уверены, что вид выявлен верно и его можно легко отличить от других.

Трицератопса, к примеру, можно легко узнать по характерному набору признаков: по двум рогам над глазницами, рогу над ноздрями и состоящему из сплошной кости «воротнику» за головой. Эти черты отличают его от других рогатых динозавров. Например, от стиракозавра, для которого характерны длинный рог над ноздрями и острые шипы на воротнике, а также от пентацератопса – свое имя, «пятирогая морда», он получил благодаря внушительным рогам над ноздрями, глазницами и на скулах.

Однако палеонтологам приходится работать с неполной палеонтологической летописью, в которой недостает не только частей скелета отдельных животных, но и особей разного возраста. Мы бы имели полное знание о каждом виде динозавров, если бы у нас в распоряжении было хотя бы несколько дюжин целых скелетов разного возраста, яиц, следов, отпечатков кожи и других свидетельств – этого бы было достаточно, чтобы создать настолько полную картину о том или ином виде динозавра, насколько это возможно. Палеонтологи были бы рады иметь столько экземпляров стегозавров, сколько и, например, воронов отдельной популяции – этого бы хватило для глубокого изучения их изменчивости и продолжительности жизни. Но это практически недостижимый идеал. Фрагментарность палеонтологической летописи требует от ученых постоянного сравнения и пересмотра для определения видов динозавров и их родственных связей, и порой то, что казалось новым видом, оказывается чем-то уже известным.

Сто лет назад палеонтологи знали лишь малую часть видов динозавров, которые мы знаем сегодня. Представление специалистов и публики о динозаврах в основном ограничивалось такой классикой позднего юрского периода, как диплодок и стегозавр, а также позднемеловыми любимчиками – тираннозавром и трицератопсом. За редкими исключениями, ученые были знакомы с динозаврами лишь по нескольким миллионам лет из всего мезозоя, который длился более 180 миллионов лет. Практически каждый извлеченный из земли череп или скелет с малейшими различиями от уже известных видов получал новое имя. Специалисты еще не думали о динозаврах как о некогда живых существах, которые вылуплялись, росли и приобретали различные черты с возрастом. Более того, из-за неверных представлений о взрослении современных рептилий палеонтологи предполагали, что детеныши динозавров выглядели просто как уменьшенные версии своих родителей.

Скелеты небольших размеров с явными отличительными признаками относили к видам мелких или карликовых динозавров, и только малую часть таких скелетов распознали как принадлежавшую молодым особям. Вдобавок ко всему даже взрослые динозавры получали названия по частям скелета, которые не находили соответствия с костями родственных видов, так что палеонтолог мог дать отдельные имена черепу и части тела, не понимая, что оба на самом деле относятся к одному виду. Поскольку разные специалисты могли дать несколько названий одному и тому же животному, палеонтологи быстро пришли к таксономической[7] путанице. Одно и то же животное могло быть удостоено разных названий по нескольку раз подряд, ведь каждый специалист отстаивал свое название как наиболее предпочтительное. Например, утконосый динозавр, которого мы ныне называем эдмонтозавром, в разное время именовался анатозавром, анатотитаном, клаозавром и другими названиями, пока ученые не осознали, что все эти окаменелости принадлежат одному виду.

Особенности взросления динозавров несомненно внесли лепту в эти затруднения. Небольшие динозавры, некогда считавшиеся отдельными видами, зачастую оказывались молодыми особями тех видов динозавров, которые были известны по образцам взрослых особей. Загадочный динозавр, обнаруженный в Канаде, служит наглядным примером. Хотя многие музеи формировали свои первые коллекции динозавров из юрских отложений, к 1910-м годам внимание специалистов переключилось на позднемеловые породы провинции Альберта возрастом около 75 миллионов лет. Эти красочные слоистые отложения не только изобиловали костями динозавров, но и часто содержали почти полные сочлененные скелеты таких динозавров, как плотоядные тираннозавриды горгозавры и рогатые цератопсиды центрозавры. Из земли извлекалось настолько много остатков динозавров, что палеонтологи иногда забирали только череп, оставляя скелет будущим поколениям ученых. Среди этих поразительных находок был скелет мелкого утконосого динозавра – гадрозаврида прохенеозавра. Эта мелкая особь была размером с корову и не обладала замысловатыми гребнями, характерными для таких гадрозаврид этого региона, как паразауролоф и шлемоголовый коритозавр. Казалось, это был миниатюрный утконосый динозавр, который жил бок о бок со своими гигантскими сородичами среди пойм и хвойных лесов.

Почти сразу же определение прохенеозавра было поставлено под сомнение. Процесс наименования данного образца не соответствовал правилам номенклатуры[8] новых видов, так что в качестве более корректного для этого мелкого травоядного было предложено название тетрогонозавр. Но позднее в результате обращения в организацию, регулирующую правила наименования живых существ, от этого названия отказались в пользу изначального «прохеонозавр». Это имя сохранялось за образцом вплоть до 1975 года, когда палеонтолог Питер Додсон пришел к выводу, что окаменелые остатки «прохеонозавра» и других мелких гадрозаврид на самом деле принадлежали молодым особям гадрозаврида ламбеозавра, чей череп украшал полый, топорообразный гребень. Никто не распознал истинную природу этого небольшого динозавра просто потому, что никто еще не осознавал масштабов тех изменений, через которые динозавры проходили во время своего взросления. Палеонтологи начала XX века, вероятно, распознали бы молодого ламбеозавра, если бы у юных особей были такие же выдающиеся гребни, как и у взрослых. Но недавние находки указывают, что гадрозавридам требовалось время, чтобы «дорасти» до своих отличительных головных гребней.

Илл. 15. Детеныш паразауролофа по прозвищу Джо на момент смерти достиг возраста около одного года. Гребень, свойственный взрослым особям, у него только начинал развиваться

В 2013 году палеонтолог Энди Фарк со своими коллегами описал извлеченные из пород южной Юты остатки детеныша паразауролофа примерно того же геологического периода, что и отложения с ламбеозавром в Альберте. Взрослые особи паразауролофа легко опознаются благодаря лопатообразному клюву и полому гребню в задней части черепа (полости служили резонаторами и позволяли этому динозавру издавать низкие гулкие звуки). И хотя некоторые кости отсутствовали, а сохранившаяся часть скелета пострадала от влажных условий древних болот, в которых было погребено животное, череп сохранился полностью. На голове этого мелкого динозавра, прозванного Джо, вместо длинного гребня, как у взрослых особей, была обнаружена лишь небольшая «шишка» прямо перед глазами. Другие характерные особенности скелета подтвердили его принадлежность паразауролофу. А когда ученые проанализировали микроструктуру его костей, они не обнаружили там ни одного годичного кольца. Джо, по всей видимости, был не старше одного года на момент смерти, и гребень, который бы появился у него при достижении взрослого возраста, только начинал развиваться.

Проанализировав череп детеныша и сравнив его с черепами взрослых динозавров, Фарк с коллегами смогли установить, как гребень гадрозавра развивался по мере взросления особи. Основной воздушный канал внутри гребня расширялся назад, над затылочной частью черепа. Гребень динозавра начинал формироваться, когда особь достигала примерно трети своего максимального размера, что указывает на большую роль гребня в социальной жизни динозавра. Вдобавок к созданию характерных звуков, гребни служили заметными визуальными сигналами, позволявшими паразауролофам распознавать сородичей и, возможно, выбирать партнеров. Они, вероятно, были ярко окрашены, представляя собой своеобразные «биологические билборды» каждой особи. Детеныши появлялись на свет с большими глазами и выглядели мило, но стремительно менялись с течением времени, приобретая броские черты в период, сопоставимый с подростковым скачком роста у людей. Динозавры начинали спариваться рано, задолго до того, как их скелеты достигали максимальных размеров, и Джо, кажется, соответствовал этой схеме развития.

Гадрозавриды далеко не единственные динозавры, чья классификация была пересмотрена с учетом различий между детенышами, ювенильными, субадультными и взрослыми особями. Среди рогатых динозавров, тираннозавров, завропод и многих других групп целые виды ошибочно выделялись по различиям, оказавшимся возрастными изменениями представителей одного вида – то, что биологи называют стадиями онтогенеза. К примеру, в 1979 году окаменелые останки крошечного динозавра из раннеюрской породы Аргентины получили название мусзавр – «мышиный ящер» – именно благодаря размерам останков, сопоставимым с мышиными. У этих динозавров были большие глаза и тело, приспособленное для движения на четырех конечностях. И только в 2013 году палеонтологи Алехандро Отеро и Диего Пол описали взрослых особей этих двуногих длинношеих завроподоморфов с большими когтями. Взрослый «мышиный ящер» достигал восьми метров в длину и весил около полутора тонн – пример непреднамеренной палеонтологической иронии. Пересмотры касаются как недавно открытых, так и давно известных видов динозавров. Среди рогатых динозавров описанный в 1914 году небольшой брахицератопс оказался ювенильной особью стиракозавра, а «толстолобый» дракорекс оказался молодым пахицефалозавром, у которого еще не сформировался характерный купол на бугристом черепе. Расположение рогов на черепе динозавра, размер гребней, количество используемых для передвижения конечностей и многие другие характеристики могли кардинально меняться с момента вылупления до редкого для динозавров достижения зрелого возраста. Сегодня определение возраста и онтогенетической стадии особи на момент смерти стало стандартной частью описания новых видов, что позволяет избежать ошибочных идентификаций в будущем.

Точная идентификация молодых особей стала важнейшей задачей палеонтологов по нескольким причинам. Наиболее очевидная – необходимость точного подсчета количества видов динозавров, существовавших в отдельной экосистеме одновременно. Если один вид ошибочно принимается за несколько, это может привести к завышенным оценкам разнообразия экосистем и искажению представлений об эволюции динозавров. Определение реального видового состава – это фундаментальное знание, на котором основываются все дальнейшие палеонтологические исследования. Однако по мере совершенствования методов идентификации видов обнаружилась неожиданная закономерность. Молодые особи динозавров не просто отличались от взрослых: их анатомия предполагала совершенно отличный образ жизни, и особенно это касается пищевого поведения.

Рассмотрим культового юрского диплодока – динозавра, который известен нам не только по многочисленным скелетам взрослых особей, но и по нескольким ювенильным образцам. Взрослый диплодок достигал более 30 метров в длину и весил около 36 тонн. Он мог пастись, оставаясь на одном месте: держа голову низко у земли, он захватывал юрскую растительность (хвощи и папоротники) своими карандашеобразными зубами и проглатывал зелень целиком. Ключом к пониманию пищевого поведения взрослой особи диплодока был ее череп. Передняя часть морды плоская и прямоугольная, напоминающая морду коровы или других современных пастбищных млекопитающих. Зоологи выделяют четкое различие между пастбищными травоядными, которые потребляют огромное количество низкорослой, слабо питательной зелени, и более избирательными травоядными, которые поедают листья, плоды и другую растительность. Если у первых морда квадратная, то у объедающих побеги она более округлая – такая форма лучше подходит для выборочного срывания меньшего количества более питательного корма.

Илл. 16. Детеныши диплодока росли быстро и в отличие от своих взрослых сородичей питались преимущественно более калорийными низкорослыми растениями. Округлая форма их морд лучше всего подходила для объедания побегов и поиска конкретных видов пищи, что также отличало их от родителей

Когда палеонтолог Джон Уитлок с коллегами дали описание давно забытой ювенильной особи диплодока в 2010 году, оказалось, что у этого крошечного динозавра нет такой же прямоугольной морды, как у его родителей. Его морда была более узкой и округлой: строение, характерное для травоядных, объедающих побеги. Вместо того чтобы пастись на одном месте и без разбора пожирать всякое лежащее под ногами растение, молодые особи диплодока, по всей видимости, бродили по юрским лесам, выборочно поедая определенные растения, необходимые для питания их быстро растущего организма. Лабораторные исследования таких древних растений, как хвощи и гинкго, показали, что даже в юрский период диплодок и другие травоядные гиганты имели доступ к высококалорийному корму. Диплодокам требовалось расти быстро. Они вылуплялись из относительно небольших яиц, а это означало, что детеныши были легкой добычей для острозубых теропод, таких как аллозавры и торвозавры, обитавших в тех же местах. Редкость находок ювенильных особей в тех же отложениях свидетельствует, вероятно, о том, насколько сильно плотоядные полагались на ежегодный «урожай» мелких завроподов в своем рационе. Чтобы выжить, диплодокам необходимо было быстрее достигать размеров, делающих их слишком неудобной добычей, что привело к эволюционному приобретению чрезвычайно высокой скорости роста. Форма черепа объедающего побеги травоядного помогала молодым диплодокам получать более калорийную пищу. По мере взросления их черепа расширялись в связи с тем, что размеры животного влияют на его потребность в пище, что наблюдается и у современных видов. Такие крупные животные, как слоны или диплодоки, ориентированы в первую очередь на количество еды, а не на качество. Они не растут так быстро и потому могут прокормиться не такой питательной, но намного более доступной едой. Мелкие же животные с более высоким метаболизмом нуждались в более энергетически насыщенном питании, и потому молодые особи диплодока были более избирательны в еде, чем их взрослые сородичи, хотя они и делили одну среду обитания. Изменение в строении черепа было связано со сменой диеты и образа жизни – молодые диплодоки фактически вели себя как другой вид в сравнении со взрослыми особями.

У некоторых динозавров эти анатомические изменения доходили до крайностей – один вид мог занимать несколько экологических ниш, которые обычно распределялись между разными видами. Наилучшим примером является сам Tyrannosaurus rex, чья история неразрывно связана с наиболее спорными окаменелостями в палеонтологии динозавров.

Илл. 17. Палеонтологи рассматривают микроскопическую структуру костей динозавров, чтобы определить их возраст на момент смерти. Под микроскопом можно обнаружить, что быстро растущие кости обладают более беспорядочной структурой, что указывает на продолжающийся рост динозавра в момент смерти

В 1946 году палеонтолог Чарльз Гилмор опубликовал краткую заметку о необычном черепе тираннозавра, обнаруженном в меловых породах Монтаны (США). Несмотря на некоторые повреждения и деформации, череп поразительно хорошо сохранился и явно принадлежал небольшому тираннозавру с большими и округлыми глазницами. Гилмор отметил сходство находки с другим тираннозавром, обнаруженным в канадской провинции Альберта и получившим название горгозавр, но без характерных для северного вида «украшений» на черепе. Он назвал образец Gorgosaurus lancensis и описал его как мелкого тираннозавра, явно отличающегося от гигантского Tyrannosaurus rex.

В последующие годы ученые практически забыли об этой небольшой окаменелости. Она пополнила длинный список динозавров, открытых и поименованных палеонтологами первой половины XX века, чья таксономия оставалась сомнительной. Только в 1988 году палеонтолог Фил Карри с коллегами пересмотрели находку и предположили, что она была еще более необычной, чем предполагал Гилмор. Череп был извлечен из пород того же возраста, что и T. rex (68–66 миллионов лет), но принадлежал взрослой особи животного размером с полярного медведя. Остатки принадлежали мелкому тираннозавриду, который жил в одно время с куда более крупным T. rex. Ученые переименовали образец в Nanotyrannus lancensis.

Однако пока эксперты продолжали сравнивать мелкого нанотираннуса с другими тираннозаврами, вокруг ископаемого разгорелись новые споры о количестве видов тираннозавров, обитавших в Северной Америке на самом закате мелового периода. Структура черепа и крупные глазницы скорее соответствовали ювенильной особи. Также кости черепа у динозавров срастаются по мере взросления, но на черепе нанотираннуса не было обнаружено никаких признаков срастания. Кроме того, в ходе многочисленных исследований позднемеловых пород Монтаны и окрестных штатов были обнаружены многочисленные скелеты взрослых T. rex, но, как представляется, ни одного скелета ювенильной особи. Ископаемые мелких тираннозавров из этих пород обычно получали другие имена, но ни одно из них существенно не отличалось от самого T. rex. Череп нанотираннуса наводил на мысль, что ученые на самом деле десятилетиями находили ювенильные образцы T. rex, но не распознавали их как таковые.

Илл. 18. Окаменелость тираннозавра по прозвищу Джейн долгое время считалась принадлежащей нанотираннусу, пока палеонтологи не обнаружили, что это была ювенильная особь Tyrannosaurus rex – это подчеркивает то, насколько сильно тираннозавры менялись с возрастом

Ни один динозавр не вызывает столько внимания и споров, как T. rex. Многие палеонтологи горячо спорят, обитали ли в знаменитой формации Хелл-Крик на западе США два разных вида тираннозавров, или же это были представители одного вида на разных этапах онтогенеза. Мелкие тираннозавры отличались вытянутыми мелкими мордами, бо́льшим количеством острых зубов и не обладали характерной для взрослых особей мощной структурой черепа – все эти признаки должны были измениться в процессе взросления особи. Как ни странно, именно так все и происходило. По мере того как ученые находили новые остатки молодых тираннозавров (к примеру, образец по кличке Джейн достиг 14 лет на момент смерти), им удалось проследить непрерывный ряд изменений форм T. rex – от изящных и долговязых ювенильных особей до массивных взрослых, способных разделать целого трицератопса.

T. rex сильно выделялся даже на фоне других тираннозавров. Динозавры родственных видов, такие как дасплетозавр и горгозавр, оставались относительно небольшими в первые годы жизни, сохраняя черты, схожие с описанным Гилмором черепом: крупные глазницы и узкая морда. Примерно к десяти годам эти тираннозавры начинали расти быстрее, достигая максимального размера в возрасте около 20 лет. Длинноногие ювенильные особи с узкими челюстями превращались в более громоздких взрослых с более толстыми зубами и массивными черепами, способными нести мощные мышцы, необходимые для дробления костей и разрывания туш. У T. rex эта схема была доведена до крайности. Молодые особи оставались мелкими и несколько неуклюжими примерно до десятилетнего возраста, но затем их рост резко ускорялся, и они набирали сотни килограммов массы. Пятнадцатилетний T. rex вроде Джейн весил бы около полутора тонн. К 20-летию та же особь весила бы уже более пяти тонн и обладала массивным телосложением, мощным черепом и зубами, более приспособленными к прокалыванию, чем к разрезанию. В течение этого пятилетнего промежутка T. rex рос настолько быстро и менялся настолько сильно, что казался уже другим животным. Как бы ни отличался описанный Гилмором череп, он принадлежал особи T. rex, погибшей в юности.

Тот факт, что ювенильные и взрослые особи T. rex так разительно различались, что их определяли как два разных вида, раскрывает уникальные особенности функционирования многих экосистем динозавров. В современных экосистемах с разнообразием хищных видов, таких как саванны Восточной Африки, где обитают львы и пятнистые гиены, мы видим целый ряд мелких, средних и крупных плотоядных. Все эти хищники имеют разные способы охоты и предпочтения в добыче, что позволяет им сосуществовать. Однако среди хищных динозавров палеонтологи обнаружили иную картину.

Даже крупнейшие из хищных динозавров, такие как сам T. rex, вылуплялись из относительно небольших яиц. Динозавры росли быстро, но на то, чтобы достичь максимальных размеров (от размеров, сопоставимых с курицей, до восьмитонного гиганта), требовались годы. И пока взрослые T. rex могли охотиться и на утконосых эдмонтозавров, и на рогатых трицератопсов, разрывая на части их многотонные туши, ювенильные особи того же вида не обладали достаточной силой для охоты или разделывания такой крупной добычи. Вместо этого они охотились на более мелких или средних динозавров в тех же местах обитания, отрывая куски мяса и проглатывая некоторые части тела целиком, а не дробя скелеты. Другими словами, молодой T. rex, как мы полагаем, основываясь на наших знаниях о современных экосистемах, занимал экологическую нишу хищника средних размеров, которую должны были бы занимать другие динозавры. Это одна из причин, почему в формации Хелл-Крик, где и был обнаружен T. rex, иногда отмечается меньшее разнообразие видов по сравнению с другими местами обитания динозавров – меньшее количество видов занимало больше экологических ниш.

Илл. 19. Детеныши динозавров часто сильно отличались от взрослых сородичей, из-за чего ранее они нередко описывались как другие виды. Серия скелетов пситтакозавра от ювенильной до взрослой особи демонстрирует то, насколько сильно этот рогатый динозавр менялся с возрастом

Такое разделение даже могло защищать молодых особей T. rex от взрослых сородичей. Следы укусов на костях указывают на то, что T. rex не брезговали каннибализмом – для голодного хищника любое мясо становится добычей, – и потому различия в предпочитаемой добыче снижали вероятность конфронтации между особью размеров Джейн и взрослым T. rex. И все же детеныши и ювенильные особи динозавров довольно редко встречаются в костных отложениях. Зачастую палеонтологи имеют в распоряжении только субадультные образцы, пережившие свои первые трудные годы, но не достигшие своих максимальных размеров, погибнув под натиском засух, наводнений, болезней, хищников и иных опасностей, с которыми животные встречаются и по сей день.

К палеонтологам постепенно пришло осознание, что динозавры не сохраняли одну и ту же форму тела на протяжении всей жизни. Детеныши были большеглазыми неуклюжими рептилиями, которые могли бы показаться столь же милыми, как котята, но со временем они «обрастали» своими характерными гребнями и рогами, менялись даже особенности строения челюстей. Эта удивительная способность к трансформации была одной из важнейших причин успеха динозавров – постоянные изменения давали молодым динозаврам шанс на выживание бок о бок с их грозными родителями.