Из всех превосходных характеристик динозавров немногие настолько же на слуху, как их размеры. Каждые несколько лет появляются заголовки о новых претендентах на звание крупнейшего динозавра всех времен, что приводит к спорам на эту тему как среди палеонтологов, так и среди широкой публики. Даже если отбросить рекордсменов, музеи давно делают ставку на внушительный облик гигантских динозавров вроде апатозавра, трицератопса, гиганотозавра и многих других, что создает впечатление, будто в мезозойскую эру все было больше. Но настоящим показателем успеха динозавров является тот широкий спектр размеров, который представлен у этих животных, – от существ размером с воробья до титанов длиннее синего кита, – хотя нельзя отрицать, что многие, многие динозавры были куда крупнее любых известных нам сегодня наземных животных. Уникальность естественной истории динозавров помогает объяснить, почему эти рептилии смогли достичь размеров, которые никогда не смогло превзойти ни одно сухопутное млекопитающее, и как такое обилие огромных ящеров могло существовать в одно время.
Илл. 25. Череп камаразавра, выступающий из стены карьера Национального памятника «Динозавр» в Юте
Одно из лучших мест в мире для понимания гигантских размеров представителей мезозойской фауны находится на границе штатов Юта и Колорадо. Из песчаной стенки карьера Национального памятника «Динозавр» торчат кости и фрагменты тел различных гигантских динозавров, обитавших в этом регионе около 150 миллионов лет назад. Среди юрских останков чаще всего здесь встречаются принадлежащие завроподам. Череп камаразавра с ложкообразными зубами с «ухмылкой» выпирает из наклонной стены прямо над костями конечностей апатозавра, в нескольких шагах от фрагмента хвоста диплодока и позвонков барозавра. И это еще не говоря о костях стегозавра с его костяными пластинами на спине, хищного теропода аллозавра и других существ, найденных внутри стен карьера. Было бы нетрудно мысленно собрать эти кости воедино и представить, как эти огромные существа бродят по покрытой папоротниками, хвойными и гинкго равнине. К этому моменту в истории Земли (позднеюрский период) динозавры уже, несомненно, процветали.
В этом карьере, который можно посетить и сегодня, сохранилась только малая часть тех костных отложений, которые здесь некогда были, что оставляет нам только догадываться, как выглядело это место, если бы наиболее крупные и цельные скелеты оставили в породе. Чтобы увидеть нечто подобное, необходимо преодолеть около 2700 километров на восток и посетить выставку в Музее естественной истории Карнеги (г. Питтсбург, штат Пенсильвания). Там можно увидеть скелеты динозавров, собранные в динамичных позах на фоне воссозданного ландшафта их юрской родины. В 1909 году палеонтолог Эрл Дугласс, следуя указаниям музея найти крупных динозавров для выставки, обнаружил цепочку позвонков апатозавра, выступавшую из пород карьера. Он усердно трудился – не только извлекая скелеты для отправки в Питтсбург железной дорогой, но и агитируя за сохранение этого местонахождения в качестве национального парка. В 1915 году его желание было исполнено, и с тех пор посетители со всего мира приезжают в покрытую редкими тополями пустыню, чтобы воочию наблюдать исполинских рептилий, намного превосходящих по размеру любое современное нам наземное существо.
Но апатозавр, камаразавр или диплодок не были крупнейшими динозаврами. Это звание оспаривают между собой два динозавра мелового периода – патаготитан и аргентинозавр – завроподы, превышавшие 30 метров в длину и весившие более 63 тонн. И даже в предшествующий поздний юрский период существовали динозавры более крупные, чем это классическое трио из отложений запада Северной Америки. Стройный барозавр и суперзавр – более редкие виды, обнаруженные в тех же отложениях позднеюрской породы, – были длиннее, а массивный брахиозавр – тяжелее (некогда он и сам был обладателем титула крупнейшего из известных динозавров). И все же этот конкурс по определению самого большого динозавра меркнет на фоне более важного вопроса, на который эта совокупность юрских видов нас наталкивает. Из завропод выходили все новые и новые виды гигантских динозавров, некоторые из них даже жили бок о бок, как в местах обитания прославленной формации Моррисон. «Как эти динозавры развились до таких колоссальных размеров?» – этот вопрос десятилетиями будоражит умы палеонтологов.
Илл. 26. Диплодок был одним из самых крупных завропод позднеюрского периода. Крупнейший вид диплодока, Diplodocus hallorum, мог вырастать до 30 м в длину
Тот факт, что ни одно современное сухопутное животное не сравнится размером с апатозавром, несомненно, вызывает наше восхищение. В сравнении с позднеюрским периодом, о котором мы черпаем знания в том числе из пород формации Моррисон, мы живем в удручающе бедную на мегафауну эпоху. И если вспомнить про вымирание крупных животных, которое продолжалось с конца Ледникового периода, даже самые крупные мамонты стояли бы в тени больших завропод. Только киты приблизились и даже превзошли крупнейших завропод в размерах, но это не более чем очень грубое сравнение, учитывая разницу в эволюционных путях между наземными и морскими животными. На суше ничто никогда не вырастало больше завропод – даже близко. Крупнейшие наземные животные, такие как живший примерно 30 миллионов лет назад носорог парацератерий, достигали всего 4,5 метра в высоту в холке и весили около 14 тонн – эти показатели меркнут на фоне многих завропод. Что-то должно было сильно отличаться в жизни завропод и других гигантских динозавров формации Моррисон. Но ответ кроется не в одной-единственной первопричине, а в сочетании факторов, которые открыли для динозавров возможности, недоступные для млекопитающих.
Отчасти секрет кроется в том, что вообще позволило начаться «эре рептилий», – яйца. Насколько нам известно, каждый динозавр, когда-либо существовавший на Земле, начинал жизнь с вылупления из яйца. Даже самые большие динозавры пробивались через скорлупу яиц размером с крупный грейпфрут или футбольный мяч, после чего ежегодно набирали сотни и сотни килограммов, чтобы своими внушительными размерами отвадить от себя хищников. Палеонтологи обнаружили места гнездования этих гигантов в Патагонии, Индии и других регионах. Порой находят и редкие эмбрионы, которые показали, как сильно завроподы менялись с момента вылупления до взрослого состояния. Круглые яйца, отложенные в этих гнездах, открыли динозаврам эволюционные возможности, которые позволили им достичь самых разных размеров – от крошечных до исполинских.
Чтобы понять, как яйца завропод позволяли им достигать таких размеров, сравним жизненные циклы крупных динозавров с таковыми у крупных млекопитающих, таких как слоны, жирафы и носороги. Несмотря на их разное эволюционное прошлое, эти крупные млекопитающие обычно производят на свет одного детеныша, который вынашивается матерью продолжительное время. У слонов беременность длится до двух лет – это огромное вложение сил и времени в одного-единственного детеныша. Даже после родов детеныши требуют массу внимания, заботы и особенно молока – богатой белками жидкости, производство которой невероятно истощает организм самок млекопитающих. Чтобы сравниться с завроподами в размерах, млекопитающим пришлось бы вскармливать свое потомство на протяжении еще более долгого времени, рожать более крупных детенышей, которые бы требовали еще больше родительской опеки, – и этот процесс пришлось бы повторять снова и снова. А чем дольше длится беременность у млекопитающих, тем больше шансов, что что-то пойдет не так либо с самой матерью, либо с эмбрионом. Другими словами, вынашивание потомства внутри организма требует множества особых биологических изменений, что фактически накладывает ограничение на размеры, которых может достичь наземное млекопитающее. Более крупные звери требовали бы более длительных сроков беременности и материнской опеки, из-за этого такие виды более уязвимы к резкому сокращению популяции и вымиранию. У динозавров не было таких ограничений. Более того, палеонтологи подсчитали, что линии по-настоящему гигантских завропод возникали в эволюции независимо друг от друга как минимум 36 раз в течение периода, длившегося более 180 миллионов лет. По-видимому, для завропод не было проблемой вырасти до огромных размеров.
Илл. 27. Шеи завропод даже в сравнении с другими длинношеими существами достигали экстремальной длины. Воздушные мешки в шейных позвонках позволяли костям оставаться относительно легкими, что и открыло динозаврам возможность достичь такой длины
Но яйца – это только часть успеха. Все тело завропод свидетельствует о необычных изменениях, необходимых не только для достижения гигантских размеров, но и для поддержания веса в десятки тонн. Еще один их секрет кроется в черте, которую они делили с хищными тероподами, чьими жертвами часто становились, – воздушные мешки.
Одна из ключевых характеристик, объединяющих ящеротазовых динозавров, – это наличие воздушных мешков, связанных с их дыхательной системой. Доказательства их существования можно увидеть по углублениям и полостям внутри костей. Особенно показательны в этом отношении шейные позвонки завропод: они часто настолько испещрены характерными впадинами и пустотами, что строение позвонка используют как признак для различения видов. В научных терминах это явление называют пневматичностью – проникновение связанных с дыхательной системой воздушных мешков в костную ткань с образованием полостей. Взглянем, к примеру, на шейные позвонки классического юрского завропода апатозавра. Анатомическое строение его шеи выглядит чрезвычайно сложно: тонкие костные отростки и крыловидные выступы окружают цилиндрическое тело позвонка – вся эта конструкция и формирует шейный позвонок. При изучении внутренней структуры костей палеонтологи обнаружили пустоты и полости, в которых когда-то находился воздух. Мы знаем это, потому что похожее строение с воздушными камерами встречается у птиц. Эти воздушные пространства предоставляют целый ряд преимуществ, которые и сделали возможным появление сверхкрупных динозавров.
Отчасти из-за этих воздушных мешков завроподы, как и их родственники-птицы, дышали иначе, чем мы. Когда мы, млекопитающие, дышим, то глубокий вдох наполняет легкие насыщенным кислородом воздухом, а выдох по тому же пути выталкивает отработанный, бедный кислородом воздух. Но у завропод, птиц и других динозавров поступающий воздух движется однонаправленно – новые порции воздуха проталкивают предыдущие через систему внутренних воздушных каналов. Большая площадь поверхности воздушных мешков и однонаправленность вентиляции позволяет животным извлечь больше кислорода из воздуха, что делает их дыхание более эффективным. Это одна из причин, по которым птицы могут летать на больших высотах, а завроподы могли получить необходимый для поддержания их огромного тела кислород. Эта же особенность дыхательной системы, вероятно, помогала завроподам избегать перегрева. Рептилии не потеют, но циркулирующий по телу воздух поглощал бы излишки тепла и выводил их наружу. Учитывая, что чем крупнее животное, тем сложнее ему справляться с избыточным теплом из-за того, что объем тела непропорционально большой в сравнении с площадью поверхности кожи, такая «система охлаждения» была просто необходима. И конечно, замена костной ткани воздушными пространствами сделала скелет завропод относительно легким без потери прочности. И хотя кажется глупым называть животное длиной 30 метров и весом 40 тонн вроде суперзавра «легким», факт в том, что млекопитающие с тем же телосложением, но без воздушных мешков в скелете было бы куда тяжелее, и ему потребовались бы дополнительные мышцы для передвижения.
Но один из самых важных секретов гигантизма завроподов все это время был незамеченным прямо у нас перед глазами. Базовая конструкция их тела – крошечная голова с примитивными зубами, длинная шея и массивное туловище, уравновешенное длинным хвостом, – сама по себе позволяла им достигать таких размеров.
И снова вернемся к сравнению с млекопитающими. Крупные травоядные млекопитающие прошлого и настоящего – говорим мы о гигантских вымерших носорогах вроде парацератерия или о современных жирафах – обладают сложным устройством зубов и мощными жевательными мышцами, которые позволяют пережевывать растения в кашицу. Процесс жевания требует, чтобы зубы смыкались друг с другом, мышцы были способны осуществлять повторяющиеся движения, а крепкие шейные мышцы могли удерживать эту тяжелую конструкцию из зубов и мускулатуры. Травоядные млекопитающие могут тщательно перерабатывать пищу перед глотанием, потому что в их анатомическом строении все эти условия сходятся вместе. У завропод было нечто иное. Динозавр, подобный брахиозавру, проглатывал доступные ему растения целиком. Весь процесс измельчения пищи происходил внутри, между желудком и кишечным трактом. Длинные шеи позволяли этим динозаврам стоять на одном месте, объедая все доступное и набивая тело непережеванными растениями, которые их тела затем перерабатывали. Небольшие легкие головы позволяли их шеям вырастать длинными, но все кости, мышцы и другие ткани шеи приходилось уравновешивать хвостами, которые были столь же длинными, если не длиннее. Завроподы эволюционировали в «живые комбайны» – они максимально использовали свои возможности по захвату и поглощению пищи, вместо того чтобы останавливаться для жевания. Молодые завроподы в связи с необходимостью быстрого роста имели более строгие потребности в питании – они набирали за год около 450 кг, – но общая схема питания оставалась той же. Крупнейшие динозавры потребляли пищу в невероятных масштабах, а их тела были адаптированы для добычи растительности вблизи и вдали, на земле и на деревьях.
Однако яйца, воздушные мешки и крошечные головы на длинных шеях помогают объяснить только то, что позволило завроподам вырасти гораздо крупнее млекопитающих. Однако мы до сих пор не понимаем, почему их виды десятки раз независимо друг от друга становились гигантами. Получить однозначный ответ сложно именно потому, что гигантизм развивался у завропод неоднократно. Даже в экосистемах формации Моррисон, где собрались сразу несколько различных видов гигантов, это разнообразие представлено по меньшей мере тремя основными группами завропод, и в эволюции каждой группы появились животные огромных размеров, и, возможно, по разным причинам. Экосистемы в целом, растения и наличие других динозавров в стартовых условиях развития гигантизма могли значительно отличаться от одного сценария к другому. Это означает, что нет единого эволюционного пути к гигантской рептилии. Тем не менее есть один фактор, с которым сталкивались почти все (если не все) завроподы: необходимость быстро вырасти достаточно большими, чтобы избежать нападения хищников.
Все завроподы начинали жизнь крошечными, размером с домашнюю кошку. Многие из них обитали в тех же местах, что и различные хищные динозавры – от рапторов размером с курицу до плотоядных гигантов вроде острозубого торвозавра в юрский период и даже самого тираннозавра в меловой. Детеныши и ювенильные особи завропод были идеальной добычей для таких хищников: они слишком маленькие, чтобы эффективно защищаться или внушать хищникам страх своими размерами. Палеонтологи даже предполагали, что чрезвычайная редкость остатков детенышей и ювенильных особей может быть связана с этой закономерностью, наблюдаемой и у современных хищников, – мелкие и неопытные травоядные являются легкой добычей. Единственный верный способ для завропод избежать участи быть съеденным заключался в том, чтобы вырасти большими – и быстро. Годовалый апатозавр стал бы легкой добычей для хищника вроде аллозавра, но взрослый завропод был уже достаточно крупным для того, чтобы переломать наглому хищнику кости или даже затоптать его. Размер обеспечивал безопасность.
Илл. 28. Титул длиннейшего динозавра до сих пор остается предметом споров, но мамэньсизавр бесспорно обладал самой длинной шеей. Шея этого 26-метрового динозавра достигала в длину 12 метров
Постоянное противостояние хищника и жертвы формировало древние экосистемы на протяжении миллионов лет. Гнездовья завропод буквально наводняли древние ландшафты, казалось бы, бесчисленным потомством – подобно тому, как детеныши морских черепах заполняют современные пляжи. Хищники, без сомнения, пользовались этим внезапным обилием легкой добычи. Но те завроподы, которым удавалось пережить первый год, имели гораздо больше шансов дожить до зрелого возраста, когда они уже могли эффективно противостоять всем, кроме самых отчаянных хищников. Крупный диплодок или камаразавр могли прожить много лет, в целом не беспокоясь об угрозах, но после смерти от них оставались тонны мяса для тех же хищников, которые теперь выступали в роли падальщиков. Эта постоянная циркуляция ресурсов формировала основу самых разнообразных экосистем динозавров по всему миру.
Многократное возникновение гигантов в ходе эволюции также позволяет нам глубже взглянуть на биологию динозавров. Несмотря на то что палеонтологи регулярно объявляют о новых «крупнейших динозаврах», факт заключается в том, что самые длинные и тяжелые завроподы были очень близки по размерам друг к другу. Юрские суперзавр и Diplodocus hallorum (ранее известный как сейсмозавр) имеют почти идентичные размеры, так же как и более поздние аргентинозавр, аламозавр, пуэртазавр и патаготитан, – они тяжелее, но все же близки по общим габаритам. Претенденты на звание еще более длинных и тяжелых динозавров – такие, как брухаткайозавр из Индии или мараапунизавр (ранее известный как Amphicoelias fragillimus), – основаны на неполных, частично утраченных останках, не поддающихся точной оценке. Возможно, эта напряженная конкуренция между динозаврами указывает на то, что достижение длины более 30 метров и веса свыше 40 тонн было практическим пределом возможного для динозавров. Однако даже крупнейшие из известных нам динозавров, вероятно, не были самыми большими представителями своих видов.
Разумеется, особи любого вида отличаются друг от друга. Например, просто прогуливаясь по улице, мы видим, что даже люди одного возраста могут быть значительно выше или ниже – часто из-за генетических особенностей и условий, в которых они росли. То же самое справедливо и для животных: существует средний размер, которому соответствует большая часть особей, а также аномалии – отдельные особи, которые могут быть значительно крупнее. Проблема с динозаврами заключается в том, что мы не можем просто понаблюдать за популяциями этих рептилий, чтобы понять, как варьировался их размер. У нас есть лишь небольшая доля особей из разных регионов и периодов. Кроме того, крайне сложно представить ситуацию, в которой по-настоящему крупный динозавр оказался бы погребен полностью и дошел до нас в хотя бы даже относительной целости. Из всех основных претендентов на звание самого большого динозавра всех времен ни один не известен по сколько-нибудь полному скелету. Размер этих животных требовал такого количества осадочных пород для захоронения, что их тела неизбежно оставались подвержены воздействию падальщиков и природы прежде, чем уходили под землю окончательно – уже в виде беспорядочного скопления костей, а не цельных скелетов. Это особенно касается самых крупных динозавров. Таким образом, верхний предел в 30 метров и 40 тонн может представлять собой не биологический потолок, а геологический. Возможно, динозавры, превосходящие такие размеры, невероятно редки – от них сохранилось, быть может, всего несколько костей из сотен. Палеонтологи предполагают, что такие редкие гигантские особи могли быть на 70 % тяжелее крупнейших известных образцов, но их наверняка было так мало, что могут потребоваться столетия, чтобы обнаружить прямые доказательства их существования. Каждый раз, когда вы видите гигантского динозавра в музейном зале, помните: высока вероятность, что другие особи того же вида вырастали еще крупнее. У каждого известного нам вида динозавра могут существовать бьющие все рекорды образцы, все еще скрытые в породе.