Мороз против ящеров: как динозавры справлялись с холодом

Если что-то и можно сказать про мезозойскую эру, так это что в разное время и в разных местах всё было по-разному. Мезозой длился 186 миллионов лет и закончился 66 миллионов лет назад. В нём выделяют три огромных периода — триасовый, юрский и меловой. Ни один вид или род динозавров не существовал на протяжении всего этого времени. Они появлялись, исчезали, им на смену приходили другие. Многие знакомые нам динозавры на самом деле никак не могли встретиться. Например, стегозавр жил в юрском периоде, примерно 150 миллионов лет назад, а тираннозавр с трицератопсом — в самом конце мелового, от 70 до 66 миллионов лет назад. То есть стегозавра от тираннозавра отделяет больше времени, чем тираннозавра от человека.Менялась и география планеты. Когда на Земле появились первые динозавры, вся суша была объединена в единый суперконтинент — Пангею. В течение юрского периода она постепенно распалась на две части: Лавразию, куда входили Северная Америка с Евразией, и Гондвану, куда входили Южная Америка, Африка, Антарктида, Австралия и (внезапно) Индия. Затем и эти субконтиненты начали расходиться, и к концу мелового периода, когда упал погубивший динозавров метеорит, мир уже в целом походил на современный. Разве что Америки тогда не были соединены, почти всю европейскую часть России занимало мелкое море, а Индия ещё не встала на своё нынешнее место возле Гималаев.

Что до климата, то в эпоху динозавров было в целом теплее, чем сегодня. На полюсах отсутствовали ледяные шапки, в Антарктиде росли густые леса, не существовало некоторых природных зон, например арктических пустынь и тундры. Зато сформировались редкие для сегодняшнего мира экосистемы: например, уже упомянутое огромное неглубокое море в России (такое же располагалось и в центральной части США). Но общие принципы были те же, что и сейчас. Чем ближе к экватору, тем теплее, а чем ближе к полюсам, тем холоднее. В умеренных широтах сменялись времена года, а полярные, как и сегодня, зимой на несколько месяцев погружались в темноту.Глубокие сугробы, скорее всего, не держались подолгу даже в высоких широтах, однако зимой всё же выпадал снег. И, поскольку многие динозавры жили вовсе не в джунглях, а в более привычных нам лиственных или хвойных лесах, они нередко с ним сталкивались. Динозавры не проводили месяцы в заснеженной тундре, как современные северные олени, но всё же вполне можно себе представить родича тираннозавра, оставляющего в неглубоком снегу огромные трёхпалые следы.Возникает вопрос: как динозавры справлялись с холодами?

Северо-восточный Китай: пушистая шёрстка

Динозавров с оперением находят с 1996 года, но небольших, не крупнее собаки. В 1999 году был описан бэйпяозавр, который оказался уже внушительнее по размерам — длиной до 2,2 метра и весом до 91 килограмма.А в 2012 году учёные описали хищного динозавра ютиранна, жившего на северо-востоке Китая. Это было уже действительно крупное животное, сопоставимое по размерам с бегемотом: длиной 9 метров и весом 1,4 тонны, — и притом густо покрытое нитевидными перьями, как страус эму. Разумеется, ютиранн не летал — крупнейшие известные науке летающие птицы весили не более 70 килограммов. Перья ему требовались для брачных игр и, конечно, для обогрева. В этом они гораздо удобнее кожи или чешуи: на морозе их можно распушить, а в более тёплые периоды — прижать к телу. Летом «лишние» перья, вероятно, выпадали, чтобы животному было не так жарко, а зимой покров становится густым и тёплым.

Реконструкция облика бэйпяозавра — первого открытого крупного динозавра с оперением / PaleoNeolitic [CC BY 4.0]Интересен в первую очередь размер ютиранна. Количество вырабатываемой энергии пропорционально объёму тела животного, а количество сбрасываемой энергии пропорционально площади тела. У крупных животных объём тела большой, следовательно, энергии вырабатывается много, а вот теряется она медленно, поскольку площадь тела относительно небольшая. Так что по достижении определенной массы животному уже не нужно волноваться о том, как бы не замёрзнуть. Его, наоборот, больше занимает то, куда бы деть излишки тепла, чтобы не перегреться. Как раз поэтому современные слоны, носороги и бегемоты лишены шерсти и днём стараются забраться в воду или хотя бы в тень. Ютиранн же весил с бегемота и притом был густо оперён, так что вопрос обогрева для него явно стоял остро.

Аляска и Чукотка: дальние миграции

Конец мелового периода, примерно 70 миллионов лет назад. Тогда, как и сегодня, Аляска и Чукотка находились не очень далеко друг от друга. Животные в этих местах тоже жили похожие — небольшие «рапторы» троодоны, родственники тираннозавров нанукзавры и травоядные эдмонтозавры, способные ходить и на двух, и на четырех ногах.Эдмонтозавры — внушительные животные, достигавшие 12 метров в длину и весившие до четырёх тонн, как взрослый слон. Как мы теперь знаем: чем крупнее животное, тем легче ему согреться, так что нет ничего удивительного в том, что на сохранившихся отпечатках шкуры эдмонтозавров не нашли ни следа перьев. Эти мастодонты явно не мёрзли.

Эдмонтозавры отправлялись на юг не чтобы согреться, а чтобы прокормиться / Hai Xing, Jordan C. Mallon, Margaret L. Currie [CC BY 4.0]Для них опасность представляла темнота, а не холод. Во время полярной ночи у растений на несколько месяцев прекращался фотосинтез, деревья сбрасывали листву, трава увядала. Динозаврам становилось просто нечего есть. А таким крупным животном, как эдмонтозавры, еды требовалось немало — особенно если учесть, что они передвигались стадами в сотни, а то и тысячи голов. Оставаясь на одном месте, они бы просто не прокормились. Поэтому стада каждый год отправлялись в путешествие на юг и проходили до 2600 километров (вдвое больше, чем расстояние от Москвы до Сочи).Интересно, что на севере Чукотки найдены гнездовья гадрозавров — динозавров, похожих на эдмонтозавров. То есть они выводили детенышей на севере, а не на юге. В тех местах было много вулканов, так что, возможно, в тёплом вулканическом песке яйца созревали, как в инкубаторе. Буйный рост растительности в течение полярного лета обеспечивал молодым гадрозаврам обильную пищу. А ближе к зиме они сбивались в стада и тоже уходили на юг, чтобы вернуться следующей весной и уже самим отложить яйца.

Рогатые центрозавры мигрировали в тёплые края огромными стадами / Fred Wierum [CC BY-SA 4.0]В конце 1990-х в канадской провинции Альберта проводились раскопки. Там обнаружили остатки нескольких сотен или даже тысяч центрозавров — рогатых динозавров, похожих на знаменитого трицератопса. В 2010 году, после более 10 лет исследований, коллектив ученых выпустил статью, в которой говорилось, что огромное стадо центрозавров в несколько тысяч особей погибло из-за катастрофического наводнения. Центрозавры были стадными животными со сложной иерархией и развитым социальным поведением. В такие большие стада они собирались во время сезонных миграций.

Австралия: спячка

В 1993 году двое австралийских палеонтологов (муж и жена) описали небольшого хищного динозавра. Супруги назвали его тимимом, что означает «подражающий Тиму», в честь своего сына.Среди найденных костей была бедренная. При ходьбе основной вес приходится именно на неё (особенно у двуногих животных), и учёные установили, что вес животного прямо пропорционален диаметру бедренной кости. Эта закономерность прослеживается у всех животных, от воробья и человека до тираннозавра. В результате учёные смогли с высокой точностью оценить вес тимима — оказалось, он весил около 200 килограммов.

Но это ещё не всё. Если кость распилить и рассмотреть спил под микроскопом, то видно, что она нарастала слоями, похожими на годичные кольца у деревьев. По количеству слоёв можно оценить, например, возраст животного. Именно так учёные выяснили, что самый старый найденный тираннозавр был не старше тридцати лет. Так что ти-рексы в буквальном смысле жили быстро и умирали молодыми.А что же тимим?У тимима слои нарастали неравномерно, толщина у них была разная. Получается, он то развивался с высокой скоростью, то совсем переставал расти. Ученые предполагают, что зимой динозавр впадал в спячку и таким образом переживал тёмный холодный период. А когда полярное солнце выходило из-за горизонта, тимим просыпался, отъедался и в это время быстро рос.

Лиэллинозавра (на этой иллюстрации) и тимима (иллюстрация выше) описала семейная пара палеонтологов, которая дала им названия в честь дочери Лиэллин и сына Тима / Nobu Tamura [CC BY-SA 4.0]Любопытно, что лиэллинозавр (его, кстати, описала та же пара палеонтологов за несколько лет до тимима) в спячку не впадал. У него оказались необычно большие глаза — вероятно, чтобы хорошо видеть в темноте полярной ночи.

Динозавры царствовали на суше больше 180 миллионов лет. Континенты сходились и расходились, моря разливались и отступали, климат менялся, а они оставались. Конечно, одни виды уступали место другим, но динозавры в целом продолжали существовать всё это время — потрясающий эволюционный успех! Совсем не факт, что приматы вообще и люди в частности смогут столько продержаться.Динозавры жили в болотах и пустынях, в лесах и горах. Земля в мезозойскую эру не была поросшей джунглями теплицей, и многим динозаврам приходилось отряхивать снежинки с оперения и оставлять следы на снегу.

Находка vs описание

В СМИ часто можно встретить новости о том, что «найден» или «открыт» такой-то динозавр. Палеонтологи же говорят, что такого-то динозавра «описали», а не «нашли» или «открыли». Тому есть причина.Дело в том, что обнаружение, изучение и описание палеонтологической находки — процессы, сильно разнесённые по времени. Нередко всё происходит примерно так: кто-то видит торчащую из земли кость и сообщает о ней палеонтологам. Они приезжают, скажем, следующим летом и проверяют, действительно ли находка заслуживает внимания. Если да, то кости выкапывают из земли и привозят в лабораторию.

Препарирование ископаемых костей — очень трудоемкое и долгое занятие / Nils Knötschke [CC BY-SA 2.5]В лаборатории кости препарируют — аккуратно очищают от породы, чтобы остался только ископаемый материал. Это занимает много времени, иногда годы. И только затем находку тщательно изучают. Её измеряют, сканируют, пропускают через томограф или смотрят на неё в ультрафиолетовых лучах. И, главное, публикуют об этом статью в рецензируемом научном журнале, причем иногда её пишет не тот, кто обнаружил кости. В статье подробно рассказывается, что именно было найдено, какого размера находка, чем этот динозавр отличается от других и почему он принадлежит новому виду, а не уже известному.В итоге получается так. СМИ пишут новость по следам опубликованной научной работы, говоря, что кости «найдены», хотя найдены они были, вероятно, ещё несколько лет назад. А открытие фактически случилось во время изучения находки. Потому-то палеонтологи и предпочитают термин «описали», то есть опубликовали данные и результаты анализа в научной статье.