Откуда ученые знают, как выглядели динозавры
Еще в 2005 году новый динозавр возрастом 66 миллионов лет был обнаружен в формации Хелл-Крик в Южной Дакоте, США. Его полное описание удалось составить только в 2015 году. Яркие фотографии этого быстрого двуногого хищника, покрытого перьями и с челюстью, полной острых зубов, опубликовали по всему миру.
Эксперты, стоящие за открытием, сообщили, что у дакотараптора были большие серповидные когти на вторых пальцах задних лап, длина около пяти метров, а рост чуть больше человеческого. Это сделало его одним из самых крупных дромеозавров («быстрых захватчиков»), к которым принадлежит и велоцираптор. В наши дни мы воспринимаем подобные реконструкции как должное, но насколько они реалистичны и откуда ученые узнают, как на самом деле выглядели динозавры?
Люди предпринимали первые попытки представить себе животных, оставивших после себя окаменелости или следы, еще в доисторические времена. Также есть упоминания останков динозавров во многих текстах древней мифологии. Драконы появились в китайских писаниях еще в 1100 году до нашей эры, и, возможно, на этот образ повлияли кости динозавров. Точно так же и с грифонами (звери, сочетающие голову орла с телом льва) — они стали известны в Древней Греции еще в 700 году до нашей эры. Вдохновение на создание этого животного могло быть получено из окаменелостей протоцератопса — динозавра с клювом, останки которого до сих пор находят в пустынях Центральной Азии.
Когда древние люди столкнулись со странными костями, они сделали именно то, что делают ученые сегодня, и использовали лучшие доступные им знания для восстановления образа существ. Конечно, иногда это приводило к неверным выводам. Первым наименованием, присвоенным любым останкам динозавров, стало позорное Scrotum humanum. Такое название британский врач Ричард Брукс дал сломанному концу бедренной кости в 1763 году, полагая, что это окаменелые семенники библейского гиганта.
Теперь мы знаем, что кость ноги принадлежала мегалозавру, правильно описанному Уильямом Баклендом в 1824 году. Однако нельзя обвинять Брукса в его выводах, поскольку динозавры не считались отдельной группой до 1842 года. Зоолог Ричард Оуэн, глава того места, которое сейчас в Лондоне называется Музеем естественной истории, открыл миру новый класс странных вымерших существ. Он назвал их динозаврами, что означает «страшные рептилии». Он представлял игуанодона, мегалозавра и гилеозавра рептилиями с раскинутыми в стороны ногами с чешуйчатой серой или зеленой кожей — чем-то вроде современных ящериц или крокодилов.
В 1854 году художник Бенджамин Уотерхаус Хокинс создал скульптуры этих животных в натуральную величину по указанию Оуэна, и вы все еще можете увидеть их на выставке в парке Кристал Пэлас на юге Лондона. Однако они очень отличаются от того, как изображают динозавров сегодня.
Со временем ученые решили полностью пересмотреть понимание внешнего вида динозавров, и многое началось с описания в 1960-х годах другого американского дромеозавра — Дейнониха. Американский палеонтолог Джон Остром из Йельского университета сделал революционное предположение: этот вид был теплокровным, птицеподобным, быстрым, стайным охотником. Это положило начало «возрождению динозавров» 1960-х и 1970-х годов. Остром отстаивал идею того, что птицы — это динозавры. Подтверждение последовало в 1996 году, когда в Китае обнаружили первого известного пернатого динозавра Синозавроптерикса.
Первые шаги
Столкнувшись с новыми окаменелостями в наши дни, палеонтологи имеют гораздо больший объем знаний, на которые можно опираться при воссоздании образа. Фактически их знания расширились до такой степени, что появилась возможность различать цвета перьев динозавров у целого ряда видов.
Все реконструкции динозавров начинаются с их окаменелых костей. Если палеонтологам посчастливится найти довольно полный скелет, они могут расположить эти кости в соответствующем порядке и начать понимать форму существа.
Однако полные скелеты динозавров очень редки. У большинства ископаемых образцов отсутствуют кости, а большое количество видов известно только по части первоначального скелета. В этих случаях костные останки разных образцов удается сравнить, чтобы заполнить пробелы, и, если есть части скелетов, которые все еще не учтены, эксперты часто обращаются к родственным видам динозавров за помощью в реконструкции.
Здесь полезно детальное знание анатомии ряда современных видов (сравнительная анатомия), поэтому эксперты по динозаврам являются превосходными анатомами. Мелкие детали формы костей позволяют раскрыть достаточное количество информации о животном, от которого они произошли. Например, динозавры и птицы (которые являются разновидностью тероподов) уникальны тем, что имеют отверстие в тазу, называемое «перфорированной вертлужной впадиной», в которое с каждой стороны входит верхняя часть бедренной кости. Эта уникальная черта динозавров позволяет им стоять прямо, подставив ноги под тело, а не раскидывать их в стороны, как у других рептилий. Бедро динозавра также позволяет экспертам различать две основные ветви семейства — орнитисхии и заурисхи.
Тероподы — плотоядная группа заурисхических динозавров, к которой принадлежат тираннозавр, аллозавр, а теперь и дакотараптор — имеют ряд других характерных черт в окаменелостях. К ним относятся полые кости с воздушными карманами, три пальца на верхних конечностях и значительно уменьшенные четвертый и пятый пальцы на ступнях.
Манирапторы (относятся к тероподам), от которых произошли птицы, имеют более заметные отличительные черты, включая необычный сустав запястья с костью, называемой «полулунной костью запястья». Это дало плотоядным более гибкие запястья, что позволило захватывать добычу верхними конечностями, а со временем — эволюционировать полетному взмаху птиц.
Если посчастливится отправиться на раскопки с экспертами, вы поймете, что даже мелких деталей (форм зубов или изгибов костей конечностей) достаточно, чтобы они могли быстро оценить, к каким типам динозавров принадлежали останки.
Помимо костей
Однако кости — это только начало воссоздания динозавра. Также важно думать о мышцах. Например, мышечные диски между позвонками завропода, такого как брахиозавр или диплодок, имели бы большое значение для общей длины животного. Мышцы добавляются с учетом точного положения их форм у живых животных. На окаменелых костях часто появляются мышечные рубцы с точками крепления, которые помогают в этом процессе. Поскольку уже известно, что у более крупных и тяжелых современных животных есть более крупные отметины, этим динозаврам специалисты добавляют более крупные мышцы.
Понимание мельчайших деталей анатомии динозавров со временем изменилось и продолжает улучшаться с появлением трехмерных компьютерных моделей, которые используют физиологию живых животных для предсказания вымерших видов. Зауроподов, таких как диплодок, раньше изображали с высоко поднятой головой и опущенным на землю хвостом, но теперь стало известно, что такое расположение было бы просто невозможно. Вместо этого их реконструируют с шеей и хвостом в более горизонтальном положении, что действует как противовес друг другу. Палеонтологи все чаще используют цифровые биомеханические модели для проверки своих представлений о передвижениях и использовании челюсти динозавров.
И наконец, к реконструкциям добавляются слои жира и кожи, а также чешуя, перья, гребни и любые другие элементы (щеки, губы, когти и клювы). Есть удивительные свидетельства времени, которые могут повлиять на эти решения: невероятные оттиски кожи ряда динозавров, особенно травоядных, таких как эдмонтозавр и зауролоф.
Преобладание чешуйчатых отпечатков на коже в окаменелостях травоядных динозавров привело экспертов к мнению, что у большинства из них вместо перьев была чешуя (хотя было обнаружено несколько травоядных динозавров с щетиной и другими особенностями, связанными с перьями).
Также известно, что некоторые травоядные, особенно бронированные анкилозавры, были покрыты защитными костяными пластинами, шипами и выступами. Эти образования на коже — остеодермы — уже на тот момент являлись окостенениями и теперь дают хорошее представление о том, как такие животные (например, сцелидозавр, обнаруженный в Дорсете в 1850-х годах) могли появиться в жизни.
У травоядных динозавров есть и другие особенности, о которых мы можем судить по костям черепа. Гадрозавры с утиным клювом имели большие задние зубы, и вполне вероятно, что они были прикрыты щеками, что позволяло им удерживать во рту больше еды для пережевывания перед глотанием. У других динозавров, таких как протоцератопс, трицератопс и овираптор, можно увидеть внутреннюю костную часть клюва, которая при жизни, вероятно, была покрыта внешним ороговевшим слоем, как у современных птиц. Однако были ли у динозавров губы? Это то, чего ученые до сих пор не знают и что является предметом текущих дискуссий.
Пушистые тероподы
Плотоядные тероподы, в отличие от травоядных, часто были покрыты перьями. Невероятные окаменелости почти 50 видов (в основном из северо-восточной китайской провинции Ляонин) демонстрируют широкий спектр перистых покровов — от пушистого изолирующего до ярких внешних и маховых перьев. Некоторые из этих животных сохранились настолько хорошо, что мы можем видеть форму и расположение перьев прямо на их телах.
Хотя большинство этих пернатых динозавров были обнаружены в Китае, распространение видов по генеалогическому древу предполагает, что большинство тероподов в других частях мира тоже были пернатыми.
Иногда есть и другие свидетельства наличия перьев у динозавров, такие как отметки на костях предплечья велоцираптора, на которых сегодня у голубей прикрепляются связки лётных перьев. Именно эта особенность в окаменелостях велоцирапторов из Монголии заставила экспертов предположить, что у всех дромеозавров были маленькие «крылья» на предплечьях — особенность, подтвержденная китайской окаменелостью другого нового дромеозавра, описанная в 2015 году учеными.
Перья также были найдены в окаменелости дакотараптора, и палеонтологи, стоящие за этим открытием, во главе с Робертом ДеПальмой из Музея естественной истории Палм-Бич во Флориде, предположили, что размах его крыльев составляет около метра.
Художники также играют важную роль в оживлении динозавров и часто обладают экспертными анатомическими и палеонтологическими знаниями, чтобы опираться на научные данные с обоснованными предположениями. Без этих палеоиллюстраторов появление древних животных осталось бы только в умах открывших их ученых.
За последние пять лет в центре внимания оказались цвета перьев динозавров, но вскоре появится возможность получить хорошее представление и о цветах кожи. Ученые уже знают по чешуйкам на некоторых «мумифицированных» окаменелостях, что эдмонтозавр, вероятно, был украшен полосатыми узорами. В ряде исследований начали использовать электронные микроскопы, чтобы посмотреть на структурные узоры крошечных формирований пигмента в коже.
В 2015 году международная группа ученых использовала этот метод, чтобы показать темную спину и бледный живот мозазавра — доисторической морской рептилии — и универсально темную пигментацию ихтиозавра. Вскоре аналогичные методы будут использовать для определения цвета динозавров.
Восстановление животных по окаменелостям — это отчасти догадки, но обоснованные догадки, основанные на знаниях, накопленных за века палеонтологами-первопроходцами. Сегодня у нас есть лучшие представления, чем когда-либо прежде.
По материалам статьи «How do we know what dinosaurs looked like?» ScienceFocus