Время динозавров. Новая история древних ящеров

Глава 3

Динозавры завоевывают господство

Шотландский завропод
Около 240 млн лет назад Земля дала трещину. Настоящие динозавры тогда еще не появились, а вот их предки-динозавроморфы размером с кошку там были и вполне могли что-то почувствовать — хотя чувствовать было особенно нечего, по крайней мере пока. Возможно, были небольшие подземные толчки, но их динозавроморфы, скорее всего, даже не заметили, ведь их занимали более важные вещи: например, как защититься от суперсаламандр или спастись от мегамуссонов. От динозавроморфов произошли динозавры, а трещины разрастались — на глубине многих километров. Незаметные на поверхности, они медленно двигались, соединялись — незримая опасность под ногами герреразавров, эорапторов и прочих первых динозавров. Сам фундамент Пангеи раскалывался, но как жители дома пребывают в блаженном неведении о треснувшем фундаменте, пока не перекосится весь дом, так и динозавры не подозревали, что их мир скоро изменится.
Пока в течение последних 30 млн лет триаса ранние динозавры кое-как эволюционировали, великие силы геологии растягивали Пангею с востока и запада. Эти силы — глобальный коктейль из гравитации, температуры и давления — оказались достаточно мощными, чтобы со временем сдвинуть континенты. Поскольку Пангею тянули в противоположных направлениях, она растягивалась и постепенно истончалась, ведь каждое небольшое землетрясение вызывало еще один разрыв. Представьте себе гигантскую пиццу, разрываемую голодными друзьями на противоположных концах стола: корочка становится все тоньше, пока пицца не разрывается надвое. То же случилось и с суперконтинентом. Через несколько десятков миллионов лет медленного, но верного растяжения между востоком и западом трещины достигли поверхности, и гигантская масса суши надорвалась. Именно из-за этого древнего развода между Восточной и Западной Пангеей северная часть Северной Америки отделена от Западной Европы, а Южная Америка — от Африки. Именно поэтому сейчас существует Атлантический океан, который появился, лишь когда морская вода заполнила разрыв между разделенными участками суши. Эти силы более 200 млн лет назад сформировали нашу современную географию. Но континенты не могут просто разойтись в разные стороны — и все. Как и в человеческих отношениях, при разрыве между континентами на поверхность вылезает все самое плохое. Так что жизнь динозавров и других обитателей Пангеи изменилась навеки, когда их дом разорвался надвое.
Проблема в том, что, когда континент разрывается, он истекает лавой, как кровью. Это элементарная физика. Внешняя кора Земли истончается и рвется, снижая давление на более глубокие части Земли. По мере уменьшения давления магма из глубин Земли поднимается на поверхность и извергается через вулканы. Если разрыв в коре совсем небольшой, скажем, друг от друга отделяются небольшие кусочки, тогда все не так уж плохо. Извергнется несколько вулканов, выплеснется немного лавы, взлетит пепел, произойдут локальные разрушения, но потом все утихнет. Именно это сейчас происходит в Восточной Африке, и никакой катастрофы тут нет. Но когда напополам разрывается целый суперконтинент, это почти апокалипсис.
В самом конце триаса, 201 млн лет назад, мир был насильно перестроен. 40 млн лет Пангея понемногу трескалась, а под землей скапливалась магма. Теперь, когда суперконтинент треснул окончательно, магме нужно было куда-то деваться. Как взлетающий в небо воздушный шарик, масса жидкой породы рванулась вверх, прошила разрушенную поверхность Пангеи и залила землю. Как и с вулканами, которые изверглись в конце пермского периода примерно 50 млн лет назад и вызвали вымирание, позволившее динозаврам и их двоюродным братьям-архозаврам отправиться в путь к вершине, эти триасовые извержения тоже отличались от тех, которые когда-либо видели люди. Это вам не Пинатубо с его облаками горячего пепла, врывающимися в небо. Нет, примерно за 600 000 лет произошло четыре драматических выброса, в ходе которых из рифтовой зоны выплескивалось огромное количество лавы, как цунами из ада. Я почти не преувеличиваю: если сложить толщину некоторых потоков, получился бы почти километр, они могли бы дважды похоронить Эмпайр-стейт-билдинг. Всего лавой было покрыто около 8 млн км2 Центральной Пангеи.
Само собой разумеется, это было плохое время для жизни динозавров или любых других животных. Происходили одни из самых крупных извержений вулканов в истории Земли. Мало того что лава заливала землю, но ядовитые газы, которые выделялись вместе с лавой, отравляли атмосферу и вызвали глобальное потепление. Все это спровоцировало одно из самых больших массовых вымираний в истории, погубившее более 30 % всех видов, а может, и больше. Парадоксально, но именно массовое вымирание помогло динозаврам преодолеть первоначальный застой и стать огромными, доминирующими животными, которые поражают наше воображение.
Если идти в Нью-Йорке по Бродвею, то в промежутке между небоскребами кое-где можно заглянуть через Гудзон до самого Нью-Джерси. Видно, что противоположный берег со стороны Джерси — это в основном крутой обрыв из бурых скал около 30 м в высоту, усеянный вертикальными трещинами. Местные называет его Палисадом. Летом обрыв не узнать, когда он зарастает листвой, цепляющейся за голые склоны. Наверху находятся городки Джерси-Сити и Форт-Ли, а мост Джорджа Вашингтона встроен в склон западным концом, ведь это идеальная опора для моста с самым оживленным движением в мире. При желании можно идти вдоль Палисада больше 70 км, от его начала на острове Стейтен, вдоль Гудзона и до того места, где он врезается в северную часть штата Нью-Йорк.
Миллионы людей смотрят на этот утес каждую неделю. Сотни тысяч живут на нем. Но мало кто осознает, что это остатки тех древних вулканических извержений, которые разорвали Пангею и дали начало Эпохе динозавров.
Палисады — это пример явления, которое геологи называют силлом: интрузия магмы, которая пробивается между двумя слоями скалы далеко под землей, а затем застывает в камне, не успев выйти на поверхность в виде лавы. Силлы — это часть внутреннего «трубопровода» вулканов. Они, как трубы, транспортируют магму под землей, прежде чем затвердеть. Иногда они служат каналами, которые выводят магму на поверхность; а иногда — тупиковыми ответвлениями вулканической системы, из которых магма не может выйти. Палисад сформировался в конце триаса, ведь разрыв Пангеи проходил как раз там, где потом будет Восточное побережье Северной Америки, всего в нескольких километрах от современного Нью-Йорка. Он сформировался из тех самых магм, которые выходили из глубины, когда суперконтинент разрывался надвое. Магма, ставшая Палисадом, никогда не выходила на поверхность. Она не была частью тех потоков лавы километровой толщины, которые выплеснулись из Пангейского разлома, залили целые экосистемы и выдохнули углекислый газ, погубивший большую часть планеты. Тем не менее примерно в 30 км на запад магма все-таки извергалась и сформировала базальтовые породы, которые можно увидеть, — невысокие холмы на севере Нью-Джерси под названием горы Уотчунг. Называть их горами — щедро: высотой они хорошо если достигают 100 м и покрывают крошечную территорию — около 60 км с севера на юг, но это бережно хранимый уголок природной красоты в одной из самых урбанизированных частей мира.
Среди гор расположен городок Ливингстон с населением около 30 000 человек. В 1968 г. люди нашли следы динозавров в нескольких километрах к северу от города, в заброшенном карьере, где добывали красные сланцы, сформировавшиеся в реках и озерах вблизи древних вулканов. В местной газете появилась короткая заметка, она попалась на глаза одной женщине, а та пересказала ее своему 14-летнему сыну Полу Олсену, который был потрясен, узнав, что динозавры когда-то жили так близко от его дома. Пол позвал друга, Тони Лессу, они вскочили на велосипеды и отправились в старый карьер. Это была просто заросшая, забросанная камнями дыра в земле, но открытие стало местной сенсацией, и несколько палеонтологов-любителей уже были там в поисках следов. Олсен и Лесса подружились с некоторыми из них, и те научили их азам сбора ископаемых: как определять следы динозавров, как извлекать их из породы и как изучать.
Двое подростков стали одержимы. Они приезжали в карьер снова и снова и вскоре уже работали до поздней ночи, извлекая каменные плиты со следами динозавров при свете фонаря, даже зимой. Днем им нужно было ходить в школу, поэтому оставалась только ночь. Больше года друзья трудились, продержавшись дольше остальных искателей, которые стали постепенно покидать карьер, когда разговоры об открытии сошли на нет. Мальчишки собрали сотни цепочек следов, оставшихся от разных видов животных, в том числе хищных динозавров, похожих на целофизиса из Гост-Ранч, растительноядных динозавров и некоторых чешуйчатых и пушистых существ, которые жили рядом. Но чем больше они собирали, тем больше им мешали: во время ночных раскопок их постоянно прерывали грузовики, незаконно сбрасывающие мусор, а когда они были в школе, недобросовестные коллекционеры часто пробирались в карьер и похищали следы, которые мальчишки еще не успели докопать.
Что же делать подростку в 1960-х гг., когда разрушают его любимое местонахождение ископаемых? Пол Олсен пропустил всех посредников и направился сразу на вершину. Он стал писать письма Ричарду Никсону, который только что стал президентом и еще не успел опозориться. Много писем. Он попросил Никсона воспользоваться президентскими полномочиями и сделать карьер охраняемым парком. Он даже отправил в Белый дом фиберглассовый слепок следа динозавра. Олсен также провел кампанию в СМИ, и о нем написали в журнале Life. Его упорство принесло плоды: в 1970 г. компания, которая владела карьером, передала его государству, и карьер сделали парком динозавров под названием «Местонахождение ископаемых Райкер-Хилл». В следующем году месту присвоили официальный статус, а Олсен получил благодарность от президента за свою работу. Сам того не зная, он был на волоске от визита в Белый дом. Некоторые из имиджмейкеров Никсона считали, что фото с юным энтузиастом науки станет отличным пиаром для мордастого президента, но в последний момент идею забраковал советник Никсона Джон Эрлихман, позднее один из главных фигурантов Уотергейтского скандала.
Немалые достижения для ребенка: собирать следы динозавров, спасать местонахождение для потомков, переписываться с президентом. Но Пол Олсен на этом не остановился. Он поступил в колледж, чтобы изучать геологию и палеонтологию, написал кандидатскую диссертацию в Йельском университете, стал профессором Колумбийского университета, на противоположном от Райкер-Хилла берегу Гудзона. Олсен — один из ведущих ученых-палеонтологов в мире, избран в Национальную академию наук — огромная честь для любого американского ученого. Кроме того, он был в комиссии на защите моей кандидатской — хоть это куда меньшая честь. За это время Пол Олсен стал одним из моих самых доверенных наставников и первым выслушивал мои безумные идеи. Два года я помогал ему вести популярный курс по динозаврам в Колумбийском университете, на который всегда толпами стекались студенты с других факультетов, привлекаемые выдающимся ученым с седыми усами в стиле Херальдо Риверы и неуемным энтузиазмом, происходящим от выпитых перед лекцией энергетических напитков. Мой собственный буйный, гиперактивный стиль чтения лекций я подсмотрел именно у Пола.
Пол Олсен сделал карьеру, продолжив начатое в подростковом возрасте. Большая часть его работы была сосредоточена на событиях, которые происходили, когда динозавры оставляли следы в Нью-Джерси: на распаде Пангеи в самом конце триаса, невообразимых извержениях вулканов, массовом вымирании и приходе динозавров к глобальному доминированию, когда триас сменился следующим, юрским периодом.
Во время своих первых велосипедных поездок в карьер Пол этого еще не знал, но он вырос в лучшем месте в мире для изучения позднего триаса и ранней юры. Его мальчишеские изыскания проходили в геологической структуре, которая называется бассейном Ньюарка. Это чашеобразная впадина, заполненная триасовыми и юрскими породами. Такие образования называются рифтовыми бассейнами, их полно вдоль всего Восточного побережья Северной Америки. Залив Фанди на севере Канады впадает в один из этих бассейнов. Южнее находится бассейн Хартфорда, который прорезает большую часть Центрального Коннектикута и Массачусетса. Дальше идут Ньюаркский, а затем Геттисбергский бассейн, в котором произошла знаменитая битва Гражданской войны. Сложная топография геологических образований этого бассейна сильно повлияла на военную стратегию, зависящую от возможности захватить ту или иную высоту. К югу от Геттисберга множество небольших бассейнов усеивают задворки Вирджинии и Северной Каролины, и наконец, кульминацией становится огромный бассейн Дип-Ривер в глубине Каролины. Все рифтовые бассейны расположены вдоль разлома между Восточной и Западной Пангеей. Это разделительная линия, граница, вдоль которой разломился суперконтинент.
Силы, тянувшие Пангею на восток и запад, вызвали глубоко внутри коры разломы, прорезавшие некогда твердую породу. Толчки вызывали землетрясения, из-за которых камни с каждой стороны разлома немного сдвигались относительно друг друга. За миллионы лет разломы достигали поверхности, и, пока одна сторона продолжала опускаться, образовался бассейн: провал с одной стороны, окруженный высоким обрывом с другой. Таким образом, каждый из рифтовых бассейнов Восточного побережья возник более чем за 30 млн лет давления, напряжения и сдвигов.
То же самое происходит сейчас в Восточной Африке, ведь она отходит от Ближнего Востока со скоростью около сантиметра в год. Примерно 35 млн лет назад они были связаны, но теперь их разделяет длинное узкое Красное море, которое продолжает расширяться с каждым годом и однажды превратится в океан. Чуть южнее на Африканском материке есть район с большим количеством бассейнов, которые становятся все шире и глубже с каждым землетрясением, отталкивающим Африку и Аравию друг от друга. Некоторые бассейны заполнены водой: так образуются одни из самых глубоких озер в мире, например Танганьика глубиной в 1,5 км. Другие пересекаются бушующими реками, которые сбегают с более высоких гор и орошают огромные тропические экосистемы, кишащие всем известными африканскими растениями и животными. Там и тут вздымаются вулканы, например Килиманджаро, работающие как спускные клапаны для магмы, скопившейся в подземных трещинах. Иногда один из них извергается и засыпает бассейн вместе со всеми обитателями лавой и пеплом.
Ньюаркский бассейн Пола Олсена и многие другие, рассеянные по Восточному побережью Северной Америки, прошли через похожие этапы развития. Они формировались благодаря землетрясениям, их заполняли реки, поддерживающие разнообразные экосистемы: со временем они стали настолько глубокими и полноводными, что превратились в озера, а затем, в зависимости от причуд климата, озера высохли, реки потекли снова и весь процесс начался заново. Цикл за циклом, цикл за циклом. По берегам рек процветали динозавры, псевдозухии, суперсаламандры и ранние родственники млекопитающих, а озера кишели рыбой. От этих животных остались окаменелости — следы, которые собирал юный Пол Олсен, и кости — в толще песчаников, аргиллитов и других камней, образовавшихся из донных отложений рек и озер. А затем, когда Пангея растянулась до предела, земная кора треснула и начали извергаться вулканы.
Первые извержения случились не в районе Ньюарка. Это произошло в нынешнем Марокко, которое в то время было прижато к будущему Восточному побережью США, всего в нескольких сотнях километров от современного Нью-Йорка. Затем лава начала изливаться в других местах, где раскалывалась Пангея: в бассейне Ньюарка, на территории современной Бразилии, среди тех озер, где мы нашли кладбище суперсаламандр в Португалии, — вдоль всей линии, которая через много миллионов лет превратится в Атлантический океан. Лава приходила четырьмя волнами, каждая из которых заливала некогда полные жизни рифтовые бассейны, распространяла токсичные пары по всей планете и делала и без того плохое положение дел еще хуже. Прошло всего лишь около полумиллиона лет — мгновение по геологическим меркам — и извержения прекратились, но они навсегда изменили Землю.
Динозавры, крокодилоподобные архозавры, крупные амфибии и ранние родственники млекопитающих, жившие в рифтовых бассейнах, пребывали в блаженном неведении о грозящей опасности. Все быстро пошло наперекосяк.
Первые извержения в Марокко выпустили облака углекислого газа, мощного парникового газа, который быстро разогрел планету. Стало так жарко, что по всему миру одновременно растаяли странные ледяные образования на морском дне, называемые клатратами. Они не похожи на привычные нам твердые куски льда, которые мы кладем в напитки или вырезаем из них фантастические скульптуры на вечеринках. Клатраты — более пористая субстанция, кристаллическая решетка из молекул замороженной воды, способная захватывать другие вещества. Одно из таких веществ — метан, который постоянно просачивается из глубин Земли и проникает в океаны, но концентрируется в клатратах, не попадая в атмосферу. Метан — гадкая штука: он обладает еще большим парниковым эффектом, чем углекислый газ, примерно в 35 раз сильнее. Поэтому, когда тот первый поток вулканического углекислого газа повысил глобальную температуру и клатраты растаяли, весь этот некогда запасенный метан внезапно оказался на свободе. И глобальное потепление покатилось, как поезд без машиниста. Количество парниковых газов в атмосфере утроилось за несколько десятков тысяч лет, а температуры повысились на 3–4 °C.
Экосистемы на суше и в океанах не могли справиться с этими стремительными изменениями. При такой жаре многие растения начали сохнуть, и более 95 % их вымерли. Животные, которые питались растениями, остались без пищи, и многие рептилии, земноводные и ранние родственники млекопитающих вымерли, обрушив пищевые цепи, как костяшки домино. Химические цепные реакции сделали воду в океане более кислой, что уничтожило организмы с раковиной, прервав пищевые цепи. Климат стал опасно изменчивым: сильная жара резко сменялась прохладой. Это усилило разницу температур между Северной и Южной Пангеей, поэтому мегамуссоны стали еще мощнее, прибрежные районы — влажнее, а внутренние области континентов — намного суше. Пангея никогда не была особенно гостеприимным местом, но тут ранние динозавры, которым и так приходилось справляться с муссонами, пустынями и соперниками-псевдозухиями, оказались в еще худших условиях.
Так как же эти динозавры справлялись с меняющимся миром на столь ранних этапах эволюции? Ответ дают следы, которые Пол Олсен изучает уже почти 50 лет. Карьер, который он исследовал в Нью-Джерси, — одно из более чем 70 мест со следами динозавров на Восточном побережье США и Канады. Они располагаются одно над другим, по порядку, и покрывают промежуток более чем в 30 млн лет: появление первых динозавров в Южной Америке (но не на территории современной Северной), поздний триас, вулканическое вымирание и начало юрского периода. Поколения динозавров и других животных оставили следы в тех попеременных слоях песчаников и аргиллитов, напластовавшихся в рифтовых бассейнах, и, последовательно изучая их, можно увидеть, как там развивались животные.
Горные породы рассказывают примечательную историю. В позднем триасе, примерно 225 млн лет назад, когда рифтовые бассейны только начали формироваться, появились первые признаки динозавров — трехпалые следы под названием граллатор, длиной от 5 до 15 см, оставленные мелкими быстрыми хищными динозаврами, которые бегали на задних лапах, как целофизисы из Гост-Ранч. Второй тип следов называется атрейп, он примерно такого же размера, что и граллатор, но включает небольшие отпечатки передних лап рядом с тремя пальцами задних, а значит, тот, кто оставил след, шел на четвереньках. Вероятно, эти отпечатки оставили примитивные птицетазовые динозавры — самые древние родичи трицератопса и утконосых динозавров — или, возможно, близкие динозавроморфовые родственники динозавров. Этих следов динозавров гораздо меньше, чем следов псевдозухий, крупных амфибий, протомлекопитающих и мелких ящериц. Динозавры существовали, но они играли лишь небольшую роль в экосистемах рифтовых долин вплоть до конца триаса.
А потом вулканы начали набирать обороты. И в первых юрских отложениях выше слоя лавы разнообразие следов нединозавров резко падает. Многие следы животных исчезают вовсе, в том числе здоровенные следы псевдозухий, которые до того были более разнообразными и многочисленными, чем следы динозавров. Если до извержений динозаврам принадлежало около 20 % всех следов, то сразу после извержений — уже половина. Было описано множество совершенно новых разнообразных следов динозавров. Пары отпечатков передних и задних лап оставлены предположительно птицетазовыми динозаврами, которым было дано родовое название Аномойпус. Другие отпечатки крупных четырехпалых лап принадлежат самым ранним длинношеим зауроподам рифтовых долин. Этот род динозавров был назван Отозоум. Еще один тип следов — отпечатки трехпалых конечностей стремительного хищника Эубронтеса. Его более чем 35-сантиметровый след значительно превышает след Граллатора, похожего, но гораздо меньшего хищника, жившего в довулканическую эпоху триаса.
Вероятно, это не то, что вы ожидали. После того как одни из крупнейших вулканических извержений в истории Земли опустошили экосистемы, динозавры стали крупнее, разнообразнее и многочисленнее. Появляются и распространяются совершенно новые виды динозавров, в то время как другие группы животных вымирают. Мир катился в преисподнюю, а динозавры процветали, как-то используя окружающий хаос себе на пользу.
Когда в вулканах иссякла лава и царство террора, длившееся 600 000 лет, закончилось, мир стал совсем другим. Стало намного теплее, бури стали сильнее, легко вспыхивали лесные пожары, новые виды папоротников и гинкго сменили некогда обильные широколиственные хвойные деревья, а многие яркие триасовые животные исчезли. Вымерли похожие на свиней дицинодонты и клювоголовые поедатели растений ринхозавры; суперсаламандры тоже почти полностью исчезли. А как насчет псевдозухий, крокодилоподобных архозавров, которые были крупнее, сильнее и, казалось бы, во всем лучше динозавров в последние 30 млн лет триаса? Почти все были повергнуты в прах. Длиннорылые фитозавры, танкоподобные этозавры, суперхищники-райузухии и странные создания вроде эффигии — все они сгинули навеки. Из всех псевдозухий великий распад Пангеи пережили лишь несколько примитивных крокодилов, как горстка израненных солдат, отставших от своего полка. В конце концов от них произошли современные аллигаторы и крокодилы, но такого успеха, как в позднем триасе, так и не достигли, когда они, казалось, вот-вот захватят мир.
Каким-то образом победили динозавры. Они пережили распад Пангеи, вулканизм, пожары и дикие скачки климата, погубившие их соперников. Хотел бы я знать, как так вышло. Это загадка, от которой я в буквальном смысле не спал ночами. Было ли у динозавров какое-то особенное преимущество над псевдозухиями и другими животными, которые вымерли? Они росли быстрее, быстрее размножались, у них был быстрее метаболизм или они эффективнее двигались? Они лучше дышали, прятались или защищались от холода и жары? Может быть, но, так как очень многие динозавры и псевдозухии были похожи друг на друга, такие гипотезы в лучшем случае неубедительны.
Может, динозаврам просто повезло. Может, обычные правила эволюции не работают, когда происходит такая внезапная, разрушительная, глобальная катастрофа. Может, динозавры были как те счастливчики, которые случайно выживают в авиакатастрофе, когда другие погибают.
Каким бы ни был ответ, эта загадка еще ожидает следующего поколения палеонтологов.
Юрский период знаменует начало Эпохи динозавров. Да, первые настоящие динозавры вышли на сцену как минимум за 30 млн лет до начала юры. Но, как мы видели, тех ранних триасовых динозавров и близко нельзя назвать доминирующими. Затем Пангея стала распадаться, и динозавры восстали из пепла и оказались в новом, куда более пустом мире, который они начали завоевывать. В течение первых нескольких десятков миллионов лет юры динозавры породили головокружительное множество новых видов. Возникли новые подгруппы, некоторые из них прожили следующие 130 млн лет. Они увеличились в размере и расселились по всему миру, колонизировали влажные районы, пустыни и все, что между ними. К середине юрского периода основные типы динозавров попадаются по всему миру. Тот собирательный образ, который часто повторяется в музейных экспонатах и детских книгах, стал реальностью: динозавры топают по всей земле и занимают вершину пищевой цепи, свирепые хищники охотятся на длинношеих, бронированных и рогатых пожирателей растительности, а мелкие млекопитающие, ящерицы, лягушки и прочие нединозавры прячутся в ужасе.
Вот некоторые всем знакомые динозавры, появившиеся вскоре после того, как пангейские рифтовые вулканы возвестили начало юрской эпохи. Там были хищные тероподы, такие как дилофозавр, со странным двойным ирокезом на черепе; при длине около 6 м он был намного больше целофизиса и прочих триасовых хищников. Были растительноядные птицетазовые, покрытые броней: сцелидозавр и скутеллозавр, а вскоре появятся знаменитые танкоподобные анкилозавры и пластинчатые стегозавры. Мелкие, быстрые, вероятно всеядные, птицетазовые вроде гетеродонтозавра и лесотозавра были ранними представителями группы, в которой потом появятся рогатые и утконосые динозавры. Были и другие динозавры, например длинношеие протозавроподы и примитивные птицетазовые, которые появились еще в триасе, но тогда ограничивались лишь некоторыми областями, а сейчас, наконец, стали мигрировать по всей планете.
Ничто в этом пестром перечне не воплощает могущество динозавров так, как завроподы. Это те самые, всем известные исполины с длинными шеями, ногами-колоннами, огромными туловищами и крошечными мозгами. Одни из самых знаменитых завропод — бронтозавр, брахиозавр, диплодок. Они есть почти во всех музейных экспозициях и являются звездами «Парка юрского периода»; Фред Флинтстоун добывал руду с помощью одного из них, а зеленый мультяшный завропод много десятилетий красовался на логотипе компании Standard Oil. Как и тираннозавр, они воплощают само понятие динозавра.
Завроподы появились в конце триаса от предков, которых я называю протозавроподами. Эти растительноядные животные размером от собаки до жирафа с довольно длинными шеями были среди первой волны динозавров, которая появилась в Исчигуаласто около 230 млн лет назад. Затем они стали основными растительноядными во влажных частях триасовой Пангеи, но не смогли полностью реализовать свой потенциал из-за неспособности жить в пустынях. Все изменилось в начале юры, когда завроподы преодолели экологические ограничения и двинулись по планете, попутно отрастив длинную тонкую шею и достигнув чудовищных размеров.
В последние десятилетия у Западного побережья Шотландии, на чудесном острове Скай стали находить остатки одних из первых по-настоящему гигантских завропод, которые весили более 10 т, были длиной более 15 м и имели шеи, поднимавшиеся ввысь на несколько этажей. Остатки скудные: здесь — мощная кость конечности, там — зуб или хвостовой позвонок, но они показывают, что огромные животные жили 170 млн лет назад, когда триасовый распад Пангеи и вулканический апокалипсис ушли в прошлое, а динозавры почти достигли расцвета.
Окаменелости завропод острова Скай привлекли мое внимание, когда в 2013 г. я переехал в Шотландию на работу в Эдинбургском университете, только закончив аспирантуру в Нью-Йорке, и весь трепетал от того, что у меня будет собственная лаборатория. В первые недели я познакомился с двумя учеными из департамента: Марком Уилкинсоном, закаленным геологом, похожим на хиппи из-за заплетенных в хвост волос и неряшливой бороды, и Томом Чалэндсом, рыжим, как лис, и энергичным, как упряжка лошадей, у которого тоже была кандидатская по палеонтологии, правда о микрофоссилиях возрастом более 400 млн лет. Том недавно закончил проект в реальном мире: при помощи своих геологических навыков он искал нефть для одной энергетической компании. Некоторое время Том жил в фургоне, изготовленном по индивидуальному заказу, с кроватью и маленькой кухней, который парковал рядом с теми объектами, которые изучал. Его невеста после свадьбы поставила на таком досуге крест, но фургон по-прежнему пригождался для полевых путешествий, и Том часто проводил выходные на туманных берегах Шотландии в поисках окаменелостей. Том и Марк уже работали на Скае и хорошо знали местность, поэтому мы объединились для поисков окаменелостей таинственных гигантских завропод.

 

Череп платеозавра, одного из протозавропод, предковой группы, от которой произошли завроподы
Чем больше мы читали о Скае, тем чаще попадалось одно имя: Дугалд Росс. Оно не было мне знакомо. Это был не палеонтолог, не геолог, да и вообще не ученый. Тем не менее он обнаружил и описал на Скае немало окаменелостей динозавров. Дугалд был местным парнем, который вырос в крошечной деревушке Элишадер на самом северо-востоке острова в окружении скалистых вершин, зеленых холмов, ручьев цвета торфа и выветренных берегов — пейзажи из фэнтези в духе Толкина. В его семье говорили на гэльском, родном языке Шотландского нагорья. Сегодня на нем говорят лишь около 50 000 человек, но он встречается на дорожных знаках и в школах на отдаленных островах, таких как Скай. В 15 лет Дугалд нашел возле дома клад с наконечниками от стрел и артефактами бронзового века и с тех пор заболел историей родного острова. Увлечение продолжилось и во взрослой жизни, когда он уже сделал карьеру строителя и крофтера (так на Шотландском нагорье называют мелких фермеров и овцеводов).
Я связался с Дугалдом и рассказал ему о нашей мечте найти огромных динозавров на его острове. Это было одно из самых удачных электронных писем, которые я когда-либо отправлял, ведь из него выросли успешное научное сотрудничество и дружба. Дугалд — сам он предпочитает, чтобы его называли Дуги, — пригласил нас в гости, когда мы прибыли на его остров несколько месяцев спустя. Следуя его инструкциям, мы проехали по главной двухполосной дороге, которая змеится вдоль Северо-Восточного побережья Ская, и встретились с ним у длинного невысокого здания с черной черепичной крышей, сложенного из неровных серых камней, вокруг которого валялись сельскохозяйственные инструменты. Вывеска на здании гласила: taigh-tasgaidh — в переводе с гэльского «музей». Дуги вышел из большого красного фургона со связкой огромных ключей, представился и гордо повел нас внутрь. Своим мягким певучим говором, в котором ирландский акцент очаровательно сочетался с шотландской речью в стиле Шона Коннери, он рассказал, как перестроил полуразрушенную школу и сделал из нее здание, в котором мы и находились, — Стаффинский музей. Дуги основал музей в 19 лет. Сегодня в этом помещении — без кафе, большого сувенирного магазина или других дорогих атрибутов музеев крупных городов, даже без электричества — хранятся динозавры, которых он нашел на Скае, а также артефакты, рассказывающие историю древних людей — обитателей острова. Сюрреалистическое ощущение: большие кости и следы динозавров, выставленные рядом со старыми мельничными колесами, железными прутами для сбора репы и древними ловушками на кротов, которыми пользовались фермеры-горцы.

 

Чарующие пейзажи острова Скай, Шотландия
До конца недели Дуги водил нас по своим охотничьим угодьям. Мы нашли много юрских окаменелостей: челюсть крокодила, который был размером с собаку, зубы и позвонки рептилий — ихтиозавров, которые походили на дельфинов и жили в океанах, когда динозавры заполонили сушу, но никаких гигантских завропод. В течение последующих нескольких лет мы приезжали снова и снова.
Наконец, весной 2015 г. мы нашли то, зачем пришли, хотя и поняли это не сразу. Большую часть дня мы проводили на четвереньках, высматривая крошечные рыбьи зубы и чешуйки, торчащие из юрских пород, которые уходили в ледяные воды Северной Атлантики возле руин замка XIV в. Это была идея Тома: он изучает ископаемых рыб, и я пообещал помочь ему собирать остатки рыб в обмен на помощь в поисках динозавров. Несмотря на три слоя водонепроницаемой одежды, мы мерзли, но часами пялились на камни. Приближался прилив, послеполуденный свет тускнел, а на горизонте маячил ужин. Поэтому мы с Томом собрали снаряжение и сумки с рыбьими зубами и двинулись назад к его тюнингованному фургону, припаркованному с другой стороны пляжа. Тут что-то привлекло наш взгляд. Это было неровное углубление в скале размером с автомобильную шину. Мы не заметили его раньше, потому что были сосредоточены на поиске гораздо меньших рыбьих косточек и такие большие предметы просто не замечали.

 

Дуги Росс извлекает кость динозавра из валуна на острове Скай
«Танцплощадка динозавров»: завроподовые следы, которые мы с Томом Чалэндсом нашли на острове Скай
Вскоре мы заметили и другие подобные углубления, которые теперь стали видны в косых лучах света. Они были примерно одного размера, и, приглядевшись, мы увидели, что они простирались вокруг во всех направлениях. В них угадывалась закономерность. Впадины располагались длинными рядами, своего рода зигзагом: слева-справа, слева-справа, слева-справа, — и пересекали большую часть скальной платформы, на которой мы работали весь день.
Мы с Томом переглянулись. Это был понимающий взгляд между братьями, связь без слов, которая возникает после многих лет совместных приключений. Мы видели такое и раньше, но не в Шотландии, а в Испании и на западе Северной Америки. Мы знали, что перед нами.
Впадины были окаменевшими дорожками следов, причем огромных. Следов динозавров, разумеется. Приглядевшись, мы увидели следы и передних, и задних лап, а кое-где сохранились даже отпечатки пальцев. У них была характерная форма следов, которые оставляют завроподы. Мы нашли «танцпол» динозавров возрастом 170 млн лет, отпечатки лап колоссов длиной около 15 м и весом с трех слонов.
Следы были оставлены в древней лагуне, среде, которую обычно не связывают с завроподами. В нашем воображении эти чудовищные динозавры обычно топают по суше, сотрясая землю на каждом шагу. Так они и делали. Но к середине юры завроподы стали настолько разнообразными, что в своем вечном поиске растительного топлива обратили взгляд и на другие экосистемы. На участке, который мы нашли на Скае, есть как минимум три отдельных слоя следов, оставленных разными поколениями ящеров, которые бродили по соленой лагуне бок о бок с более мелкими растительноядными динозаврами, редкими хищниками размером с пикап и множеством крокодилов, ящериц и водоплавающих млекопитающих с плоскими хвостами, как у бобров. Шотландия в те времена была намного теплее, там было полно болот, песчаных пляжей и широких рек, и располагалась она посреди растущего Атлантического океана, между громадами Северной Америки и Европы, которые отодвигались все дальше и дальше друг от друга по мере раскола Пангеи. Этими землями единовластно правили завроподы и другие динозавры, которые теперь — наконец-то — стали глобальным явлением.
Лучше и не скажешь: завроподы, которые оставили следы в той древней шотландской лагуне, были поразительными существами. Поразительными в прямом смысле слова — впечатляющими, устрашающими, поражающими воображение. Если бы мне дали чистый лист бумаги и ручку и попросили придумать мифического зверя, мое воображение не смогло бы сравниться с тем, что эволюция создала в облике завропод. Но они существовали на самом деле: рождались, росли, двигались, ели и дышали, прятались от хищников, спали, оставляли следы и умирали. Сегодня нет абсолютно ничего похожего на них — нет животных с такими длинными шеями и гигантскими телами, и ни одно наземное существо даже близко не сравнится с ними по размеру.
Завроподы настолько поразительны, что, когда в 1820-х гг. были найдены первые кости, ученые оказались в тупике. Некоторых первых динозавров нашли примерно в то же время, например хищного мегалозавра и растительноядного игуанодона. Несомненно, это были большие животные, но только не по сравнению с гигантскими костями завропод. Поэтому ученые не провели аналогию с динозаврами. Вместо этого они решили, что кости принадлежат единственным животным, которые, по их мнению, могли быть настолько огромными, — китам. Эту ошибку исправили только через несколько десятилетий. Удивительно, но поздние открытия показали, что многие завроподы были даже крупнее большинства китов. Это самые крупные животные, которые когда-либо ходили по суше, они раздвигали пределы возможного для эволюции.
Тут мы приходим к вопросу, который больше века завораживает палеонтологов: как завроподы стали такими большими?
Это одна из величайших загадок палеонтологии. Но, прежде чем пытаться найти ответ, нужно решить более фундаментальную задачу: а насколько велики были завроподы? Насколько они были длинными, как высоко могли вытянуть шею, а главное, сколько они весили? Ответить на эти вопросы нелегко, особенно когда дело касается веса, ведь нельзя просто посадить динозавра на весы и посмотреть на шкалу. Открою профессиональный секрет палеонтологов: многие фантастические числа, которые вы видите в книжках или музеях (бронтозавр весил 100 т и был больше самолета!), по сути, просто выдуманы. Обоснованные предположения, а иногда и не очень обоснованные. Тем не менее в последнее время палеонтологи придумали два разных подхода, чтобы точнее вычислить вес динозавра по его костям.
Первый на самом деле довольно простой и опирается на элементарную физику: более тяжелым животным нужны более прочные кости для поддержания веса. Этот принцип отражается во всем устройстве животного. Ученые измерили кости конечностей у многих современных животных, и оказалось, что толщина основной кости в конечности, которая поддерживает животное, — бедренной кости у двуногих животных или бедренной плюс плечевой у четвероногих — хорошо коррелирует с весом животного. Другими словами, есть уравнение, которое работает почти для всех современных животных: если измерить толщину кости конечностей, то с небольшой, но известной погрешностью можно рассчитать массу тела — несложный подсчет, для которого достаточно простого калькулятора.
Второй метод более трудоемкий, но он гораздо интереснее. Ученые строят трехмерную цифровую модель скелета динозавра, в специальных программах добавляют к ней кожу, мышцы и внутренние органы, а затем компьютер рассчитывает массу тела. Этот метод впервые применили молодые британские палеонтологи Карл Бейтс, Шарлотта Брасси, Питер Фалкингем, Сьюзи Мэйдмент и их коллеги — начиная от биологов, специализирующихся на современных животных, до специалистов по информатике и программистов.
Несколько лет назад, когда я заканчивал кандидатскую, Карл и Питер пригласили меня поучаствовать в изучении размеров и пропорций тела завропод с использованием цифровых моделей. Задача была амбициозная: построить подробную компьютерную анимацию всех завропод с достаточно полными скелетами и выяснить, как велики были эти животные и как изменялось их тело, когда они вырастали до поистине титанических размеров. Меня позвали из чисто практических соображений: одни из лучших в мире скелетов завропод выставлены в Американском музее естественной истории в Нью-Йорке, где я в то время занимался, а им нужны были данные по одному из них — позднеюрскому барозавру. Меня проинструктировали, как собрать данные для построения модели. К моему удивлению, понадобились только обычная цифровая камера, штатив и линейка. Я сделал около сотни фотографий смонтированного скелета барозавра со всех сторон, установив камеру на штативе и убедившись, что на большинстве изображений есть линейка. Затем Карл и Питер ввели изображения в компьютерную программу, которая сопоставила эквивалентные точки на фотографиях, замерила расстояния между ними по линейке и в итоге из исходных двухмерных изображений построила трехмерную модель.
Этот метод называется фотограмметрией — настоящая революция в изучении динозавров. Сверхточные модели, которые при этом получаются, позволяют достигать очень точных данных. Кроме того, их можно загрузить в анимационное ПО и заставить бегать и прыгать, чтобы определить, на какие виды движений и какое поведение были способны динозавры. С их помощью можно даже анимировать фильмы или документальные передачи, гарантируя, что на экране появятся самые реалистичные существа. Эти модели буквально оживляют динозавров.

 

Бронтозавр в Американском музее естественной истории в Нью-Йорке (рядом человеческий скелет для масштаба). Американский музей естественной истории
Цифровая компьютерная модель завропода жираффатитана, которая помогла ученым подсчитать вес животного. Предоставлена Питером Фалкингемом и Карлом Бейтсом
Наше цифровое моделирование, как и более традиционные исследования, основанные на измерениях конечностей, позволило прийти к одному и тому же выводу: завроподы были очень, очень большими. Примитивные протозавроподы вроде платеозаврадостигали относительно больших размеров еще в триасе, некоторые весили по 2–3 т. Это примерно как жираф или два. Но когда Пангея начала распадаться, вулканы — извергаться, а триасовый период сменился юрским, истинные завроподы стали куда крупнее. Следы в шотландской лагуне оставлены животными весом 10–15 т, а еще позже знаменитые создания — бронтозавр и брахиозавр — стали весить более 30 т. Но и это ерунда по сравнению с меловыми видами, такими как дредноут, патаготитан, аргентинозавр, входящими в подгруппу с очень точным названием «титанозавры», которые весили более 50 т — больше, чем «Боинг-737».
Сегодня самые большие и тяжелые наземные животные — это слоны. Они бывают разного размера, в зависимости от того, где живут и к каким видам относятся, но большинство весит по 5–6 т.
По-видимому, самый большой задокументированный слон весил около 11 т. Слоны — ничто против завропод. А значит, возвращаемся к вопросу на миллион: как эти динозавры сумели достичь размеров, настолько превосходящих все, что когда-либо порождала эволюция?
Для начала нужно понять, что вообще нужно животному, чтобы стать действительно большим. Во-первых, пожалуй, самое очевидное: нужно много есть. Судя по размеру завропод и питательной ценности самой распространенной пищи юрского периода, считается, что крупные завроподы вроде бронтозавра должны были съедать около 45 кг листьев, стеблей и веток каждый день, а то и больше. Поэтому им нужно было как-то собирать и переваривать такое огромное количество зелени. Во-вторых, нужно быстро расти. Расти не спеша, год за годом, прекрасно и замечательно, но если вам нужно больше 100 лет, чтобы стать большим, у хищников появится масса возможностей съесть вас, у деревьев — упасть на вас во время бури, а у болезней — убить вас задолго до того, как вы дорастете до полного взрослого размера. В-третьих, нужно дышать очень эффективно, чтобы иметь достаточно кислорода для всех метаболических реакций в огромном теле. В-четвертых, нужно, чтобы скелет был надежным и прочным, но при этом не громоздким и неподъемным. Наконец, нужно избавляться от избытка тепла, ведь в жару крупные животные легко могут умереть от перегрева. Завроподы все это умели. Но как? Многие ученые, которые задумывались над этим вопросом несколько десятилетий назад, соглашались на простейший ответ: возможно, в мезозое сама физическая среда была другой. Может, сила тяжести была слабее, поэтому крупным животным было легче расти и передвигаться. Или в атмосфере было больше кислорода, поэтому неуклюжие завроподы дышали, а значит, росли и функционировали более эффективно. Эти предположения, может, и звучат убедительно, но они не выдерживают пристальной проверки. Нет данных, что в эпоху динозавров гравитация сильно отличалась от современной, а уровень кислорода тогда был примерно таким же или даже немного ниже.
Есть лишь одно правдоподобное объяснение: у завропод было что-то, благодаря чему они смогли разорвать кандалы, сковывающие всех прочих наземных животных — млекопитающих, рептилий, земноводных, даже других динозавров — и не дающие им достичь гигантских размеров. Похоже, разгадка кроется в их уникальном строении тела — сочетании признаков, которые появились по отдельности в триасе и самом начале юры и в итоге создали животное, прекрасно приспособленное, чтобы стать гигантом.
Все начинается с шеи. Длинная, веретенообразная тонкая шея, вероятно, самая узнаваемая черта завроподовых. Более длинная, чем обычно, шея появилась у самых древних триасовых протозавропод, со временем она пропорционально увеличивалась, по мере того как завроподы наращивали количество шейных позвонков и к тому же удлиняли каждый отдельный позвонок. Как броня Железного человека, длинная шея давала суперсилу: она позволяла завроподам, в отличие от других растительноядных животных, дотягиваться до более высоких деревьев, что открывало доступ к совершенно новому источнику пищи. Кроме того, они могли встать в одном месте на несколько часов и двигать только шеей вверх, вниз и по сторонам, как сборщик ягод, с минимальными затратами энергии поедая растения. А значит, они могли поглотить больше пищи и таким образом запасать энергию эффективнее конкурентов. Это адаптивное преимущество номер один: шея позволяла поедать огромное количество пищи, необходимое, чтобы набрать огромный вес.
Посмотрим, как они росли. Вспомним, что динозавроморфы, предки динозавров, достигли более высокого метаболизма, более быстрых темпов роста и более активного образа жизни, чем многие из амфибий и рептилий, которые тоже активно развивались в раннем триасе. Они не были сонными, им не нужна была вечность, чтобы дорасти до взрослого размера, как игуанам или крокодилам. То же можно сказать и об их потомках, динозаврах. Исследования роста костей свидетельствуют, что детеныши большинства завропод, выбираясь из гнезда, были размером с морскую свинку и дорастали до взрослой особи размером с самолет всего лишь за 30–40 лет — невероятно быстро для такой метаморфозы. Это преимущество номер два: завроподы получили от своих далеких предков размером с кошку быстрый рост, необходимый для достижения больших размеров.
От тех же предков завроподы унаследовали кое-что еще: высокоэффективные легкие. Легкие завропод были очень похожи на легкие птиц и сильно отличались от наших. В то время как легкие млекопитающих циклично вдыхают кислород и выдыхают углекислый газ, у птиц так называемое однонаправленное легкое: воздух проходит через него только в одном направлении, а кислород извлекается и во время вдоха, и во время выдоха. Легкое птичьего типа гораздо эффективнее, ведь каждый вдох и выдох приносит кислород. Это поразительное достижение биоинженерии стало возможным благодаря воздушным мешкам, соединенным с легкими, в которых на вдохе запасается часть обогащенного кислородом воздуха, а потом он проходит через легкие на выдохе. Если звучит непонятно, не расстраивайтесь: биологам понадобились десятки лет, чтобы разобраться, как работает это странное легкое.
Мы знаем, что завроподы обладали такими легкими, потому что во многих костях их грудной клетки есть большие отверстия (они называются пневматическими), которые образуются, когда воздушные мешки глубоко проникают внутрь костей. Точно такие же структуры есть у современных птиц, и они образуются только от воздушных мешков. Так что это адаптация номер три: у завропод были ультраэффективные легкие, которые могли усваивать достаточно кислорода, чтобы поддерживать активный метаболизм в их огромных телах. У тероподовых динозавров тоже были легкие птичьего типа, что могло стать одним из факторов, позволивших тираннозаврам и другим гигантским охотникам стать такими большими, а вот у птицетазовых динозавров легкие были не такие. Вот почему утконосые динозавры, стегозавры, рогатые и бронированные динозавры так и не стали столь же огромными, как завроподы.
Оказывается, у воздушных мешков также имеется и другая функция. Помимо запасания воздуха при дыхании они облегчают скелет, когда проникают в кости. В сущности, они делают кости полыми, сохраняя прочную внешнюю оболочку, но снижая вес. По той же причине надутый баскетбольный мяч легче, чем камень такого же размера. Хотите знать, как завроподы удерживали свои длинные шеи и не опрокидывались, как неуравновешенные качели? Просто их позвонки были настолько заполнены воздушными мешками, что по сути представляли собой соты — прочные, но легкие, как перышко. Это преимущество номер четыре: воздушные мешки позволили завроподам иметь скелет, одновременно прочный и достаточно легкий для передвижения. Млекопитающим и птицетазовым динозаврам не так повезло, ведь у них не было воздушных мешков.
А что насчет пятой адаптации, способности сбрасывать избыток тепла? Тут тоже помогали воздушные мешки и легкие. Воздушных мешков было так много, и они так широко распространялись по телу, входя в кости и между внутренними органами, что создавали большую поверхность для рассеивания тепла. Горячее дыхание охлаждалось этой центральной системой кондиционирования.
Соединив все это, можно построить динозавра-сверхгиганта. Если бы у завропод отсутствовала хотя бы одна из перечисленных особенностей — длинная шея, быстрый рост, эффективные легкие, система воздушных мешков для охлаждения и облегчения веса, — то они, вероятно, не смогли бы стать такими исполинами. Это было бы физиологически невозможно. Но эволюция собрала все части, упорядочила их, и, когда в поствулканическом юрском периоде мозаика сложилась окончательно, вдруг оказалось, что завроподы могут делать то, чего не смог сделать никто ни до, ни после них. Они стали библейски огромными и заселили весь мир; началось их великолепное правление, которое продлилось еще 100 млн лет.
Назад: Глава 2
Дальше: Глава 4
Показать оглавление

Комментариев: 0

Оставить комментарий