Рост и онтогенез динозавров

Раньше считалось, что нептичьи динозавры – особенно очень крупные, – росли с такой же скоростью, как черепахи и крокодилы, и продолжительность их жизни была такой же или больше, чем у современных рептилий. Еще в конце 1970-х гг. некоторые палеонтологи предполагали, что гигантские завроподы могли прожить более 200 лет, а завроподы среднего размера не достигали зрелости до 60 лет. Высказывалось даже предположение, что более крупные завроподы, например брахиозавр, достигали зрелости уже после 100 лет. На сегодняшний день гипотеза о сверхмедленном развитии динозавров считается маловероятной, учитывая исследования, которые показывают, что крупные животные должны дать потомство в течение первых нескольких десятилетий жизни, иначе они вообще не смогут размножаться. Слишком большой становится вероятность, что животное погибнет (от болезней, хищников, несчастного случая или голода), так и не успев дать потомство.

Крупным современным рептилиям, например галапагосским черепахам, требуются десятилетия, чтобы созреть, зато они могут прожить более 100 лет. Долгое время предполагалось, что жизнь динозавров развивалась по подобному сценарию

Мало того, что гипотеза о медленном развитии динозавров противоречит теории, она противоречит и данным по анатомии костей динозавров. Исследования различных динозавров среднего размера (включая троодонтид, завроподоморфа массоспондила и птицетазового пситтакозавра) показывают, что эти динозавры достигали полного размера где-то между 2 и 15 годами. Среди крупных динозавров майазавр, похоже, достигал взрослого размера всего лишь за 8 лет, а в 2004 г. исследование семи экземпляров тираннозавра показало, что все они достигли полного размера до 20 лет. Все эти животные не слишком долго жили после достижения полного размера. Самый старый из изученных тираннозавров прожил всего 28 или 29 лет. Еще трое умерли всего через несколько лет после прекращения роста, что говорит о том, что тираннозавр не жил в течение десятилетий после достижения полного взрослого размера. Аналогичные результаты получены и для других нептичьих динозавров: даже самые большие завроподы становились взрослыми за два-три десятилетия.

Это «Сью» – знаменитый гигантский тираннозавр, ранее выставленный в центральном холле Музея имени Филда в Чикаго, США. Как ни удивительно, но похоже, что этому животному было меньше 30 лет, когда оно умерло. Насколько мы можем судить, такая продолжительность жизни была типична для тираннозавра

По мере роста нептичьих динозавров изменялись их пропорции и внешний вид. Процесс роста животного называется онтогенезом, и возрастные изменения часто называют онтогенетическими. Считается, что у динозавров, не являющихся птицами, онтогенез был аналогичен современным животным. В пользу этого говорят найденные эмбрионы, детеныши и более взрослый молодняк. Туловище, голова и конечности меняли форму и пропорции относительно друг друга. Черепа молодых животных короче, а глаза – больше, чем у взрослых. Известно также, что у молодых особей рогатых, пластинчатых или гребненосных динозавров были зачаточные версии этих взрослых признаков. А у молодых завропод шеи были пропорционально короче, чем у взрослых. Опять же, в этом нет ничего удивительного: у современных животных все точно так же.

Динозавры росли быстро, даже гигантские виды полностью созревали за пару десятилетий. График показывает, что огромный тираннозавр в подростковом возрасте рос очень быстро и прекращал расти к третьему десятку

Согласно одной из самых интересных гипотез о биологии нептичьих динозавров некоторые виды изменялись не так, как можно было бы ожидать, но претерпевали весьма необычные онтогенетические изменения. В 1980-х гг. был описан новый позднемеловой тираннозаврид из Монтаны под названием нанотираннус. Его описали по черепу, который предполагал общую длину животного всего 5 м, но при этом утверждалось, что животное было взрослым, а значит, оно было карликовым представителем семейства тираннозаврид. В отличие от гигантских тираннозавров вроде собственно тираннозавра, у нанотираннусабыла мелкая изящная морда и зубы, сжатые с боков, а не толстые и округлые в поперечном сечении.

Гипотеза, что нанотираннус может быть необычным карликовым тираннозавридом, попала под огонь критики в 1999 гг., когда специалист по тираннозаврам Томас Карр показал, что единственный известный на тот момент череп принадлежит явно не взрослому животному, а молодому – причем именно молодому тираннозавру. Кости черепа нанотираннуса имеют характерную волокнистую структуру, а швы между ними все еще открыты (у взрослых животных они срастаются).

Три птицетазовых динозавра из позднего мела Северной Америки могут быть стадиями роста одного и того же вида. Дракорекс – самый мелкий и шипастый. Стигимолох – среднего размера, у него самые длинные рога. Пахицефалозавр – самый большой и наименее шипастый, но у него самый большой и толстый купол

По-видимому, интерпретация нанотираннуса как молодого T. rex еще интереснее, чем отнесение его к отдельному виду, ведь тогда получается, что молодые тираннозавры сильно отличались от взрослых. Взрослые были широкоголовыми могучими суперхищниками с толстыми, сокрушительными зубами, а молодые были стройными легкими животными с плоской мордой и кинжаловидными зубами, они жили совершенно по-иному и охотились на совершенно другую добычу. Можно сказать, что молодняк и взрослые были настолько разными, что по сути выглядели и вели себя как отдельные виды.

Некоторые эксперты утверждают, что это явление было широко распространено и что динозавры, первоначально интерпретированные как несколько разных видов, на самом деле являются стадиями роста одного вида. Классический пример – купологоловые динозавры из позднего мела Северной Америки: крупный купологоловый пахицефалозавр, более мелкий, с шипастым куполом стигимолох и самый мелкий и шипастый из них – дракорекс. Первоначально считалось, что все они относятся к разным ветвям генеалогического древа пахицефалозавров. Джек Хорнер (известный по открытию гнездовий майазавров) обратил внимание, что, судя по некоторым признакам, все они могут быть стадиями роста одного и того же животного. Изучая процессы роста куполов и рогов этих динозавров, Хорнер и его коллега Марк Гудвин пришли к выводу, что рога и шипы пахицефалозавров уменьшались по мере роста, при этом их черепной купол становился все больше. Если это верно, то пахицефалозавры начинали жизнь с шипастыми головами, которые становились все более гладкими по мере взросления. Такая модель роста необычна по сравнению с современными животными, но возможно, пахицефалозавры и правда были очень, очень странными.

Есть убедительные данные, что маленький череп нанотираннуса из Монтаны на самом деле принадлежит молодой особи Tyrannosaurus rex – вида, впервые обнаруженного в Монтане, но позже обнаруженного в отложениях от Нью-Мексико и Техаса на юге США до Альберты на севере. Здесь изображен один из самых знаменитых черепов T. Rex, оригинал которого выставлен в Американском музее естественной истории в Нью-Йорке

Гипотеза, что пахицефалозавры сильно изменялись в процессе роста, может заставить нас по-иному взглянуть и на других членов группы, а не только на цепочку дракорекс – стигимолох – пахицефалозавр. Как мы видели в главе 2, долгое время считалось, что пахицефалозавры делились на две группы – с плоским черепом и с куполом. Но чем больше мы о них узнаем, тем более похожими они кажутся. Например, у гомалоцефала (с плоским черепом) такой же рисунок бугорков и шишек на черепе, как и у купологолового преноцефала, который жил в то же время в той же местности. Они настолько похожи, что если представить гомалоцефала с куполом на черепе, то получится преноцефал. Возможно, преноцефал – это просто взрослый гомалоцефал, и, скорее всего, все плоскоголовые пахицефалозавры являются молодыми особями.

Также утверждалось – опять-таки Хорнером и коллегами, – что аналогичные изменения были и у цератопсов. Три гигантских рогатых динозавра – трицератопс, недоцератопс и торозавр – жили более или менее одновременно, причем в одном и том же регионе западной части Северной Америки. Отличия в форме морды, рогов и гребней привели к тому, что всех их выделили в отдельные, хоть и родственные виды.

Анатомия черепа североамериканских трицератопсов почти наверняка изменялась по мере взросления. Но является ли гигантский длинноворотниковый торозавр (внизу справа) тоже одной из стадий роста?

И опять возрастные изменения, наблюдаемые в микроструктуре костей, заставили Хорнера и его коллег утверждать, что все они представляют стадии роста одного рода динозавров. Они предположили, что торозавр, у которого был чрезвычайно длинный воротник с двумя овальными отверстиями, на самом деле является старым трицератопсом (у которого более короткий воротник без отверстий), тогда как недоцератопса, который в целом похож на трицератопса, но имеет небольшие отверстия в воротнике, Хорнер интерпретировал как промежуточную стадию роста между ними.

Утверждение, что трицератопсоподобные животные превращались в торозавроподобных через стадию недоцератопса, весьма спорно, и другие специалисты утверждают, что это не согласуется с формой морды и воротника этих динозавров, а также находками молодых животных с признаками торозавра и старых с признаками трицератопса. Мнения разделились, и многие ученые не согласны с этой конкретной гипотезой. Тем не менее эта гипотеза напоминает нам, что некоторые виды нептичьих динозавров вполне могли радикально изменяться по мере взросления.

Если нанотираннус действительно был тираннозавром-подростком, а дракорекс – молодым пахицефалозавром, это доказывает, что некоторые динозавры на отдельных стадиях роста являлись чем-то вроде отдельных «видов», отличающихся от родителей. Возможно, способность занимать сразу несколько экологических ниш и использовать разные ресурсы давала им эволюционное преимущество. А может быть, этот феномен свойственен всем динозаврам и он помогает объяснить, почему они были успешны так долго. Гипотеза, что молодняк (по крайней мере у некоторых видов) жил не так, как взрослые, подкрепляется тем фактом, что окаменелости молодых особей часто встречаются отдельно от взрослых.

Нептичьи динозавры во многом похожи на современных животных, но в некоторых отношениях они явно были совсем другими.