Палеонтолог Дэвид Хоун, хорошо известный своей книгой «Хроники тираннозавра» , опубликовал в своем блоге заметку о научной работе, в которой принял непосредственное участие. Новое исследование проливает свет на то, как птерозавры росли и менялись с возрастом.
Реконструкции рамфорхинха выставленные в Мюнхене
Гигантский околоводный птерозавр птеранодон — это, вероятно, самый известный и, безусловно, самый популярный из птерозавров, образцы и слепки которого выставлены в музеях по всему миру. Около 1100 экземпляров находятся в государственных коллекциях, а ещё больше пребывает на руках у частных коллекционеров.
Увы, но в большинстве своем находки деформировались и стали плоскими, многие из них очень фрагментарны и часто состоят всего из нескольких элементов. Почти все они принадлежат взрослым особям, и только один экземпляр считается чем-то близким к ювенильному возрасту. Это значит, что несмотря на громадное количество образцов, с ними очень трудно работать, поскольку данные ограничены во многих отношениях.
Однако, если мы обратим свое внимание на рамфоринхов, то у нас, конечно, будет меньшее число найденных экземпляров, но зато все остальные проблемные вопросы отпадут. Большая часть образцов радуют своей полнотой, они часто деформированы, но не настолько как в случае с птеранодоном, есть даже полные 3D-образцы. Более того, они охватывают размеры от 30 см до 2 м и включают в себя остатки животных, которые можно было бы отнести к птенцам или, наоборот, к достоверно взрослым особям. Таким образом, несмотря на относительно малое количество окаменелостей, они представляют собой совершенно фантастический ресурс для изучения различных аспектов биологии птерозавров.
Разумеется, что число останков рамфоринхов не совсем уж мизерное — известно более ста хороших экземпляров. Одно лишь это сделало бы их исключительным примером среди большинства наземных мезозойских архозавров. Легендарный исследователь окаменелостей из Зольнхофена Петер Вельнхофер каталогизировал больше сотни из них в своей монографии 1975 года. С тех пор этот набор стал стандартом для исследований птерозавров.
Несмотря на такую полноту зольнхофенской коллекции, мы все еще находим новые экземпляры рамфоринхов в различных коллекциях по всему миру. Эти остатки никогда не были описаны в научной литературе, поскольку там уже есть сотня таких. Но даже самые лучшие собрания можно улучшить, добавив туда большее количество материалов. Поэтому последние десять лет я рыскал по коллекциям и базам данных, выслеживая каждый образец, который можно было бы добавить к данным Петера. Таким образом, общее число остатков рамфоринхов увеличилось от 108 до 129. «Реальное» количество, по правде, несколько ниже, поскольку некоторые экземпляры были в частных руках, а два моих — это слепки (хоть и уникальных образцов), и не все они сохранились полностью. Но даже с учетом такой поправки, это представляет собой значительное увеличение имеющихся данных и знаменует собой первое значительное пополнение каталога за последние 45 лет.
Разумеется, я не собирался делать такой набор данных, чтобы просто сидеть на нем. Поэтому эта публикация неизбежно ознаменует выход статьи по анализу роста Rhamphorhyunchus. Во многом она совпадает с работой Криса Беннетта 1995 года, где он убедительно продемонстрировал, что все найденные окаменелости принадлежат к одному, а не к нескольким видам, как считалось ранее. Часть его аргументов в пользу такого вывода базировалась на данных Вельнхофера. В своей работе Крис отстаивал точку зрения, что при ограниченном наборе образцов, которые он относил к различным возрастным группам, большинство различий между «видами» исчезали, когда он помещал их на график. А остальные различия были классическим примером набора онтогенетических признаков, такими как слияние костей таза у взрослых особей или большие глазницы у малышей. Хоть Крис Беннетт и не имел дела с исследованием онтогенеза как таковым, но он уже демонстрировал паттерны, сходные с теми, что я и мои соавторы подтверждаем сейчас — рамфоринхи были причудливо изометричны в росте.
Если говорить проще, то в подавляющем большинстве анатомических особенностей молодые животные — это уменьшенная копия взрослых. Впрочем, для наземных животных это несколько странно, поскольку большинство из них претерпевает довольно заметную или даже экстремальную аллометрию (неравномерный рост различных частей тела), причем некоторые части пропорционально растут, а другие сжимаются по мере роста. Вспомните про детенышей животных — большеголовых, с крупными глазами, увеличенными руками и ногами, или об антилопах с особенно тонкими ногами и так далее. Но у птерозавров даже самые маленькие животные, если не учитывать размеры глазниц, в основном являются копиями взрослых особей.
Это не самый хороший в плане сохранности образец рамфоринха, но тем не менее большинство его элементов сохранились нетронутыми
Мы сравнили рамфоринхов с другой группой четвероногих летающих позвоночных, перепончатое крыло которых поддерживают костные опоры — рукокрылыми. По своему происхождению они не идеально подходят для такого сравнения, но могут быть хорошим аналогом в плане функциональности. Изучив развитие рукокрылых, мы увидим, что у их детенышей пропорционально очень небольшие крылья, но примерно в то время, когда они осваивают полет и становятся независимыми от родителей, их крылья начинают очень быстро расти. Эта та модель развития, которую мы могли прогнозировать — юные особи имеют ровно то, что могут «инвестировать» в свое развитие. Их растущие крылья можно было бы сравнить с рогами овец или коз, которые не используются, пока животное не достигнет половой зрелости. Надо отметить, что при этом у рукокрылых достаточно рано развиваются задние конечности, поскольку им необходимо иметь возможность зацепиться за шерстку мамы или холодный уступ пещеры. Значит, что это не случай общего замедления развития конечностей, а явно избирательный рост.
Читайте также: Новая гипотеза. Летучие мыши могли освоить полет несколько раз
Птицы — это не самый лучший аналог для птерозавров по устройству полета, но зато они гораздо ближе к ним филогенетически. Кроме этого, это единственная другая современная группа четвероногих, способных к активному полету. Поэтому мы сравнили с птерозаврами и их. Неудивительно, что большинству птиц присущ аллометрический рост различных частей тела, но, как и у летучих мышей, задние конечности у них развиваются раньше крыльев. Правда, есть исключение среди гипервыводковых птиц, таких как глазчатая курица (Leipoa ocellata), которые вообще не заботятся о своем потомстве после вылупления. Этим птицам свойственен изометрический рост костей, что сразу же наводит на мысль, что Rhamphorhynchus, как и предполагалось ранее, использовал стратегию выводковых птиц и летал уже в раннем возрасте.
На первый взгляд это действительно может показаться правильным. Если животное летает и в юном, и в зрелом возрасте, то логично, что оно будет стремиться к тому, чтобы сохранять свои формы в оба эти периода. Но это не совсем так! В частности, если летающее животное полагается на крылья, которые его удерживают в воздухе, то возникает проблема. Если животное растет изометрически, то его крылья станут длиннее и шире, но при этом объем его тела — и, соответственно, масса — будет расти намного быстрее, чем площадь крыла. Есть два способа, которые могли бы это компенсировать. Во-первых, разные животные могут использовать различные манеры полета при разных размерах. Во-вторых, сократить разницу в производительности полета может изменение пневматизации костей. Птицы увеличивают пневматичность скелета по мере роста, и есть свидетельства того, что это свойство есть у иных групп животных с пневматизацией. Если это так для птерозавров, то увеличение массы у взрослых будет несколько компенсировано пропорционально меньшей массой взрослых для данного объема, чем у молодых.
Предположение о «скороспелости» птерозавров основывалось на том, что им был присущ полет в юности, но это утверждение было позже оспорено. Считалось, что полет для животного такого размера потребует невероятного количества энергии, которая могла быть потрачена на рост. Этот тезис отчасти верен, но он упускает факт родительской заботы после вылупления. Такое поведение присуще архозаврам в целом и динозаврам в частности, и логично ожидать такого же от птерозавров.
Будучи «скороспелым» в плане локомоции, они не обязательно должны были быть независимы от родителей. Например, жеребята способны бегать уже после нескольких часов после появления на свет, но еще несколько месяцев кормятся молоком матери, а различные виды уток выводят своих утят в первое плавание вскоре после вылупления. Понятно, что это не совсем одно и то же, что и полет, но это показывает, что умение хорошо двигаться в детстве и родительская любовь и забота — это не взаимоисключающие явления.
Подытожив, можно сказать, что рамфоринх — это, пожалуй, лучший птерозавр для больших исследований популяций и роста. По крайней мере, он рос изометрически, и эта тенденция может распространяться на других птерозавров, а может и нет. Это может иметь влияние, а может и не иметь, на наши представления о таксономии птерозавров, которая часто основана на соотношении различных элементов крыла. Однако мы точно знаем, что молодые рамфоринхи могли летать и делали это хорошо. Очень вероятно, что их полет отличался от полета взрослых, а это означает, что они могли по-разному добывать разную пищу. Это постепенный шаг к большему нашему пониманию этой группы. Многое из того, что мы описываем в своем исследовании, уже было сказано до нас, но оно подтвердило уже высказанные тезисы и, надеюсь, откроет возможности для дальнейших исследований.
Статья находится в открытом доступе и доступна здесь:
Дэвид Хоун, перевод Дмитрий Новиков для Paleonews.live
