чем питались динозавры на земле
Как летали и чем питались крупнейшие в истории летающие животные
Художественная интерпретация внешнего вида представителей вида Quetzalcoatlus northropi.
Иллюстрация James Kuether.
Пошаговая реконструкция предлагаемого взлёта кетцалькоатля. Птерозавр приседает, подпрыгивает, а затем начинает махать крыльями.
Иллюстрация John Conway/Kevin Padian et al./Journal of Vertebrate Paleontology, 2021.
В наши дни на болотах и озёрах часто можно увидеть цапель, бродящих по мелководью в поисках рыбы, насекомых или ракообразных и земноводных. Рост этих элегантных созданий редко превышает 120 сантиметров.
Но 70 миллионов лет назад вдоль реки Рио-Гранде на территории современного Техаса по болотам бродило более впечатляющее и пугающее существо: птерозавр высотой 3,4 метра, известный как кетцалькоатль. Он имел размах крыльев от 11 до 12 метров, и это было самое большое летающее животное, когда-либо жившее на Земле.
Кетцалькоатль является потомком динозавров и далёким предком современных кондоров.
Крупнейший экземпляр этого летающего ящера представлен всего лишь одним набором окаменелых костей, найденных в конце 1970-х годов в национальном парке Биг-Бенд, расположенном на границе США и Мексики. Этот птерозавр был назван в честь ацтекского бога Кетцалькоатля («Пернатый змей»), а его вид в дальнейшем получил название Quetzalcoatlus northropi.
В шести публикациях в издании Journal of Vertebrate Paleontology учёные предоставляют наиболее полную картину жизни этого потомка динозавров. В этих работах описывается геологическая и экологическая обстановка верхнего мелового периода, анатомия и место птерозавра в генеалогическом древе пресмыкающихся, а также то, как именно он передвигался по земле и в воздухе. Одна из работ представляет собой введение к этой впечатляющей серии исследований.
С момента открытия кетцалькоатля прошло более 45 лет, однако о нём мало что было доподлинно известно до настоящего времени. Об этой древней летающей рептилии ходят легенды, хотя большая часть существующих представлений о животном носит скорее художественный, нежели научный характер.
Как этот зверь мог ходить с длинными крыльями, в сложенном состоянии касавшимися земли? Чем и каким образом он питался? Как хорошо он летал? И как животное с размахом крыльев 12 метров, но длиной ног меньше двух метров вообще было способно взлететь в воздух?
Авторы этой масштабной работы считают, что это первое настоящее исследование, посвящённое самому большому летающему животному в мире. Они называют полученные результаты «революционными для изучения птерозавров — первых животных после насекомых, которые когда-либо развили способность к активному полёту».
Размер крыла ископаемого птерозавра сопоставим с длиной крыла некоторых самолётов. Его крылья были по крайней мере в полтора раза больше, чем крылья самой большой из известных науке птиц.
В отличие от бога-змея, у кетцалькоатля не было перьев: его тело, включая кожу на крыльях, было покрыто волосками, как и у всех птерозавров. Как и динозавры, он, вероятно, был теплокровным и активным.
Хвост у животного отсутствовал, по-видимому, для улучшения манёвренности полёта, а его почти двухметровая шея и череп длиной 1,2 метра, украшенный крупным гребнем, наводят на мысли об аисте-мутанте.
Авторы исследования пишут, что эта рептилия питалась и взлетала в воздух, как цапля, парила в воздухе подобно кондорам и грифам, но из-за огромных крыльев ходила по земле необычным способом, непохожим на походку любого другого известного животного.
«У птерозавров огромная грудина, к которой прикрепляются летательные мускулы, поэтому нет никаких сомнений в том, что они великолепно летали», – отметил ведущий автор нескольких работ Кевин Падиан (Kevin Padian) из Калифорнийского университета в Беркли.
Как у птиц, летучих мышей и даже людей, передние конечности птерозавров состоят из трёх сегментов: плеча или плечевой кости, от плечевой впадины до локтя, предплечья, включая лучевую и локтевую кости, и костей запястья и кисти.
Кетцалькоатль ходил на двух ногах. Но из-за того, что его передние конечности были настолько длинными, его крылья всё равно касались земли даже в сложенном состоянии.
Этот факт заставил исследователей предположить, что птерозавры ходили как летучие мыши-вампиры, использующие свои передние конечности, чтобы передвигаться по земле. Но исследование костей показывает, что птерозавр не мог использовать крылья для движения. На земле он мог двигать крыльями только вперёд или в сторону.
Но это не значит, что древний гигант был неуклюжим.
«Чтобы не споткнуться, животное сначала поднимало левое крыло, затем делало шаг левой ногой, а затем ставило крыло на землю, – объясняет Падиан. – Процесс повторялся с правой конечностью […]. Нам это кажется слишком сложным, но животное могло быстро и легко ходить подобным образом».
По словам Падиана, это идеально соотносится с формой следов ходячих птерозавров, обнаруженных на юге Франции в 1990-х годах.
Поскольку ноги кетцалькоатля были короче крыльев, взмахов его крыльев было недостаточно для создания подъёмной силы.
Исследователи также отмели идею о том, что животное взлетало с разбега. Во-первых, разбежаться на таких коротких относительно тела ногах было бы довольно сложно, а во-вторых, оно не могло действительно сильно взмахнуть такими длинными крыльями, стоя на земле.
Вместо этого птерозавры, скорее всего, использовали свои сильные задние ноги, чтобы подпрыгивать вверх, а затем, когда «дорожный просвет» становился равен длине крыла, они начинали взмахивать крыльями. К слову, цапли делают то же самое, хотя они значительно меньше доисторического «летучего змея».
Учитывая, что птерозавр жил в болотистой местности, окружённой открытыми полями, наиболее вероятная стратегия его питания могла напоминать таковую у современных цапель. Они просеивают грязь в поисках крабов, червей и моллюсков, а также вылавливают мелкую рыбу, насекомых, змей, лягушек и ящериц.
Ещё один вывод учёных: кетцалькоатль мог столь же искусно выслеживать добычу с воздуха, как и с суши.
«Это животное могло поднять голову и шею вертикально, чтобы проглотить маленькую добычу, которую оно схватило своими челюстями. Оно могло опустить свою большую голову намного ниже горизонтали, поэтому, когда оно летело над сушей, оно могло бы пикировать вниз и хватать ничего не подозревающую жертву, – описывает Падиан. – Во время хождения по земле, он мог поворачивать голову и шею на 180 градусов, обеспечивая полный обзор вокруг себя».
По словам исследователей, детальная реконструкция анатомии и возможного поведения легендарного летающего ящера стала возможной благодаря отличному состоянию его окаменелостей. Это редкость для ископаемых животных и особенно для птерозавров. Их тонкие кости обычно ломаются, не оставляя палеонтологам достаточно материала для изучения.
Ранее мы рассказывали о новом виде птерозавров, обнаруженном в Китае. Писали мы и об открытии крошечного птерозавра размером с кошку, а также о том, что некоторые птерозавры питались динозаврами.
Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе «Наука» на медиаплатформе «Смотрим».
Пищевые цепочки динозавров: как и кем питались древние ящеры
Команда морфогенетиков из Университета Нью-Мехико заявила, что исследование останков тираннозавров подтвердило их роль сверххищников в древней пищевой цепи. Рассказываем, как выстраивалась пищевая цепочка у древних ящеров и кто был в ней сильнейшим звеном.
Читайте «Хайтек» в
Способ потребления пищи и пищеварение динозавров
Самые ранние динозавры почти наверняка были хищниками и разделяли несколько общих анатомических черт с ближайшими родственниками, такими как Lagosuchus, в том числе: относительно крупные лезвиеобразные зубы, расположенные в крупных, широко раскрывающихся челюстях и образующие ножницеподобный прикус.
Относительно небольшие брюшные полости, поскольку плотоядные животные не нуждаются в крупных пищеварительных системах. Позже хищные динозавры достигали намного более крупных размеров, но сохраняли тот же самый набор признаков.
Вместо того, чтобы пережевывать пищу, эти хищники отрывали куски и проглатывали их целиком, подобно современным крокодилам или хищным птицам.
Пищевые привычки орнитомимозавров и овирапторозавров неочевидны: хотя они развились из хищных теропод, их челюсти сравнительно невелики и у них нет лезвийных зубов типичных хищных динозавров. Также нет никаких доказательств их рациона питания в виде окаменевшего содержимого желудков.
Особенности других групп динозавров четко указывают на то, что они были приспособлены для поедания растительной пищи. Эти черты включают в себя:
Растительноядные завроподы не измельчали пищу, поскольку их зубы и челюсти подходили только для снятия листьев с растений. Птицетазовые динозавры, также травоядные, демонстрируют множество различных адаптаций для потребления растительной пищи.
Бронированные анкилозавры и стегозавры имели небольшие головы, слабые челюсти и зубы, и скорее всего кормились подобно завроподам. У пахицефалозаврид были небольшие головы, слабые челюсти и зубы, но отсутствие крупных брюшных полостей предполагает другую диету, состоящую, возможно, из фруктов, семян или молодых побегов, которые были куда более питательными, чем листья.
С другой стороны, некоторые орнитоподы, такие, как гипсилофодоны, игуанодонты и различные гадрозавры, имели роговые клювы для отрывания растительности, челюсти и зубы, приспособленные для пережевывания пищи. Рогатые цератопсы имели сходные адаптации для кормления.
Часто высказывалось предположение, что, по крайней мере, некоторые динозавры заглатывали камни, известные как гастролиты, чтобы измельчать пищу в желудках, и что эту особенность они разделяли с птицами.
В 2007 году Оливер Вингс рассмотрел описания гастролитов в научной литературе и обнаружил значительную путаницу, включавшую в себя даже отсутствия согласованного и объективного определения гастролита.
Он обнаружил, что проглоченные твердые камни или песок могут помочь пищеварению у птиц, которые питаются в основном зерном, но могут быть несущественными для птиц, которые едят насекомых летом и семена зимой, и обычно избавляются от камней и песка летом.
Гастролиты часто описывали как важные элементы для зауропод, чей рацион из растительности требовал бы очень тщательного перетирания в желудке.
Но Вингс пришел к выводу, что эта идея неверна: гастролиты встречались лишь с небольшим процентом окаменелостей зауропод; количество найденных гастролитов было небольшим, и во многих случаях камни были слишком мягкими, чтобы эффективно измельчать пищу; большинство гастролитов сильно стерты и относительно гладкие, но гастролиты, используемые современными животными для измельчения пищи, напротив, как правило шероховаты от износа и разрушены кислотной средой желудка.
Поэтому гастролиты зауроподов, вероятно, были проглочены ими случайно. С другой стороны, Вингс пришел к выводу, что гастролиты, найденные вместе с окаменелостями теропод, таких, как Sinornithomimus и каудиптерикс, напоминают таковые у птиц, и что использование гастролитов для измельчения пищи могло появиться на ранней стадии развития динозавров, ведущей к птицам.
Влияние диеты на внешний вид
В 2010 году учёные из Музея естественной истории имени Филда (Чикаго) пришли к выводу, что появление клюва у динозавров было эволюционно значимо. Благодаря развитию клюва тероподы получили доступ к новым для себя продуктам питания.
Этот вывод они сделали, обобщив данные о рационе тероподов. Хищники всегда распространены меньше, чем травоядные. Поэтому, по мнению учёных, многим тероподам (например Caudipteryx zoui, Beipiaosaurus inexpectus) и их родственникам приходилось довольствоваться вегетарианской диетой.
Об этом свидетельствуют ископаемый навоз, содержимое желудка, зубы и прочее. Также исследователи выявили и другие анатомические особенности, которые связаны с растительной диетой, например, выпадение зубов и удлинение шеи.
Хищник-жертва соотношение численности
Роберта Т. Беккер авторы работы «Ренессанс динозавров», утверждал, что хладнокровные хищники нуждаются в гораздо меньшем количестве пищи, чем теплокровные, и поэтому одинаковая биомасса жертв может поддерживать большее количество холоднокровных хищников, чем теплокровных.
При этом отношение общей массы хищников к общей массе добычи в экосистемах динозавров, более ранних архозавров и терапсидов было ближе к соотношению у современных или недавно вымерших экологических сообществ с теплокровными хищниками, чем отношение современных или вымерших экологических сообществ. с холоднокровными хищникам.
Это может указывать на то, что хищные динозавры были теплокровными. И поскольку самые ранние динозавры (например, Staurikosaurus и Herrerasaurus) были хищниками, все динозавры изначально должны были быть теплокровными.
Этот аргумент подвергся критике по нескольким причинам, и не рассматривается некоторыми авторами. Оценки веса динозавров широко варьируются, и даже небольшое изменение могут существенно повлиять на рассчитанное соотношение хищников и их жертв.
Беккер получил свои оценки, сославшись на музейные образцы, но они имеют предвзятость к редким или хорошо сохранившимся экземплярам и не отображают полной картины фауны, сохранившейся в палеонтологической летописи.
Даже сами ископаемые слои могут не точно передавать численность фактических популяций из-за условий сохранения и неполноты палеонтологической летописи.
Для крупных эктотермных хищников, за исключением комодского варана, нет качественных данных о соотношении численности хищников и их добычи. Крупные эктотермные растительноядные в наше время и вовсе отсутствуют.
По этой причине Беккеру пришлось сравнивать хищник-жертва соотношение млекопитающих с таковым у рыб, мелких рептилий и беспозвоночных, где ожидаемая продолжительность жизни организмов намного меньше, и другие различия могут также искажать сравнение.
Этот аргумент предполагает, что популяции хищников ограничены только наличием добычи, хотя существуют другие факторы, такие как нехватка мест гнездования, каннибализм, конкуренция или хищничество со стороны других хищников, которые могут удерживать популяции хищников ниже предела, налагаемого биомассой жертвы.
Неизвестны многие экологические факторы, которые могли повлиять на соотношение численности хищников и их жертв в сообществах динозавров: некоторые хищники могут специализироваться на определённых видах жертвы, в том числе на разных этапах роста; на численность жертв могут влиять болезни, паразиты и голод, которые снизят их численность прежде чем хищники получат возможность охотиться на них.
Сверххищники среди динозавров
Обычно сверххищников располагают на четвёртом или пятом уровне пищевой цепи, над продуцентами, травоядными и остальными хищниками, хотя в локальных, в частности, островных, системах роль сверххищников могут выполнять хищники среднего звена, такие, как койоты, орлы, вараны, динго, одичавшие домашние собаки, и даже хищники нижнего звена, в частности, крупные змеи и домашние кошки.
Удаление сверххищников из экосистемы или их чрезмерное размножение приводит к кумулятивному эффекту, известному как трофический каскад, при котором происходят существенные изменения в численности и образе жизни не только хищников среднего звена, но и травоядных и растительного мира системы.
Сверххищник не обязательно должен быть исключительно плотоядным. Он может употреблять растительную пищу или падаль, как это происходит в случае с гризли. Сверххищник способен отнимать чужую добычу и истреблять конкурентов.
Команда морфогенетиков из Университета Нью-Мехико указала, что более подробное и детальное исследование останков тираннозавров не только установило истинность их наивысшей позиции в пищевой цепочке сородичей в целом, но также указало на тот факт, что тираннозавры развивались в качестве наилучших хищников настолько эффективно, что фактически не оставляли шансов на появление аналогичного рода хищников какого бы то ни было размера.
Новое исследование указывает на то, что скорее всего ранние исследования о динозаврах и их эволюции —а в частности об эволюции тираннозавра — были не вполне реалистичными и в некотором смысле даже ошибочными, а потому на данный момент времени команда исследователей говорит о своем желании продолжить изучение своей темы и предоставить заинтересованной научной и широкой общественности еще больше сведений и научной информации относительно динозавров.
Что мы знаем о питании тираннозавров?
Тиранозавр является крупнейшим видом своего семейства, одним из самых больших представителей тероподов и одним из самых крупных наземных хищников за всю историю Земли. Один из крупнейших образцов тираннозавра по имени Сью при жизни достигала около 12,3—12,8 метра, высоту до бедра — 3,6 метра, а масса этой особи по оценкам экспертов при жизни достигала примерно 8,4—9,5 тонн.
Как самое большое плотоядное в своей экосистеме, тираннозавр, скорее всего, был сверххищником и охотился на гадрозавров, цератопсов и, возможно, даже на завропод, хотя некоторые исследователи предполагают, что питался он преимущественно падалью.
Более того, спор о том, являлся ли тираннозавр полноценным охотником и сверххищником либо падальщиком, был одним из самых напряженных и затяжных в истории палеонтологии.
Сейчас большинство специалистов считает, что тираннозавр был хищником-оппортунистом — мог как охотиться, так и питаться падалью.
Спор о том, был ли тираннозавр активным хищником или падальщиком, начался тогда же, когда и спор об особенностях его передвижения. В 1917 году Ламбе описал скелет горгозавра — близкого родственника тираннозавра и заключил, что горгозавр и, соответственно, тираннозавр были исключительно падальщиками, поскольку зубы горгозавра почти не были изношены.
Однако в наши дни этот аргумент не воспринимают всерьез, так как известно, что у тероподов на месте изношенных зубов быстро вырастали новые. Со времени открытия тираннозавра учёным стало ясно, что это был хищник, и как большинство современных крупных плотоядных, он мог питаться падалью или по возможности отнимал добычу у других хищников.
Другие свидетельства говорят в пользу того, что тираннозавр был активным хищником. Глазницы тираннозавра были расположены так, что взгляд был устремлен вперёд, и у ящера было хорошее бинокулярное зрение — даже лучше, чем у ястребов. Хорнер также отмечал, что в родословной тираннозавров прослеживается неуклонное улучшение бинокулярного зрения.
Неизвестно, почему имела место эта долгосрочная тенденция, если тираннозавр был исключительным падальщиком (падальщики не нуждаются в повышенном глубинном восприятии). Более того, в современном мире хорошее стереоскопическое зрение присуще именно быстро бегающим хищникам.
Исследование, проведённое в 2010 году палеонтологами Карри, Хорнером, Эриксоном и Лонгричем, подняло вопрос о том, был ли каннибализм свойственен тираннозаврам. Они изучили несколько экземпляров тираннозавров с отметинами, оставленными зубами динозавров этого же рода.
Подобные отметины были обнаружены в плечевой кости, костях стопы и плюсне. Однако они свидетельствуют не о внутривидовых столкновениях, а о том, что тираннозавры могли питаться остатками своих сородичей (поскольку в схватке ящерам было тяжело добраться до этих частей тела).
То, что отметины были оставлены на наименее мясистых участках туши, означает, что либо мясистые части уже были съедены, либо к моменту обнаружения трупа они уже сгнили. Возможно, что подобное поведением наблюдалось и у других тираннозаврид.
Филип Джон Карри, палеонтолог из Университета Альберты, высказал предположение о том, что тираннозавры могли жить в стаях. Карри сравнил тираннозавра рекс с близкородственными ему видами — Tarbosaurus bataar и Albertosaurus sarcophagus, для которых Карри ранее уже нашёл окаменелые свидетельства стайной жизни.
Карри отмечал, что в Южной Дакоте была сделана находка скелетов трёх тираннозавров в непосредственной близости друг от друга. Выполнив компьютерную томографию, Карри заявил, что размер мозга тираннозавра в три раза превышает обычный размер для животного таких габаритов, следовательно, ящер был способен к сложному социальному поведению.
В частности, отношение размеров мозга тираннозавра к общему размеру тела превышало этот показатель у крокодилов и было в три раза выше, чем у таких травоядных, как трицератопс. По мнению Карри, тираннозавр был в шесть раз умнее большинства других динозавров и рептилии.
Карри объяснял необходимость стайной охоты тем, что жертвы тираннозавров были либо хорошо вооружены (трицератопс и анкилозавр), либо могли быстро бегать.
Ученый также отмечал, что ювенильные и взрослые особи охотились вместе: небольшие и, следовательно, проворные молодые особи преследовали жертву, а взрослые использовали свою силу для ее умерщвления (эта стратегия охоты наблюдается и у современных стайных хищников).
Чем питались динозавры?
Чрезвычайно важно знать, чем питается животное, ведь состав пищи определяет практически все аспекты его поведения и образа жизни. Всех животных можно разделить на травоядных (растительноядных), хищников (плотоядных) и всеядных (питающихся и мясом, и растениями).
Прямые свидетельства того, чем питались динозавры, встречаются крайне редко, и ученые используют различные косвенные свидетельства. Находки остатков последнего обеда динозавра внутри скелета относятся к разряду уникальных. Именно благодаря таким находкам мы знаем, что целофизы иногда промышляли каннибализмом, поедая себе подобных: ученым повезло обнаружить скелет взрослой особи целофиза с косточками детеныша внутри. Еще один мелкий треопод, компсогнат был обнаружен с останками маленькой ящерицы внутри грудной клетки, примерно там, где располагается желудок. Существует еще экземпляр эдмонтозавра утконосого динозавра, желудок которого содержал фрагменты коры, шишек и иголки ели.
Копролиты.
Прямые свидетельства состава пищи животных дает изучение окаменевших фекалий, называемых копролитами. Копролиты содержат частички и непереваренные фрагменты животных или растении, которыми питались динозавры. К сожалению, копролиты редко находят внутри скелета, а только гак можно быть уверенным, что этот образец относится именно к этому виду. И 1991 году экспедиции Американского музея естественной истории в пустыне Гоби в Монголии очень повезло сделать такую находку Копролит, обнаруженный внутри теропода из семейства дромезоврид, похожего на велоцираптора, содержал остатки мелкого существа, напоминающего ящерицу. Подавляющее число обнаруженных копролитов не может быть сопоставлено с определенным видом динозавра. Некоторые крупные копролиты из отложений верхнего мела в Северной Америке содержат фрагменты растительности. Ученые предположили, что они могут принадлежать гадрозаврам утконосым динозаврам, которые были очень широко распространены в то время. Другие копролиты из того же региона содержат фрагменты костей, свидетельствуя о том, что это следы жизнедеятельности плотоядных динозавров. Недавно был найден гигантский копролит, более 40 cм длиной, содержащий крупный обломок кости. Полагают, что этот копролит мог принадлежать тираннозавру.
Копролиты, которые находят по всему миру, имеют разную форму и размеры. Некоторые имеют всего несколько миллиметров в длину, другие могут достигать 30 см.
Косвенные методы.
О составе пищи динозавров ученые узнают главным образом косвенными методами. Основной путь изучение строения зубов и устройства челюсти, в частности каким образом челюсть динозавра двигалась, пережевывая пищу. Исследования современных животных показывают, что определенный состав пищи тесно связан с особой формой зубов. Используя эту информацию, ученые могут делать определенные выводы о составе пиши динозавров на основании строения зубов. Способы применения такого рода знаний обсуждаются ниже.
Грудная клетка взрослого целофиза заполнена множеством мелких костей это остатки его последнего обеда Ученые определили, что эти косточки принадлежат нескольким детенышам целофиза, а следовательно, этот злобный хищник был каннибалом.
Кто чем питался?
Ученые условно разделили динозавров по ряду признаков на растительноядных и плотоядных.