Летающие жирафы, мамонты-блондины, карликовые коровы... От палеонтологических реконструкций к предсказаниям будущего Земли

Журавлёв Андрей Юрьевич

Реконструкция мелового пернатого хищного динозавра Similicaudipteryx. 125 миллионов лет; Чжэхоль, Китай. Музей юрского периода Астурии, Колунга, Испания

Летать, конечно, мог, но «низехонько-низехонько»: коракоидно-лопаточное сочленение не давало крылу подниматься выше спины и делать широкий взмах. Мозг был ближе к птичьему (или птерозавровому) — с развитыми лобными и зрительными долями, мозжечком, клочком и лабиринтом. Достаточно ли этого, чтобы считаться птицей или хотя бы прапрадедушкой всех пернатых? Одни ученые считают его переходным звеном между динозаврами и настоящими птицами. Но известный палеонтолог и орнитолог Евгений Курочкин из Палеонтологического института РАН полагал, что археоптерикс дал начало лишь особым пернатым животным — энанциорнисам, вымершим к концу мелового периода. Назвали их «противоположными птицами» из-за обратного варианта сочленения костей плечевого пояса: выемка на лопатке, выступ на коракоиде (у нынешних птиц, наоборот, ну, или как считать). Типичным

представителем «противоптиц» был иберомезорнис (Iberomesornis) из нижнемеловых отложений Испании: существо с зубастым клювом и когтистыми лапами-крыльями, со слитным, но не птичьим скелетом хвоста (пигостиля скорее нет, чем есть) и выпрямленными, тоже не по-птичьи, лапками без цевки. Его родственники в основном лазали по деревьям, цепляясь когтями передних и задних лап (один из них был развернут, чтобы удобнее сидеть на ветках), и, конечно, летали уже в начале мелового периода. Правда, некоторые особенности крыльев свидетельствуют о том, что летуны из них получились не самые совершенные. Огромное разнообразие «противоптиц», мелких и больших, птенцов и взрослых, даже хорошо различимых самцов и самок (последние, подобно нынешним, гордо выделялись хохолком на голове и двумя длинными перьями в хвосте) упокоилось под раннемеловым вулканическим пеплом Чжэхоля, благодаря чему известно, что скелет у энанциорнисов окостеневал еще в яйце, из которого вылуплялись не цыплята и тем более не полуголые желторотики каких-нибудь воробьиных, а полные копии взрослых родителей. И росли обратные птицы всю жизнь, подобно динозаврам. Перья неправильных птиц были очень даже правильные — со стержнем и асимметричным опахалом, укрепленным бородками и крючочками, то есть составляли единую несущую плоскость.

Кроме энанциорнисов в меловом периоде жили и другие пернатые и крылатые «не совсем птицы». Например, конфуциусорнис (Confuciusornis, или «птица Конфуция»), у которого даже настоящий роговой клюв был, но притом сохранялись брюшные ребра, или чжэхольорнис (Jeholornis — «птица с Чжэхоля») с двумя хвостами: один — длинный, как у археоптерикса, другой, на копчике, — веером, словно у настоящих птиц, но без опоры в виде пигостиля. Впрочем, к тому времени в перья оделись не только настоящие (веерохвостые) и противоположные птицы, но и многие другие, даже динозавры…

Меловые динозавры-манирапторы [19] получили свое имя, потому что их передние лапы были длинные в отличие от их коротколапых хищных родственников — тираннозаврид. Причем в роду манирапторов эти лапы все удлинялись и по мере удлинения все больше становились похожи на крылья. Приобрели эти ящеры и много других типичных птичьих признаков: вилочку (это та самая «куриная» кость, на которой загадывают желание), широкую грудину, гибкую шею, окостеневшие грудные ребра, воздушные полости в позвонках, большие выставленные глазницы (вероятно, чтобы глаз не тонул в пере). Увеличился и объем мозга — за счет развития лобных и зрительных долей, мозжечка, клочка и лабиринта (хотя обонятельные луковицы тоже значения не утратили). Где-то мы это уже проходили? Да, в эволюции птерозавров и всяческих птиц. Неужели полетели и динозавры? Полетели, но несколько иначе, чем прочие крылатые существа.

19

От лат. manus — рука и raptor — убийца.

Эволюция машущего полета у пернатых позвоночных и насекомых. Художник Алина Коноваленко

На волне новых палеонтологических открытий не обошлось без курьезов: в конце 1990-х годов газеты и журналы, включая National Geographic, обошла сенсационная новость о находке настоящего переходного звена между динозаврами и птицами — археораптора (Archaeoraptor). На деле оказалось, что эту «диноптицу» умельцы склеили из костей настоящих меловых динозавров и птиц, чтобы продать через Интернет (бизнес на костях, особенно ископаемых, является весьма прибыльным, хотя науке наносит серьезный урон). Аферистам сделка удалась, а любителей жареного из околонаучной среды ославили до конца жизни, поскольку палеонтологи быстро разоблачили обман. Орнитолог Сторс Олсон из Смитсоновского института направил в National Geographic Society письмо, в котором совершенно справедливо пояснил, что в публикациях уважающих себя изданий не должны использоваться образцы, нелегально вывезенные из страны, где они были найдены (в данном случае — из Китая), а журналистам не следует употреблять названия прежде публикации в научных изданиях, поскольку так нарушаются права первооткрывателей.

По итогам выступления Олсона, поддержанного другими известными учеными, образец был возвращен в Китай, и палеонтологи разобрались, откуда и что «росло» у археораптора: его «птичья» часть после проведения рентгеноструктурной томографии и исследования дополнительных находок была описана как новый род энан-циорнисов — янорнис (Yanornis). Хвостовая же часть химеры оказалась фрагментом динозавра микрораптора (Microraptor zhaoianus). Позднее группой Сина Ксю из Института палеонтологии позвоночных и палеоантропологии Китайской академии наук в отложениях Чжэхоля были обнаружены полные скелеты нового вида микрораптора (Microraptor gui) — пернатого ящера величиной с курицу. Благодаря использованию методов рентгеноструктурной томографии высокого разрешения и съемки в ультрафиолетовом свете палеонтологам удалось выяснить, что контурные перья при жизни росли из покровных тканей на хвосте и всех четырех лапах микрораптора, а кроме того, были длиннее, чем кажется при обычном освещении.

Глядя на реконструкции этого пернатого ящера, ученые задумались, уж не летал ли

он? Несколько групп биофизиков и палеонтологов создали натурные и компьютерные 3D-модели и поняли, что этот динозавр был прекрасно приспособлен к планирующему полету. При весе около 1,2 килограмма, прыгая с высоты в десяток метров, он мог разгоняться до скорости 40 километров в час и прицельно вцепляться в ствол другого дерева. То, что ящер вел именно древесный образ жизни, подтверждает и содержимое его желудка — исключительно неправильные птицы. Разошлись ученые только во мнении, как располагались его конечности в полете. Предлагалось четыре варианта: «биплан» с задними лапами, подогнутыми под передние, так чтобы их перья образовывали второе крыло; «раскоряка» — все четыре конечности горизонтально распластаны; «орел над гнездом» — ноги согнуты, но перья создают вертикальные плоскости; «летающее крыло» — лапы и перья расправлены так, что создают единую несущую плоскость [20] . В принципе все четыре модели работают, но одни лучше при малых углах захода «на посадку», а другие в пике [21] .

20

В костюме «летающее крыло» знаменитый скай-дарвер Валерий Розов недавно слетел с Эвереста, пытался он и в заброшенный алмазный карьер «Мир» — самую глубокую рукотворную дырку на Земле, сигануть, куда и просто заглянуть страшно, но хозяева дыры не пустили.

21

Интересно, что изобретатель батисферы Уильям Биб, начинавший как куратор орнитологического отдела в зоопарке Нью-Йорка, опираясь на остатки археоптерикса, еще в 1915 году нарисовал четырехкрылого предка птиц и назвал его «тетраптерикс».

Однако микрораптор был уже пернат, и даже очень пернат. И если перья появились у динозавров даже раньше, чем они взлетели, то для чего? Для сохранения собственного тепла? А может быть, чтобы согреть детенышей?

Отпечатки контурных перьев задних конечностей у мелового динозавра Microraptor. Длина пера 10 сантиметров. Институт палеонтологии позвоночных и палеоантропологии, Китайская академия наук, Пекин

Реконструкция четырехрылого летающего хищного динозавра Microraptor. 125 миллионов лет; Чжэхоль, Китай. Длина 0,8 метра (предоставлено Майклом Хабибом и Джастином Холлом)

Относительные размеры яиц манирапторов, трехслойная известковая скорлупа, на которой иногда даже видны ямки — следы растворения, поскольку по мере созревания зародышу требовался кальций для роста костей, и типы гнезд этих ящеров уж очень похожи на птичьи. Скелет одного из монгольских меловых динозавров Oviraptorosaurus citipati был обнаружен прямо на гнезде в позе насиживания. А чем динозавр мог согреть яйца, если не перьями? Спасибо Чжэхолю — это не просто догадка! Пернатые динозавры, правда, сильно отличались друг от друга: одни были покрыты полыми нитевидными филаментами, другие — настоящими перьями, но с симметричным опахалом, то есть непригодными для полета.

Но не только Китай может похвастаться пернатыми динозаврами. Недавно известный читинский геолог Софья Синица открыла похожих существ в верхнеюрских озерных отложениях Забайкальского края, в Кулиндинской пади. Кулиндадром (Kulindadromeus) был покрыт самыми разными кожными образованиями: крупные черепитчато налегающие друг на друга пластины украшали сверху хвост; мелкие чешуйки, больше похожие на птичьи, чем на рептильные, усыпали голени; филаменты торчали из туловища и на загривке; наконец, необычные бляшки с несколькими плоскими ответвлениями сидели на плечах и бедрах. Сам же динозавр принадлежал к птицетазовой ветви ящеров, несмотря на название никакого отношения к птицам, даже обратным, не имевшей. А в Китае нашли пситтакозавра (Psittacosaurus), который считается предком всех четвероногих рогатых динозавров, с длинными волосовидными жесткими нитями и ирокезом, торчавшими вдоль крестца и хвоста.

И у современных птиц перья встречаются не только контурные — есть еще пуховые, нитевидные, просто пух и щетинки. Селекционеры, например, вывели несколько пород шелковых кур, которые, взрослея, не меняют цыплячий пух на перья. Куры декоративные, хотя, наверное, по вкусу от других ничем не отличаются. Но разве поднимется рука на существо, на ощупь больше похожее на котенка, чем на птицу?

Побежали? Полетели!

Был ли у всех пернатых на Земле общий предок? Несомненно: какой-то примитивный архозавр, живший в самом начале триасового или даже в конце пермского периода. Но был ли он сам с перьями? Некоторые палеонтологи и биологи считают, что был. От архозавров произошли и крокодилы, но они со временем утратили полые кости и перья, сохранив лишь остатки предковой кровеносной системы и легочных мешков, а также гены, управляющие развитием перьевого покрова. Впрочем, не обязательно вызывать в воображении пушистых крокодилов с крыльями. Если у предковых архозавров появился определенный и небольшой комплекс генов, отвечавших за пернатость, то он мог независимо и неоднократно включаться в самых разных линиях потомков по мере надобности. Палеонтологические открытия вызвали целый вал работ по эмбриологии и генетике: биохимик Алан Браш из Университета Коннектикута и орнитолог Ричард Прам из Йельского университета показали, что зачатки чешуи могут развиваться как в настоящую чешую, разрастаясь в ширину, так и в филамент, прорастая сквозь кожу вертикально. В свою очередь, эмбриологи Ребекка Янг и Гюнтер Вагнер из Йельского университета открыли, что у зародышей птиц закладываются пятипалые конечности и редукция пальцев у них могла происходить разными путями и даже так, как у динозавров.