а почему динозавры такие огромные
Почему динозавры были такие большие
Одна из причин, по которой дети и взрослые так любят динозавров — это их огромные размеры. Травоядные диплодок и брахиозавр, весили около 25-50 тонн, а хищные тиранозавр или спинозавр могли достигать веса в 10 тонн. Судя по окаменелостям, динозавры были более массивны, чем любая другая группа сухопутных животных, которая когда-либо существовала (в океанах обитали существа крупнее динозавров: некоторые акулы, киты и морские рептилии, такие как ихтиозавры и плиозавры).
Необычный размер динозавров требует объяснения, которое согласуется с другими теориями о динозаврах. Например, невозможно обсуждать гигантизм динозавров в отрыве от споров вокруг того были ли динозавры теплокровными или хладнокровными.
Так каково современное объяснение больших размеров динозавров? Вот несколько наиболее популярных теорий.
Теория № 1: Изобилие пищи
В течение мезозойской эры, от начала триасового периода 250 миллионов лет назад до исчезновения динозавров в конце мелового периода 65 миллионов лет назад, содержание углекислого газа в атмосфере было намного выше, чем сегодня. Если вы следите за дебатами о глобальном потеплении, то вы знаете, что увеличение содержания углекислого газа вызывает повышение температуры, а это значит, что климат в эпоху динозавров был гораздо теплее, чем сегодня.
Сочетание большого количества углекислого газа (который растения используют в процессе фотосинтеза) и высоких температур (средняя дневная температура 32–38 градусов по Цельсию, даже вблизи полюсов) создавало прекрасные условия для развития растительности. Древний мир был покрыт густыми тропическими лесами и болотами. Зауроподы, возможно, обрели свои гигантские размеры просто потому, что под рукой был постоянный избыток пищи.
Теория № 2: Самооборона
Если первая теория кажется слишком простой, то вы правы: простое наличие огромного количества пищи не обязательно влечет за собой появление гигантских животных, которые стремятся съесть ее до последней крошки. В конце концов, Земля была населена микроорганизмами на протяжении 2 миллиардов лет до появления многоклеточной жизни, и у нас нет никаких доказательств наличия бактерий весом в 1 тонну. На эволюцию животных всегда влияет множество факторов. Это значит что недостатки гигантизма (медленное размножение и необходимость ограниченного размера популяции) могли легко перевесить его преимущества с точки зрения сбора пищи.
Тем не менее, некоторые палеонтологи считают, что гигантизм давал свои преимущества. Например, взрослый гадрозавр рода Shantungosaurus, был бы практически неуязвим для хищников, даже если бы тираннозавры охотились в стаях. Эта теория дает косвенные доказательства того, что тиранозавр рекс был падальщиком, а не активным охотником. Так или иначе, гигантские динозавры извлекли выгоду из своего размера, потому что в противном случае они бы вымерли гораздо раньше.
Теория № 3: Гигантизм динозавров был побочным продуктом хладнокровности
Многие палеонтологи, изучающие гигантских травоядных динозавров, таких как гадрозавры и зауроподы, считают, что они были хладнокровными по двум веским причинам. Во-первых, исходя из наших современных физиологических моделей, теплокровный Mamenchisaurus сваривал бы себя изнутри, и быстро погибал от перегрева. Во-вторых, никакие из сухопутных млекопитающих даже не приближаются к размеру самых крупных травоядных динозавров, максимальный вес слонов — несколько тонн, а самое большое наземное млекопитающее в истории — индрикотерий достигал всего 14-18 тонн.
Вот тут-то и появляются преимущества гигантизма для хладнокровных. Когда зауропод дорастал до достаточно больших размеров, он достигал «гомеотермии», то есть постоянной температуру тела, несмотря на условия окружающей среды. Это связано с тем, что динозавр размером с дом может в течение дня медленно нагреваться на солнце, и так же медленно охлаждаться ночью, что позволяло сохранять примерно одинаковую температуру тела. В то время как, мелкие рептилии быстро прогреваются и теряют тепло, что постоянно ставить под угрозу их жизнь. Рептилии с низкой температурой тела становятся вялыми и могут стать легкой добычей хищников.
Проблема в том, что гипотеза о хладнокровности травоядных динозавров противоречит гипотезе о теплокровности плотоядных динозавров. Хотя не исключено, что теплокровный тиранозавр мог бы сосуществовать вместе с хладнокровным титанозавром, эволюционные биологи были бы намного счастливее, если бы все динозавры, которые все-таки произошли от одного и того же общего предка, обладали однородным метаболизмом, даже если бы это был «промежуточный» метаболизм, который не соответствует ничему, что есть у современных животных.
Так почему динозавры такие большие?
Если приведенные выше теории оставят вас в замешательстве, как и до чтения этой статьи, вы не одиноки. Дело в том, что наземные животных гигантского размера существовали только в мезозойскую эру. До и после динозавров, большинство земных существ были разумного размера, за редкими исключениями (такими как вышеупомянутый индрикотерий). Скорее всего, на размер динозавров влияли все эти факторы, а возможно какие-то еще. Понимание причин гигантизма динозавров требует новых исследований.
Динозавры против Дарвина: Почему самые большие динозавры стали такими большими?
Наряду с Tyrannosaurus rex «типовой» зауропод — одно из наиболее узнаваемых доисторических животных. Ни с чем не спутаешь его элегантную фигуру на четырёх «тумбах», длинный мускулистый хвост и, самое главное, огромную шею с крошечной головкой.
Своей массой эти существа могут сравниться с крупными усатыми китами (около 85 т) и по этому показателю намного превосходят всех остальных сухопутных тварей, когда-либо ходивших по земле. Сам собой возникает вопрос: почему они стали такими большими?
Ответ на него предложила обширная междисциплинарная группа учёных, которая опубликовала сразу 14 статей в онлайн-журнале PLoS ONE. 
Гигантизм зауроподов объясняется по-разному, зачастую возникают самые экзотические версии — вплоть до того, что в мезозойской эре (ок. 66–252 млн лет назад) сила тяжести Земли была меньше, чем сейчас. При этом бросается в глаза странно небольшое количество научных исследований на эту тему. Возможно, дело в банальной сложности вопроса и необходимости возиться с хрупкими костями.
Но что бы ни стояло за этой нерадивостью, она уходит в прошлое: несколько лет назад правительство Германии выделило солидные деньги на изучение биологии зауроподов, и в особенности происхождения их гигантизма. Мартин Зандер из Боннского университета курирует работу 13 групп, представляющих самые разные научные дисциплины. Опубликовано более сотни трудов и книга, их суммирующая. И вот — новая порция выводов, касающихся нескольких аспектов биологии зауроподов, а также того, как модель развития их гигантизма, подготовленная этими учёными, согласуется с текущими исследованиями.
«Каскадная модель эволюции» (Evolutionary Cascade Model, ECM) — основная гипотеза этой группы. Предполагается, что уникальная смесь прогрессивных и примитивных признаков — физиологических и функционально-анатомических характеристик, которыми обладали предки зауроподов, — привела к нескольким каскадам эволюционных изменений, породившим положительную обратную связь и тем самым позволившим зауроподам перерасти всех прочих сухопутных животных.
Что же это была за смесь? Если коротко — высокая интенсивность обмена веществ и дыхательный аппарат в птичьем стиле, то есть с однонаправленным потоком воздуха сквозь лёгкие (прогрессивные признаки), вкупе с порождением большого количества маленьких детёнышей и крайне слабой обработкой пищи во рту (примитивные признаки).
Гипотеза состоит в том, что эти признаки считаются причиной пяти взаимосвязанных эволюционных каскадов, которые коснулись 1) размножения, 2) питания, 3) строения головы и шеи, 4) лёгких и 5) обмена веществ.
Для примера давайте возьмём каскад изменений в питании.
Начнём с такого примитивного признака, как полное или почти полное отсутствие жевания. Следовательно, ранние зауроподы (напомним, они были строгими вегетарианцами) за считанные минуты съедали очень много, поскольку между попаданием пищи в рот и проглатыванием проходило совсем мало времени. И действительно, в истории зауроподов наблюдается развитие нескольких специализаций, содействующих ускоренному приёму пищи: очень быстрое обновление зубов, расширение челюстей и утрата щёк — всё ради того, чтобы как можно быстрее сорвать и побольше проглотить. У особей с такими признаками появилось преимущество: за данный промежуток времени они получали больше энергии, чем другие виды, — при условии, конечно, что пищеварительная система могла принять и обработать такой объём плохо пережёванной еды. Результатом стал быстрый рост тела.
Для прояснения вопроса о взаимосвязи каскадов давайте проследим, как эти изменения могли быть связаны с анатомическими трансформациями головы и шеи. Поскольку не надо было тщательно пережёвывать пищу, зауроподы не нуждались в соответствующем наборе мышц. К примеру, у современных млекопитающих жевательные мышцы и размеры головы, которой приходится их нести, увеличиваются сообразно с размерами тела. А наши герои счастливо этого избежали, сохранив маленькую голову, движения которой требовали меньше энергии. Это позволило шее удлиниться, и зауроподы стали съедать больше пищи, не сходя с места, и тем самым получать ещё больше энергии с минимальными затратами. Поэтому объём пищеварительной системы продолжал расти, а вместе с ним — и размеры тела.
Это пример только одного каскада и одной каскадной цепочки. Вся модель, конечно, сложна и стремится объяснить целый ряд трансформаций, которые в конечном счёте выходят за рамки эволюции зауроподов и ведут к появлению черепах и млекопитающих. 
Можно ли говорить, что тем самым учёным удалось-таки нарисовать единую картину биологии зауроподов? К сожалению, не совсем.
Внутри этой замечательной группы учёных тоже есть разногласия. Например, они касаются того, под каким углом зауроподы держали шею. Все выводы на этот счёт вытекают обычно из цифровых моделей скелета, в которых каждая косточка соединяется с соседними и подгоняется таким образом, чтобы суставные фасетки пересекались максимально или минимально. Таким образом устанавливаются диапазон движений (ДД) и нулевое остеологическое положение (НОП), при котором поверхности суставов максимально пересекаются и кости подходят друг к другу самым удобным образом.
В одной из тех четырнадцати статей говорится о том, что, судя по НОП, зауроподы держали шею прямо, а не выгибали её на манер лебедей. ДД же не позволял голове подниматься высоко, тогда как широкие движения в горизонтальной плоскости были возможны, так что сравнения с жирафами неправомерны.
Ничего подобного, утверждают коллеги этих учёных в другой статье. Они уверены, что НОП ничего не говорит о высоте, на которую могла подняться голова, и что все эти модели не учитывают влияния на оба показателя мягких тканей, в том числе суставных хрящей и межпозвоночных дисков.
Но если мы хотим прояснить ситуацию с гигантизмом зауроподов, то основной проблемой всё-таки остаётся измерение массы тела вымерших животных, от которых остались только скелеты, к тому же не всегда полные. Задача очень трудная. Предлагаются самые разные методы оценки массы, которые приводят к большому разбросу результатов.
Одна из новых статей описывает очередную попытку, причём в центре внимания оказывается крупнейший зауропод — аргентинозавр (см. видео ниже). По результатам сканирования полного скелета кости окружили выпуклым каркасом — это один из самых простых способов оценки объёма динозавра, а затем и массы. Метод испытывался на современных животных и дал неплохие результаты. Возможно, 85 т, которыми наделили аргентинозавра на этот раз, и впрямь недалеки от истины.
Только не надо забывать, что этот скелет и сам является компьютерной мозаикой различных родственных зауроподов, ибо аргентинозавр известен по весьма фрагментарным останкам. Более того, ни один зауропод сверхгигантских размеров не потрудился отправить в наше время полный скелет, так что вычисление верхнего предела массы этих динозавров остаётся проблемой.
Можно попытаться обойти её измерением следов: есть надежда рассчитать массу по сотворившей их силе. В отличие от скелетов, следы самых крупных зауроподов хорошо представлены в палеонтологической летописи. Проверка метода на слонах тоже неплохо его зарекомендовала.
Но пока этого не сделано, ведь нужно знать физические свойства той субстанции, в которую ступил динозавр, и то, как она деформируется при подобном воздействии. Что это была за субстанция и в каком состоянии пребывала в тот момент, нелегко выяснить по камню.
Как видим, тайна одного из самых выдающихся примеров биоинженерии не разгадана. Всё-таки очень трудное это занятие — восстанавливать «вчера» по тому, что осталось от него сегодня.
Подготовлено по материалам The Conversation.
uCrazy.ru
