31 июля 2022 года.
Динозавры захватили воображение людей больше, чем любые другие древние существа. Эти рептилии — крупные и мелкие, плотоядные и травоядные — появились на свет и господствовали над ландшафтами мира более 135 миллионов лет в период, известный как мезозойский.
Сегодня во многих частях света можно найти окаменелости динозавров, содержащиеся в горных породах. Это ряд пластов или горных пород, расположенных в хронологическом порядке. Например, в бассейне Кару в Южной Африке и Лесото в горных породах, образовавшихся между 220 и 183 миллионами лет назад в позднем триасовом и раннем юрском периодах, в изобилии встречаются окаменелости динозавров. Эти древние останки включают в себя окаменелости тел (кости) и следовые окаменелости, которые представляют собой следы в древних отложениях в виде отпечатков ног и норок в земле.
Окаменелости могут помочь воссоздать древние формы жизни, понять, как они выглядели, каковы были их размеры и даже как они росли и развивались. Проблема в том, что окаменелости в неповрежденном виде в некоторых районах встречаются редко. Одни лишь фрагменты костей не могут помочь ученым сложить головоломку древней жизни. Следы животных предлагают другой путь для изучения.
В основном бассейне Кару костные окаменелости плотоядных динозавров, называемых тероподами, невероятно скудны. Зато их отпечатки, сохранившиеся в горных породах в позднем триасе и ранней юре, встречаются в изобилии. Эти ископаемые отпечатки — кладезь информации. По ним можно определить, какой организм оставил следы — у разных животных они имеют разную форму. Они дают ключ к разгадке поведения существа — прыжки на двух ногах оставляют иной рисунок следа, чем ходьба на четырех. Кроме того, по ним можно судить о состоянии грунта, по которому ходило существо: погружалось ли оно во влажный песок или твердо стояло на сухом гравии.
В недавнем исследовании наша команда изучила около 200 отпечатков ног, приписываемых тероподам, за период времени около 35 миллионов лет. Мы хотели понять, как со временем менялись ноги динозавров на юге Африки. Изучаемый нами временной интервал является критически важным для истории динозавров, поскольку он охватывает событие массового вымирания и последующий период восстановления древних экосистем.
Наши результаты показывают, что с течением времени местные тероподы становились крупнее и отличались большим разнообразием, чем можно предположить по ископаемым телам.
Отпечатки: более детальное изучение
Начиная исследование, мы сначала искали диагностические признаки, позволяющие отличить отпечатки лап тероподов от следов других древних животных. В отпечатках ног тероподов обычно сохраняются три тонких отпечатка пальцев, причем длина отпечатка превышает ширину. Средний палец имеет ярко выраженный выступ вперед. В этих следах также обычно сохраняются отпечатки яростных когтей.
О форме их ног и способах передвижения мы знаем из реконструкций, сделанных на основе ископаемых остатков тел теропод. Ученые также узнали об этих аспектах динозавров, создав современные отпечатки лап их ближайших живых родственников — птиц.
После того как мы идентифицировали следы тероподов в полевых условиях, мы количественно оценили форму их отпечатков, измерив набор стандартных параметров, согласованных с мировым сообществом исследователей следов ископаемых динозавров. На основе этих измерений во времени и пространстве мы смогли сделать выводы об эволюции размеров ног и тела теропод. Это возможно благодаря прямой связи между длиной стопы, а значит, и длиной отпечатка, и размерами тела (в частности, высотой бедер и длиной туловища).
В нашем исследовании зафиксировано 40-процентное увеличение максимальной и средней длины отпечатка за изученный временной интервал в 35 миллионов лет. Кроме того, мы отметили, что более крупные тероподы присутствовали, хотя и редко, в позднем триасе, а в ранней юре, в период восстановления после массового вымирания, они стали еще крупнее и более распространены.
Эти наблюдения повторяют тенденции, зафиксированные в других регионах мира. Мы также заметили, что со временем следы теропод стали более распространенными. Это может свидетельствовать о том, что в период восстановления популяция плотоядных процветала. Однако на такое изменение численности могло повлиять и изменение древней среды: от меандрирующих рек с пышной растительностью в поймах до более мелких эфемерных ручьев и озер в условиях засушливой местности. Такая новая обстановка более благоприятна для сохранения отпечатков, поскольку отложения в почве менее подвержены эрозии.
На основании проведенных измерений мы определили три разных типа форм отпечатков, которые могут быть отнесены к трем разным тероподам, бродившим по ландшафту в раннем юрском периоде. Это означает, что отпечатки ног теропод в Южной Африке отражают большее разнообразие теропод, чем скудные ископаемые тела плотоядных динозавров, которые сохранили фрагментарный материал только двух теропод, Dracovenator и Megapnosaurus.
Больше для изучения
Другой ключевой вывод касался изменений в форме отпечатков ног тероподов. Одно из них заключается в том, что проекция среднего пальца ноги вперед (насколько он выдается вперед по сравнению с двумя крайними пальцами) со временем уменьшалась. Другое изменение заключается в том, что у небольших местных теропод проекция среднего пальца ноги была короче, чем у их современных североамериканских аналогов.
Эти наблюдения требуют дополнительного изучения, чтобы лучше понять, что означают эти изменения, особенно потому, что выступ среднего пальца ноги был связан со способностью животного к бегу.
Наше исследование иллюстрирует важность малоизученной летописи ископаемых отпечатков ног для изучения древней жизни и то, как она дополняет более изученную летопись ископаемых тел. Не сомневайтесь: эволюционные изменения среди южноафриканских динозавров можно проследить по отпечаткам их ног.
Автор — Миенга Абрахамс, преподаватель Кейптаунского университета.
