Полые кости, позволившие динозаврам стать гигантами, эволюционировали несколько раз
Гигантские динозавры были бы невозможны, если бы их кости были такими же плотными и тяжелыми, как наши. Как и у современных птиц, у динозавров были полые кости с внутренними структурами, известными как воздушные мешки, что делало их скелеты более легкими и менее плотными. Эти структуры, по-видимому, были настолько удачными, что возникали по крайней мере трижды в ходе эволюции динозавров и птерозавров, согласно исследованию, описанному в Scientific Reports.
«Менее плотные кости, содержащие больше воздуха, давали динозаврам и птерозаврам [и до сих пор дают птицам] больше кислорода, циркулирующего в их крови, а также большую ловкость для охоты, бегства и борьбы или даже для полета. Они не только использовали меньше энергии, но и более эффективно охлаждали свое тело», — говорят ученые.
Они проанализировали окаменелые кости трех бразильских видов из позднего триаса (около 233 миллионов лет назад), периода появления динозавров. Все кости были найдены в последние десятилетия в Риу-Гранди-ду-Сул, самом южном штате Бразилии.
Подробное знание образцов, принадлежащих к разным группам и датируемых ранней стадией эволюции, дает основу для понимания того, когда развились определенные признаки.
В данном случае исследователи искали признаки наличия воздушных мешков, которые были обычным явлением у геологически более поздних (и более изученных) видов, таких как тираннозавры или велоцирапторы, и обнаруживаются у современных птиц, как отмечалось ранее. Воздушные мешки находятся в костях по всему телу рядом с позвоночником.
Компьютерная томография использовалась для визуализации внутренней структуры окаменелостей. Небольшие пространства в позвонках были идентифицированы как отверстия для вен, артерий и костного мозга, а также можно было увидеть точки прикрепления мышц и сухожилий, но ни одно из них не могло служить пневматическими камерами, через которые мог бы непрерывно проходить воздух.
«Триас был очень теплым и сухим. То, что сейчас называется Риу-Гранди-ду-Сул, находилось далеко от моря в самом сердце суперконтинента Пангея. В этом контексте большее количество кислорода, циркулирующего в крови, охлаждало бы тело более эффективно и, безусловно, давало бы долгожданное преимущество, настолько сильное, что оно эволюционировало как минимум три раза независимо друг от друга», — говорят ученые.
Проанализированные окаменелости были обнаружены в период с 2011 по 2019 год исследователями университета Санта-Мария (UFSM) в районе, известном как Куарта-Колония, недалеко от Санта-Мария-ин-Риу-Гранди-ду-Сул.
Окаменелости принадлежали трем видам: Buriolestes schultzi, Pampadromaeus barberenai и Gnathovovorax cabreirai. Первые два были зауроподоморфами, группой динозавров с длинной шеей, которые стали самыми крупными животными, когда-либо ходившими по планете.
Третьим был герреразаврид, один из первых плотоядных динозавров. Линия вымерла вскоре после периода, в котором жил этот образец.
Исследование, опубликованное в 2021 году уже показало, что у другой линии динозавров, птицетазовых, также отсутствовали структуры, в которых могли бы размещаться воздушные мешки. Этот отряд динозавров, вероятно, возник позже, в юрском периоде (между 201 и 145 миллионами лет назад), и включал в себя популярных трицератопсов.
Данные, собранные на птицетазовых, герреразавридах и зауроподах, показали, что воздушные мешки развивались независимо в каждой группе. «Мы обнаружили, что ни у одного общего предка не было этой черты. Все три группы, должно быть, развили воздушные мешки независимо друг от друга», — говорят исследователи.
Другими группами, у которых были воздушные мешки, были птерозавры (включая птеродактилей) и тероподы (включая тираннозавров и велоцирапторов, а также современных птиц). Хотя они произошли от B. schultzi и P. barberenai, в линии длинношеих полые кости развились лишь позже. Когда именно пока не известно.
«Самые старые динозавры в мире находятся в Южной Америке и были обнаружены только в последние два десятилетия. Необходимо провести больше исследований такого рода, чтобы показать, как доминирующие организмы того периода справлялись с гораздо более теплым климатом, чем наш».