https://frosthead.com

Как да изградим гигантски динозавър

Те бяха най-гигантските животни, които някога обикаляха земята. Сауроподни динозаври - „тънки в единия край; много, много по-дебел в средата; и след това отново тънки в далечния край ", както ги е описал комикът Джон Клийз - бяха титани, които процъфтяваха повече от 130 милиона години. Най-големите известни видове, като аржентинозавър и Futalognkosaurus от праисторическа Южна Америка, се простираха на дължина повече от 100 фута и тежаха над 70 тона. Костите, открити през 1870-те години (и тъй като по някакъв начин са изгубени), намекват, че един загадъчен вид, наречен Amphicoelias, може да е още по-голям.

Никой сухоземен бозайник никога не се е доближил до размера на тези гаргантски динозаври. Праисторическият безрог носорог Paraceratherium - най-големият сухопътен бозайник някога - беше дълъг едва 40 фута и тежеше ниски 17 тона, а днешните слонове от африкански храст, с тегло 5 тона, ще изглеждат изискани до най-големите сауроподни динозаври. (Сините китове на 100 фута и 200 тона са малко по-масивни от сауроподите, но физически по-лесно е да бъдете големи във водна среда.)

Какво беше за тези динозаври, които им позволиха да станат най-големите сухоземни животни на всички времена? Палеонтолозите озадачават въпроса повече от век. Дори сравнително скромни по размер гиганти като Апатозавър и Диплодок, смятали ранните натуралисти, са толкова огромни, че трябва да са били ограничени до реки и езера, достатъчно дълбоки, за да подкрепят по-голямата част от динозаврите. На сушата, спорът тръгна, тези динозаври ще се сринат под собствената си тежест. До 70-те години на миналия век скелетните доказателства и запазените отпечатъци в пътеките потвърждават, че савроподите са обитатели на земята. Но едва наскоро палеонтолозите успяха да започнат да отключват тайните как се развиват тези на пръв поглед невероятни животни и как те се развиват на първо място.

Разбирането на естествената история на савроподите е било решаващо за да разберем как те са станали толкова големи. Въпреки че някои от най-ранните членове на линията на сауроподите - като 230-годишната Панфагия от Аржентина - бяха дълги по-малко от пет фута, дори те притежаваха уникална комбинация от черти, които в крайна сметка позволиха на групата да придобие огромни размери.

Начинът, по който се възпроизвеждат сауроподите, може да е бил ключов за способността им да растат до такива огромни размери. Майките савроподи снасят около 10 яйца наведнъж в малки гнезда; бяха открити десетки вкаменени яйцеклетки, както и хиляди яйца от сайтове по целия свят. (Някои дори запазват ембрионите вътре, което позволява на палеонтолозите окончателно да идентифицират яйцата на савропод по своята форма.) Това означава, че тези динозаври са израснали извън телата на майка им. Според Кристин Янис от Браунския университет и Матю Карано от Националния природонаучен музей на Смитсониан, снасянето на яйца отвори еволюционни възможности за тези динозаври.

За едрите бозайници носенето на плод е основна инвестиция. Развиващите се африкански храстови слонове, например, гетират вътре в майките си за изумителни 22 месеца и колкото по-едрите видове бозайници получат, толкова по-дълго трябва да се развият потомството им преди раждането. Много може да се обърка по време на дълъг гестационен период, включително спонтанен аборт, а подхранването на толкова голям ембрион за толкова дълго време е огромен източване на енергия за бъдеща майка (да не говорим за кърменето на бебето и осигуряването на грижи след раждането). С нарастването на бозайниците рисковете и разходите за носене на потомство се увеличават и затова може да има някакъв праг на размера, който сухоземните бозайници не могат да прекрачат.

От друга страна, сауроподите на майката не трябваше да носят развиващите се бебета близо две години и те можеха да снасят много яйца на сравнително кратки интервали. Някои видове може да са предоставили родителски грижи след излюпването: редки пътеки показват, че някои стада вероятно са включвали сауроподи от различна възраст. Но феновете на анимационния филм "Земята преди времето" може би ще останат разочаровани, когато разберат, че другите вероятно не са се интересували от малките си. Палеонтолозите са открили и костни легла, които съдържат само млади сауроподи от видове като Alamosaurus, което показва, че тези динозаври са били сами, след като са напуснали гнездото.

Независимо дали младежките сауроподи са висяли в големи стада или в по-малки групи динозаври на тяхната възраст, обаче, младите динозаври вероятно са били придирчиви ядосачи. Те трябваше да бъдат, ако нараснат до възрастен размер. Diplodocus е един от най-емблематичните сауроподни динозаври, а възрастните от това треволище от юра са имали широки, изрязани в муцуна муцуни, свидетелстващи за безразборната диета. Освен богатите на енергия гинко дървета и иглолистни дървета, наречени маймунски пъзели, те биха могли да оцелеят и на по-нискокачествена храна като цикади и трудните части от иглолистни дървета. Черепът на непълнолетен, описан от Джон Уитлок, Джефри Уилсън и Матю Ламанна миналата година, намеква, че младият диплодок е имал различни вкусове.

Палеонтолозите признаха, че разликите в избора на менюто между пашата и разглеждането на тревопасните обикновено могат да се видят във формата на череп. Докато грейзърите имат широки намордници, за да намажат голямо разнообразие от храна, избирателните браузъри имат по-тесни и заоблени муцуни, които им позволяват да избират конкретни растения или части от растения. (Някои причудливи реконструкции дадоха на Diplodocus и други сауроподи слонове, подобни на слонове, с които да скубят храна, но тази идея беше старателно развенчана.) Тъй като юношеският череп на Diplodocus имаше по-закръглена форма, Уитлок и колегите му предложиха той да избере най-сочния сърф - непълнолетен Diplodocus може да се съсредоточи върху храни като хвощ, папрати и високоенергийни вечнозелени растения, вместо да смуче всичко, което е на разположение, както правят възрастните.

От енергийна гледна точка имало смисъл младите сауроподи да са подхождащи. Малките динозаври изискват най-голям удар за долара по отношение на храната; те бяха специализирани за избор на високоенергийни централи, които да подхранват бързия им растеж. Възрастните, които вече бяха големи и просто трябваше да поддържат - а не да растат - големи тела, могат да си позволят да натрупват големи количества гориво с по-ниско качество. Докато те консумирали повече храна в абсолютни стойности, възрастните сауроподи могат да ядат храни с по-ниско качество, докато по-малките сауроподи изискват висококачествена храна. (Това е често срещан модел, наблюдаван сред животните дори днес: мъничък прасец трябва да яде питателни насекоми почти постоянно, но африканските слонове могат да издържат на диета с по-нискокачествена трева и друга растителна храна.) Разликата в диетата може да е позволила на млади и зрелият Diplodocus да живеят в една и съща зона чрез феномен, който еколозите наричат ​​„разделяне на ниша“. Специализацията на младите и по-общата диета на възрастните ги предпазва от постоянна конкуренция за храна, което означава, че младият и старият Diplodocus се храни почти като ако бяха два различни вида.

Ранните натуралисти смятали, че сауроподите са толкова огромни, че трябва да са били ограничени до реки и езера, достатъчно дълбоки, за да поддържат по-голямата си част. Едва през 70-те години, когато скелетните доказателства и запазените отпечатъци потвърждават, че савроподите са обитатели на земята. (© Julius T. Csotonyi, csotonyi.com) Аржентинозавърът и Futalognkosaurus, на снимката, от праисторическа Южна Америка, се простират на дължина повече от 100 фута и тежат над 70 тона. (© Julius T. Csotonyi, csotonyi.com)

За да консумират цялата тази храна обаче, сауроподите трябваше да я достигнат. Дългите шии бяха критична, ранна адаптация, която позволи на сауроподите да постигнат големи размери на тялото, според скорошен преглед на Мартин Сандър и 15 други учени. Помислете за апатозавър, който стои на ръба на праисторическа гора. Дългият врат на динозавъра би му позволил да достигне широка растителност - висока и ниска, лява и дясна - без изобщо да движи тялото си. От началото на еволюцията на сауроподи, дългите вратове правят тези динозаври ефективни хранилки, които могат да достигнат ресурси, недостъпни за други тревопасни животни, и дори с малки глави, големите сауроподи лесно биха могли да вакуумират огромни количества храна.

Как тези динозаври са превърнали цялата тази зелена храна в енергия и тъкан е по-сложна материя. Сауроподите не са имали здрави батерии от кътници, които да дъвчат храната си. Мнозина имаха само няколко зъба във формата на молив или лъжица, за да изскубнат храната, преди да я погълнат цяла. Предвид лошите маниери на масата на савроподите, учените мислеха, че динозаврите може да са погълнали камъни, за да смилат храната все още в стомаха, както правят някои птици. Палеонтолозите Оливър Уингс и Мартин Сандър твърдят, че това вероятно не е така - така наречените „камъни в стомаха“, открити с някои вкаменелости на савропод, не показват модел на износване, съответстващ на това, което би се очаквало, ако се използват по този начин. Вместо това динозаврите извличаха колкото е възможно повече храна от храната си, като я задържаха за дълги периоди в храносмилателната си система.

Няколко подробности за храносмилането на сауроподи експериментално бяха моделирани от Юрген Хюмел и колегите му през 2008 г. Учените поставиха съвременни проби от най-обилната сауроподна чау от мезозоя - папрати, хвощи, гинкгои и иглолистни дървета - в обикновени изкуствени стомаси. Те инокулираха фалшивите черва с микроби, взети от частта на храносмилателната система на овцете, където първоначално се разгражда растителната храна. Докато растенията ферментирали, учените проследявали колко хранене са отделили.

Противно на предположенията, много от тези растения се разграждат сравнително лесно в суровата стомашна среда. Особено питателни бяха конските опашки и маймунските пъзели. Действителните стомаси на динозаври може би са били дори по-добре оборудвани при разрушаването на тези растения и със сигурност е имало достатъчно налична енергия в растенията от онова време, за да могат сауроподите да нараснат. Вероятно сауроподите не са изисквали изключителна архитектура на червата, за да оцелеят.

Друга основна характеристика позволи на тези титани да балонират по размер. Това е черта, която споделят с птиците. Птиците са преките потомци на малки теноподни динозаври, свързани с видове като Velociraptor и Anchiornis, но те не са много тясно свързани със сауроподните динозаври; те за последно са споделяли общ предшественик преди повече от 230 милиона години. Въпреки това и двете тероподни и сауроподни линии споделят особена черта, която е изключително важна за тяхната еволюция - мрежа от вътрешни въздушни торбички, свързани с белите дробове.

Саковете с мек въздух не се виждат директно в записа на вкаменелости, но структурите оставиха джобове за предаване, където те нахлуха в костите. Природолозите признават вдлъбнатините преди повече от век, но съвременните палеонтолози едва сега започват да разбират значението им. Както при птиците, белите дробове на савроподите вероятно са били свързани с поредица въздушни торбички и прикрепена към тези органи е била мрежа от по-малки джобове - наречени дивертикули -, които са проникнали в костите във врата, гърдите и корема на динозаврите. От структурна гледна точка тази мрежа от изпълнени с въздух структури понижи плътността на скелета на савропода и позволи на тези динозаври да имат сравнително лека конструкция за своите размери. Вместо да притежават кости с допълнителна здравина, както някога се предполагаше, скелетите на савропода бяха олекотени от черта, която споделят с птиците, а мрежата от въздушни чували вероятно имаше и други предимства.

При птиците въздушните сакове са част от дихателната система, която е много по-ефективна при извличане на кислород, отколкото е дихателната система на бозайниците. Все още не знаем дали савроподите са дишали по същия начин, както птиците - степента, в която скелетите им са били модифицирани от въздушни сакове, вариращи за различните видове - но вероятно е въздушните торбички на гигантските динозаври да са били по-добре оборудвани да доставят кислород на своите тела, отколкото алтернативата, наблюдавана при гигантските бозайници. Птиците имат висока метаболитна скорост, която изисква голямо количество кислород за продължително летене; по подобен начин, размерът и активният живот на савроподите биха изисквали голямо количество кислород и системата за въздушни сакчета би им осигурила съществени ползи за дишането.

Не всички сауроподни динозаври са били гиганти. Някои видове - като Magyarosaurus от слоевете на Румъния - бяха малки потомци на много по-големи видове. Те се свиха по размер поради изолацията си на острови, макар че точната причина, поради която се развиват такива островни джуджета, е дискутирана от учени. И все пак сауроподите с тегло над 40 тона се развиват независимо в поне четири линии по време на дългото пребиваване на тази група динозаври, всичко благодарение на набор от характеристики, които направиха възможно големи размери на тялото.

Палеонтолозите все още изследват еволюционния натиск, който направи толкова големи форми изгодни. Размерът им им осигуряваше някаква защита от хищници, вероятно, а дългите им вратове им позволяваха да достигат до храна, която по-малките същества гледаха гладно, но не можеха да достигнат. Какви други предимства би могъл да предостави гигантският размер, остават неясни. Независимо от това, сауроподите бяха изумителни създания, които можеха да съществуват само благодарение на своеобразно сливане на събития. Те бяха фантастични форми за разлика от всичко, което се появи преди или се е развило оттогава.

Как да изградим гигантски динозавър