Динозаври: історія завдовжки 165 мільйонів років, яка так і не скінчилася

Що ж таке динозавр?

Словом динозавр часто називають будь-яку велику доісторичну тварину, але науковці вживають його значно точніше. Динозаври — це група плазунів, що належать до клади Dinosauria. Клада — це група, яка складається зі спільного предка та всіх його нащадків. Таке визначення має несподіваний наслідок: оскільки птахи походять від динозаврів, птахи теж є динозаврами. Тому палеонтологи поділяють групу на пташиних динозаврів (птахів) і непташиних динозаврів, до яких належать усі динозаври, що не були птахами, від трицератопса до тиранозавра.

Багато відомих доісторичних плазунів зовсім не є динозаврами. Летючі птерозаври, морські іхтіозаври, плезіозаври й мозазаври, а також диметродон із вітрилом на спині належать до інших груп. Диметродон навіть ближчий до ссавців, ніж до динозаврів, і жив за мільйони років до появи першого динозавра.

Ознаки, що вирізняють динозаврів

Те, що робить динозавра динозавром, приховано здебільшого в скелеті. Найважливіша ознака — постава. Ящірки й крокодили тримають кінцівки бодай частково розставленими в боки від тіла, тоді як динозаври мали ноги прямо під тілом, наче колони. Така пряма постава робила ходьбу й біг ефективнішими та допомогла деяким динозаврам досягти величезних розмірів. З нею пов'язана незвичайна кульшова западина: у динозаврів вона відкрита, з отвором посередині, а не замкнена кісткова чаша. Фахівці також зважають на подробиці будови черепа, передніх кінцівок і гомілковостопного суглоба, щоб визначити, чи належить скам'янілість до Dinosauria.

Назва, що народилася у вікторіанській Британії

Люди знаходили кістки динозаврів задовго до того, як хтось зрозумів, що це таке. Деякі історики припускають, що знахідки скам'янілостей у давнину могли надихнути легенди про драконів і грифонів, хоча довести це важко. Наукова історія починається в Англії на початку XIX століття. 1824 року геолог Вільям Бакленд описав мегалозавра — першого непташиного динозавра, який отримав наукову назву. Через рік Гідеон Мантелл назвав ігуанодона, помітивши, що його зуби схожі на зуби сучасної ігуани, тільки значно більші.

1842 року анатом Річард Овен збагнув, що ці тварини мають спільні риси, які відрізняють їх від сучасних плазунів, і запровадив назву Dinosauria. Вона походить від грецьких слів deinos — «жахливий» або «страхітливо великий» — і sauros — «ящірка». Назва прижилася, хоча динозаври не є ящірками. Згодом Овен допоміг створити скульптури динозаврів у натуральну величину для парку Кришталевого палацу в Лондоні, який відкрився в 1850-х роках і який можна відвідати й досі. За сучасними мірками вони мають дивний вигляд: ігуанодона зображено важким чотириногим звіром із рогом на носі. Згодом з'ясувалося, що цей «ріг» насправді був шипоподібним великим пальцем.

Наприкінці XIX століття центром пошуків динозаврів стали Сполучені Штати. Двоє суперників-палеонтологів, Едвард Дрінкер Коуп і Отнієл Чарльз Марш, змагалися так запекло, що їхнє протистояння увійшло в історію як «кісткові війни». Їхні команди відкрили на Заході США багато відомих динозаврів, зокрема стегозавра, трицератопса й диплодока.

Коли жили динозаври: мезозойська ера

Динозаври жили в мезозойську еру, яка почалася близько 252 мільйонів років тому і закінчилася 66 мільйонів років тому. Геологи поділяють її на три періоди:

• Тріасовий (приблизно 252–201 мільйон років тому): з'являються перші динозаври.
• Юрський (приблизно 201–145 мільйонів років тому): поширюються велетенські довгошиї завроподи й виникають перші птахи.
• Крейдовий (приблизно 145–66 мільйонів років тому): поширюються квіткові рослини, а ближче до кінця з'являються такі динозаври, як тиранозавр і трицератопс.

Динозаври з'явилися в тріасі, понад 230 мільйонів років тому. Деякі з найдавніших відомих представників, як-от еораптор і герреразавр, походять із гірських порід Аргентини. Ці ранні динозаври були здебільшого невеликими або середніми, ходили на двох ногах і ділили свій світ із багатьма іншими плазунами, зокрема з родичами крокодилів, які часто були більшими й численнішими.

Переломний момент настав близько 201,3 мільйона років тому з тріасово-юрським вимиранням — одним із наймасштабніших масових вимирань в історії Землі. Багато конкурентів динозаврів зникли, і динозаври стали панівними наземними хребетними. Вони зберігали це становище впродовж усього юрського та крейдового періодів — панування, що тривало значно понад 100 мільйонів років.

Світ, у якому вони жили, постійно змінювався. На початку мезозою майже весь суходіл був об'єднаний в один суперконтинент — Пангею. Упродовж мільйонів років він розпався, і популяції динозаврів опинилися роз'єднаними на різних масивах суші, де еволюціонували в різних напрямках. Скам'янілості свідчать, що динозаври дісталися всіх континентів, зокрема Антарктиди, яка тоді була значно теплішою, ніж нині.

Дивовижний факт про час

Доба динозаврів була такою довгою, що її легко недооцінити. Стегозавр жив у пізній юрі, близько 150 мільйонів років тому, а тиранозавр рекс — у самому кінці крейди, приблизно 66 мільйонів років тому. Отже, стегозавра від тиранозавра відділяє більше часу, ніж тиранозавра від нас.

Велике родовідне дерево динозаврів

1888 року британський палеонтолог Гаррі Сілі поділив динозаврів на дві великі групи за формою тазових кісток. Цей поділ досі широко використовують, хоча деякі дослідники пропонували перегрупувати головні гілки.

Ящеротазові: динозаври з «тазом ящірки»

Ящеротазові охоплюють дві великі гілки:

• Тероподи: здебільшого м'ясоїдні тварини, що ходили на двох ногах і мали гострі зуби та кігті. Серед них є й невеликі спритні мисливці, як-от велоцираптор, і велетні, як-от тиранозавр, гіганотозавр і спінозавр. До цієї групи належать і птахи.
• Завроподоморфи: рослиноїдні тварини, до яких належать завроподи — довгошиї та довгохвості велетні на кшталт брахіозавра, диплодока й аргентинозавра.

Птахотазові: динозаври з «тазом птаха»

Птахотазові майже всі були рослиноїдними, і багато з них мали дзьоб у передній частині рота. До них належать:

• Тиреофори: панцирні динозаври, як-от стегозавр із його пластинами й схожий на танк анкілозавр, що мав кісткову булаву на кінці хвоста.
• Орнітоподи: група, до якої належать ігуанодон і качкодзьобі динозаври гадрозаври, що мали сотні щільно розташованих зубів для перетирання рослин.
• Маргіноцефали: рогаті цератопси з комірцем, як-от трицератопс, і пахіцефалозаври з куполоподібною головою.

У цих назвах прихована відома несподіванка. Птахи походять від «ящеротазових», а не від «птахотазових». Схожий на пташиний таз птахотазових виник незалежно.

Велетні, мисливці та крихітні динозаври

Найбільшими динозаврами були завроподи — найбільші тварини, які будь-коли ходили суходолом. За оцінками, такі велетні, як аргентинозавр і патаготитан, обидва з Аргентини, сягали 30 метрів завдовжки чи більше й важили значно понад 50 тонн. Оскільки їхні скелети зазвичай неповні, ці цифри є оцінками й різняться від дослідження до дослідження.

Як така величезна тварина могла втримати власну вагу? Частково відповідь криється в рисі, спільній із птахами: багато їхніх кісток мали повітряні порожнини, з'єднані із системою повітряних мішків. Це полегшувало скелет, майже не послаблюючи його, а також допомагало ефективно дихати. Довга шия дозволяла їм дотягуватися до рослин на великій площі, не пересуваючи масивного тіла.

Серед хижаків найвідоміший — тиранозавр рекс. Він жив на заході Північної Америки наприкінці крейдового періоду, сягав близько 12 метрів завдовжки і мав один із найпотужніших укусів серед усіх відомих наземних тварин. Його короткі передні лапи стали приводом для жартів, проте вони мали сильні м'язи. Спінозавр із Північної Африки був ще довшим, і багато палеонтологів вважають, що він проводив значну частину часу, полюючи на рибу в річках, хоча досі тривають суперечки про те, наскільки водним був його спосіб життя.

Не всі динозаври були величезними. Багато хто з них був завбільшки з курку чи індика. На відміну від свого образу в кіно, велоцираптор був приблизно завбільшки з індика, а на кістках його передніх кінцівок скам'янілості показують горбки, до яких кріпилося пір'я. Найменший живий динозавр — кубинська колібрі-бджілка, яка важить лише близько 2 грамів.

Пір'я, гнізда й тепла кров: як жили динозаври

Оперені динозаври

1861 року робітники вапнякового кар'єру в Зольнгофені (Німеччина) знайшли археоптерикса — тварину віком близько 150 мільйонів років із пір'ям і крилами, але водночас із зубами, пальцями з кігтями та довгим кістковим хвостом. У 1860-х роках біолог Томас Генрі Гакслі звернув увагу на разючу схожість між птахами й невеликими м'ясоїдними динозаврами. Ця ідея здобула широку підтримку після 1969 року, коли Джон Остром описав дейноніха — спритного хижака, схожого на птаха. Так почалося те, що часто називають «динозавровим ренесансом»: новий погляд на динозаврів як на активних, енергійних тварин, а не на повільних холоднокровних ящерів, прикутих до боліт.

Остаточний доказ надійшов із Китаю. 1996 року науковці описали синозавроптерикса — першого непташиного динозавра, знайденого зі слідами покриву, схожого на пір'я. Відтоді пір'я або прості волокна виявили в багатьох динозаврів, зокрема в чотирикрилого мікрораптора та в ютиранна, великого родича тиранозавра. Імовірно, пір'я спершу слугувало для збереження тепла та демонстрації і лише згодом — для польоту. Досліджуючи крихітні пігментні структури — меланосоми, що збереглися в скам'янілому пір'ї, — науковці навіть змогли оцінити забарвлення деяких динозаврів; наприклад, синозавроптерикс, схоже, мав рудувато-бурий смугастий хвіст.

Яйця й турбота про потомство

Усі відомі динозаври відкладали яйця. У 1920-х роках експедиції під керівництвом Роя Чепмена Ендрюса до пустелі Гобі в Монголії знайшли одні з перших гнізд, визнаних гніздами динозаврів. Скелет, виявлений поблизу, назвали овіраптором, тобто «викрадачем яєць», бо науковці вважали, що тварина загинула, крадучи яйця. Через десятиліття знайшли скам'янілості споріднених тварин, які сиділи на гніздах, розкинувши передні кінцівки над яйцями, — у тій самій позі, в якій птахи насиджують кладку. Гаданий злодій, найімовірніше, був одним із батьків. У Монтані місця гніздування качкодзьобого майязавра, чия назва означає «ящірка — добра мати», свідчать, що деякі динозаври піклувалися про малят після вилуплення.

Чи були динозаври теплокровними?

Довгий час динозаврів уявляли холоднокровними, як сучасні ящірки. Сьогодні багато свідчень вказують на те, що принаймні в багатьох із них був високий рівень обміну речовин, ближчий до птахів і ссавців. Річні кільця та будова кісток показують, що багато видів росли швидко. Динозаври жили в полярних регіонах із довгими темними зимами, а багато з них були вкриті теплоізоляційним пір'ям. Науковці досі сперечаються, наскільки теплокровними були різні групи, і відповідь може відрізнятися від групи до групи.

День, коли впало небо: вимирання наприкінці крейди

Близько 66 мільйонів років тому доба непташиних динозаврів раптово скінчилася крейдово-палеогеновим вимиранням. Зникло приблизно три чверті всіх видів рослин і тварин на Землі, зокрема всі непташині динозаври, птерозаври та великі морські плазуни.

1980 року фізик Луїс Альварес і його син, геолог Волтер Альварес, разом із колегами висловили припущення, що в Землю влучив великий астероїд. Їхньою підказкою став тонкий шар глини, який по всьому світу трапляється на межі між крейдовими та пізнішими породами й містить незвично багато іридію — елемента, рідкісного в земній корі, але поширенішого в астероїдах. У 1990-х роках місце падіння встановили: це кратер Чиксулуб, похований під півостровом Юкатан у Мексиці, завширшки понад 150 кілометрів. За оцінками, астероїд мав близько 10 кілометрів у поперечнику.

Удар викинув в атмосферу величезну кількість пилу й газів, які затулили сонячне світло, охолодили планету й зруйнували харчові ланцюги. Приблизно в той самий час гази вивільняли й потужні вулканічні виверження в Індії, що утворили Деканські трапи. Більшість науковців уважає головною причиною астероїд, а суперечки про те, наскільки вулкани посилили кризу, тривають.

Птахи: динозаври, що вижили

Одна гілка динозаврів пережила катастрофу. Невеликі оперені птахи з дзьобами вижили — можливо, завдяки малим розмірам і здатності живитися насінням. Згодом вони дали початок понад 10 000 видів птахів, що живуть сьогодні, — від пінгвінів і страусів до орлів і горобців. Наступного разу, коли побачите голуба, знайте: перед вами живий динозавр. Серед сучасних тварин найближчі родичі птахів — крокодили, які мають спільного предка з динозаврами.

Вимирання відкрило шлях і ссавцям. Ссавці жили поряд із динозаврами значно понад 100 мільйонів років, але здебільшого лишалися дрібними. Коли великі динозаври зникли, ссавці розвинулися в безліч нових форм, серед яких згодом з'явилися кити, слони й люди.

Звідки ми знаємо: скам'янілості й сучасна палеонтологія

Усе, що ми знаємо про непташиних динозаврів, походить від скам'янілостей. Найчастіше зберігаються кістки й зуби — зазвичай тоді, коли тварину швидко засипало мулом чи піском, що згодом перетворилися на камінь. Науковці також вивчають іхнофосилії (сліди життєдіяльності): відбитки лап, які розповідають, як ходили динозаври і чи пересувалися вони групами, скам'янілий послід — копроліти, що показують, чим вони живилися, і гастроліти — камені, які ковтали деякі рослиноїдні види.

Сучасні методи докорінно змінили цю науку. Комп'ютерна томографія дає змогу зазирнути всередину черепів і дослідити мозок та внутрішнє вухо. Мікроскопи виявляють у кістках кільця росту, що показують, скільки років було тварині на момент смерті. Комп'ютерні моделі перевіряють, як швидко могли бігати динозаври і наскільки сильно кусати. Палеонтологи описали понад тисячу видів непташиних динозаврів, і щороку з'являються нові, багато з них — з Аргентини, Китаю та США.

Наука вміє й виправляти себе. Бронтозавра довго вважали лише іншою назвою апатозавра, але у дослідженні 2015 року стверджувалося, що ці тварини досить різні, щоб бути окремими родами, і знамениту назву знову почали вживати. Кожна нова скам'янілість може змінити картину, тому вивчення динозаврів залишається однією з найжвавіших галузей науки.