Время динозавров. Новая история древних ящеров - Стив Брусатти

Но зачем еще могли динозаврам понадобиться крылья? Это может показаться загадкой, но стоит помнить, что нынешние птицы используют крылья не только для полета (поэтому, например, нелетающие птицы вроде страусов не утратили крылья полностью). Крылья нужны для демонстрационного поведения, чтобы очаровать партнера или отпугнуть соперника, они служат стабилизаторами при лазании по деревьям, плавниками при плавании, одеялами при высиживании яиц и выполняют много других функций. Они могли бы развиться по любой из этих причин — или по какой-нибудь другой, — но демонстративная функция кажется наиболее вероятной, и доказательств в ее пользу становится все больше.

Когда я работал в Нью-Йорке с Марком Нореллом, другой студент писал диссертацию в нескольких часах езды на север, в Йельском университете, в том же отделе, где Остром преподавал до самой своей смерти в 2005 г. Якоб Винтер приехал из Дании, и выглядит он соответственно — высокий, с песочными волосами, густой бородой и пронзительным взглядом викинга. Якоб никогда не собирался изучать динозавров: его влечет кембрий — период за несколько сотен миллионов лет до динозавров, когда жизнь в океанах развивалась взрывными темпами. Изучая древних обитателей океана, Якоб задумался, как фоссилизация работает на микроскопическом уровне. Он начал рассматривать различные окаменелости под мощным микроскопом и понял, что во многих из них сохранились небольшие пузырьковидные структуры. Сравнение с современными тканями животных показало, что это меланосомы, в которых содержатся пигменты. Так как меланосомы разного размера и формы соответствуют разным цветам (вытянутые содержат черный пигмент, округлые — ржаво-красный и так далее), Якоб рассудил, что по меланосомам окаменелостей можно сказать, какого цвета доисторическое животное было в жизни. Нам всегда говорили, что это невозможно, но Якоб доказал ошибочность таких утверждений. Это одна из самых остроумных догадок, которую когда-либо делал палеонтолог на моей памяти.

Естественно, Якоб решил взглянуть на вновь обнаруженных пернатых динозавров. Он надеялся, что, если перья сохранились достаточно хорошо, в них могут остаться меланосомы. Вместе с китайскими коллегами они одного за другим рассмотрели динозавров Ляонина под микроскопом, и догадка Якоба оказалась верной. Меланосомы были повсюду — всех форм и размеров, ориентации и распределений — то есть у нелетающих крылатых динозавров перья были всех цветов радуги. Некоторые даже отливали металлическим блеском, как у воронов. Такие красочные крылья идеально подходили для демонстраций — как сказочный хвост павлина. Хотя это не доказывает наверняка, что динозавры использовали крылья для демонстраций, это убедительные косвенные доказательства. Совокупность данных — что крылья сначала появились у динозавров, слишком больших и неуклюжих, чтобы летать; что эти крылья были богато окрашены; и что современные птицы используют крылья для демонстраций — позволила выдвинуть принципиально новую гипотезу. Крылья первоначально появились как демонстрационные структуры — своего рода рекламные щиты на передних лапах, а иногда, как у микрораптора, на ногах и даже на хвосте. А затем эти динозавры с крыльями-украшениями неожиданно обнаружили, что их «билборды» имеют широкую поверхность, которая по нерушимым законам физики создает подъем и тягу. Самым ранним крылатым динозаврам вроде орнитомимозавров и даже большинству хищников вроде чжэньюаньлуна подъемная сила и торможение, вызываемое их демонстративными поверхностями, скорее мешали. Да и возникающей подъемной силы все равно не хватало, чтобы поднять таких крупных животных в воздух. Но у более продвинутых Paraves, с волшебным сочетанием больших крыльев и меньшего размера тела, рекламные щиты могли бы взять на себя и аэродинамическую функцию. Эти динозавры теперь могли перемещаться по воздуху, пусть поначалу и неуклюже. Появился полет — причем по чистой случайности, когда рекламные щиты трансформировались в аэродинамические профили.

Чем больше окаменелостей мы находим, особенно в Ляонине, тем больше усложняется история. Раннее развитие полета, похоже, было хаотичным. Не было упорядоченного прогресса, не было длинного эволюционного шествия, в ходе которого одна подгруппа динозавров постепенно становилась все более специализированными воздухоплавателями. Вместо этого эволюция создала общий тип динозавра — маленького, оперенного, крылатого, быстрорастущего, с эффективными легкими, у которого было все необходимое, чтобы пытаться летать. Как будто есть зона на генеалогическом древе динозавров, где этот тип животных мог свободно экспериментировать. Полет, вероятно, много раз возникал независимо, когда различные виды динозавров — с различными аэродинамическими характеристиками и строением перьев — обнаруживали, что крылья создают подъемную силу, когда они подпрыгивают с земли, взбираются на деревья или перепрыгивают с ветки на ветку.

Некоторые из них были планерами и пассивно парили в воздушных потоках. Микрораптор, несомненно, мог планировать, ведь крылья на его передних и задних лапах были достаточно большими, чтобы поддерживать тело в воздухе. Эта гипотеза подтверждена экспериментами, в которых ученые построили анатомически правильные модели в натуральную величину и поместили их в аэродинамические трубы. Мало того что они стабильно держатся в воздухе, но еще и довольно хорошо движутся в воздушном потоке. Были другие динозавры, которые могли бы планировать, но не так, как микрораптор. Крошечный и чи — возможно, самый фантастический динозавр из когда-либо найденных — имел крылья, но не из перьев. Вместо этого у него была кожистая мембрана, натянутая между пальцами и телом, как у летучих мышей. Эта мембрана наверняка была нужна для полета, но она была недостаточно гибкой, чтобы активно взмахивать крыльями, поэтому остается только планирующий полет. Настолько разные конфигурации крыльев у и чи и микрораптора доказывают, что разные динозавры развивали разные стили полета независимо друг от друга.

Другие пернатые динозавры освоили иной вид полета — машущий. Его еще называют активным, потому что животное активно создает подъемную силу и тягу, взмахивая крыльями. Математические модели показывают, что некоторые нептичьи динозавры, вероятно, могли взмахивать крыльями, например микрораптор и троодонтид анхиорнис, ведь их крылья были достаточно большими, а тело — достаточно легким, чтобы взмахи крыльев подняли бы их в воздух, по крайней мере теоретически. Такие первые попытки, вероятно, были неуклюжими, так как у этих динозавров не хватало силы мышц и выносливости, чтобы долго держаться в воздухе, но теперь у эволюции имелась отправная точка. Когда эти крупнокрылые мелкие динозавры порхали вокруг, естественный отбор мог начать работу и сделать из них более приличных летунов.

Одна из этих генеалогических линий с машущим полетом — потомки микрораптора или анхиорниса, а может, совсем другая группа — уменьшилась еще сильнее, обзавелась крупными грудными мышцами и сверхдлинными передними конечностями. Они утратили хвост и зубы, отказались от одного из яичников и сделали кости еще более полыми, чтобы уменьшить их вес. Дыхание стало эффективнее, рост ускорился, метаболизм невероятно разогнался, так что динозавры стали полностью теплокровными и научились поддерживать постоянную высокую внутреннюю температуру тела. С каждым эволюционным усовершенствованием они летали все лучше, некоторые научились оставаться в воздухе часами, а другие смогли парить в бедной кислородом тропосфере над растущими Гималаями.