Динозавров обычно представляют жителями теплых регионов, зачастую тропиков. Однако вот уже много лет мы знаем, что они забирались и в полярные регионы — и, судя по количеству окаменелостей, прекрасно там себя чувствовали.
Рассказываем, как палеонтологи столкнулись с полярными динозаврами и почему об особенностях их биологии у ученых пока больше вопросов, чем ответов.
В 1960 году корабль «Валькириен» с геологами на борту отправился к берегам Шпицбергена. Экспедицию возглавили норвежские ученые — палеонтолог Анатоль Хайнц (Anatol Heintz) и геолог Торе Винснес (Thore S. Winsnes). Третьего августа исследователи высадились на Западном Шпицбергене, чтобы изучить обнаженные отложения возрастом от карбона до эоцена. Ученые шли вдоль берега моря весь день и к вечеру добрались до нижнемеловых отложений. Французские геологи Альбер де Лаппаран (Albert de Lapparent) и Робер Лаффит (Robert Laffitte) обогнали остальных участников экспедиции и отправились исследовать меловой песчаник. К своему удивлению, на одной из плит песчаника они обнаружили большие трехпалые следы. Их мог оставить только динозавр.
Исследователи решили, что это был какой-то крупный хищник (но впоследствии де Лаппаран пришел к выводу, что следы оставил игуанодон). На следующий день исследователи отправили телеграмму с корабля, и всю Европу облетела новость: за полярным кругом нашлись следы динозавров.
Полярными динозаврами палеонтологи сегодня называют нептичьих динозавров, которые обитали в полярных регионах своего времени. Из-за движения литосферных плит их окаменелости в наше время зачастую находят южнее или севернее их местообитания. Сегодня ими ученых уже не удивишь: в Северном полушарии, не считая следов на Шпицбергене, полярные (или приполярные) динозавры были обнаружены в нижнем мелу Якутии (местонахождение Тээтэ) и в верхнем мелу Чукотки (местонахождение Каканаут), Аляски (например, формация Принс-Крик) и Канады. А в Южном полушарии их ископаемые остатки известны из нижнеюрских и верхнемеловых отложений Антарктики, а также из юрских и нижнемеловых отложений Австралии (в штатах Квинсленд и Виктория) и верхнемеловых отложений Новой Зеландии.
Жители высоких широт
Типичными представителями динозавровых фаун полярных регионов были гадрозавриды, цератопсы, различные хищные динозавры, анкилозавры и «гипсилофодонтиды» (не таксон, а сборная группа небольших двуногих растительноядных динозавров). В якутских отложениях также встречаются стегозавры, а на Аляске палеонтологи нашли отдельный вид пахицефалозавров и назвали аляскацефале (Alaskacephale). В регионах с относительно теплым палеоклиматом, например в Тээтэ или на юго-востоке Квинсленда, палеонтологи также находят окаменелости зауропод — гигантских длинношеих динозавров.
Самый необычный полярный динозавр — семиметровый антарктический криолофозавр (Cryolophosaurus ellioti), хищник с гребнем на голове. Этот гребень был расположен поперек черепа, а не вдоль, как у остальных хищных динозавров, таких как дилофозавр и монолофозавр. Одни исследователи предполагают, что гребень помогал распознавать особей своего вида, однако это маловероятно — пока что в Антарктике не найдено похожих хищных динозавров. Другие ученые считают, что криолофозавры использовали гребень для привлечения партнера.
Охотился этот хищник, вероятнее всего, на довольно крупных растительноядных зауроподоморф, однако не брезговал и мелкой добычей — об этом говорит его окаменевшее содержимое желудка, которое включало зуб тритилодонтида — родственника млекопитающих. Также, по всей видимости, криолофозавры практиковали и каннибализм.
Еще одна особенность криолофозавра — сочетание как примитивных, так и продвинутых признаков в строении скелета, что до сих пор вызывает трудности в его классификации.
В полярных и приполярных регионах, разумеется, жили не только нептичьи динозавры: палеонтологи находят здесь и птиц, и птерозавров, а также различных млекопитающих и их примитивных родственников — немаммальных синапсид. В некоторых регионах ученым встречались крокодилы, черепахи и амфибии — однако в высокоширотных местонахождениях их нет. За одним исключением: в сеноманских отложениях Аляски, на палеошироте 65–75 градусов, в 80-е годы прошлого века были обнаружены окаменелости черепахи.
Среди сугробов и секвой
Сегодня деревья растут и за Северным полярным кругом, однако в этом регионе все же доминируют неприхотливые мхи и лишайники. В меловом периоде, однако, здесь процветали хвойные леса. Тянулись к небу секвойи, таксодиумы, гингко и саговники, а в конце раннего мела начали распускать свои цветы покрытосеменные растения. В полярных лесах Южного полушария была схожая флора, но вместо секвой и таксодиумов здесь росли араукарии и подокарповые. Интересно, что в арктических и новозеландских лесах преобладали деревья, сбрасывающие листву, в то время как в Антарктиде и Австралии доминировали вечнозеленые деревья.
Растительность на Чукотке в маастрихтском веке, судя по всему, была самой разнообразной. Она была представлена печеночными мхами, хвощами, папоротниками, гинкго, саговниками, секвойями, метасеквойями, таксодиумами и покрытосеменными из семейств багрянниковых, платановых, березовых, буковых и розовых.
Растительность полярных регионов указывает на то, что в мезозое климат был теплее, чем в наши дни. Но древние растения не просто индикаторы более теплых условий — они помогают выявить климатические параметры. К примеру, анализ ископаемых листьев чукотской палеофлоры при помощи метода CLAMP (Climate Leaf Analysis Multivariate Program) позволил выяснить, что, когда местонахождение Каканаут располагалось на широте 70–75 градусов, среднегодовая температура здесь составляла примерно 12 градусов Цельсия (в наше время -5,1 градуса), в то время как средняя температура наиболее холодного месяца — около 4,8 градуса Цельсия (в наши дни -17,7 градуса). Сейчас подобный климат характерен, к примеру, для региона Умэдаира (Umedaira) на восточном побережье японского острова Хонсю. Полученные данные также говорят о том, что чукотским динозаврам приходилось приспосабливаться к периодическим снегопадам.
Другое высокоширотное местонахождение — Принс-Крик на Аляске — в маастрихте было расположено еще севернее, чем Каканаут, на широте 82–85 градусов. Здесь было холоднее: среднегодовая температура составляла 6–7 градусов, а зимой опускалась ниже нуля, в особенно морозные дни до -10.
Каково динозавру зимой
Эктотермные животные, чья температура тела зависит от окружающей среды, предпочитают более теплый климат, поэтому в высокоширотных местонахождениях окаменелости амфибий и рептилий практически не встречаются. В начале 1960-х динозавров еще считали типичными рептилиями — и потому находка следов на Шпицбергене заставила ученых задуматься о том, что же те делали во время полярной ночи. Выдвигались предположения, что они могли впадать в спячку (что, например, для крупного игуанодона выглядит маловероятно) или откочевывать в более теплые регионы.
Впоследствии стало понятно, что динозавры вряд ли были эктотермными — многие признаки указывают на эндотермию или по крайней мере мезотермию (во втором случае их температура тела могла частично зависеть от окружающей среды).
Интересно, что в местонахождениях, которые находятся близко к полюсам (Каканаут на Чукотке, Принс-Крик на Аляске и австралийская Виктория) зауроподы не встречаются. Возможно, им там было слишком холодно, — некоторые исследователи считают, что зауроподы не были эндотермами и поддерживали постоянную высокую температуру тела за счет своих огромных размеров — это явление называется гигантотермией (однако некоторые данные ставят под сомнение эту гипотезу).
Но даже эндотермным животным нужно как-то приспосабливаться к нескольким месяцам мрака во время полярной ночи. Поэтому палеонтологи до конца прошлого века продолжали рассматривать спячку и миграцию как решение проблемы полярной ночи для динозавров.
В конце 1990-х годов изучением этого вопроса занялись палеогистолог Анусуя Чинсами (Anusuya Chinsamy) и специалисты по полярным динозаврам Томас Рич (Thomas Rich) и Патрисия Викерс-Рич (Patricia Vickers-Rich). Ученые исследовали гистологическое строение бедренных костей двух австралийских полярных динозавров: хищника Timimus hermani и растительноядного «гипсилофодонтида». Выяснилось, что на срезах кости T. hermani есть ростовые метки — линии остановки роста, в то время как у второго динозавра нет. Палеонтологи объяснили это тем, что хищный динозавр зимой впадал в спячку, и потому рост его костной ткани останавливался. А растительноядный динозавр бодрствовал всю зиму, поэтому кости росли непрерывно.
Но через 13 лет Чинсами и ее коллеги сообщили о пересмотре предыдущих результатов: палеонтологи сделали новые срезы кости того же самого растительноядного динозавра, а кроме них изучили срезы костей других «гипсилофодонтид». На этот раз у всех них также нашлись ростовые метки. Исследователи отметили, что подобный циклический рост характерен и для остальных динозавров (и для многих других тетрапод), поэтому, несмотря на выводы, сделанные прежде, результат их новой работы на самом деле не может подтвердить гипотезу о спячке. И этот вопрос оказался подвешенным в воздухе. Позже другие палеонтологи обнаружили, что микроструктура костей полярных динозавров Южного полушария сходна с таковой у их родственников из более низких широт.
Однако палеогистологические исследования динозавров Северного полушария показывают, что некоторые из полярных динозавров все-таки отличались от собратьев, живших в умеренном климате. Так, в костной ткани эдмонтозавров (Edmontosaurus) с Аляски были обнаружены чередующиеся участки быстрого и медленного роста, чего не было найдено у эдмонтозавров, обитавших в более низких широтах. А ростовые метки на костях пахиринозавров (Pachyrhinosaurus) были более выражены у полярных особей, чем у их низкоширотных собратьев.
Палеогистология полярных эдмонтозавров также позволила ответить на вопрос о том, могли ли динозавры мигрировать в более теплые регионы. Скорее всего, они этого не делали — чередование участков костной ткани с быстрым и медленным ростом ученые интерпретируют сегодня как результат зимовки в полярных широтах.
Кроме того, многочисленные ископаемые остатки яичной скорлупы и детенышей говорят в пользу того, что динозавры на Крайнем Севере размножались и оставались здесь же на зиму, так как недавно вылупившиеся детеныши не смогли бы выдержать длительный переход. Например, в чукотском местонахождении Каканаут были обнаружены фрагменты яичной скорлупы хищных динозавров и гадрозаврид, а в формации Принс-Крик на Аляске — найдены окаменелости детенышей нескольких видов динозавров, в том числе дромеозаврид.
О том, как именно динозавры приспосабливались к условиям полярных регионов, известно немногое. Так, российский палеонтолог Павел Скучас и его коллеги предполагают, что частая смена зубов у якутских стегозавров могла быть адаптацией к питанию местной флорой: хвощами, папоротниками и хвойными — из-за такого жесткого корма зубы быстро изнашивались. Однако палеонтологи оговаривают, что степень износа зубов большинства стегозавров неизвестна, поэтому вполне может быть, что частая смена зубов на самом деле характерна и для остальных стегозавров.
На высоких широтах довольно холодно. Палеохудожники часто изображают полярных динозавров в шубе из перьев, однако нет прямых данных о том, что они были одеты теплее, чем их низкоширотные собратья. Более того, окаменелостей полярных динозавров с сохранившимся перьевым покровом пока обнаружено не было — хотя многие тероподы и некоторые птицетазовые, скорее всего, все же были оперенными, как и их низкоширотные родственники. А вот крупные гадрозавриды и вовсе могли обходиться без шубы: у палеонтологов есть отпечатки их чешуйчатой кожи, найденные в отложениях формации Корвин (Corwin Formation) на Аляске (палеоширота 65–75 градусов).
На высоких широтах темно. Есть предположение, что большие глаза и крупные зрительные доли австралийского «гипсилофодонтида» Leaellynasaura amicagraphica помогали ему лучше видеть в темноте во время полярной ночи. Однако в 2010 году ученые объяснили эти признаки тем, что череп, по которому мы судим об облике этого полярного динозавра, просто-напросто принадлежал молодой особи. Но даже если сомневаться по поводу австралийского «гипсилофодонтида», то в Арктике большеглазые динозавры были: хищные троодонтиды, отличающиеся крупными глазами, были более многочисленны на Аляске, нежели в умеренных регионах Северной Америки.
Зато «гипсилофодонтиды» вполне могли рыть норы и укрываться в них во время неблагоприятных условий. К такому выводу пришли палеонтологи, которые в 2007 году описали новый вид этих динозавров (правда, не из полярного региона, а из Монтаны) — Oryctodromeus cubicularis. Ориктодромей был описан на основе окаменелостей трех особей, погребенных в норе.
Можно задаться вопросом — если некоторые динозавры были адаптированы к полярной ночи, то почему они не пережили тьму во время «импактной зимы» после падения астероида?
По всей видимости, растительноядные динозавры могли питаться низкокачественной пищей в течение нескольких месяцев. Однако резкое снижение фотосинтетической активности в течение длительной импактной зимы оставило многих растительноядных животных без еды, что привело к коллапсу пищевых цепей.
Полярные заповедники
Некоторые полярные или приполярные регионы в мезозое были рефугиумами — то есть убежищами для видов, которые вымерли в остальном мире. Так, в раннем мелу на территории якутского местонахождения Тээтэ наряду с представителями меловой фауны обитали и многочисленные юрские реликты: базальные саламандры, стегозавры и примитивные млекопитающие. Этот рефугиум не был ограничен территорией современной Якутии — он простирался до Западной Сибири.
Схожая ситуация наблюдалась и в раннем мелу Австралии. Здесь нашли приют последние представители темноспондилов — крокодилоподобных хищных амфибий, которые процветали в конце палеозоя и триасе. Также некоторые ученые предполагают, что здесь обитали аллозавры (Allosaurus sp.), которых с окончанием юрского периода палеонтологи больше нигде не встречают. Возможно, полярные регионы Австралии были не только рефугиумом, но и центром диверсификации, то есть местом, где возникали новые группы динозавров. Однако выводы о рефугиуме для юрских динозавров или центре диверсификации оспариваются: многие австралийские динозавры известны по фрагментарным остаткам, таксономическую принадлежность которых постоянно пересматривают — и кости, которые относили к аллозаврам, могут принадлежать абелизавроидным тероподам.
Автор: Семён Морозов