Эволюция динозавров помогает понять эволюцию современной жизни на Земле

Москва, 19:02, 06 Дек 2019, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

От огромных титанозавров до миниатюрных багацератопсов, травоядные динозавры за 180 миллионов лет развились в огромное разнообразие видов. Тем не менее, несмотря на это впечатляющее разнообразие, были некоторые особенности, которые проявлялись снова и снова.

Неродственные растительноядные динозавры неоднократно эволюционировали схожие характеристики.

Динозавры заполнили все экологические ниши в окружающей среде. В то время как на протяжении большей части этой эволюционной истории доминирующие растения, которые составляли основу этих пищевых сетей, были не такими, какими мы видим сегодня, динозавры выполняли те же роли, что и крупные млекопитающие.

Сегодня на Земле псуществуют обширные травянистые равнины, на которых пасутся газели и носороги. Во времена динозавров существовали саванны папоротников, которые содержали стада динозавров-орнитопод, таких как гипсилофодоны и паразауролофы.

Подобно тому, как жирафы эволюционировали, чтобы питаться нежными листьями на верхушках деревьев, появились высокие зауроподы, такие как брахиозавры, которые объедали кроны огромных хвойных деревьев. Меньшие существа, такие как пситаккозавры, развивали подобные клюву рты, чтобы прорезать жесткую растительность и, возможно, даже раскалывать семена и орехи, как современные попугаи.

Крупные травоядные млекопитающие сегодня обычно пережевывают пищу, прежде чем проглотить ее, но это не единственный способ есть растения

Доктор Дэвид Баттон стал одним из руководителей нового исследования, которое показывает, что в этом огромном разнообразии травоядных динозавров несвязанные группы разработали одинаковые решения для поедания растений.

«Люди часто думают о динозаврах как о умирающем лебеде или о том, что они были неудачным видом», — говорит Дэвид. «Но на самом деле они были чрезвычайно успешны с точки зрения того, как развивались анатомии разных видов, особенно у травоядных».

Как правильно питаться растениями

Крупные травоядные животные были центральной особенностью наземных экосистем в течение примерно 300 миллионов лет. Когда одна группа крупных травоядных вымирала, другая изменялась на аналогичные формы, чтобы занять их место.

Тем не менее, вообще говоря, растения трудно есть. Это привело к двум основным способам быть травоядным животным. Первый включает дробление и измельчение жесткого растительного материала зубами до того, как он попадет в кишечник. Это основной метод, используемый большинством крупных травоядных млекопитающих, таких как антилопы гну.

Второе — это те животные, которые используют свои черепа для простого захвата растительного материала и вместо этого имеют мышечную кишку, которая помогает сломать его. Это наблюдается у многих рептилий и птиц, таких как гуси и черепахи.

Существовали два основных пути развития травоядных динозавров: один конвергентный метод включал «разрезание» растительного материала и употребление его в пищу целиком, а второй конвергентный метод означал, что динозавры сначала пережевывали растительность

У динозавров оба этих метода травоядных были замечены. У больших зауроподов, таких как диплодок, были крошечные головки, которые плохо приспособлены для жевания, но большие тела, идеально подходящие для ферментации растительного материала. Гадрозавры, с другой стороны, были более скромными по размеру, но имели большие плоские зубы, приспособленные для дробления растений.

Как эти разные стратегии связаны друг с другом, не совсем понятно. Дэвид Баттон и его коллеги теперь показали, что оба типа травоядных и связанные с ними приспособления к их черепам развивались независимо друг от друга несколько раз в генеалогическом древе динозавров.

Сходные тела

Когда два неродственных организма — будь то животные, растения или грибы — развивают сходные физические характеристики, это называется конвергентной эволюцией.

Это происходило постоянно на протяжении всей истории Земли. Дельфины разработали строение тела, подобное ихтиозаврам, которые плавали в океанах миллионы лет назад, в то время как пчелы и цветочные жуки развили похожие ротовые части, идеально подходящие для всасывания нектара.

Считается, что когда разные животные перемещаются в одинаковую среду, эволюция благоприятствует сходным характеристикам. Однако это может быть трудно проверить, поскольку организмам требуются миллионы лет для развития.

Посмотрев на черепа 160 различных динозавров, которые жили в триасовый, юрский и меловой периоды, команда палеонтологов смогла увидеть, как отличались зубы и сила укуса динозавра и как они сходились. Это дало глубокую перспективу более 100 миллионов лет, чтобы взглянуть на конвергентную эволюцию и увидеть, сохранились ли какие-либо тенденции.

У диплодока был череп, подходящий для того, чтобы стащить с ветки листья и проглотить их целиком

В то время как они могли видеть множество различных стратегий питания среди травоядных динозавров, стало очевидно, что два варианта всплывали снова и снова.

«У нас есть то, что мы называем конвергентным первым режимом, но они могут быть «грызунами», — объясняет Дэвид. «В этих группах мы видим, что череп и челюсть становятся менее крепкими, у них меньше зубов — или вообще нет зубов — с довольно маленькими кусающими поверхностями».

«Таким образом, мы думаем, что у них были довольно низкие кусающие силы, и они использовали свои рты, чтобы срезать растительность, чтобы проглотить целиком».

Те виды, которые попали в эту группу, включали страусоподобных орнитомимозавров, крупнозернистых теризионавров, диплоидных и титанозавровых зауропод. Несмотря на то, что черепа выглядели совершенно по-разному на первый взгляд, исследования показали, что они независимо вытягивали свои черепа, уменьшали кусающие поверхности и развивали более слабый укус.

«С другой стороны, в динозаврах-орнитисахах мы видим множество групп, таких как клыкастые гетеродонтозавриды, бронированные анкилозавры, орнитоподы, такие как игуанодонтиды, и рогатые сероптезианы», — говорит Дэвид.

«Во всем этом мы видим плотно упакованные сложные зубы и усиление мышц челюсти. Это свидетельствует о большей эффективности прикуса, особенно к задней части рта, где будет проводиться жевание».

У паразауролофа, с другой стороны, был череп, полный сложных зубов, подходящих для дробления и жевания растений.

Понимание современных экосистем

Исследование помогает нам понять, что конвергентная эволюция нуждается не только в сходных условиях окружающей среды, но и в сходстве их предков.

Фактически, предки и титанозавров, и галлимимуса, например, оба были предрасположены к обрыванию растительности. Таким образом, несмотря на то, что они кажутся такими разными на поверхности, они с большей вероятностью пойдут по тому же пути эволюции, когда окажутся в одинаковых условиях окружающей среды.

Погружение в эволюцию крупных травоядных также помогает нам понять, как работают крупные экосистемы в целом.

«Одна из причин, по которой палеонтология настолько полезна, заключается в том, что мы не знаем только по современным экосистемам, как они работают на самом деле, потому что они были настолько катастрофически запутаны», — говорит Дэвид. «Если мы посмотрим на современные экосистемы, у нас будет только один сильно смещенный временной интервал, и мы не сможем понять, как все работает должным образом, если у нас нет длинных временных рядов, таких как то, что мы видим в записи окаменелостей динозавров».