«Полярные» динозавры раскрывают древние секреты

Появляется всё больше свидетельств того, что некоторые динозавры жили среди снега и льда. Как они это делали?

В середине зимы под мрачным небом Аляски с одной стороны простирается плоское пространство реки Колвилл, а с другой — вздымающаяся скала из замороженных оловянно-серых скал, уходящая в сотни километров пустынной тундры. Вооружённый ледорубом и альпинистскими кошками, подгоняемый холодным арктическим ветром при температуре около -28?C, Пэт Дракенмиллер искал что-то особенное. Это был 2021 год, и даже добраться до скалы было экстремальной экспедицией. В этом отдалённом северном уголке Аляски нет дорог, поэтому палеонтолог и его коллеги из Университета Аляски доехали до места на снегоходах, а затем разбили лагерь неподалеку. Было так холодно, что в каждой палатке была своя дровяная печь.

В ближайшие недели команда будет постоянно бороться с обморожениями — «у нас было несколько критических ситуаций», — рассказывает Дракенмиллер, — с камнепадами и голодными белыми медведями. Но оно того стоило.

Около 73 миллионов лет назад, когда откладывались отложения, мир был теплее, чем сейчас, но этот регион находился ещё севернее. В то время эта часть Аляски получала только несколько часов сумерек каждый день в течение зимы, тогда она была погружена в полную темноту в течение четырёх месяцев в году, с октября по февраль. Температура регулярно опускалась ниже -10°C, время от времени выпадал снег. И всё же в этом илистом пласте спрятаны последние остатки причудливой эпохи в истории – крошечные кости и зубы, всего миллиметры в поперечнике, принадлежавшие потомкам великанов. Именно здесь вили свои гнёзда тысячи динозавров, а не вылупившиеся зародыши до сих пор находятся там.

«Вероятно, это самый интересный слой костей динозавров во всём штате Аляска», — говорит Дракенмиллер. «Они практически жили на Северном полюсе». Хотя люди склонны думать о динозаврах как о тропических существах — чудовищных зубастых рептилиях, которые патрулировали мировые леса и болота, когда планета была тёплой и влажной, учёные всё больше понимают, что это не совсем правильно. Динозавры были и в более прохладных местах, и становится ясно, что они были далеко не случайными посетителями в хорошую погоду.

От Австралии до России учёные раскопали десятки динозавров, которые, возможно, когда-то жили в экстремально холодных условиях, каждую ночь закрывая свои глаза-бусинки, похожие на ястребиные, под небом, наполненным танцующими полярными сияниями, и иногда добывая пищу среди одеял из чистого серебра-снега. Эти динозавры не просто цеплялись за границы своего обитаемого ареала — в таких местах, как Аляска, они процветали. Находки имеют последствия, выходящие далеко за рамки странных сцен, которые они вызывают — с тираннозаврами, стряхивающими снег со своих (возможных) перьев, или распушивающими их, чтобы переждать снежную бурю.

С каждым новым открытием полярные динозавры раскрывают захватывающую информацию о физиологии и поведении группы. И по мере того, как учёные узнают о них всё больше, они помогают ответить на один из самых сложных вопросов палеонтологии: были ли динозавры теплокровными или хладнокровными?

В 1961 году Роберт Лискомб составлял карту берегов реки Колвилл для нефтяной компании Shell, когда обнаружил нечто неожиданное: горсть костей, торчащих из пластов утёса. Он предположил, что они должны быть от млекопитающих, но всё равно взял их с собой. В том же году он трагически погиб во время камнепада. На два десятилетия кости были забыты, надёжно заперты на хранение в архивах компании. Между тем, россыпи окаменелостей динозавров начали появляться в других северных местах, включая следы на норвежском острове Шпицберген.

Затем однажды, в 1984 году, было сделано захватывающее открытие: учёные обнаружили следы динозавров на том самом северном склоне реки Колвилл, где Лискомб нашёл их.

Неужели так далеко на севере могли быть хладнокровные животные? Столетние предположения были поставлены под сомнение, и ситуация накалялась. Но вскоре стало ясно, что кости с реки Колвилл не были случайностью — отложения вдоль её берегов буквально изобилуют окаменелостями динозавров, больше, чем было найдено в любом другом арктическом или антарктическом месте на планете. «И самое главное, это самое полярное место обитания динозавров», — сообщает Дракенмиллер.

По мере того, как находки накапливались, в конце концов, доказательства становились неопровержимыми. Даже в те далёкие времена существовало множество окаменелостей похожего на корову травоядного эдмонтозавра и неопознанного родственника трицератопса, а также один зуб хищника алектрозавра — тираннозавра размером со среднего моржа.

Полярные динозавры действительно существовали, но как они выжили, ещё предстоит понять. К счастью, этому было простое объяснение: они жили там только тогда, когда было тепло — они мигрировали. Подобно своим дальним родственникам, современным полярным крачкам, эти животные могли посещать полюса летом, а зимой уходить в более тёплый климат.

Прохладным летним днём позднего мелового периода огромное стадо гадрозавров пересекло илистую пойму Арктики. Было около 10–12°C, и коровоподобные травоядные, имеющие беззубые клювы для измельчения растительности и массивные хвосты, только что пережили суровую зиму, когда температура опустилась почти до нуля. Там были тысячи особей всех возрастов – детей, подростков и взрослых. Их прогулка по грязи, возможно, длилась всего несколько минут, но следы, которые они оставили, вскоре были покрыты новыми осадками и сохранялись в течение следующих тысячелетий, пока они не были найдены учеными в 2014 году.

Следы так хорошо сохранились, что даже возможно разглядеть чешуйки на ногах динозавров. Окаменелости были обнаружены в природном заповеднике Аляски, в сотнях километрах южнее, чем пласты костей Колвилла, но всё же в пределах Арктики. Наличие следов от молодых динозавров намекало на то, что они, вероятно, всё-таки оставались в этом регионе круглый год — самые маленькие не смогли бы справиться с длительной миграцией.

В то время как некоторые палеонтологи выкапывали бедренные кости размером с дельфина в выжженных солнцем бесплодных землях Южной Америки, подход Дракенмиллера отличался. Когда команда впервые начала работать на участке реки Коулвилл на Аляске, они приезжали сюда летом, когда сегодня температура составляет около 1-10°C.

В период с июня по август Аляска кишит комарами — гигантскими облаками, которые обрушиваются на ничего не подозревающих людей, как метель из чёрного снега. Их так много, что их в шутку называют птицами штата Аляска. Но это было наименьшей из забот. Скалы, над которыми учёные работали, в основном состояли из илистых пород, слабо склеенных вечной мерзлотой. «И летом потепления достаточно, чтобы часть этого льда растаяла, и эти скалы могут просто рухнуть. Если вы стоите под одной из них, игра окончена», — рассказывает Дракенмиллер.

Вместо этого учёные решили пойти зимой, что создало свои проблемы. Они работали всего в 32 км от Северного Ледовитого океана — было просто слишком холодно, чтобы лежать на животе весь день, просеивая кости детёнышей динозавров. Вместо этого, вскоре после того, как команда нашла свой долгожданный скальный слой, тишину пустынного ландшафта тут же нарушил звук бензопил и отбойных молотков. Сначала команда вырезала несколько ступенек в скале, чтобы пройти по ней, а затем принялась за работу, вырезая целые блоки многообещающего на вид осадка, а не отдельные кости. Их погрузили на сани и снегоходы и отвезли за сотни километров по замёрзшей тундре в лабораторию.

Как только эти массивные образцы благополучно оказались в Университете Аляски, их промыли, чтобы удалить глину. «И тогда то, что остаётся, в основном похоже на фракцию песка — мы смотрим на каждую песчинку под микроскопом в поисках маленьких костей и зубов, — говорит Дракенмиллер — Это очень медленный и трудоёмкий процесс».

«У нас не было только одного или двух видов детёнышей динозавров, у нас есть фактические данные о семи различных группах динозавров, включая травоядных и мясоедов, мелких и крупных видов», — говорит Дракенмиллер.

Важно отметить, что тот факт, что динозавры гнездились, что они почти наверняка не мигрировали, когда похолодало. Некоторым распространённым видам динозавров, таким как гадрозавры с утконосым клювом, требовалось шесть месяцев, чтобы высидеть яйца, поэтому, если матери начнут садиться на них весной, к тому времени, когда они вылупятся, будет уже почти зима. Чтобы гнездиться в Арктике, но избежать зимы с её тёмными месяцами, этим малышам нужно было как-то сразу мигрировать за тысячи километров. Просто не хватило бы времени. «Это противоречит логике. Мы почти уверены, что эти динозавры были круглогодичными жителями», — говорит Дракенмиллер.

Так какой же была жизнь этих полярных динозавров? И как им удалось выжить?

Это было в начале марта позднего мелового периода, в открытом арктическом лесу, который в конечном итоге стал местом реки Колвилл. Голые ветки хвойных деревьев и древних деревьев гинкго только что распустились, отбрасывая пеструю тень на подлесок из папоротников и хвощей внизу. Стада гадрозавров рассеянно щипали листву, в то время как самцы пахиринозавров, коренастые родственники трицератопсов, демонстрировали свои экстравагантные оборки на шее в надежде привлечь самку — возможно, время от времени фыркая своими длинными выпуклыми носами. Иногда относительное затишье могло прерываться погоней и воплем — голодному нанукзавру, или дословно «ящер – белый медведь», удалось поймать в челюсти чешуйчатого, клювовидного тесцелозавра. С кровью, стекающей по мягкому покрову из белоснежных перьев, с которыми его иногда изображают, он мог бы быть удивительно похож на своего современного тёзку.

Неподалёку находилось несколько гнёзд — возможно, в питомниках, если динозавры были похожи на своих южных сородичей, — где местные жители высиживали свои яйца. Птицеподобные родственники велоцирапторов, заврорнитолестины, устраивались над своим выводком и, возможно, использовали свои специализированные зубы, чтобы чистить перья.

«Но осадок рассеялся таким образом, что эти кости и зубы сконцентрировались в этих маленьких отложениях», — говорит Дракенмиллер. Некоторые динозавры, идентифицированные в иле на участках вдоль реки Колвилл, больше нигде не были обнаружены, например Ugrunaaluk kuukpikensis, «древний травоядный» на местном инупиатском языке - разновидность гадрозавров. Конечно, это не означает, что у них была какая-то особая адаптация к холоду. Но это многообещающее открытие.

Дракенмиллер считает вполне вероятным, что у аляскинских динозавров были по крайней мере некоторые отличительные черты, такие как поведение, которое эволюционировало, чтобы помочь справляться с арктическими условиями. «Есть основания полагать, что, возможно, некоторые из более мелких видов, особенно травоядные, возможно, были достаточно малы, чтобы укрыться и впасть в спячку на зиму», — говорит он. Эти предварительные намёки исходят от годичных колец на поперечных срезах костей, например, как на стволах деревьев, — отметин, которые показывают, как модель роста животного менялась от года к году. Если рост прекращается, например, во время спячки, разрыв оставляет кольцо. По словам Дракенмиллера, эти отличительные полосы были обнаружены у нескольких динозавров со склонов реки Колвилл, некоторые из которых, возможно, впали в спячку. Это дополняет свидетельства из других источников о том, что у динозавров могли быть по крайней мере некоторые необходимые приспособления для того, чтобы рыть норы.

В 2007 году окаменелый скелет ориктодромеуса — динозавра размером с немецкую овчарку — был найден вместе с двумя его детенышами в уютной маленькой дыре на юго-западе Монтаны. Все это было захоронено и пролежало там нетронутым около 100 миллионов лет. Они являются частью рода Thescelosaurus, представители которого также были обнаружены на участке реки Колвилл. «И тот факт, что у нас есть близкие родственники на Аляске, предполагает, что эти виды тоже могут рыть норы, но впадать в спячку», — говорит Дракенмиллер. К сожалению, доказать это будет крайне сложно, если не считать ещё одной норы в Арктике.

Другая возможность заключается в том, что динозавры справлялись с холодом так же, как и многие современные млекопитающие, накапливая слой жира. Дракенмиллер приводит в пример лосей и карибу, которые каждое лето набирают вес, а затем выживают за счёт комбинации своих жировых запасов и низкокачественного корма зимой, когда пищи не хватает «… они делают это, по сути, медленно голодая», — говорит он. «Нет причин, по которым динозавры не могли этого сделать».

Но есть одна адаптация, которая более очевидна: как динозавры регулировали температуру своего тела. Учёные спорят о том, были ли динозавры теплокровными или хладнокровными с момента их открытия. В 19 веке широко распространено мнение, что они по сути были массивными экзотермическими рептилиями — они не могли генерировать собственное тепло тела и нуждались в солнечных ваннах, как современные.

Когда в 1854 году в Лондоне были представлены культовые скульптуры динозавров в Хрустальном дворце, они напоминали коренастых чешуйчатых ящериц. Но по мере того, как эксперты узнавали больше о жизни динозавров — и начали понимать, что современные птицы — это, по сути, динозавры с клювами и перьями, многие начали сомневаться, было ли это правдой. В конце концов, они пришли к выводу, что динозавры, вероятно, поддерживали температуру где-то между рептилиями и птицами, и всё же до недавнего времени веских доказательств всё ещё не хватало.

Арктические динозавры меняют это.

Поразительно, но в ископаемых пластах Аляски никогда не находили окаменелых останков рептилий — только птиц, млекопитающих и динозавров. Конечно, не все динозавры обязательно были теплокровными. Есть свидетельства того, что температура их тела могла варьироваться на целых 17°C в зависимости от группы, от 29°C до 46°C. Для сравнения, температура большинства млекопитающих находится в диапазоне от 36 до 40°C, в то время как у птиц значительно теплее, от 41 до 43°C.

Эндотермические животные обычно имеют определённые общие характеристики, такие как более высокие темпы роста и потребность в большем количестве пищи. Но что особенно важно, считалось, что именно это позволило некоторым группам пережить глобальное похолодание, исторически ответственное за вымирание динозавров. Если млекопитающие и птицы могли с этим справиться, то почему не арктические динозавры?

Когда в 1980-х годах стали накапливаться свидетельства существования аляскских динозавров, учёные уже поняли, что им может понадобиться другое объяснение. Сегодня считается, что настоящей причиной вымирания большинства видов является их размер, а это означает, что им просто требовалось больше еды, чем было доступно. Исключение составляли «манирапторы», от латинских слов manus — «рука» и rapio — «хватать». Самые маленькие пернатые представители этой группы — те, что весили около килограмма, — могли цепляться и приспосабливаться.

С каждым новым открытием эти почти полярные динозавры дают ключ к разгадке разнообразия и стойкости их родственников по всей планете — и показывают, что они были намного больше, чем просто гигантские ящерицы.