Диета диплодока-3

Альберт Кулик,
кандидат биологических наук
«Химия и жизнь» №7, 2022

Многие пытались накормить диплодока, но не у многих получалось
Народная околопалеонтологическая мудрость

Скелет Diplodocus sp. в Зоологическом музее Копенгагена («Википедия»)

О проблеме динозавров в истории биосферы Земли сказано много. Но далеко не всё. Причём — в самом фундаментальном смысле, в смысле сбалансированности их диеты. Исправим это упущение с помощью новой гипотезы, которая заставляет по-новому взглянуть на образ жизни растительноядных гигантов.

К истории вопроса

В свое время в журнале «Химия и жизнь» появились две публикации, посвящённые питанию гигантских динозавров и отражающие состояние изученности, а также и самого понимания на выделенный момент времени этой непростой и крайне интригующей проблемы: М. Зельгейм. Диета диплодока («Химия и жизнь», 2001, 4); С. Анофелес. Диета диплодока-2 («Химия и жизнь», 2008, 4).

В них рассмотрены пять групп крупных наземных растений, которые, по данным палеоботаники, процветали в юрском периоде, на предмет возможности их использования диплодоком для питания. Это древовидные папоротники; огромные и ветвистые хвойные растения (араукарии и мамонтовые деревья); листопадные гинкго; саговники и ныне вымершие родственные им беннетитовые.

Неприятная для диплодока особенность их всех, кроме гинкго и хвойных, — единственная точка роста на верхушке растения. Съел ее диплодок — и нет дерева. Прошелся диплодок по зарослям папоротника — и нет больше леса. С хвойными другая незадача. У них твердые и колючие иголки, а также смола, питательность же отнюдь не рекордная; особенно мало в хвойных веточках белка. В общем, сейчас никто, кроме некоторых специализированных насекомых, поедать хвою даже не пытается. Выходит, не могли все эти растения создавать обширные леса, динозавры их сжирали еще на стадии подлеска. А если не было обширных лесов, то и насытить свои многотонные туши травоядным динозаврам было нечем.

Получается замкнутый круг. Выйти из него авторы в упомянутых статьях предлагали так. В мезозое были еще водоросли, много водорослей в неисчислимых внутренних водоемах. Диплодок мог поглощать их в огромных количествах без всякого ущерба для растительности. Не воспользоваться столь очевидной и роскошной кормовой базой диплодок никак не мог. И стало быть, гигантские динозавры, скорее всего, были не травоядными, а водорослеядными существами.

Не органикой единой

Понятно, что за истекшее с тех пор время появилось множество других публикаций на эту тему. Вообще, совокупная научная и околонаучная мировая литература по динозаврам, в основу которой положены, главным образом, палеонтологические артефакты, огромна и разнообразна. Но вот что удивительно: во всем этом море информации нет специальных сведений о минеральном питании «ужасных ящеров» и его источниках. Можно даже сказать, что такой вопрос никогда и не поднимали в принципе, а не то чтобы во весь исполинский диплодоковый рост. Однако это все равно, что создавать многочисленные трактаты о кулинарии и ничего не сказать о соли. Попробуем закрыть пробел, а заодно получить новые соображения о жизни гигантов древности.

Проблему минерального питания живых организмов вообще, а динозавров — в особенности, никак не обойти. Уже потому, что биогенные незаменимые для жизни минеральные вещества всегда были в дефиците на Земле. Именно они во все геологические времена выступали (и выступают) по отношению к жизни в роли главнейшего лимитирующего фактора. Эволюция живой природы всегда проходила в условиях жесточайшего противоречия между генетически обусловленным безграничным стремлением живого к размножению и ограниченностью минеральной пищи, доступной для потребления в сфере их обитания. Яркой иллюстрацией оказывается тот факт, что вовлечение в оборот минеральных удобрений обеспечило вторую зеленую революцию, которая позволила в XX веке накормить быстро растущее население планеты.

Наглядным показателем остроты проблемы могут служить случаи из жизни животных. Так, в условиях минерального голода северные олени, в норме питающиеся ягелем, включают в свой рацион несвойственную и, казалось бы, даже чуждую им животную пищу: поедают леммингов, яйца и птенцов гнездящихся на земле птиц, кости павших животных, а также выгрызают пятна почвы и снега, на которые попала чья-то моча. В свою очередь, лемминги, как и другие грызуны, поедают кости павших животных, сброшенные оленями рога, скорлупу птичьих яиц, а также используют другие источники минеральных элементов. Известный в прошлом московский зоолог А.Н. Формозов наблюдал во влажных лесах Дальнего Востока, как белка запасает мелкие кости, развешивая их на сучках, как грибы. Недавно в Южной Африке на видео попал жираф, непривычно сгибающий свою длиннющую шею к земле и обгладывающий кости давно павшего буйвола. Такому пищевому поведению зоологи даже дали специальное название — «остеофагия».

Минеральный парадокс диплодока

Однако если даже такие малые существа, как современные грызуны, испытывают острый недостаток в минеральном питании, что же тогда говорить о мезозойских рептилиях с их чудовищной телесностью? Диплодок ведь не только мощная мускулатура и другие ткани, образующие его внутренние органы, которые сами по себе постоянно требуют для своей жизнедеятельности много минеральных веществ. Это еще, и даже прежде всего, могучий костный скелет, на образование которого требуется огромное количество одного только кальция. К тому же у многих видов динозавров, особенно растительноядных, к внутреннему скелету добавляются массивные наружные костные образования, имеющие то или иное назначение. В общем, для необычайно длительного процветания динозавров, их триумфальной эволюции на всей планете требовались не только органические, но и огромные минеральные пищевые ресурсы.

Понятно, что хищные динозавры получали минеральное питание вместе с мясом и костями своих жертв. Но как решали эту задачу растительноядные гиганты? Этот вопрос совсем не прост. Он осложняется тем, что юрский и меловой периоды, на которые приходится пышный расцвет мезозойских рептилий вообще и динозавров в особенности, повсеместно характеризовались влажным и теплым климатом.

Юрский период — время крупных трансгрессий, когда моря покрывали значительные площади континентов. Климат тогда был мягкий тропический, на континентах преобладали обширные низменные пространства, покрытые озерами и болотами. Да и в следующем меловом периоде повсеместно господствовал тропический и субтропический климат. Важный вклад в тепло вносил мощный парниковый эффект, вызванный высоким содержанием углекислого газа в атмосфере. В этих условиях, как мы знаем из геохимической науки, вода закисляется, жизненно важные минеральные элементы, особенно кальций, становятся очень подвижными и легко выносятся за пределы влажного биотопа. Так что «солевой вопрос» должен был сохранять остроту и актуальность на всем протяжении существования мезозойских рептилий.

Впрочем, противостоять минеральному голоду им помогала одна физиологическая особенность. В отличие от предков-амфибий, тело рептилий покрылось роговым чехлом, поэтому они перестали терять влагу через кожу, а вместе с нею — и минеральные соли, в особенности хлориды. Нельзя исключать также и другие природные источники минеральных элементов, не связанные с растительной пищей, которые использовали рептилии (как это делают, например, современные млекопитающие, активно отыскивающие всюду так называемые солевые лизунцы).

Однако чтобы основательно разобраться в проблеме, придется детально рассмотреть упомянутые выше и вездесущие в бытность динозавров внутренние водоемы. Но уже под другим углом зрения.

Диплодок не был истым вегетарианцем!

Диплодок не мог пережевывать пищу, поскольку зубы имел только спереди: захваченную порцию еды он проглатывал целиком. А для ее перетирания в желудке нужно дополнительно заглатывать камни-гастролиты, как это делают, кстати, и нынешние потомки динозавров — полностью беззубые птицы. В том числе, и даже в особенности, хорошо известные нам домашние куры, утки, гуси.

На основании гистологических исследований костных образцов, палеонтологи узнали, что молодь диплодока росла очень быстро, достигая половой зрелости к возрасту чуть более десяти лет. Но как можно столь быстро нарастить десять тонн мяса и костей на грубой и малокалорийной растительной диете? К тому же подрастающий диплодок никак не мог доставать пищу с высоких деревьев — не дотягивался. А внизу еще не было питательных трав. Для быстрого роста ему, несомненно, требовались какие-то другие или, по меньшей мере, дополнительные источники питания, особенно по части белков и минералов.

Таковые он, безусловно, имел и находил без особого труда, иначе бы не состоялся как динозавр. А где? И тут вспоминаем гипотезу о его питании водорослями. Ведь они не только источник доступной, питательной, обильной и стабильной пищи. В них, в отличие от наземных растений, много минеральных веществ: водоросли обладают высокой зольностью. Как не воспользоваться таким даром природы?

Однако это не единственный возможный источник минералов в меню «травоядного» диплодока. Не исключено, что ему и его собратьям больше подходит обобщающий термин «многоядность» (полифагия), и даже миксофагия — поедание не только растительной, но и животной пищи, поскольку диплодок и ему подобные не могли быть абсолютными вегетарианцами. Почему?

Есть основания полагать, что своему эволюционному успеху и длительному процветанию на Земле мезозойские позвоночные животные в значительной степени были обязаны существовавшему рядом с ними миру беспозвоночных. И прежде всего — моллюсков. Теплый и влажный тропический климат способствовал широкому распространению моллюсков в мезозое. Более того, их было очень много, не случайно к меловому периоду относятся огромные отложения, сформированные различными раковинами. Диплодок, особенно на ранних стадиях своего развития, вполне мог употреблять этих моллюсков в пищу наряду с наземной зеленой растительностью, как северный олень — леммингов.

Однако вернемся к воде. В мезозойских внутренних водоемах, на обширных морских отмелях было изобилие брюхоногих и двустворчатых моллюсков типа нынешних малоподвижных и преимущественно донных прудовиков, перловиц, беззубок. Диплодок легко захватывал их со дна водоема: его челюсти с двумя рядами конических зубов на переднем крае вполне соответствовали этой задаче. Захватывал, разумеется, прямо с плотной известковой раковиной. И мясо съел (белки которого пойдут на построение мускулатуры и внутренних органов), и кальцием обзавелся (он будет израсходован на построение костного скелета). Так ведь еще и в некотором роде гастролиты в виде твердых минеральных раковин!

Следует также иметь в виду, что, захватывая водоросли, диплодок непроизвольно и неизбежно отправлял в рот и некоторую массу застрявших в них мелких животных, включая брюхоногих моллюсков, рыб, червей и ракообразных. Именно так, потребляя белково-минеральную добавку из моллюсков, диплодок в своем развитии мог быстро набирать вес и достигать огромных размеров и по скелету, и по мускулатуре, да и по внутренним органам тоже.

Проблема шеи

Что касается длинной шеи диплодока, то она в контексте такого образа жизни отрастала не только и, возможно, даже не столько для того, чтобы доставать зеленую еду с верхушки высоких папоротниковых деревьев. Напротив, стоя ближе к берегу водоема или «по колено» в воде, он «закидывал удочку» в разные стороны и так добывал больше водорослей и моллюсков.

Не столь давно палеонтологи считали, что диплодок ходил по мезозойским просторам с высоко поднятой головой, чтобы дотянуться до сочной и мясистой верхушки высоких папоротников, которыми не могли овладеть малорослые конкуренты. Художники-анималисты чаще всего изображали и продолжают изображать его именно в такой позе. Однако динозаврам со столь длинной шеей нужно было иметь необычайно большое и мощное сердце, чтобы толкать кровь к голове. Например, у диплодока массой в 20 тонн сердце должно было весить не меньше тонны. Иначе оно не смогло бы прокачивать кровь по всей длине его тела. А если голова длительно находилась высоко над землей, то диплодок тратил бы почти половину своих сил на то, чтобы транспортировать кровь вверх, как воду на водокачку.

Современные исследования с использованием компьютерного моделирования показали, что на самом деле диплодок обычно держал шею не вертикально, а горизонтально: его расщепленные шейные позвонки, поддерживаемые двумя эластичными связками, больше подходят для движения шеи вниз, а также влево и вправо, нежели вверх. Оказалось, что и зубы диплодока больше приспособлены для прочесывания низкой растительности, а равно и водорослей, нежели для срывания листьев с верхушек высоких деревьев. Так что длинная шея позволяла диплодоку не тянуться вверх, а собирать пищу с нижнего яруса, при этом охватывая как можно более значительную площадь вокруг себя.

И в заключение

Диплодок не был истым вегетарианцем. Его полифагия (наземная растительность — водоросли — беспозвоночные, особенно брюхоногие и двустворчатые моллюски) дает ключ к разгадке не только биологического феномена этого «ужасного ящера», но и вообще всей эпохи мезозоя с ее зоологическим гигантизмом. Эта полифагия вполне разрешает проблему питания как растительноядных, так и хищных животных, составлявших мезозойские макроэкосистемы. Она обеспечивает изобильное поступление и белка, и минералов.