Гигантский динозавр Spinosaurus aegyptiacus оказался водоплавающим

Рис. 1. Устаревшая реконструкция (слева), изображающая спинозавра двуногим наземным хищником с хвостом, как у обычных динозавров-теропод, и новая, представляющая его специализированным водным животным с уплощенным гибким хвостом, служившим для плавания. Изображения из обсуждаемой статьи в Nature и видео, опубликованного на сайте журнала

У палеонтологов долго господствовала точка зрения, согласно которой среди динозавров (в отличие от нескольких других групп мезозойских рептилий) не было специализированных обитателей водной среды. Однако новые находки, сделанные в Марокко, показали, что по крайней мере один гигантский динозавр из группы теропод, Spinosaurus aegyptiacus, был настоящим водным животным. Судя по строению хвостовых позвонков, спинозавр плавал при помощи уплощенного гибкого хвоста, изгибая его в горизонтальной плоскости на манер тритонов и крокодилов.

В XX веке была популярна гипотеза о том, что многие гигантские динозавры, такие как завроподы и гадрозавры, вели водный или полуводный образ жизни. Однако новые данные по анатомии динозавров и по их следам заставили отказаться от этих взглядов. Сегодня считается доказанным, что завроподы и гадрозавры, как и все прочие хорошо изученные динозавры, были наземными животными (R. T. Bakker, 1971. Ecology of the Brontosaurs; R. Alexander, 2008. Mechanics of posture and gait of some large dinosaurs). В результате в течение нескольких последних десятилетий в палеонтологии господствовала точка зрения, что динозавры, в отличие от других групп мезозойских рептилий, так и не сумели освоить водную среду.

Статья большого международного коллектива палеонтологов во главе с Низаром Ибрагимом (Nizar Ibrahim) из Детройтского университета Милосердия (США), опубликованная 29 апреля в журнале Nature, бросает вызов этой устоявшейся точке зрения. В статье описаны хорошо сохранившиеся хвостовые позвонки динозавра Spinosaurus aegyptiacus, найденные в Марокко. Судя по их строению, спинозавр был специализированным обитателем водной среды.

Споры об образе жизни спинозавра продолжаются уже давно. Этот вид гигантских (до 16 м в длину) теропод был описан в 1915 году немецким палеонтологом Эрнстом Штромером. Его коллекция, включавшая найденный в Египте типовой экземпляр, была уничтожена при бомбежке Мюнхена в 1944 году. Затем появились новые находки, правда в основном фрагментарные. На их основе спинозавра реконструировали то как двуногого бегающего хищника (рис. 1, вверху), то как неторопливого четвероногого обитателя берегов рек и озер, добывавшего себе пропитание на мелководьях.

В 2014 году Ибрагим и его коллеги описали скелет молодого спинозавра, найденный в восточном Марокко в речных отложениях возрастом около 97 млн лет (сеноманский век позднемеловой эпохи). Новые данные по морфологии черепа, зубов и конечностей позволили авторам выдвинуть гипотезу о водном или полуводном образе жизни гигантской рептилии (N. Ibrahim et al., 2014. Semiaquatic adaptations in a giant predatory dinosaur). К числу адаптаций к жизни в воде были отнесены укороченные передние ноги, широкие ступни с уплощенными когтями, кости конечностей с редуцированными костномозговыми полостями (это делает кости более тяжелыми, чтобы проще было нырять) и некоторые детали строения черепа. Изогнутые челюсти и конические зубы спинозавра согласуются с идеей о том, что он питался в основном рыбой или другой скользкой водной живностью.

На тот момент исследователям еще не удалось найти хвостовые позвонки спинозавра (за исключением нескольких невразумительных фрагментов). Поэтому авторы представляли себе его хвост лишь по аналогии с другими тероподами, чей хвост имеет более или менее округлое сечение, не отличается гибкостью и вряд ли способен сильно помочь при плавании. В итоге в статье 2014 года спинозавр был представлен довольно неуклюжим животным, которое плавало, гребя ногами, а волнообразные изгибы тела и хвоста влево-вправо играли второстепенную роль.

Гипотеза Ибрагима и соавторов подверглась резкой критике со стороны других палеонтологов, которые сочли приведенные свидетельства неубедительными. Большинство продолжало считать, что водных динозавров никогда не было.

Но исследователи не пали духом. Они упорно продолжали свои раскопки в поисках недостающих частей скелета юного марокканского спинозавра. Их усилия увенчались успехом: удалось откопать почти полный набор хвостовых позвонков, строение которых убедительно подтвердило водную гипотезу (рис. 2).

Рис. 2. Хвостовые позвонки молодого спинозавра из Марокко, складывающиеся в почти полный скелет хвоста. Спинная сторона — слева. От позвонков отходят со спинной стороны длинные остистые (невральные) отростки, с брюшной — гемальные отростки или шевроны. Длина масштабной линейки — 1 м. Отдельно показан хвостовой позвонок №31 в процессе извлечения из породы: видно, что палеонтологам пришлось прокопать целый туннель, чтобы добраться до конца остистого отростка. Длина масштабной линейки — 10 см. Изображения из обсуждаемой статьи в Nature

Самая яркая особенность хвостовых позвонков спинозавра — необычайно длинные спинные (остистые) отростки. Ничего похожего нет у других теропод. Ясно, что при жизни хвост спинозавра был плоским и мог служить плавником. С этим согласуется несвойственная тероподам гибкость хвостового отдела позвоночника, особенно его дистальной (дальней от туловища) части. У других теропод из клады Tetanurae (к которой, помимо спинозаврид, относятся птицы и их ближайшая родня) боковые изгибы хвоста ограничены сильно развитыми сочленовными отростками позвонков (зигапофизами). Собственно, название Tetanurae означает «жесткие хвосты». Тенденция к ограничению подвижности хвоста особенно далеко зашла у ближайших птичьих родичей (см. Paraves) и самих птиц. У спинозавра всё наоборот: сочленовные отростки хвостовых позвонков в дистальном направлении уменьшаются вплоть до почти полного исчезновения. Это значит, что хвост спинозавра легко изгибался вправо-влево и мог служить для плавания (как у крокодилов, тритонов и аксолотлей, но не как у китов и сирен, которые при плавании машут хвостом вверх-вниз).

Чтобы убедиться в эффективности хвоста спинозавра как органа для плавания, авторы изготовили из упругого пластика плоские модели хвостов спинозавра, двух других четвероногих, плавающих при помощи боковых изгибов хвоста, — нильского крокодила и дунайского тритона, а также двух обычных, сухопутных теропод Coelophysis bauri и Allosaurus fragilis. Гидродинамические эксперименты с этими моделями показали, что хвост спинозавра радикально превосходил по своим плавательным характеристикам хвосты целофиза и аллозавра и мог служить почти таким же мощным плавником, как хвосты крокодила и тритона.

Наряду с данными, полученными ранее, исследование показало, что спинозавр был неплохим пловцом и настоящим водным динозавром, способным активно преследовать добычу не только на мелководье, но и вдали от берегов. Основу его рациона, скорее всего, составляла рыба. В том же слое верхнемеловых речных отложений, откуда происходят кости марокканского спинозавра, найдены ископаемые остатки двоякодышащих, целакантов (см. Coelacanth), пилорылых скатов и различных лучеперых.

Рис. 3. Пара спинозавров охотится на хрящевых рыб Onchopristis. Рисунок с сайта nationalgeographic.com

По мнению авторов, не исключено, что и другие представители семейства спинозаврид в той или иной степени освоили водную среду. Про их хвосты пока известно немного, но у них есть другие признаки, намекающие на адаптацию к водному образу жизни. Когда авторы в 2014 году на основе подобных признаков предположили, что спинозавр был водным животным, им не поверили, но теперь-то ясно, что интерпретация была правильной. Спинозавриды появились в юре и процветали в течение 50 миллионов лет (до начала позднемеловой эпохи). Возможно, их расцвет был связан как раз с освоением водной среды, где они успешно конкурировали с другими крупными плавающими хищниками.

Таким образом, мнение о неспособности динозавров адаптироваться к жизни в воде оказалось несколько преувеличенным. Любопытно, что и машущий полёт, и плавание с помощью плоского хвоста (то есть и воздушную среду, и водную) освоили представители одной и той же группы хищных динозавров-теропод (Tetanurae).

Источник: Nizar Ibrahim, Simone Maganuco, Cristiano Dal Sasso, Matteo Fabbri, Marco Auditore, Gabriele Bindellini, David M. Martill, Samir Zouhri, Diego A. Mattarelli, David M. Unwin, Jasmina Wiemann, Davide Bonadonna, Ayoub Amane, Juliana Jakubczak, Ulrich Joger, George V. Lauder & Stephanie E. Pierce. Tail-propelled aquatic locomotion in a theropod dinosaur // Nature. 2020. DOI: 10.1038/s41586-020-2190-3.

Александр Марков