Дромеозавриды могли пользоваться крыльями во время бега

Пробежав вдоль берега доисторического озера, этот маленький хищный динозавр оставил следы, по которым ученые смогли оценить его скорость. Рисунок © Alex Boersma с сайта science.org

Окаменевшие кости и мягкие ткани позволяют ученым воссоздавать внешний вид вымерших животных, но мало что могут поведать об их поведении. Приподнять завесу этой тайны помогают ихнофоссилии — ископаемые следы жизнедеятельности. Следовая дорожка мелкого хищного динозавра, найденная в Южной Корее, позволила не только оценить скорость бега животного, исходя из длины его шага и предполагаемых размеров, но и прийти к выводу, что вряд ли этот динозавр достиг такой скорости без помощи крыльев. Это исследование подтверждает, что попытки перейти к активному полету предпринимались среди различных эволюционных линий динозавров, и активно использовали крылья как животные, лазающие по деревьям, так и бегающие по земле.

Возникновение птичьего полета — все еще одна из самых активно обсуждаемых эволюционных загадок (см. подробный разбор этой темы в новости Динозавры переходили к активному полету минимум трижды, «Элементы», 22.12.2020). Еще в конце XIX века были предложены две модели, объясняющие возникновение активного полета у пернатых динозавров, предков современных птиц. Во-первых, птицы могли произойти от бегающих предшественников, которым крылья помогали эффективнее бегать и прыгать в погоне за добычей (Are birds derived from dinosaurs? A 1879 Debate Between Prof. Benjamin F. Mudge and Dr. Samuel W. Williston). Во-вторых, у птиц могли быть древесные предки, которые совершали планирующие прыжки подобно микрораптору (см. картинку дня Четырехкрылый микрораптор): это позволяло не только избегать наземных хищников, но и преодолевать сравнительно большие расстояния (Предки птиц, возможно, были четырехкрылыми, «Элементы», 05.10.2009).

Позже появились и другие гипотезы. В 1999 году была предложена модель «прыгающего проависа»: согласно ей, птицы произошли от хищников, которые не догоняли, а подкарауливали своих жертв, забравшись на возвышенность и дожидаясь подходящего момента для прыжка (J. Garner et al., 1999. On the origins of birds: the sequence of character acquisition in the evolution of avian flight). А в начале XXI века появилась модель, согласно которой птичьи крылья произошли от передних конечностей динозавров, адаптированных к постоянным восхождениям по крутым склонам (Птицы научились летать, взбегая по склонам?, «Элементы», 25.01.2008). Забираясь на скалы или стволы деревьев, чтобы спастись от хищников или настигнуть убегающую жертву, такие ящеры били крыльями как современные птенцы летающих птиц, и со временем самыми эффективными «бегунами вверх» стали те животные, что били крыльями под определенным углом к горизонтальной плоскости, создавая аэродинамическую силу.

Четыре гипотезы возникновения птичьего полета: «прыгающая», «бегающая», «по склонам» и «древесная». Судя по отпечаткам, найденным в Южной Корее, мелкие пернатые динозавры вполне могли следовать второй гипотезе для более шустрого перемещения, — хотя это не исключает возможности использования всех четырех одними и теми же животными. Рисунок из статьи S. Chatterjee, R. Templin. 2012. Palaeoecology, Aerodynamics, and the Origin of Avian Flight

Так какая же из этих гипотез отражает реальный путь возникновения птичьего полета? Вполне возможно, что все вместе: предки птиц могли жить в сложной среде, где приходилось и бегать по земле, и лазать по деревьям, и набрасываться на ящериц или других мелких животных из засады (C. Glen, M. Bennett, 2007. Foraging modes of Mesozoic birds and non-avian theropods). Однако тем интереснее обнаруживать ископаемые доказательства такого поведения, — и международной группе исследователей из США, Канады, Китая и Южной Кореи повезло изучить необычную следовую дорожку, оставленную мелким хищным динозавром примерно 106 миллионов лет назад. Она была обнаружена в отложениях формации Чинджу (Jinju Formation) в Южной Корее, которые когда-то были берегом озера (K. Kim et al., 2018. Smallest known raptor tracks suggest microraptorine activity in lakeshore setting).

Следы, принадлежащие ихнотаксону Dromaeosauriformipes rarus, отличаются крохотными размерами: каждый отпечаток — всего около сантиметра в длину. Это одни из самых маленьких следов, оставленных динозаврами. Предположительно, отпечатки принадлежат представителю микрорапторин (Microraptorinae), подсемейства хищных динозавров-дромеозаврид, среди которых встречались очень мелкие виды (в том числе и рыбоядные, что может объяснить присутствие таких следов на берегу озера; см. L. Xing et al., 2013. Piscivory in the feathered dinosaur Microraptor). Всего было найдено две следовые дорожки: одна из семи отпечатков, между которыми промежутки составляли около 4,62 сантиметра, и вторая из трех следов, промежутки между которыми были примерно в 5–6 раз длиннее — 25,16 и 31,28 сантиметра.

Следовая дорожка 2 из формации Чинджу: сам сохранившийся пласт породы с отпечатками ног динозавра (A) и его прорисовка (B; обратите внимание на следовую дорожку 1 слева и оцените расстояние между следами), а также фотографии сохранившихся следов (C1-2; D1-2 и E1) с оценкой их глубины (C3, D3). Рисунок из обсуждаемой статьи

Каким же образом столь крохотное животное смогло оставить такие длинные шаги, которые по соотношению между длиной отпечатка и длиной шага превосходят любые другие отпечатки хищных динозавров? Чтобы разобраться, исследователи изучили как саму следовую дорожку, так и оценили предполагаемую высоту бедра животного (она важна для оценки скорости животного), исходя из пропорций других известных микрорапторин. Согласно их расчетам, высота бедра Dromaeosauriformipes rarus составляла всего 4,75 сантиметра, а скорость передвижения при создании следовой дорожки 2 достигала 10,5 м/с, или 37,8 км/ч. С учетом размеров динозавр бежал быстрее, чем любое известное наземное четвероногое, и даже если увеличить высоту бедра до общей длины всей задней конечности, Dromaeosauriformipes все еще остается одним из самых шустрых животных на планете.

Возможно ли, что этот крохотный динозавр, двигаясь по мокрому озерному берегу, выдавал сравнительную скорость выше, чем гепард или страус? Исследователи полагают, что не все так просто, и на самом деле Dromaeosauriformipes мог бежать не так уж быстро — просто благодаря работе оперенными передними конечностями каждый его шаг был чрезвычайно длинным. Даже незначительное преувеличение шага животного может приводить к искусственно завышенной скорости бега, так что, вероятно, маленький динозаврик не несся как ракета, совершая аномально длинные шаги, а взмахивал передними конечностями при шаге, вероятно, чтобы не завязнуть в грязи, и перемещался с помощью шагов-прыжков.

Если у Dromaeosauriformipes, подобно микрораптору, были удлиненные перья на ногах, его прыжки можно объяснить тем, что, зайдя на особенно мокрый участок берега, он постарался как можно быстрее его миновать, чтобы не запачкать оперение. Рисунок © Julius Csotonyi с сайта novataxa.blogspot.com

Авторы приходят к выводу, что возникновение полета среди динозавров не было линейным процессом, и эта способность независимо развилась среди множества линий доисторических ящеров. Исходя из примитивного строения крыла у оперенных динозавров, оно было менее эффективным создателем подъемной силы, чем у современных летающих птиц, так что ближе всего должны были приблизиться к активному полету именно мелкие виды или детеныши крупных. Вероятно, окажись мы на Земле мезозойской эры, то увидели бы не просто летающих «птиц» и нелетающих «динозавров», но и множество промежуточных вариантов, перепархивающих с ветки на ветку, планирующих между деревьями или несущихся прочь серией длинных прыжков.

Источник: T. A. Dececchi, K. S. Kim, M. G. Lockley, H. C. E. Larsson, T. R. Holtz Jr., J. O. Farlow, M. Pittman. Theropod trackways as indirect evidence of pre-avian aerial behavior // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2024 DOI: 10.1073/pnas.2413810121.

Анна Новиковская