Рождались на четырех лапах, вырастали на двух: как странная доисторическая рептилия полностью перестраивала тело в юности

В позднем триасовом периоде, около 215 миллионов лет назад, структура сухопутных экосистем существенно отличалась от более поздних геологических эпох. Доминантное положение на суше занимали не динозавры, которые в то время находились на ранних стадиях своего развития, а псевдозухии — обширная эволюционная ветвь рептилий, к которой принадлежат предки современных крокодилов.

Среди псевдозухий выделялась специфическая группа под названием шувозавриды (Shuvosauridae). В процессе эволюции эти животные выработали анатомический план строения, который в значительной степени предвосхитил облик более поздних двуногих динозавров. Шувозавриды передвигались на задних конечностях, имели длинную шею, крупные орбиты глаз и вытянутые челюсти, полностью лишенные зубов. В новом масштабном исследовании, опубликованном в научном журнале Journal of Vertebrate Paleontology, палеонтологи Эллиотт Армор Смит и Кристиан Сидор из Вашингтонского университета представили подробное описание нового представителя этой группы — вида Sonselasuchus cedrus (сонселазух).

Ценность данной работы заключается не только в открытии ранее неизвестного вида, но и в огромном объеме проанализированного окаменелого материала. Это позволило ученым детально реконструировать внешний вид животного, процесс его физического развития по мере взросления и особенности способа передвижения.

Уникальность выборки: от единичных находок к популяции

Основой для описания нового вида стал материал, извлеченный из карьера Kaye, расположенного на территории Национального парка Окаменелый лес в штате Аризона (США). Породы, в которых были найдены кости, относятся к геологической формации Чинле. В отличие от стандартных палеонтологических ситуаций, когда новый вид описывается на основе одного, пусть и хорошо сохранившегося скелета, исследователи столкнулись с масштабным костным скоплением.

Из породы было извлечено более 950 изолированных костей. Скелеты не сохранились в целом виде; элементы были перемешаны между собой. Чтобы определить количество животных, погибших в этом месте, ученые подсчитали наиболее часто встречающийся идентичный фрагмент — дистальную (нижнюю) часть левой бедренной кости. Оказалось, что захоронение содержит останки как минимум 36 особей Sonselasuchus cedrus.

Такая фрагментарность компенсировалась демографической полнотой. В распоряжении исследователей оказались кости животных самых разных размеров и возрастов. Например, длина найденных целых бедренных костей варьируется от 7,5 до 17,8 сантиметра. Наличие столь обширной размерной линейки позволило палеонтологам применить статистические методы для изучения процесса развития организма (онтогенеза) этой древней рептилии.

Анатомия черепа и пищевые адаптации

Несмотря на то что большая часть найденного материала относится к туловищу и конечностям, ученым удалось обнаружить и идентифицировать ключевые элементы черепа нового вида. Строение челюстей сонселазуха подтверждает его пищевую специализацию. Предчелюстная и верхнечелюстная кости, а также нижняя челюсть полностью лишены зубных альвеол.

Вместо зубов края челюстей образуют острый костный гребень. На внешней поверхности этих костей исследователи обнаружили плотную сеть мелких отверстий (нейроваскулярных форамен). В прижизненном состоянии через эти отверстия проходили кровеносные сосуды и нервные окончания, которые питали роговой чехол, покрывавший челюсти. Подобная структура клюва характерна для современных черепах и птиц, а в прошлом — для некоторых групп растительноядных динозавров. Острый роговой клюв позволял сонселазуху эффективно ощипывать и срезать мягкую растительность, которая служила основой его рациона.

Среди других особенностей черепа нового вида отмечается специфическое строение квадратной кости (элемента, соединяющего нижнюю челюсть с черепом) и крыши черепа. В частности, верхний край глазницы, образованный лобной костью, имеет более сглаженную форму по сравнению с родственным видом Shuvosaurus, найденным в Техасе.

Определение возраста популяции

Одним из главных вопросов исследования стало установление возраста погибших животных. Размер костей не всегда является точным индикатором зрелости рептилии, поэтому палеонтологи обратились к анализу костных швов.

В позвоночнике рептилий основное тело позвонка и его верхняя часть (невральная дуга) изначально формируются как отдельные элементы, соединенные хрящевой тканью. По мере того как животное достигает физиологической зрелости, эти элементы полностью срастаются, и шов между ними исчезает. В выборке из карьера Kaye подавляющее большинство позвонков (включая шейные, туловищные и хвостовые) сохранились либо в виде изолированных тел без дуг, либо с четко видимыми линиями срастания. Это анатомическое свидетельство указывает на то, что почти все 36 особей в скоплении были физически не сформировавшимися, активно растущими животными — молодняком или подростками. Взрослые особи в данном захоронении практически отсутствуют.

Математика роста и механика передвижения

Ранее на основе строения таза и задних конечностей родственных видов было установлено, что взрослые шувозавриды передвигались исключительно на двух задних ногах. Выборка разноразмерных конечностей Sonselasuchus cedrus дала ученым возможность проверить, рождались ли эти животные двуногими, или их пропорции менялись со временем.

Исследователи измерили десятки плечевых (передняя конечность), бедренных и большеберцовых (задняя конечность) костей. Для анализа использовался метод логарифмической регрессии, который позволяет математически описать скорость роста разных частей тела по отношению друг к другу.

Результаты измерений выявили строгую закономерность: кости передних и задних конечностей росли с разной скоростью. Плечевая кость увеличивалась в размерах изометрично (пропорционально общему росту тела), в то время как бедренная кость демонстрировала выраженную положительную аллометрию. Это означает, что по мере взросления животного его бедро становилось непропорционально массивнее, шире и длиннее по сравнению с передними лапами.

Такая разница в темпах роста напрямую связана со сменой биомеханической нагрузки. На ранних этапах жизни детеныши сонселазухов имели более равномерные пропорции и, вероятно, часто опирались на все четыре конечности при передвижении или отдыхе. По мере того как животное росло, центр его тяжести смещался назад. Задние конечности принимали на себя всю массу тела и основную двигательную функцию. Передние конечности переставали выполнять опорную роль, относительно укорачивались, и взрослая рептилия полностью переходила к двуногому способу передвижения.

Климатический кризис и причины массовой гибели

Массовое скопление исключительно молодых особей одного вида требует экологического обоснования. Геологический и палеоклиматический контекст формации Чинле позволяет восстановить события, предшествовавшие образованию этого костного слоя.

Анализ древних почв (палеопочв) и изотопные исследования показывают, что около 215 миллионов лет назад климат в этом регионе претерпевал серьезные изменения. Характерные для раннего триаса влажные муссоны постепенно уступали место длительным периодам сильной засухи. Растительный покров менялся, а водные ресурсы истощались.

Наличие стада молодых особей подтверждает теорию о том, что шувозавриды были социальными животными. Поведенческие модели показывают, что в условиях климатического стресса группы травоядных концентрируются вокруг последних доступных водоемов. Вероятно, во время экстремальной засухи стадо молодых сонселазухов оказалось в ловушке у пересыхающего источника воды на территории древней поймы, где животные погибли от обезвоживания или истощения.

Спустя некоторое время после их гибели прошел мощный, но кратковременный локальный паводок (разлив русла реки). Поток воды подхватил высохшие останки, разрушил сочленения скелетов, перемешал кости и погреб их под толстым слоем грязи и песка, обеспечив их сохранность на сотни миллионов лет.

Значение исследования для палеонтологии

Описание Sonselasuchus cedrus предоставляет научному сообществу важные данные о макроэволюционных процессах позднего триаса. Окаменелости показывают, что шувозавриды были крайне успешной группой, распространенной на значительных территориях суперконтинента Пангея — их следы находят в Северной и Южной Америке, Африке и Индии.

Эта группа рептилий первой сформировала успешный биологический тип быстрого двуногого растительноядного с облегченным черепом и роговым клювом. Позже, в юрском и меловом периодах, этот же анатомический план будет независимо выработан совершенно другой ветвью эволюции — динозаврами-орнитомимидами. Это является ярким примером эволюционной конвергенции, когда разные животные приходят к одинаковым решениям под воздействием схожих экологических задач.

Однако успешная морфологическая адаптация не гарантирует выживания вида при глобальных катастрофах. Эволюционная линия шувозавридов полностью оборвалась во время массового вымирания в конце триасового периода (около 201 миллиона лет назад). Исчезновение этих специализированных травоядных, наряду с гибелью многих других групп псевдозухий, освободило обширные экологические ниши. Именно это событие создало благоприятные условия для последующего эволюционного взрыва и глобального доминирования динозавров в мезозойскую эру. Изучение популяций, подобных найденной в карьере Kaye, позволяет ученым лучше понять, как функционировали экосистемы до этого переломного момента в истории планеты.

Источник:Journal of Vertebrate Paleontology