Характер роста динозавров и происхождение птиц
Мы очень много знаем об онтогенезе костных тканей у динозавров, и гораздо меньше о нём у видов млекопитающих. Главной проблемой, связанной с палеогистологическими исследованиями, был ответ на вопрос, на кого больше были похожи динозавры в физиологическом плане: на эктотермных рептилий, или на эндотермных птиц и млекопитающих. В 1960-х и 1970-х годах Арман де Рикле и его коллеги в Париже выяснили, что кость динозавра не является типичной рептильной костью, но вместо этого она сильно васкуляризирована, подобно костям птиц и млекопитающих. В целом это дало основание полагать, что динозавры быстро росли, и что рост поддерживался высоким уровнем метаболизма. Эти открытия внесли свой вклад в смену парадигмы динозавров — с медлительных, тупых и холоднокровных гигантов на красочных, динамичных и теплокровных существ. Однако, некоторые исследования показали, что быстрый рост не может просто коррелировать с эндотермией, или теплокровностью, поэтому простого ответа на вопрос относительно эндотермии и эктотермии не существует. Вместо этого у динозавров обнаружена богатая и разнообразная картина уникальных типов роста и физиологии.
Существует много видов динозавров, они жили на протяжении большого отрезка времени, приблизительно 160 миллионов лет, и достигали максимального для взрослой особи размера в диапазоне от примерно 1 килограмма до 75 тонн. Некоторые динозавры выжили и в процессе эволюции превратились в птиц{5}, и это ещё один крупный переход. Де Рикле, Жак Кастане, Джек Хорнер и их коллеги по всему миру улучшили качество выборки по различным костям и их сравнению с ныне живущими аналогами, и также разработали скелетохронологический метод, который дал информацию о темпах роста.
Кевин Падиан и его коллеги сообщили, что у многих видов динозавров в компактной костной ткани имеется кость различных типов, отражающая изменения в темпе роста; похоже, что в конце жизни рост замедляется или даже прекращается. Мы знаем, что, даже если стратегии роста у динозавров сильно различались, эти животные росли в темпе, существенно опережающем таковой у ныне живущих рептилий, далёких от птиц с позиций систематики. Даже крупнейшие из динозавров достигали взрослого размера меньше, чем за три десятка лет. Длинные кости крупных динозавров и птерозавров в большинстве случаев состоят из хорошо васкуляризированной фиброламеллярной кости, что отражает быстрый темп роста. Этот вид костной ткани обнаруживается у коров, лошадей, лосей и других крупных млекопитающих, а также у крупных птиц. Но ранние птицы и многие динозавры не всегда обладают костью такого типа, и если он у них есть, это не обязательно вся компактная костная ткань.
Большой объём палеогистологических исследований был проведён в отношении динозавров-зауропод.[45] Особый интерес к этим животным вполне оправдан, поскольку они были самыми крупными наземными животными. Особенности гистологии костей передней и задней конечности были использованы Мартином Сандером и его студентами в Бонне для изучения темпа метаболизма и поиска ответа на вопрос, достигались ли большие размеры за счёт увеличения темпов роста, или же продления времени роста. Крупные юрские формы, потенциально эндотермные, явно росли быстро — несомненно, быстрее, чем самые ранние виды зауропод. Mamenchisaurus, позднеюрский зауропод из Китая, рос с максимальной средней скоростью 2 тонны в год, и это замечательное достижение для метаболизма. Некоторые виды демонстрируют пластичность в развитии, и действительно, различные онтогенетические «стадии» можно распознать, основываясь на различных видах гистологии костной ткани в пределах одного вида.
Если использовать для сравнения только современных рептилий с их замедленным темпом метаболизма, то можно прийти к выводу, что огромному юрскому зауроподу Apatosaurus должно было требоваться до 120 лет, чтобы дорасти до своего полного огромного размера. Но, изучая гистологию костей, мы знаем, что Apatosaurus должен был достигнуть своего полного размера в возрасте всего лишь от десяти до двенадцати лет; эта картина больше сходна с наблюдаемой у эндотермных птиц и млекопитающих.
Другие виды динозавров также стали объектом палеогистологических исследований, включая, разумеется, харизматичных теропод — группу, к которой принадлежит не только Tyrannosaurus rex, но также и птицы. Возможность определить, когда и как появился эндотермный тип роста у птиц, представляет большой интерес.
45
Описание Монти Пайтоном динозавров-зауропод может показаться знакомым: «тонкий с одного конца, гораздо толще в середине, и дальше снова тонкий на другом конце» (www.youtube.com/watch?v = cAYDiPizDIs).