Динозаври панували на суходолі гігантськими розмірами, але майже ніколи не еволюціонували до справді крихітних форм. Нове дослідження, на яке звертає увагу ScienceDaily, показує: однієї лише фізіології замало, щоб пояснити цю «відсутню» мініатюрну частину спектра розмірів, і частину відповіді можуть давати ранні ссавці.
Поки динозаври заважали ссавцям ставати великими, невеликі ссавці, ймовірно, «відплатили тією ж монетою», зайнявши екологічні ніші, у яких могли б з’явитися динозаври розміром із мишу.
Нижня межа розмірів динозаврів виявилася дивно високою
Тиранозавр рекс був грізним хижаком, а такі форми, як апатозавр, досягали справді колосальних мас. Водночас одне з найцікавіших запитань еволюції динозаврів стосується протилежного краю шкали: чому вони, на відміну від багатьох сучасних тварин, майже не ставали надзвичайно дрібними?
У роботі, опублікованій у журналі Evolution, науковці з Американського музею природознавства та Принстонського університету застосували математичні моделі, щоб простежити, як змінювався розмір тіла у різних груп хребетних. Для ссавців, птахів і черепах поєднання енергетики та фізіології добре пояснює спостережуваний діапазон розмірів. Але ті самі підходи не дають відповіді, чому навіть найменші динозаври (якщо не враховувати пташиний рід) залишалися відносно великими.
Наприклад, один із найменших відомих динозаврів Microraptor важив близько 450 грамів — приблизно як великий кролик. Це більш ніж у 200 разів важче за бджолиного колібрі, найменшого птаха світу (1,75 грама). Найменший ссавець, еструський землерийка, важить близько 1,8 грама, а карликовий гекон — лише 0,15 грама.
Малі тварини взагалі надзвичайно поширені в сучасних екосистемах: приблизно 75% видів ссавців і 90% видів птахів дрібніші за найменших відомих «непташиних» динозаврів.
«Малі тварини домінують у сучасних екосистемах. Якщо ми хочемо зрозуміти, як сформувалася сьогоднішня біорізноманітність, треба з’ясувати, чому крихітні динозаври, схоже, були відсутні», — пояснює провідна авторка дослідження, постдокторантка Принстонського університету Стефані Лечки (Stephanie C. Lechki).
Чи могли дрібні динозаври просто не зберегтися у викопному стані?
Один із перших варіантів пояснення — що дуже маленькі динозаври існували, але їхні крихкі кістки погано зберігалися, тому ми ще не знайшли їхні рештки. Однак, за словами авторів, ця гіпотеза погано узгоджується з наявними даними.
Багато родовищ, де виявляють динозаврів, одночасно містять численні скам’янілості набагато дрібніших тварин — ссавців, ящірок, амфібій та інших хребетних. Якби мишоподібні динозаври були поширені, принаймні частина їхніх кісток мала б траплятися поряд із цими крихітними видами. Натомість викопні рештки свідчать, що справді мініатюрні непташині динозаври були надзвичайно рідкісними або, можливо, взагалі не існували.
Моделі енергетики показали, що фізіології замало
Щоб зрозуміти, що ж заважало динозаврам ставати меншими, дослідники використали математичні моделі, які описують, як природний добір впливає на розмір тіла. Вони враховують риси фізіології, пов’язані зі споживанням енергії та розмноженням. Базова ідея така: еволюція має віддавати перевагу таким розмірам, за яких тварина найефективніше перетворює доступну енергію на потомство.
Коли цю концепцію застосували до різних груп хребетних, вона добре відтворила розподіл розмірів у ссавців, птахів і черепах, гірше — у змій, ящірок і крокодилів. А з динозаврами модель зіткнулася з особливою проблемою: навіть за дуже широкого діапазону припущень про їхню фізіологію не вдавалося пояснити, чому більшість непташиних динозаврів були помітно більшими, ніж «очікує» теорія.
Це вказує на те, що розміри динозаврів визначалися не лише фізіологією. Суттєву роль, ймовірно, відігравали екологічні фактори — конкуренція, хижацтво та доступ до різних екологічних ніш, які фактично встановили нижню межу можливих розмірів.
Співавтор дослідження Роджер Бенсон (Roger B. J. Benson), куратор палеобіології динозаврів музею, наголошує: відсутність крихітних динозаврів може бути не менш показовою, ніж наявність гігантських форм. Раніше вже було показано, що динозаври не дозволяли ссавцям еволюціонувати до великих розмірів до масового вимирання наприкінці крейди. Нова робота пропонує дзеркальну ситуацію для дрібних розмірів.
Як птахам вдалося «втекти» від цього обмеження
Результати також допомагають зрозуміти один із ключових поворотів в еволюції хребетних — появу птахів. Птахи походять від динозаврів, але сучасні види можуть бути набагато меншими за будь-яких відомих непташиних динозаврів.
Невдовзі після появи у ранній крейді птахи почали швидко зменшуватися до розмірів, яких жодна інша група динозаврів не досягала. За висновками авторів, фізіологія сама по собі не пояснює й цю швидку «мініатюризацію».
Дослідники припускають, що перелітний політ відкрив перед ранніми птахами зовсім нові екологічні можливості. Опанувавши політ, вони отримали доступ до інших середовищ та способів життя, які були недоступні їхнім наземним родичам-динозаврам. Це, ймовірно, дозволило птахам вийти з-під дії обмежень, що не давали динозаврам еволюціонувати до дуже малих розмірів.
«Можливість літати, ймовірно, відкрила цілком нові способи життя. Коли птахи зайняли ці ніші, вони змогли еволюціонувати до розмірів тіла, які просто були недосяжні для інших динозаврів», — зазначає Лечки.
Малий розмір як велика загадка еволюції динозаврів
Подальші роботи мають точніше окреслити екологічні чинники, які сприяли певним розмірам тіла і водночас «забороняли» інші. Розуміння цих сил допоможе відповісти, чому динозаври змогли стати одними з найбільших наземних тварин в історії Землі, але, схоже, не змогли зайняти найменші розмірні ніші, такі поширені серед сучасних видів.
«Ми маємо незвичну ситуацію: предки динозаврів могли бути крихітними. Живі нащадки динозаврів — птахи — теж можуть бути дуже дрібними. Але самі динозаври, здається, були позбавлені можливості ставати крихітними. Ми ще не розуміємо цього до кінця, але це питання варто й надалі досліджувати, якщо ми по-справжньому хочемо збагнути динозаврів і їхню захопливу біологію», — підсумовує Бенсон.