Первый плавающий динозавр - спинозавр — и его история

В конце полутемного коридора Касабланкского университета Хасана II в Касабланке я вошел в пыльную комнату, содержащую замечательный набор окаменелостей – костей Spinosaurus aegyptiacus, одного из самых странных динозавров, когда-либо обнаруженных. Из костей бурого цвета впервые в мировой палеонтологии удалось собрать почти полный хвост спинозавра. Он такой длинный, что занимает пять столов, и, к моему удивлению, напоминает гигантское костяное весло. Описанный в журнале Nature, хвост, возможно, стал самым удивительным примером полноценной водной адаптации, когда-либо обнаруженной у большого динозавра. Открытие, сделанное в Марокко, расширяет наше понимание того, как жила и процветала одна из самых представительных групп наземных животных на Земле. Тонкие отростки длиной около полуметра торчат из многих позвонков, образующих хвост, придавая ему профиль весла. К концу хвоста костные бугорки, усиливающие сочленение соседних позвонков, практически исчезают, позволяя кончику волнообразно двигаться вперед и назад, чтобы толкать тело животного в воде. Этот результат адаптации, вероятно, позволял спинозавру плавать в полноводных реках или даже преследовать крупную рыбу, на которую он, вероятно, охотился.

Кость конечности спинозавра выглядывает из красного песчаника на раскопе в Марокко. Найденные здесь остатки – самый полный скелет мелового хищного динозавра, когда-либо найденный в Северной Африке. «Это, по сути, был динозавр, попытавшийся отрастить рыбий хвост», – говорит исследователь National Geographic Низар Ибрагим, руководитель группы, изучающей ископаемое.

Изучение строение скелета хвоста, дополненное данными тестового моделирования движений хвоста, – новый и убедительный аргумент в споре, который многие годы ведут палеонтологи: мог ли спинозавр плавать? Да и в целом, насколько водный образ жизни был приемлем для крупных хищных динозавров? В 2014 году исследователи во главе с Ибрагимом утверждали, что изучаемый ими хищник был первым динозавром, ведущим полуводный образ жизни. Коллеги приняли эту гипотезу скептически: высказывались сомнения в том, что окаменелости, которые изучала команда Ибрагима, принадлежали спинозавру или даже вообще были остатками одной особи.

Ко времени появления спинозавра 95–100 миллионов лет назад в меловом периоде, несколько групп рептилий – такие как напоминавшие дельфинов ихтиозавры и длинношеие плезиозавры – приспособились к жизни в морской среде. Но эти морские монстры принадлежат к другой ветви генеалогического древа рептилии. Настоящие динозавры, к которым относится спинозавр, всегда считались сухопутными жителями. Теперь перед нами на пяти столах разложены серьезные доказательства того, что спинозавр не просто плескался у берега, но был способен плавать по-настоящему. В совокупности, опубликованные сегодня данные позволяют предположить, что гигантский спинозавр проводил немало времени под водой, возможно, охотясь на добычу, как огромный крокодил. «Этот хвост не оставляет никаких сомнений, – говорит Самир Зухри, палеонтолог из Университета Хасана II, член группы Низара Ибрагима. – Этот динозавр плавал».

Другие ученые, которые рецензировали новое исследование, согласны с тем, что представленный хвост положил конец многим сомнениям: перед нами спинозавр, который вел полуводный образ жизни. «Это, конечно, немного неожиданно, – говорит палеонтолог Мэрилендского университета Томас Хольц, не участвовавший в исследовании. – Этот спинозавр еще более странный, чем мы о нем думали».

История открытия и изучения спинозавра – сама по себе похожа на приключенческую повесть, события которой разворачиваются на фоне разбомбленных немецких музеев и марсианского песчаника марокканской Сахары. Остатки этого странного животного впервые были извлечены на свет более века назад баварским палеонтологом, бароном Эрнстом Фрайхерром Штромером фон Рейхенбахом. С 1910 по 1914 год Штромер организовал серию экспедиций в Египет, из которых были привезены десятки окаменелостей, включая фрагменты того, что он позже назовет Spinosaurus aegyptiacus. В своей первой публикации Штромер пытался объяснить анатомию этого существа, полагая, что его странность – неимоверно высокий, полутораметровый, гребень – «говорит об определенной специализации». Он изобразил животное, стоящее на задних лапах, словно потерявший равновесие тираннозавр, с длинной ощетинившейся шипами спиной. Когда окаменелости были выставлены в Мюнхенском палеонтологическом музее, их первооткрыватель мгновенно прославился. В конце Второй мировой войны Штромер просил директора музея переместить окаменелости в безопасное место. Директор, убежденный нацист, отказался, и в 1944 году авиация союзников разбомбила музей – и окаменелости в нем. Рисунки, фотографии и описания в журнальных статьях – вот все, что осталось от спинозавра Штромера.

В последующие десятилетия легендарный спинозавр постепенно обретал все более определенные очертания: палеонтологи находили все больше его близких родственников по всему миру, от Бразилии до Таиланда, и пытались понять, как они жили. Обнаруженные на четырех континентах, эти новые спинозавры почти наверняка ели рыбу, – этот вывод делался, исходя из анатомии черепов, строения зубов и, в одном случае, благодаря рыбьей чешуе, которая была найдена внутри ящера.

В начале ХХ века среди палеонтологов была популярна гипотеза о том, что крупные растительноядные динозавры жили в лагунах: вода, мол, помогала им поддерживать огромный вес. Но результаты последующих анатомических исследований показывают, что настоящие динозавры всех форм и размеров, даже самые титанические, обитали на твердой земле. В том числе спинозавры: анатомия задних конечностей убедительно свидетельствовала, что они тоже ходили по суше.

Ясность наступила десятилетия спустя, благодаря тому что в Юго-Восточном Марокко тысячи старателей-кустарей прочесывают горные породы в поисках окаменелостей на продажу. Меловые скальные образования, известные как группа Кем-Кем, начинаются в 300 километрах к востоку от Марракеша и простираются на 250 километров на юго-запад.

Около 100 миллионов лет назад этот район был покрыт обширной речной системой, где плавали рыбы размером с автомобиль. Если вы заметите открытый участок красного песчаника на склоне холма, там наверняка обнаружится вход в узкий туннель, выдолбленный местными копателями с помощью заостренного прута арматуры.

Найденные окаменелости двигаются по разветвленной сети перекупщиков и экспортеров. Эта отрасль помогает тысячам семей региона, хотя и действует в правовой и этической серой зоне. Местные жители копают круглый год, надеясь на то, что смогу найти более ценные с научной точки зрения образцы, чем профессиональные палеонтологи, работающие здесь только несколько недель в году. Палеонтологи знакомятся с местными копателями и изучают их находки. Всякий раз, посещая страну, доцент Университета милосердия в Детройте Низар Ибрагим, смешанного марокканско-немецкого происхождению, путешествует из деревни в деревню.

В 2008 году во время одной из таких поездок в пригород Эрфуда Ибрагим познакомился с подобным копателем. Как позже понял ученый, этот человек нашел окаменелости, которые принадлежали Spinosaurus aegyptiacus. Эта встреча была судьбоносной: Низар интересовался этим видом с детства, которое провел в Берлине. Коллеги Ибрагима из Музея естественной истории Милана отследили путь в Италию других окаменелостей от того же копателя и обеспечили их возвращение в Марокко. Вторая поездка Ибрагима, Зухри и их группы в 2013 году наконец привела палеонтологов к местонахождению тех самых остатков. Настало время новых находок. Собрав вместе материалы Штромера, окаменелости, найденные копателем и собственные находки, Ибрагим и его группа попытались создать новую реконструкцию спинозавра. Их работа, опубликованная в журнале Science в 2014 году, показала, что длина взрослого спинозавра от носа до кончика хвоста составляла 16 метров, больше чем у тираннозавра (12,5 метра).

В исследовании также утверждалось, что у Spinosaurus aegyptiacus было уплощенное туловище, короткие задние конечности, череп как рыбоядного крокодила и утолщенные кости, похожие на кости пингвинов и ламантинов – черты, указывающие на полуводный образ жизни.

Исследование резко разделило стан палеонтологов. Некоторые реагировали положительно, их убедили новые данные о строении костей. «Это многое прояснило для меня», – говорит Линдси Занно, палеонтолог из Музея естественных наук Северной Каролины, не входившая в исследовательскую группу Ибрагима. «У костей есть память», – добавляет она, отмечая, что микроструктура кости выглядит по-разному у наземных, летающих и водных животных.

Другие палеонтологи утверждали, что результаты, представленные в 2014-м, были недостаточны для подтверждения гипотезы об активно плавающем спинозавре. Скептики допускали, что Spinosaurus aegyptiacus, как и другие спинозавриды, питался рыбой, забредая на мелководье, подобно медведям гризли и цаплям. Но на основании неполных марокканских остатков можно ли теперь с уверенностью утверждать, что доисторический хищник мог охотится в водной среде? Если да, то как он передвигался в воде?

Третьи сомневались в том, что марокканские кости принадлежат Spinosaurus aegyptiacus. В то время как новообретенные марокканские кости явно принадлежали спинозавридам, количество видов спинозавров в Северной Африке было и остается предметом научных споров. Неужели анатомия окаменелости точно соответствовала утраченному египетскому ящеру Штромера? Или они принадлежали близкому, но все же родственнику? «Никто не был особенно уверен, сколько у нас (в Северной Африке) видов или родов и как они соотносятся друг с другом во времени и пространстве», – комментирует Дэйв Хоун, специалист по спинозаврам из Лондонского университета королевы Марии.

Стремясь положить конец спору, в сентябре 2018 года Ибрагим и его коллеги при поддержке Национального географического общества вернулись в Марокко в поиске новых окаменелостей. Время не ждало: ученый слышал от знакомых, что копатели прокладывают туннели в соседних холмах. Он не мог допустить, чтобы последние остатки того, что он считал единственным известным скелетом Spinosaurus aegyptiacus, исчезли в частных собраниях. Моханд Ихмади, владелец Центра трилобитов Ихмади в Альнифе (Марокко), готовит зуб спинозавра на продажу. Многие годы Ихмади собирает редчайшие окаменелости, которые проходили через его магазин, в надежде основать музей. «Нам очень важно сохранить наше прошлое, – говорит он. – Если мы его потеряем, то уже никогда не получим обратно».

Полевой сезон 2018 года начался экстремально. Чтобы расчистить тонны песчаника, палентологи купили единственный в округе работающий отбойный молоток. Через несколько минут он сломался. Жара довела нескольких членов экспедиции до больницы. Но надежда на новые открытия помогала всем двигаться вперед. Наконец, пошли находки одного хвостового позвонка за другим, иногда каждые несколько минут. На какое-то время у экспедиции появился своего рода гимн – песня The Final Countdown рок-группы Europe: с каждой новой находкой палеонтологи скандировали: «It's another caudal!» (то есть, ещё один хвостовой позвонок). Когда в июле 2019 года я присоединился к экспедиции на ее завершающей стадии, я ощутил все тяготы полевой жизни. 47-градусная жара в сочетании с сухими ветрами действовала на организм просто убийственно. Детройтские студенты Ибрагима таскали камни в ведрах, сделанных из переработанных шин, и прочесывали породу в поисках мельчайших кусочков окаменелостей. К концу следующего дня мы обнаружили несколько фрагментов спинозавра, включая кости конечностей и два изящных хвостовых позвонка, которые образовывали кончик хвоста. Когда плоды всех этих трудов были наконец разложены на столах в лаборатории Касабланки, Ибрагим и его коллеги осознали: они и правда нашли нечто выдающееся.

Только к концу 2018 года палеонтологи обнаружили более 30 хвостовых позвонков Spinosaurus aegyptiacus. Важно отметить, что некоторые из них в точности совпадают с иллюстрациями фрагментов хвостовых позвонков, которые Штромер фон Рейхенбах опубликовал в 1934 году. Очевидно, что ареал вида простирался от Марокко до Египта.

Теперь, когда почти полный хвост существа был собран, Ибрагим и его коллеги более чем когда-либо уверены, что спинозавр был пловцом – утверждение, которое они начали проверять в лаборатории. В феврале 2019 года Ибрагим связался со Стефани Пирс, куратором отдела палеонтологии позвоночных в Гарвардском музее сравнительной зоологии: может ли она помочь ему проверить, какую тягу будет создавать в воде хвост динозавра? Будучи специалистом по цифровому моделированию движения животных, Пирс тем не менее знала, что ответ на этот вопрос требует динамических, реальных экспериментов. Стефани, а также ихтиолог Джордж Лаудер присоединились к группе Низара Ибрагима.

Почти через полгода после этого события я вошел в лабораторию Лаудера – он трудился за верстаком в комнате, заполненной гулом вентиляторов в многочисленных аквариумах и загруженных заданиями компьютерах. Лаудер взял оранжевый пластиковый лист – вырезанный лазером контур хвоста спинозавра – прикрепил его к металлическому стержню и прошел через лабораторию к одному из аквариумов. Там ученый установил конструкцию среди путаницы металлических балок, свисающих с потолка. Устройство представляет собой робота под названием «Флаппер», погружаемого в проточную воду, скорость которой регулирует Лаудер. Многочисленные камеры и датчики фиксируют движения животного (или робота) и импульсы, которые те создают во время движения. Лаудер опустил «Флаппер» в воду, и пластиковая модель хвоста спинозавра, прикрепленная к ней, ожила, имитируя движение плывущего животного. При каждом взмахе по хвосту пробегала тень – и данные поступали в компьютеры Лаудера. Импульс, создаваемый хвостом, также измерялся, чтобы в дальнейшем проанализировать, насколько эффективно спинозавр мог бы двигаться в водной толще.

Результаты Пирс и Лаудера, которые включены в статью Nature, показывают, что хвост Spinosaurus aegyptiacus обеспечивает движение в воде с силой, в восемь раз большей, чем могут создать хвосты не спинозавровых тероподов Coelophysis и Allosaurus – и делает это в два раза эффективнее. Находка позволяет предполагать, что гигантский спинозавр проводил много времени под водой, возможно, плавая по рекам, как современный крокодил. Этот вывод отличает спинозавра от других околоводных динозавров, описанных с 2014 года, включая виды, которые, возможно, напоминали по образу жизни гусей или черепах. Чем больше Лаудер говорит о весле на спине 15-метрового хищника, тем шире распахиваются его глаза. «Это просто невероятно!» – восклицает он.

Пирс и Лаудер надеются, что в будущих экспериментах улучшенная версия «Флаппера» поможет протестировать 3D-модель хвоста или даже всего спинозавра, которая поможет выяснить, как почти двухметровый спинной парус динозавра влияет на его плавучесть. Однако для достижения этой мечты Ибрагим хочет собрать все окаменелости, какие сможет – до последнего кусочка кости. Именно для этого его группа вернулась в пустыню в разгар лета 2019 года. Некоторые из находок того сезона вскоре помогут разобраться с еще одной особенностью спинозавра: были ли его лапы перепончатыми? С большим количеством костей в руках исследователи могут, наконец, реконструировать всю ступню динозавра, чтобы проверить, насколько широко Spinosaurus aegyptiacus мог расставить пальцы.

Для Низара Ибрагима крайне важно, чтобы все окаменелости, найденные его группой, остались в Марокко, пополняя коллекцию, которую Зухри, палеонтолог Университета Хасана II, курирует в Касабланке. Есть надежда, что когда-нибудь эти находки станут основой первого национального музея естественной истории Марокко – и будут вдохновлять жителей всей Северной Африки на исследования затерянных миров у них под ногами. «Я хочу построить дом для спинозавра, – говорит Ибрагим. – Он может стать символом – иконой – всей африканской палеонтологии».