В марте команда палеонтологов в журнале Nature сообщила, что хищные динозавры спинозавриды в большинстве своем вели водный образ жизни. Ученые пришли к этому выводу, проанализировав плотность их костей, а также нескольких сотен других позвоночных. Спустя три недели появился препринт с критикой этого исследования, авторы которого призвали коллег не спешить с выводами.

Но те не сдались, написали подробный ответ своим оппонентам — и остались при своем мнении. Давайте разберемся, на каких основаниях первые палеонтологи сочли спинозаврид водными динозаврами, что смутило вторых и какие вообще могут быть варианты разрешения их спора. Спинозаврид (Spinosauridae) легко отличить от остальных нептичьих теропод — у них длинные челюсти, как у крокодилов, и конические зубы. Эти признаки указывают на то, что питались эти животные в основном рыбой. И рыбью чешую в их желудках действительно находили, хотя не брезговали спинозавриды и другими позвоночными: молодыми динозаврами и птерозаврами.

Сначала палеонтологи склонялись к тому, что спинозавриды жили на побережьях и рыбачили с берега либо на мелководье. Однако в 2010 году ученые показали, что изотопный состав кислорода в зубной эмали у спинозаврид был схож с таковым у животных, которые большую часть времени проводили в воде.

Это было очень удивительно. Водный образ жизни не характерен для нептичьих динозавров, не считая небольшого хищного динозавра хальшкараптора (Halszkaraptor escuilliei) — но все же и его нельзя назвать по-настоящему водным: по всей видимости, он был экологическим аналогом современных уток крохалей. Кроме того, в строении скелета спинозаврид не было даже намека на адаптацию к водному образу жизни.

Это разрешилось, когда ученые обнаружили новый скелет спинозавра (Spinosaurus aegyptiacus), а позже и его хвост. Эти находки показали, что кости у спинозавра были плотными, задние конечности — короткими, чтобы удобнее плавать, а остистые отростки хвостовых позвонков формировали подобие плавника. Все это указывало на то, что как минимум один из спинозаврид был водным — хотя некоторые ученые, несмотря на новые данные, считают, что форма тела спинозавра не позволяла ему быть хорошим пловцом, а расположение ноздрей и глазниц противоречит водному образу жизни.

Строение костей может немало рассказать об образе жизни давно вымерших животных. У водных животных кости утяжелены либо за счет остеосклероза (не путать с патологическим состоянием у людей!) — заполнения костномозговой полости костной тканью, либо за счет пахиостоза — утолщения внешней части кости, либо за счет и того, и другого в случае пахиостеосклероза. Плотные кости служат водным животным балластом, а палеонтологам — достаточным основанием для того, чтобы записать их владельца в водные животные. Хотя у активных пловцов — например, китов или ихтиозавров — кости, напротив, губчатые, то есть не такие плотные. Но о том, что они ведут или вели водный образ жизни, однозначно говорит строение скелета. У спинозавра кости утяжелены за счет остеосклероза, но как обстоит дело у остальных?

Палеонтологи во главе с Маттео Фаббри (Matteo Fabbri) из Филдовского музея естественной истории в Чикаго проанализировали плотность костей трех представителей спинозаврид: спинозавра, барионикса (Baryonyx walkeri) и зухомима (Suchomimus tenerensis). Другие спинозавриды (а всего их известно не меньше десятка) в анализ не попали — увы, их остатки слишком фрагментарны.

Палеонтологи также исследовали кости и других позвоночных: всего в выборку попали бедренные кости 200 таксонов и ребра 174 таксонов современных и вымерших позвоночных, среди которых динозавры (включая птиц), птерозавры, крокодилы, ихтиозавры, завроптеригии, мозазавры и млекопитающие. Это на нынешний день самый большой обзор плотности костей у разных таксонов. Столь широкий обзор ученые сделали для того, чтобы лишний раз убедиться, что плотность костей действительно связана с водным образом жизни. Эту связь они подтвердили: плотные кости характерны для водных животных, которым не нужно быстро плавать. Информацию о строении костей ученые получали при помощи шлифов (тонких срезов) или компьютерной томографии, а затем рассчитывали показатель плотности костей, используя программу Bone Profiler.

Кости спинозавра ожидаемо указали на водный образ жизни этого динозавра: показатель плотности бедра спинозавра оказался равен 0,968, а ребра — 0,931, что сравнимо с плотностью костей примитивных китов (которые еще не были активными пловцами) и вымерших морских рептилий. Вместе с тем — и это уже неожиданный результат — сравнительно высокой оказалась также плотность костей еще одного члена семейства, барионикса: 0,876 и 0,921 у бедра и ребра соответственно. А у зухомима, который анатомически практически идентичен бариониксу, плотность костей оказалась, наоборот, низкой, то есть он не был приспособлен к нырянию.

Фаббри и его коллеги пришли к выводу, что водный образ жизни был изначально характерен для всего семейства спинозаврид, так как филогенетический анализ с учетом данных об образе жизни показал, что спинозавриды стали водными вскоре после своего появления. Анализ также показал, что зухомим расстался с карьерой ныряльщика и стал рыбачить с берега или на мелководье.

Через три недели после того, как Фаббри с коллегами опубликовали свои результаты и их интерпретацию, на сайте bioRxiv появился препринт с критикой этого исследования. Первый автор этой работы — Натан Мирвольд (Nathan Myhrvold). Это довольно интересный персонаж: Мирвольд, математик и физик по образованию, в 80-е запустил стартап, который быстро купила Microsoft, где он затем проработал 13 лет на различных руководящих позициях и основал Microsoft Research. При этом он никогда надолго не расставался с наукой: Мирвольд уже довольно давно занимается палеонтологическими исследованиями, а также планетологией и климатологией. Остальные авторы препринта — палеонтологи и биологи из США, Испании и Канады, в том числе известный палеонтолог Пол Серено (Paul C. Sereno) из Чикагского университета.

Вот что, среди прочего, не так с работой группы Фаббри, считают их критики:

- У всех трех спинозаврид, которых рассматривали ученые, шейные позвонки, а также позвонки в основании хвоста пневматизированы, то есть имеют полости, заполненные воздухом. Пневматизация невыгодна водным организмам, а значит, есть основания считать, что и спинозавр, и барионикс, и зухомим не так уже тесно были связаны с водоемами

- Критики сочли, что группа Фаббри недооценила плотность бедренной кости зухомима, так как при преобразовании фотографии среза в черно-белый снимок потерялась значительная часть костной ткани. То есть на самом деле кости зухомима могли быть довольно плотными.

- Также они обратили внимание коллег на то, что те проигнорировали довольно большую костномозговую полость в бедренной кости другого экземпляра спинозавра. Она явно должна снижать плотность этой кости.

- Кроме того, самая высокая плотность костей в выборке — у вымерших таксонов. А это, считают Мирвольд с коллегами, ставит под сомнение предсказательную силу метода группы Фаббри.

- В конце концов, Мирвольду и его соавторам не понравилось определение водного образа жизни. Водные животные, по общепринятому определению, должны иметь адаптации, которые значительно ограничивают их жизнь на суше — например, плавники вместо лап. А остальных животных, связанных с водной средой, — которые добывают в реках и морях пищу или используют водоемы в качестве убежища — называют полуводными, вне зависимости от количества времени, которое они проводят в воде, или того, как хорошо они умеют нырять.

https://nplus1.ru/material/2022/05/12/how-to-discern-a-prehistoric-diver