Самыми большими сухопутными существами, когда-либо населявшими Землю, были динозавры. Некоторые виды этих вымерших ящериц достигали нескольких десятков метров в длину и весили до 200 т. Как появились такие гиганты, чем питались, как передвигались? Ученые, похоже, нашли ответы на эти вопросы.

Гиганты и "карлики"

Для того чтобы лучше понять, насколько велики были самые крупные динозавры, достаточно сравнить только одну косточку. В Аргентинском музее естественных наук можно увидеть позвонок аргентинозавра, одного из самых крупных сухопутных животных нашей планеты за всю историю ее существования. Позвонок человека без проблем помещается на ладони, а позвонок аргентинозавра имеет длину 1,6 м. Длина этих гигантских ящеров, живших 100 млн лет назад, достигала 35 м, а весили они 80--100 тонн.

Аргентинозавр был зауроподом, представителем одной из групп надотряда динозавров, в которую входили такие известные ящеры, как диплодоки, брахиозавры и апатозавры. Зауроподы имели длинные шеи, маленькие головы, бочкообразные тела и толстые ноги. Конечно, не все зауроподы были гигантами, но самые крупные достигали впечатляющих размеров.

Рядом с аргентинозаврами самые крупные современные сухопутные животные показались бы карликами. Сейчас самым большим животным, живущим на суше, является африканский слон. Вес некоторых самцов приближается к 6 т. Крупнейшим сухопутным млекопитающим, когда-либо обитавшим на Земле, считается безрогий носорог парацератериум. Он жил 30 млн лет назад, был в высоту 6 м и весил до 15 тонн.

Зауроподы выделяются своими размерами и среди динозавров. Взрослый самец тираннозавра весил не больше 7 т, в то время как вес самого большого динозавра не из семейства зауроподов -- утконосого китайского шантунгозавра доходил до 16 тонн.

Невероятные размеры зауроподов всегда представляли загадку для биологов. Как они вырастали такими большими? Почему ни одно другое сухопутное животное ни до, ни после них не могло даже приблизиться к ним по размерам? Ответы на эти вопросы появились только теперь.

«Сейчас у нас есть вполне логичная теория развития гигантизма зауроподов, -- говорит Мартин Зандер, палеонтолог из Боннского университета, шесть лет возглавляющий группу международных ученых, которые работают над вопросом гигантизма.

Объяснение, полагает Зандер с коллегами, следует искать в уникальном наборе биологических характеристик.

Чем больше, тем лучше

Начальной точкой для ученых стали наблюдения Эдварда Дринкера Коупа, палеонтолога, жившего в XIX веке. Коуп первым обратил внимание на то, что в процессе эволюции все живые существа от грибка до кита увеличиваются в размерах. Эта закономерность получила название «правило Коупа».

Более крупные животные обладают преимуществами, объясняет Дэвид Хоун, специалист по правилу Коупа из Института вертебральной палеонтологии в Пекине.

«Крупное животное труднее съесть хищникам, -- перечисляет он. -- Крупным животным легче конкурировать за еду и самок. Но со временем размеры перестают быть плюсом и превращаются в минус. Известно, что крупные животные более уязвимы и быстрее вымирают». Кроме того, крупные животные по сравнению с мелкими больше едят и медленнее размножаются. Хватает у них и других проблем.

Например, как носить огромное и тяжелое туловище? Как получать необходимое количество пищи и кислорода? Как не перегреваться? Зауроподы, похоже, со всеми этими задачами успешно справились.

Первые зауроподобные динозавры появились ок. 220 млн лет назад. Первым настоящим зауроподом, появившимся 210 млн лет назад, считается 15-тонный изанозавр. С его появлением начинается стремительный рост зауроподов. В 90-е годы прошлого века Кристин Джанис, палеобиолог по млекопитающим из университета Брауна в Провиденсе, предположила, что важным фактором роста могло быть их размножение. Зауроподы, как и остальные динозавры, откладывали яйца, в то время как почти все млекопитающие, живородящие.

«Теория гласит, что чем больше животное, -- объясняет Кристин Джанис,-- тем меньше у него потомства. Тем не менее крупные динозавры ухитрялись откладывать огромные выводки и получать множество младенцев. Динозавры стремительно прибавляли в размерах, но никакого уменьшения в численности приплода не было».

В то время как слонихи рожают лишь раз в четыре года, крупные самки динозавров за тот же период успевали отложить сотни яиц. Это позволило зауроподам преодолеть проблемы, какие обычно сопутствуют огромным размерам. В трудные времена зауроподы восстанавливали численность быстрее, чем млекопитающие.

Свою теорию Джанис доказывает исследованиями гнезд и яиц, в некоторых из которых даже сохранились зародыши. Размером яйца динозавров были со страусовые или даже им уступали. В выводках обычно встречается до восьми яиц, хотя в Аргентине находили и более многочисленные кладки.

Больше всего палеонтолога Мартина Зандера удивило явное несоответствие в размерах между взрослыми зауроподами и их маленькими яйцами и численностью выводков.

«Огромная часть энергии живого существа, -- рассказывает он, -- обычно уходит на воспроизводство потомства. Тем не менее самки зауроподов, самые миниатюрные из которых весили, вероятно, не меньше 5 т, откладывали за раз не больше 25 кг яиц. Получается, она должна была откладывать яйца несколько раз за год».

Места, где зауроподы откладывали яйца, говорят о том, что они не очень сильно заботились о потомстве и что родителями они были неважными. Но эта черта позволяла им производить больше потомства.

Вся жизнь в еде

Очевидно, что для того, чтобы стать очень большим, нужно расти очень быстро. Мартин Зандер с коллегами определял скорость роста зауроподов, изучая под микроскопом тонкие части их костей. У большинства динозавров в костях есть линии роста, как кольца на деревьях. Кости зауроподов свидетельствуют не о скачкообразном росте, присущем животным со слабым метаболизмом; а о постоянном, как у млекопитающих и птиц. Следовательно, сделал вывод Зандер, зауроподы обладали сильным метаболизмом, позволявшим им достаточно быстро достигать громадных размеров.

Исследования останков 30-тонного азиатского зауропода маменчизавра показывают, что росли зауроподы с потрясающей скоростью и набирали до 2 т веса за год. Достаточно сказать, что африканские слоны тяжелеют каждый год не больше чем на 200 килограммов.

Быстрый рост, конечно, хорошо, но как животное, достигнув огромных размеров, справляется с требованиями, налагаемыми на него размерами и образом жизни? Большинство зауроподов имеет длинную шею с маленькой (относительно, конечно) головой, огромное бочкообразное туловище и толстые и очень крепкие ноги. Мартин Зандер считает, что достижению зауроподами гигантских размеров способствовала уникальная комбинация как внешних, так и внутренних особенностей их тела.

В 80-е годы прошлого века Юрки Хокканен, ученый из университета Хельсинки, нашел ответ на один из важных вопросов -- как зауроподам удавалось носить свои огромные и тяжелые тела. Он тщательно проанализировал кости и мускульную силу огромных животных и пришел к выводу, что даже у самых крупных зауроподов в отношении размеров имелся большой запас.

«Брахиозавры могли бы быть как минимум вдвое больше аргентинозавров и все равно без особого труда передвигаться по суше», -- уверен Хокканен.

Другая важная проблема: как снабдить такой гигантский организм достаточным объемом кислорода? В 2003 году Мэтью Ведель из Оклахомского музея естественной истории Сэма Ноубла решил эту проблему. Он уверен, что у зауроподов были такие же легкие, как у птиц. Птицы дышат эффективнее млекопитающих. При вдохе воздух наполняет не только легкие птиц, но и альвеолярные мешочки. При выдохе свежий воздух из них перетекает в легкие. Таким образом, в легких птиц постоянно находится насыщенный кислородом воздух, а за один вдох они получают кислорода в 2,5 раза больше млекопитающих.

«Птичье» дыхание тоже способствовало гигантизму зауроподов. Во-первых, оно решает проблему необходимого объема кислорода. Во-вторых, альвеолярные мешочки находились в позвонках и вокруг них. Гигантские позвонки зауроподов, как швейцарский сыр, были пронизаны альвеолярными мешочками и весили значительно меньше, чем при таких размерах они были бы цельными.

В-третьих, «птичье» дыхание помогало зауроподам не перегреваться. В большинстве случаев высокий метаболизм в сочетании с огромным весом и низким коэффициентом отношения площади поверхности тела к объему означает сильный перегрев. Однако зауроподы, очевидно, как страусы, могли охлаждать себя, часто и глубоко дыша.

Анатомия также объясняет то, как 80-тонное животное ухитрялось не умереть с голода. Сейчас крупнейшие сухопутные животные планеты поголовно вегетарианцы. Ввиду низкой питательной способности растительного материала они вынуждены съедать огромные объемы травы, листьев, веток и т.п.

Слоны каждый день в среднем едят 18 часов и съедают до 200 кг. Невозможность съесть больше -- один из факторов, ограничивающих их размеры.

Огромным зауроподам приходилось съедать за день, наверное, до тонны зелени. Как? Мартин Зандер считает, что благодаря длинной и гибкой шее и маленькой голове.

Легкие позвонки позволяли шеям становиться все длиннее и длиннее. Чем длиннее была шея, тем легче им было питаться. Зауроподы экономили энергию, стоя во время трапезы на одном месте и вертя по сторонам шеей.

Более того, зауроподы не жевали листья и ветки, а срывали их с деревьев своими мелкими зубами и просто глотали. Это позволяло им есть быстрее и съедать больше.

Другой плюс такого питания -- ненадобность в огромных перемалывающих зубах и сопутствующей сложной мускулатуре. Это в свою очередь облегчало их головы и позволяло шеям расти еще больше.

Питательные вещества из огромной массы непережеванной пищи извлекались в процессе продолжительной микробной ферментации. Так как расцветающие растения появились лишь в конце эпохи зауроподов, то их рацион был ограничен такими простыми растениями, как араукария чилийская, гинкго, хвощи и т.д. Общераспространенное мнение, говорит Юрген Хуммель, специалист по питанию животных из университета Бонна, что такой рацион имел чрезвычайно низкую питательную способность. Возникает вопрос, как же зауроподам удавалось выживать на такой скудной диете?

Хуммель провел в 2008 году интересный эксперимент -- поместил примитивные растения, жившие на Земле в эпоху динозавров, в микробную среду, которая была получена из овечьих желудков. Выяснилось, что большинство растений намного питательнее, чем считалось ранее. Главное -- длительность процесса пищеварения.

Такая уникальная комбинация особого воспроизводства потомства, быстрого роста и анатомии позволила зауроподам в отличие от остальных животных не только достичь гигантских размеров, но и стать долгожителями, прожив почти 150 млн лет.

Кстати, 80-тонный аргентинозавр является рекордсменом лишь среди сухопутных животных. До синего кита, самцы которого обычно весят 100--150 т (известны особи, весившие и 190 т), ему далеко.

Своими габаритами синие киты обязаны среде обитания. Вода позволяет им в значительной мере облегчить действие силы тяжести и дает в неограниченном количестве высокопитательный корм -- планктон. Во время сезона питания синие киты заглатывают ежедневно до 3,5 т планктона.