От догадок до биоинжиниринга: как сегодня изучают динозавров

Каждый год мы узнаем о динозаврах что-то новое, но открытия были бы невозможными, если бы наука стояла на месте. Если раньше палеонтологи могли лишь строить теории, то современные специалисты применяют технологии из самых разных сфер — иногда и не связанных с миром животных. Портал theconversation.com рассказал, как поменялась палеонтология за прошедшие 50 лет.

Первый по-настоящему знаковый прорыв в науке о динозаврах произошел полвека назад, когда Роберт МакНил Александр, профессор зоологии из Университета Лидса, показал, что скорость животного можно рассчитать по расстоянию между отпечатками лап и размеру тела.

Данная формула была применима как к современным, так и к вымершим животным; она позволила впервые предположить скорость динозавра по окаменелым отпечаткам лап. Итого по расчетам Александра цифра варьировалась от 1 до 3,6 м/с (или до 13 км/ч) в зависимости от вида — меньше, чем предполагали другие эксперты.

В 1970-х динозавры вновь набирали популярность как объекты научных изысканий. Американцы Роберт Бэккер и Джон Остром были одними из важнейших деятелей этого «динозаврового ренессанса», потому что они утверждали, что динозавры были активными (вероятно, теплокровными) животными, и среди них были предки современных птиц. Отлично сохранившиеся ископаемые оперенных динозавров из Китая лишь зацементировали эту идею.

До революционного исследования Александра в 1976-м палеонтологам приходилось лишь гадать о функционировании динозавров — их аргументы могли быть сколь угодно убедительными, но их нельзя было проверить. Александр же начал бороться за применение научных методов к изучению поведения и способностей динозавров.

Палеобиология динозавров пытается найти ответы на множество вопросов: в какие цвета были окрашены эти рептилии, как быстро они бегали, как работали их челюсти, долго ли они вырастали из детенышей. Теперь для формирования ответов ученые используют трехступенчатую процедуру. Первый шаг — изучение окаменелостей; второй — применение неонтологических инструментов, знаний и правил из современного мира, актуальных для древности; третий — предположение о поведении динозавра.

Для того, чтобы измерять скорость бега динозавров по отпечаткам следов, Александр замерял сами следы, после чего применял к ним формулу, разработанную с опорой на современных животных. Он показал, что крупные динозавры не могли бегать с той же скоростью, что и скаковые лошади, как думали некоторые. А сегодня палеонтологи применяют инженерные методы для реконструкции механизма челюстей динозавров — они почти идентичны тем, что используются при проектировке летательных аппаратов, зданий и медицинских протезов. По трехмерной модели черепа или скелета животного можно рассчитать много параметров.

Так, математика показывает, что некоторые плотоядные динозавры прокалывали кости добычи, а другие — тянули труп жертвы, чтобы отрывать фрагменты плоти. Мощность укуса тираннозавра, к примеру, составляла 50 000 ньютонов — достаточно, чтобы перекусить автомобиль пополам.

Сканирование может показать эмбрионы динозавров внутри их яиц, а рассечение костей — обнажить кольца, которые позволяют уточнить возраст. Так палеонтологи способны рассчитать скорость роста динозавров; некоторые виды могут набирать до 1-2 тонны массы в год. В прошлом расчеты предполагали, что взрослые тираннозавры достигали массы в 6-8 тонн за 20 лет, но теперь эта цифра сместилась ближе к 30.

Что насчет оттенков динозавров? Даже здесь новая волна расследовательской палеонтологии нашла ответы. В 2010-м сотрудники университетов Бристоля, Пекина и Йеля смогли выяснить расцветки и узоры двух маленьких динозавров-тероподов. Неонтологические инструменты были взяты из мира современных птиц, чьи меланосомы (крошечные капсулы внутри перьев) содержат варианты пигмента меланина. Два типа меланина придают перьям определенные оттенки, и каждый тип содержится в капсуле специфической формы. Именно эти формы и смогли обнаружить на окаменелых перьях динозавров.

Другими словами, для определения характеристик динозавров не нужна машина времени. Тем не менее, некоторые вопросы по-прежнему остаются без ответа: палеонтологам неизвестны, например, звуки, которые издавали динозавры, и методы их коммуникации. Попытки восстановить носоглотки для реконструкции звуков привели к определенным результатам, но нельзя быть уверенным в том, что они реалистичны.