Эволюция до Арктики доведет: как динозавры выживали на Крайнем Севере? Интервью с членом-корреспондентом РАН Алексеем Германом

Палеоботаника позволяет реконструировать события далекого прошлого нашей планеты и изучать уникальные условия жизни на ней. Чем питались древние животные? Что помогало им выживать в суровых условиях Чукотки и Аляски? Каким был климат на доисторической Земле?

В позднемеловую эпоху, около 70 млн лет назад, в Арктике обитали растительноядные и хищные динозавры. Подробнее о том, как эти рептилии приспособились к жизни на Крайнем Севере, рассказал член-корреспондент РАН Алексей Борисович Герман.

Справка. Алексей Борисович Герман ― палеоботаник, стратиграф, палеоклиматолог, доктор геолого-минералогических наук, член-корреспондент РАН, заведующий лабораторией палеофлористики Геологического института РАН, главный редактор научного журнала РАН «Стратиграфия. Геологическая корреляция». Родился 25 июня 1959 г. в Москве. В 1985 г. защитил кандидатскую диссертацию по теме «Покрытосеменные позднего мела Камчатки и бухты Угольной и их стратиграфическое значение». В 2004 г. защитил диссертацию на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук по теме «Альбская-позднемеловая флора Северной Пацифики: палеофлористика, фитостратиграфия и палеоклиматология». Член редколлегий журналов «Ботанический журнал», «Недра Поволжья и Прикаспия», Fossil Imprint (Чехия) и Global Geology (Китай). Председатель диссертационного совета при Геологическом институте РАН, член диссертационных советов при Геологическом факультете МГУ им. М. В. Ломоносова и Палеонтологического института РАН. Известный специалист в области стратиграфии, палеофлористики и палеоклиматологии мезозоя и кайнозоя. Автор около 130 научных работ. Член Палеонтологического общества при Российской академии наук с 1987 г.

― Насколько хорошо изучены арктические динозавры?

― Вплоть до 1961 г. считалось, что в Арктике динозавры не обитали. Но затем на Северной Аляске впервые были найдены кости этих древних животных. Оказалось, что динозавры жили в Арктике вплоть до 80–82 градусов северной широты, то есть на расстоянии менее 1 тыс. км от Северного полюса. Тот факт, что динозавры обитали в глубокой Арктике, в районе высоких северных широт, шокировал научную общественность и стимулировал дальнейшее изучение палеонтологической летописи холодных регионов планеты.

На территории Аляски и у нас на Чукотке на протяжении десятилетий проходили многочисленные экспедиционные работы, позволившие узнать подробнее об арктических динозаврах. Сегодня мы знаем уже довольно много о динозаврах, живших на территории Арктики в конце мелового периода. Известно, что по соседству с ними водились также арктические птицы, млекопитающие, беспозвоночные и другие животные.

Исследования последних лет представили бесспорные доказательства того, что динозавры не просто обитали в высоких арктических широтах, но и успешно размножались там.

Так, например, на Чукотке была найдена скорлупа яиц динозавров, а на Аляске ― маленькие кости и зубы новорожденных или даже еще не родившихся динозавров.

― А как они изначально попали в Арктику? Что вынудило их отправиться туда?

― Я думаю, что это была просто обычная миграция. Арктику населяли те же или близкие роды и виды динозавров, что и в более теплых краях — в средних и низких широтах Северной Америки и Азии. А пришли они в Арктику по вполне предсказуемым причинам: там было много растительного корма, меньше конкуренции и сложились благоприятные условия для жизни и размножения.

― Но разве Арктику с ее полярными ночами можно назвать регионом с благоприятными условиями? Где динозавры находили еду в зимнее время и как спасались от холода?

― Есть две разные гипотезы. Одни ученые считают, что динозавры жили в Арктике круглый год, а зимой либо впадали в спячку, либо каким-то другим образом пережидали то тяжелое время, когда погода была прохладная, а корм был в дефиците. Речь идет о растительноядных динозаврах, потому что если у них с кормом все хорошо, то и у хищников, которые ими питаются, соответственно, с добыванием пищи проблем нет. Мы, палеоботаники, изучили ископаемую древнюю флору Чукотки и севера Аляски и выяснили, что растительность на этой территории во времена динозавров была в основном листоветкопадной. Это значит, что деревья и кустарники сбрасывали свою листву в зимнее время, но тогда не очень понятно, чем в это время питались растительноядные динозавры. Я придерживаюсь второй гипотезы, которая гласит, что динозавры не пережидали долгие арктические ночи в голоде и холоде, а мигрировали в южном направлении с наступлением осени и возвращались обратно в Арктику весной.

По нашим подсчетам, эта миграция могла длиться в течение трех месяцев, а ее пути достигали тысячи километров к югу от арктических широт. Таким образом, стадо динозавров должно было проходить около 15 км в день со скоростью 1–2 км/ч, что вполне под силу крупным животным, даже если вместе с ними путешествуют совсем молодые особи.

― Такие миграции не мешали размножению и заботе о потомстве?

― Думаю, нет. Как я уже говорил, мы знаем, что динозавры жили и размножались в Арктике. И если их размножение происходило в середине лета, то у молодняка был целый месяц, а скорее и больше, для того чтобы подрасти, набраться сил и стать достаточно крупными, чтобы осенью безбоязненно следовать за своими родителями в поисках более благоприятных условий.

― И росли детеныши динозавров очень быстро?

― Скорее всего, они росли очень быстро, о чем косвенно свидетельствует большое количество кровеносных сосудов в их костях. Впрочем, последнее расценивается многими палеонтологами как свидетельство их теплокровности.

 ― А какие еще есть аргументы в пользу их теплокровности?

― Наверное, наиболее существенным из доказательств теплокровности динозавров считается именно васкуляризация их костей, больше похожая на васкуляризацию костей птиц: у динозавров в костях было большое количество каналов, где проходили кровеносные сосуды, в то время как в костях у других холоднокровных рептилий плотность таких каналов меньше. Но не обязательно объяснять это явление с помощью теплокровности. Возможно, частые и многочисленные кровеносные сосуды были нужны динозаврам как раз для того, чтобы молодь росла быстро. А это динозавровым «тинэйджерам» было нужно и для того, чтобы лучше аккумулировать тепло в их телах, и чтобы не обращать внимание на мелких хищников, и для того, чтобы в миграциях поспевать за своими родителями. Известно, например, что новорожденные северные олени буквально через несколько часов после появления на свет уже могут следовать за стадом, правда, пока не на очень большие расстояния. Думаю, что в условиях, когда арктическим летом корма было в избытке и тепла достаточно, маленьким динозаврам тоже ничто не мешало в конце теплого периода участвовать в сезонных миграциях вместе с родителями.

― Все динозавры были теплокровными или только какие-то определенные виды?

― Ответить на этот вопрос довольно трудно, поскольку мы до сих пор не имеем абсолютно неоспоримых доказательств в пользу того, что динозавры действительно были теплокровными. Но если это все же так, то вполне вероятно, что какие-то семейства динозавров могли быть теплокровными, а какие-то ― сохраняли свою рептильную физиологию и оставались холоднокровными. 

― А что, на ваш взгляд, могло бы стать таким точным доказательством?

― Мне сложно сказать. Все имеющиеся сейчас свидетельства теплокровности динозавров могут быть объяснены и без помощи теплокровности, посредством других причин. Думаю, неоспоримым доказательством мог бы стать живой динозавр. Тогда мы могли бы изучить его физиологию, измерить температуру тела и т.д. Но, увы, это неосуществимо…

― Могли ли арктические динозавры впадать в зимнюю спячку?

― Теоретически это возможно, но в условиях северной Аляски ― маловероятно, тем более для крупных животных. Тому есть две причины. Во-первых, если бы динозавры, особенно крупные, впадали в спячку, их бы заметили хищники и довольно быстро съели. На севере Аляски обитали не только хищные динозавры, но и довольно крупные и хищные теплокровные млекопитающие, которые были бы не прочь полакомиться столь легкой добычей. Во-вторых, условия того времени на Аляске не способствовали впадению в спячку: приморские низменности, болота, сильное обводнение территории… В такой болотистой почве десятиметровому гадрозавру вырыть себе нору или хотя бы какое-то убежище было просто нереально. Думаю, что шансов перезимовать в состоянии спячки в тех условиях у динозавров просто не было.

― Палеоботаника помогает реконструировать древний климат. Каким он был в Арктике, когда там обитали динозавры?

― Действительно, палеоботаника позволяет реконструировать палеоклимат лучше, чем многие другие геологические и биологические методы. Существует относительно новая методика расчета целого набора климатических параметров исходя из различных признаков листьев древесных двудольных растений, их морфологии. Этот метод получил название Climate Leaf Analysis Multivariate Program (CLAMP). В его основе ― многомерная статистическая корреляция между набором признаков листьев таких растений и набором климатических параметров. Для анализа мы используем 31 признак растений. Эти признаки касаются рассеченности листовой пластинки, ее размера, формы, характера края листа, его верхушки и основания и затрагивают ряд других параметров.

На 82-м градусе северной широты, в Арктике, где жили многочисленные динозавры и другие животные, были долгий полярный день, начинавшийся в мае и длившийся до августа, и долгая полярная ночь, когда солнце не показывалось над горизонтом. Эта полярная ночь длилась тоже около четырех месяцев: примерно с ноября по март. На протяжении этих месяцев было постоянно темно, а во время полярного лета, напротив, солнце не заходило за горизонт. Среднегодовая температура, которую мы рассчитали по растениям Арктики, составляла около +6–6,5 ℃. При этом средняя температура наиболее теплого месяца колебалась в районе +15 ℃, а самого холодного ― около –2 ℃. В наиболее холодные зимние дни или даже недели температура могла понижаться до –10–15 ℃, что для холоднокровных рептилий было бы равносильно смерти. Крупные холоднокровные животные не могут выдержать температуру ниже +4 ℃, не говоря уже о минусовых значениях.

― Еще одно доказательство в пользу теплокровности динозавров?

― Или, скорее, в пользу того, что они были мигрирующими животными.

― В прошлом году на экраны вышел сериал «Доисторическая планета» с Дэвидом Аттенборо. Там говорится, что динозавр троодон был самым умным и легко адаптирующимся хищником Арктики. Что вы думаете об этом?

― Такое вполне может быть. Троодоны ― не очень крупные хищные динозавры, обнаруженные на севере Аляски и охотившиеся в основном на так называемых утконосых растительноядных динозавров, или гадрозавров. Эти птицеподобные динозавры обладали довольно большими черепными коробками. Троодоны также имели весьма крупные глазные яблоки, что, кстати, использовалось как возможное доказательство того, что они не мигрировали, а пережидали темные полярные зимы в Арктике, то есть таким образом их глаза адаптировались к недостатку света. Но я думаю, что это вряд ли можно считать абсолютно точным доказательством, потому что известно, например, что крупными глазницами обладают и птицы, но далеко не все они хорошо видят в темноте, скорее даже наоборот. Возвращаясь к вашему вопросу, думаю, что троодоны действительно вполне могли быть одними из наиболее продвинутых и умных хищников того времени. Но это лишь предположение, точно сказать об этом мы не можем…

― У динозавров, обитающих в Арктике, было больше перьев, чем у их собратьев в более теплых краях?

― Насколько мне известно, ни у одного из арктических динозавров на отпечатках их шкур до сих пор не были обнаружены перья либо шерсть, поэтому мы ничего не можем сказать об их оперении. Есть вероятность, что они вообще были неоперенными.

― Странно.

― Вовсе нет. Посмотрите на современных родственников динозавров ― варанов, ящериц, змей и других рептилий. У них нет никаких перьев.

― В то же время известно, что у многих неарктических динозавров перья точно были. Какую роль они могли выполнять?

― Я думаю, что оперение могло выполнять как минимум две функции. Во-первых, теплоизоляцинную, а во-вторых ― роль привлечения брачного партнера, самки либо самца. Известно, что в животном мире такие способы обратить на себя внимание особей противоположного пола распространены довольно широко. Вспомните, например, огромный хвост павлина, который нужен для привлечения самки и больше ни для чего.

― Что прежде всего нужно иметь живому существу, допустим, наземным рептилиям, чтобы выжить в Арктике?

― Если мы говорим об Арктике конца мезозойской эры, то самое главное ― это способность к миграциям на расстояния около 1000–1200 км, на юг ― осенью и на север ― весной. Никакие другие адаптации, на мой взгляд, не позволят пережить суровую, довольно холодную зиму, резкий дефицит корма. Особенно если мы говорим о холоднокровных рептилиях.

― А если это теплокровные динозавры, вдобавок покрытые перьями, то им тогда и мигрировать, наверное, было бы не нужно?

― Если взять гипотетического теплокровного динозавра с перьями, то есть имеющего хорошую изоляцию тела от наружного холода, то такое животное действительно могло бы пережидать холодные температуры непосредственно в Арктике. Но не забывайте, что теплокровному животному в среднем требуется в десять раз больше пищи, чем холоднокровному того же размера и того же веса. А зимой в Арктике мелового периода растительная пища была в очень большом дефиците. Все растения были листоветкопадными, леса зимой стояли голыми, зелени практически не было. Питание корой деревьев, древесными грибами или листовым опадом едва ли решало проблему, тем более что лапы гадрозавров не очень-то приспособлены для того, чтобы «копытить» растительные остатки из-под снега.

Поэтому вероятность того, что динозавры, будь они даже теплокровными и покрытыми перьями, могли бы круглый год прокормиться в Арктике, крайне мала.

― Я слышала о том, что во время арктической зимы динозавры, например растительноядные эдмонтозавры, садились на жесткую диету, что помогало им выживать.

― Возможно, но вряд ли мы можем узнать это наверняка. Такую гипотезу можно рассматривать, но, опять же, что значит «жесткая диета»? Так или иначе животные должны были двигаться, их внутренние органы должны были функционировать, то есть им все равно нужна была энергия, получаемая с пищей. Некоторые полагают, как я уже говорил, что полярные динозавры могли, как лоси, обгладывать кору или поедать древесные грибы, но в Арктике обитали довольно крупные стада динозавров и такого корма на всех просто не хватило бы. Тем более что подобная еда ― очень низкокалорийная. Поэтому я все-таки придерживаюсь миграционной гипотезы. Надеюсь, в будущем новые исследования ученых позволят узнать еще больше подробностей о том, как жили динозавры в Арктике.

Интервью проведено при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ и Российской академии наук