Чтобы поднять голову, длинношеим зауроподам понадобилось бы сердце весом в полторы тонны, которое отсасывало бы половину всей энергии организма. Скорее всего, они вытягивали шею лишь горизонтально, уверен австралийский палеонтолог.

Среди всех разнообразных динозавров, наверное, самой яркой и узнаваемой внешностью обладали всё-таки зауроподы. Среди этих длинношеих гигантов, внешне напоминавших помесь нынешних жирафа и слона, числились самые крупные животные в эпоху динозавров, а возможно, и во всей истории Земли. Посоперничать в размере с брахиозавром и диплодоком может только современный синий кит, однако сравнивать их не совсем честно: гигантам куда проще жить в воде, где их тело поддерживает сила Архимеда, чем на твёрдой поверхности.

Зауроподы (Sauropoda)

ТЕКСТ: БСЭ

подотряд вымерших растительноядных пресмыкающихся отряда ящеротазовых динозавров. Жили в юрском и меловом периодах.

Зауроподы – одни из крупнейших (до 30 м) животных, когда-либо существовавших. Характеризуются массивным, но относительно коротким туловищем, колонноподобными ногами, длинными шеей и хвостом и сравнительно небольшой головой.

Обитали, вероятно, в крупных водоёмах типа больших озёр, внутриматериковых морей и так далее. Два семейства с большим числом родов и видов, среди которых наиболее известны диплодок, апатозавр (бронтозавр), брахиозавр, камаразавр и другие.

Многочисленные остатки зауропод известны на всех материках; в России – из Забайкалья.

Отличительная особенность зауроподов – огромная, до 10 метров в длину, шея. Традиционно считается, что длинная шея была нужна травоядным динозаврам тёплых юрского и мелового периода, чтобы обгрызать кроны деревьев на большой высоте. Примерно так сейчас ведут себя самые высокие звери современного мира – жирафы, которые легко обдирают листья акаций в африканских саваннах, недоступные ни одному другому животному.

Однако такая точка зрения о назначении длинной шеи кажется сомнительной австралийскому палеонтологу Роджеру Сеймуру из Университета Аделаиды. В короткой статье, принятой к публикации в Biology Letters, Сеймур замечает, что

поднятая 10-метровая шея заставила бы животное использовать половину всей генерируемой организмом энергии на простое поддержание кровотока.

Гидростатический парадокс

ТЕКСТ: ПО МАТЕРИАЛАМ ЭНЦИКЛОПЕДИЙ

заключается в том, что вес жидкости, налитой в сосуд, может отличаться от силы давления, оказываемой ею на дно сосуда. Так, в расширяющихся кверху сосудах сила давления на дно меньше веса жидкости, а в суживающихся – больше. В цилиндрическом сосуде обе силы одинаковы.

Если одна и та же жидкость налита до одной и той же высоты в сосуды разной формы, но с одинаковой площадью дна, то, несмотря на различный вес налитой жидкости, сила давления на дно одинакова для всех сосудов и равна весу жидкости в цилиндрическом сосуде. Это следует из того, что давление покоящейся жидкости зависит только от глубины под свободной поверхностью и от плотности жидкости.

Объясняется гидростатический парадокс тем, что поскольку гидростатическое давление всегда нормально к стенкам сосуда, сила давления на наклонные стенки имеет вертикальную составляющую, и их реакция компенсирует вес излишнего против цилиндра объёма жидкости в сосуде, расширяющемся кверху, и вес недостающего против цилиндра объёма жидкости в сосуде, сужающемся кверху.

Гидростатический парадокс обнаружен французским физиком Блёзом Паскалем. В 1648 году Паскаль публично продемонстрировал парадокс. Он вставил в закрытую бочку, наполненную водой, узкую трубку и, поднявшись на балкон второго этажа, влил в эту трубку кружку воды. Из-за малой толщины трубки вода в ней поднялась до большой высоты, и давление в бочке увеличилось настолько, что крепления бочки не выдержали, и она треснула.

Всему виной гидростатический парадокс и закон Паскаля. Ещё великий французский физик заметил, что вес жидкости в сосуде переменной толщины не равен общей силе давления, которое она оказывает на дно сосуда. Давление определяет общая высота жидкости (а также её плотность и ускорение силы тяжести), так что даже очень узкий, но высокий столб жидкости оказывает огромное давление.

Так же и с зауроподами: даже узкая артерия, питавшая голову динозавра, – это тоже столб жидкости, и при высоте шеи в 9 м дополнительное давление в сердце, располагавшемся в туловище животного, составляло почти одну атмосферу – примерно 700 мм рт. ст. Ещё немного – скажем, 50 мм рт. ст. – нужно на то, чтобы, собственно, толкать кровь. В итоге получается лишняя атмосфера кровяного давления – 700-800 мм рт. ст. против примерно 100 мм рт. ст. у человека.

Чтобы создавать такое давление, нужна сердечная мышца, которая в 5 раз толще, и сердце, которое в 15 раз тяжелее, чем у животного с обычными пропорциями, давление крови которого порядка 100 мм рт.ст. Как подсчитали Сеймур и его коллеги в одной из предыдущих работ,

масса сердца динозавра с 9-метровой шеей должна была составить около 5% массы всего их тела.

Для 20-30-тонного динозавра это ни много ни мало тонна-полторы.

На этот раз учёный выяснил, сколько энергии уходило на поддержание кровотока. У большинства современных животных на кровоток уходит примерно 10% метаболической мощности организма. У жирафов за счёт очень высокого кровяного давления эта величина почти вдвое больше; вдвое толще у них и миокард – и это несмотря на то, что жирафы немного «хитрят», поднимая своё сердце высоко над землёй на удлинённых передних ногах.

Доисторический пылесос

Публике представлен скелет уникального динозавра, найденного в пустыне Сахара. Учёным нигерзавр больше всего напоминает пылесос. Срезаемую под корень траву он всасывал в пищевод с воздухом: поднять...

По словам австралийца, мощность сердца пропорциональна потоку крови через него и среднему артериальному давлению. В то же время полная метаболическая мощность организма пропорциональна тому же потоку крови и доле кислорода, которую ткани из неё забирают. Эта величина почти не меняется от животного к животному, так что, вероятно, была той же и для динозавров, считает Сеймур.

Таким образом, чтобы гонять кровь в голову, расположенную на высоте в 9 м над сердцем, необходимо увеличить метаболическую мощность сердца в 7,5 раз. Поскольку остальные части тела будут по-прежнему требовать столько же энергии, что и раньше, соответствующим образом с подъёмом головы должно измениться и количество вырабатываемой энергии. И половина из неё будет уходить просто на кровоток.

По мнению австралийского палеонтолога, даже самый эксклюзивный доступ к высоким листьям не стоит таких энергетических затрат.

Сеймур уверен, что зауроподы вряд ли поднимали шею на угол выше 20-30 градусов, и использовали её скорее для того, чтобы дотянуться до далёкой, а не высокой пищи. Возможность делать это, не сдвигая своё многотонное тело, многого стоила.

Кстати, и количество пищи, доступной неподвижному животному с длинной шеей, достигает максимума при невысоком расположении головы: в этом случае её можно поворачивать по очень широкой дуге. А если поднять голову высоко, то, как ты шеей ни крути, рот сможет ободрать листья лишь в очень небольшой окрестности «персонального зенита». Простая геометрия.

Доисторический пылесос

15 ноября на заседании Американского геологического общества публике был представлен скелет ранее не изученного вида динозавров, жившего 110 миллионов лет назад. Останки, найденные в пустыне Сахара, принадлежат доисторическому существу, имевшему ротовую полость, работавшую, подобно пылесосу. Строение динозавра подробно изучил Пол Серено, профессор палеонтологии Чикагского университета в 1999 году. Автор открытия назвал этого травоядного Nigersaurus taqueti и сразу отметил необычайное анатомическое строение животного, имея лишь несколько более-менее сохранившихся костей.

Свое имя нигерзавр получил в честь государства Нигер, на территории которого уже совершено немало палеонтологических открытий. Кроме того, в имени этой рептилии Серено увековечил достижения французского палеонтолога Филиппа Токе (Philippe Taquet), впервые обнаружившего скромные останки этого животного, однако не давшего ему имени.

Нигерзавр, младший брат известного североамериканского вида древних травоядных ящеров диплодоков, довольно мал для зауропод – своего подотряда сухопутных травоядных гигантов. Он насчитывал всего около 10 метров в длину. Нигерзавр имел очень легкий череп, челюсти которого содержали сотни иглообразных зубов.

Он с трудом мог поднять голову выше уровня спины и потому напоминает палеонтологам скорее современную корову, нежели жирафоподобную рептилию, набивавшую полный рот древними папоротниками и хвощами.

Статья об открытии Серено уже доступна online, ему будет посвящена публикация в декабрьском номере National Geographic. Частично реконструированный скелет причудливого древнего ящера в среду был открыт для всеобщего обозрения в музее Американского географического общества.

Главной особенностью динозавра является широкая морда с ровным прямым «фасадом», которая позволяла рту ящера добывать пищу у самой поверхности земли. В отличие от остальных травоядных, рот этого животного имел 50 рядов зубов. Каждый ряд выстроен вдоль ротового отверстия, формируя таким образом тридцатисантиметровый ансамбль из ножниц.

Более детальное исследование челюстных костей позволило выявить до девяти «запасных» резцов, стоящих вплотную за основными. При утрате основного рабочего зуба травоядное не испытывало ни малейшего дискомфорта, так как на место потерянного тут же вставал запасной резец. Общее же количество зубов палеонтологи оценивают в 500, причем их обновление происходило ежемесячно.

Это наивысшее зарегистрированное достижение по части жевательного аппарата на сегодняшний день.

Изучив кости нигерзавра, Серено с коллегами смогли заглянуть и в его черепную коробку. Тонкие каналы органов, поддерживавших гомеостаз серого вещества, позволили палеонтологам определить обычное положение головы огромного ящера. Реконструированные с помощью компьютерной томографии, эти каналы показали, что морда динозавра большую часть времени была плотно прижата к земле, в отличие от смотрящей вперед конфигурации передней части головы большинства ископаемых ныне рептилий.

Это свойство организма нигерзавра, наряду с уникальной организацией зубного механизма, заставили Серено предположить, что основным способом добывания пищи у этого завра было срезать под корень низкорастущие растения. Такого же мнения придерживается и соавтор Серено Лоуренс Витмер, профессор университета штата Огайо, сделавший виртуальные модели мозга животного и органа, поддерживающего мозг в равновесии.

Однако самым захватывающим свойством нигерзавра является вовсе не плоская форма морды и не беспощадные челюсти, а спинной хребет.

Позвонки нигерзавра по толщине сравнимы с бумагой, что просто немыслимо при сопоставлении их формы и веса животного размером со слона, который приходилось постоянно поддерживать. Однако сомнений в том, что древний теропод не чувствовал недостатка в прочности костей, у палеонтологов нет.

По всей видимости, тонкие позвонки шейного отдела позволили нигерзавру высвободить дополнительное место в организме для могучего пищевода, доставлявшего мелко нарубленную питательную кашицу в пищевод. Такая пища не могла самостоятельно «проваливаться» в пищеварительный аппарат, как, например, у диплодоков, питавшихся верхними побегами деревьев. Её путь лежал снизу вверх. Мышечный аппарат проглатывания в этом случае также был малоэффективен, потому нигерзавр просто всасывал её. Мелкие кусочки растений, в этом случае – подобно аэрозолю, легко достигали желудка.

Пищевод в этом случае более уместно именовать воздуховодом, а от сравнения этого динозавра с пылесосом удержаться просто невозможно.

Сердце зауропода встало поперек горла

Зауроподы (Sauropoda)

Гидростатический парадокс

Доисторический пылесос