Нераскрытые тайны природы

Глава 6. Были ли динозавры теплокровными животными?

Всеобщее увлечение динозаврами впервые достигло своего апогея в 1854 г., после того как лондонский Хрустальный дворец, колоссальное стеклянное сооружение со стальным каркасом, первоначально построенное для Всемирной выставки 1851 г., был перемещен в пригород Сиденем и вновь открыт королевой Викторией и принцем Альбертом. По предложению принца Альберта парк вокруг восстановленного Хрустального дворца был оживлен фигурами воссозданных животных прошлых эпох, в том числе динозавров. Слово «динозавр» (означающее «ужасающая ящерица») придумал в 1841 г. профессор анатомии Королевского хирургического колледжа Ричард Оуэн, употребивший его в своей 2,5-часовой лекции, озаглавленной «Доклад об ископаемых британских рептилиях». Работа по воссозданию облика вымерших животных выпала на долю художника и скульптора-анималиста Бенджамина Уотерхауса Хокинза.

В то время были известны только три вида динозавров: мегалозавр юрского периода, игуанодонт и гилеозавр позднемелового времени. Не имея для работы ни одного полного скелета, Хокинз поневоле должен был проявить творческую фантазию, и результаты, естественно, в основном оказались неудачными. Игуанодонт (буквально «зуб игуаны») был так назван Оуэном потому, что все, на чем он первоначально основывался, были зубы, по виду напоминавшие зубы современной игуаны. Хокинз «увеличил» игуану, так что она стала напоминать носорога огромного размера, и проделал то же самое еще с двумя животными. Все они были изображены идущими на четырех ногах. Теперь уже мы знаем, что так перемещались только гиле-озавры. Некоторые из менее известных рептилий, принадлежащих к динозаврам, превратились в гигантских черепах и лягушек. Скульптуры произвели сенсацию, а размеры игуанодонта были столь велики, что, удалив его спину, внутри него смогли разместить стол для данного Оуэном торжественного обеда на 21 персону. До конца своей жизни Хокинз изготавливал и устанавливал подобные скульптуры динозавров в Америке и в Англии, а поскольку он был действительно очень талантливым человеком, то сумел делать свои последующие творения с учетом новых открытий гораздо более точными.

^{Ричард Оуэн ввел термин «динозавр». На снимке, сделанном в 1860-е годы, он позирует неизвестному фотографу, находясь перед большим скелетом динозавра, который он собирал, и держа в руке его кость. Задний план всей фотографии сильно испорчен, но оставшаяся часть снимка передает властный нрав этого человека.}

Представление о том, что все динозавры были четвероногими, быстро изменилось, после того как в 1866 г. американский палеонтолог и специалист по ящерицам Эдвин Дринкер Коуп в мергельных ямах в штате Нью-Джерси обнаружил кости существа, которое он назвал Laelaps aquilunguis. (В греческой мифологии Лелап было именем собаки, которую богиня Диана подарила молодому охотнику Цефалу; эта собака впоследствии окаменела, застыв в прыжке, — результат одной из хорошо известных ссор между богами на Олимпе.) Скелет, который откопал Коуп, был достаточно полным и позволил ему сделать вывод, что этот динозавр ходил на двух ногах, а передние лапы у него были короткими и скорее походили на небольшие руки. В результате этой находки было установлено, что, по крайней мере, некоторые динозавры передвигались прыжками подобно гигантским кенгуру.

Однако самым устойчивым из предположений, основанных на связи динозавров с ящерицами, была гипотеза о том, что они должны быть холоднокровными животными типа крокодилов, а не теплокровными, как млекопитающие. Холоднокровных животных называют эктотерминескими, подразумевая под этим, что они согревают свое тело, поглощая солнечное тепло. Теплокровные же животные, в том числе все млекопитающие, являются эндотермическими, т. е. вырабатывают собственное тепло внутри себя. Но это вовсе не означает, что у ящериц в буквальном смысле слова холодная кровь: температура их тела может быть такой же, как у млекопитающих, а иногда и выше. Просто температура этих животных регулируется совершенно иными биологическими системами.

Все земноводные и большинство рептилий имеют трехкамерное сердце, состоящее из двух тонкостенных предсердий, которые расширяются при поступлении в них крови, и одного толстостенного желудочка, который выталкивает кровь в сосуды. У птиц и млекопитающих четырехкамерные сердца с двумя предсердиями и двумя желудочками. Единственному желудочку сердца ящерицы приходится выполнять две функции — не только прокачивать кровь из легких в сосуды тела, но и возвращать в оборот кровь из тела, направляя ее снова в легкие. Легкие обеспечивают запасы кислорода в крови, а по мере ее движения по телу до возвращения в легкие концентрация кислорода уменьшается. У ящерицы в единственном ее желудочке кровь, насыщенная свежим кислородом из легких, и «отработанная» кровь, вернувшаяся в сердце после циркуляции по телу, неизбежно смешиваются. Значит, в мышцы, для того чтобы обеспечить их энергией и привести в действие, поступает кровь, гораздо менее богатая кислородом. Чтобы восполнить недостающую энергию, ящерицы и крокодилы должны подолгу греться на солнце (до 90% дневного времени) — это позволяет им запасти достаточное количество тепла, чтобы обеспечить длительную активность. У млекопитающих и птиц наличие второго желудочка сердца позволяет не смешиваться насыщенной кислородом крови из легких и использованной крови, поступающей из остальных частей тела. В результате мускулам достается намного больше кислорода. Единственный недостаток физиологии птиц и млекопитающих состоит в том, что для поддержания подвижности им требуется больше пищи.

^{На этой гравюре 1854 г. изображена мастерская Бенджамина Уотерхауса Хокинза, создавшего причудливые фигуры динозавров. Они были заказаны ему для парка Хрустального дворца, в 1854 г. перенесенного в пригород Лондона. Королева Виктория посещала эту студию вместе со своим мужем принцем Альбертом — создание Хрустального дворца было его идеей. Скульптура в центре на заднем плане имела съемную спину, и за столом, поставленном внутри нее, был дан праздничный обед с участием Ричарда Оуэна, Хокинза и десятка сановников. (Из книги У. Д. Мэтью «Динозавры».)}

Итак, уже 130 лет назад люди узнали, что некоторые динозавры передвигались на двух ногах, к тому же очень быстро, как показало изучение остатков их скелетов. Кроме того, челюсти и зубы многих динозавров были приспособлены к питанию мясом, что обеспечивало их энергией для быстрого передвижения. Несмотря на все это, ученые придерживались идеи, что динозавры были холоднокровными животными подобно современным пресмыкающимся. Вера в это продолжала существовать, невзирая на растущую убежденность в том, что птицы произошли от динозавров. Но в этом случае нужно было объяснить, почему у птиц сердце состоит из четырех отделов — ведь именно это обеспечивало в значительной степени их активность в повседневной жизни, а также давало им возможность совершать тысячекилометровые перелеты. Конечно, подобно динозаврам и в отличие от млекопитающих птицы откладывали яйца, что оправдывало пренебрежение различием между сердцами современных птиц и ящериц. Время от времени некоторые смельчаки высказывались в том смысле, что все же здесь существует реальная трудность, но всегда быстро замолкали.

Только в 1969 г. наконец некто очень авторитетный, мнение кого невозможно было игнорировать, стал доказывать, что, по крайней мере некоторые из динозавров — хотя бы те, что передвигались на двух ногах, — должны были быть теплокровными существами и иметь четырехкамерное сердце. Профессор Йельского университета Джон Остром открыл динозавра Deinonychus, который своими когтистыми задними ногами убивал жертву, для чего требовались необычайные ловкость и способность сохранять равновесие. В 1969 г. на первом Северо-Американском палеонтологическом съезде он прочел лекцию о том, какие выводы можно сделать по ископаемым остаткам о климате в мезозойскую эру.

Его безобидная на первый взгляд речь содержала крупную сенсацию. Поскольку динозавры в мезозойскую эру обитали в высоких широтах и их считали холоднокровными животными, долгое время предполагалось, что тропический климат должен был распространяться на север вплоть до современной Канады. В противном случае холоднокровные динозавры не могли бы поглощать достаточное количество солнечного тепла, чтобы сохранять подвижность. Как бы сомневаясь в подобных представлениях о климате, Остром ясно дал понять, что он совершенно не согласен с мнением, будто гигантские динозавры 90% своего времени лежали, греясь на солнышке там, где сейчас находится штат Вайоминг. Ведь очень многие из них бродили, будучи в вертикальном положении. Ящерицы не могут и не делают этого, так как даже если бы задние лапы могли их поддержать, все равно у них не доставало бы энергии. Как сказал Остром, «корреляция между высокой температурой тела, …интенсивным обменом веществ, вертикальным положением тела и способом передвижения вовсе не случайна». Затем последовал настоящий удар: «факты свидетельствуют о том, что вертикальное положение тела и соответствующий способ передвижения динозавров были бы невозможны без интенсивного обмена веществ и высокой однородной температуры тела». Другими словами, это были теплокровные животные.

Идеей, что многие динозавры должны были быть теплокровными, тут же заинтересовался ряд ученых. Одним из них был палеонтолог и писатель Адриан Десмонд, издавший в 1976 г. книгу «Теплокровные динозавры» [1]. После обсуждения речи Острома он писал: «Никто прежде наглядно не демонстрировал наличие запутанной зависимости между интенсивным обменом веществ, устойчивой температурой тела и прямохождением. Тем не менее было определенно установлено, что эта связь очевидна и естественна. Это разрешило давние противоречия, присущие смехотворной модели греющихся на солнце бронтозавров. Старая модель была полностью отброшена и заменена эндотермичными динозаврами. Конечно, это требует коренного пересмотра физиологии динозавров, и для создания новой модели мы должны обратиться к млекопитающим и птицам».

Через 11 лет после этого бывший студент Острома Боб Бек-кер в своей книге «Динозавровые ереси», изданной в 1986 г. [2], привел новую аргументацию в пользу эндотермичности динозавров. Он утверждал, что само процветание этих животных определялось их теплокровностью. Но вспомним название его книги. Хотя Десмонд в 1975 г. осмелился поместить свою идею в заголовок книги, Беккер чувствовал, что должен отметить устойчивость противоположных мнений. Тем не менее он мужественно доказывал, что не только вертикальное положение тела многих динозавров свидетельствует об их теплокровности, но и, поскольку голова у них часто поднималась высоко вверх, располагаясь на длинной шее, для питания мозга кровью требовалось высокое кровяное давление, присущее теплокровным животным. Однако на сторонников холоднокровности динозавров эти доводы не произвели впечатления. Они указывали, что у жирафов в шее имеются специальные клапаны, помогающие крови двигаться вверх; возможно, то же самое было и у динозавров. Да, это так, отвечали из лагеря теплокровных, но ведь жирафы, если вы помните, — это млекопитающие?

Все 1990-е годы подолжалась эта своего рода двусторонняя «перестрелка». Аргументы против теплокровности динозавров со всей ясностью были изложены в книге «Открывая динозавров» [3], изданной в 1995 г. под эгидой известного Американского музея естественной истории в Нью-Йорке. Ее авторы — один из хранителей Зала динозавров этого музея Марк Норелл, его коллега и хранитель из отделения палеонтологии позвоночных Юджин Гаффни и руководитель музейных залов отдела реконструкции окаменелостей Лоуэлл Дингус. Они избрали в этом споре довольно осторожный средний путь, но все-таки привели больше свидетельств против эндотермической теории (теории теплокровности), чем за нее. Например, авторы подробно описывают анализ микроструктуры костей, различной у эктотермичных (холоднокровных) и эндотермичных животных, существующих в наше время. Они пишут, что тонкие срезы костей динозавров исследовались под микроскопом в сравнении с костями современных животных. «У большинства динозавров, не относящихся к птицам, кости по своей микроструктуре больше похожи на кости эндотермичных животных» — аргумент в пользу теплокровности, — «но этот факт не является решающим».

Далее они говорят: «Чтобы нормировать результаты наблюдений, мы должны сравнивать животных близких размеров. К сожалению, в наши дни нет эктотермичных животных величиной с динозавров нептичьего рода, и мы только начали изучать небольших динозавров». Это странное утверждение. Ведь первоначальное представление о холоднокровности динозавров основывалось на том факте, что существующие сейчас очень небольшие рептилии, такие как игуаны и крокодилы, холоднокровны. Почему можно проводить экстраполяцию от более мелких существ для поддержания теории холоднокровности, но этого нельзя делать для поддержки теории теплокровности? Тем не менее в конце этого раздела авторы приводят фразу, которая является шедевром двусмысленности и по крайней мере оставляет открытой возможность эндотермичности динозавров: «Если не учитывать того, что в какой-то период своей истории динозавры развивались в эндотермическом режиме, что подтверждается живущими ныне птицами, то никаких определенных доказательств ни их холоднокровности, ни теплокровности не имеется».

Как видно из последней фразы, существует, по меньшей мере, достаточно сомнений, вследствие чего эти эксперты считают недоказанными обе теории. Это был, естественно, прогресс, но, быть может, недостаточно большой, если учесть, что слово «динозавр» возникло еще в 1841 г. В этом смысле стоит вернуться назад и постараться понять, почему вообще Ричард Оуэн был так уверен, что динозавры должны быть холоднокровными животными. Конечно, первоначально это имело некоторый смысл — в конце концов Оуэн ввел термин «игуанодонт» на том основании, что зубы животного были очень похожи на зубы современной игуаны. Кроме того, как довольно подробно описывает А. Десмонд в своей книге, вышедшей в 1975 г. [1], у Оуэна имелся также один скрытый мотив. Он был очень религиозным человеком, и его сильно взволновал шум, сопровождавший появление в самом начале XIX века эволюционной теории, выдвинутой французским естествоиспытателем Жаном Батистом Ламарком. Ламарк, придумавший слово «биология», первым провел различие между позвоночными и беспозвоночными, считая, что живым организмам свойственно стремление или побуждение эволюционировать, превращаясь в существа, лучше приспособленные к окружающим условиям. Хотя первоначально Дарвин находился под сильным влиянием теории Ламарка, ему было ясно, что эволюция — процесс скорее случайный, чем целенаправленный. Оуэн не отдавал предпочтения ни одной из этих теорий, так как обе они принижали роль Создателя. Однако когда Оуэн заявил, что динозавры — это доисторические ящерицы, оставалось еще 15 лет до выхода в свет дарвиновского «Происхождения видов». Первоначально Оуэн хотел «насолить» именно Ламарку. Если по Земле когда-то бродили гигантские ящеры, а теперь существуют только маленькие ящерицы, это, по-видимому, доказывало, что вера Ламарка в самосовершенствование в результате эволюции — ерунда. Огромные ящеры давно исчезли, а остались происходившие от них существа значительно меньших размеров. Более чем достаточно, чтобы дискредитировать идею самосовершенствования!

Причина, по которой Оуэн настаивал на холоднокровности динозавров, не помешала этой концепции задавать тон в течение более чем ста лет. Даже когда наконец началось действительно серьезное наступление на эту точку зрения, очень многие выдающиеся исследователи не хотели этого допускать. Двусмысленная ситуация сохранялась до тех пор, пока в 1995 г. авторитетные ученые из Американского музея естественной истории не решились пойти на риск. Ряд специалистов мог частично объяснить нелепый вид тираннозавра (Tyrannosaurus rex) (или злобных велоцирапторов, которыми Стивен Спилберг так веселил публику в своем фильме «Парк юрского периода»), по восемь часов греющегося на солнышке, для того чтобы накопить достаточное количество энергии и отправиться на поиски пищи. По их мнению, животные таких колоссальных размеров не должны были терять тепло так, как это происходит у сегодняшних крокодилов, и поэтому им не нужно было столько времени лежать на солнцепеке. Другие придерживались противоположных взглядов и предполагали, что если бы динозавры действительно были теплокровными животными, они перегрелись бы и им для охлаждения надо было, как слонам, принимать ванну. Эта интеллектуальная карусель вполне может вызвать легкое головокружение, но, по-видимому, именно так всегда поддерживается ее бесперебойная работа. Никакие факты никогда не могут убедить всех. Конечно, долг любого ученого — получение твердых доказательств. Но, как мы видели в предыдущих главах и как еще не раз увидим, данное правило не всегда работает, если ставка достаточно высока.

С тех самых пор, как Джон Остром в 1969 г. решился разрушить прежнее единодушие, ученые, придерживающиеся противоположных взглядов в этом споре, равно как и те, кто старался сохранить серьезный вид, занимая срединную позицию, говорили, что все вопросы будут разрешены, только если удастся найти сердце динозавра. Но это казалось невозможным — никогда не находили ничего, кроме костей. И вот, ко всеобщему изумлению, в середине апреля 2000 г. было объявлено, что в грудной полости скелета динозавра, обнаруженного в Южной Дакоте, действительно нашли сердце ископаемого динозавра. Заключенное в камень, оно было величиной примерно с грейпфрут.

Об этом открытии объявил Дейл Рассел из Музея естественных наук Северной Каролины в г. Роли. Сохранившиеся видимые следы внутреннего строения сердца указывали на то, что этот орган больше похож на сердце птиц или млекопитающих, чем на что-либо наблюдавшееся у рептилий. «Эти выводы полностью загнали меня в тупик», — сказал Рассел. Он заявил также, что, хотя, по-видимому, это было четырехкамерное сердце, для получения подтверждения в ближайшие несколько лет необходимо провести множество испытаний. Для начала заключавший сердце камень сканировали с применением специальной компьютерной программы, которая на основе двумерного изображения строила трехмерную модель. По словам проводивших работы исследователей, удавалось увидеть два желудочка и аорту, но не верхние камеры, т. е. предсердия.

Еще более значительным это открытие сделал тот факт, что динозавр, сердце которого было найдено, по своей родословной не относился к той линии, которая, по мнению большинства палеонтологов, в процессе эволюции привела к возникновению птиц. Этот динозавр был растительноядным, — согласно оценкам, он весил около 1320 кг и имел в длину 4,5 м. Это был один из небольших динозавров, живших примерно 65 млн. лет назад непосредственно перед их массовым вымиранием, о котором говорилось в гл. 3. Биологический вид, к которому он принадлежал, точно не установлен, но он относился к роду Thescelosaurus, или «прекрасных ящериц».

Учитывая эти новые данные, Марк Норелл, один из авторов книги «Открывая динозавров» [3], по-видимому, вынужден был сделать хоть какой-то выбор, говоря Джону Ноублу Уилфорду из «New York Times»: «Это означает, что всю нашу концепцию о динозаврах, видимо, нужно пересмотреть». Однако в других сферах сомнения еще существовали. Палеонтолог Пол Серино из Чикагского университета сказал Уилфорду, что у него имеются «серьезные сомнения»: он не уверен, что внутренние органы могли сохраниться в осадках того типа, которые распространены в районе, где на одном из ранчо сделана данная находка. Он добавил также, что из тех изображений, которые он видел, нельзя даже с уверенностью заключить, действительно ли этот орган представляет собой сердце.

Другими словами, орган, который для одних специалистов является сердцем динозавра, к тому же четырехкамерным, для других — всего лишь «гипотетическое» сердце. От гипотетического сердца не ждут, что оно докажет теплокровность динозавров. Помимо всего оно предоставляет хороший выбор, учитывая характер этого конкретного спроса. Если когда-нибудь удастся доказать, что гипотетическое сердце является настоящим, то все равно кто-то сможет сказать, что это всего лишь один динозавр наиболее позднего периода, когда уже шло развитие птиц, и что это ничего не доказывает в отношении других динозавров.

Иногда возникает впечатление, что есть определенные тайны, которые некоторые ученые предпочитают оставлять нераскрытыми.

1. Desmond, Adrian J. The Hot-blooded Dinosaurs. New York: Dial Press, 1976. Хотя она была написана более 25 лет назад, это увлекательная и стоящая книга. Десмонд имеет ученую степень в области истории и философии науки, а также палеонтологии позвоночных, и книга интересна своим историческим обзором исследований динозавров, а также отраженной в заголовке направленностью. Она не содержит цветных рисунков динозавров, столь любимых некоторыми читателями, но приводимые в ней прекрасные старинные гравюры многих приведут в восторг.

2. Bakker, Robert. The Dinosaur Heresies. New York: Morrow, 1986. Беккер приводит наиболее подробную аргументацию в пользу теплокровной теории. Его работу все же можно считать преждевременной.

3. Norell, Mark A., Eugene S. Gaffney, and Lowell Dingus. Discovering Dinosaurs. New York: Knopf, 1995. Несмотря на осторожность в рассмотрении спора между сторонниками холоднокровных и теплокровных динозавров, это — прекрасная книга, где приводятся в основном палеонтологическая летопись и хорошие фотографии реальных окаменелостей в противоположность выполненным в манере Спилберга цветным гипотетическим изображениям. Книга построена в форме 50 конкретных вопросов, касающихся динозавров, и поэтому очень удобна для знакомства с предметом и получения ответа на конкретные вопросы, например, «Как спаривались динозавры?» или «Какого размера были самые крупные динозавры?»

4. Lambert, David. The Ultimate Dinosaur Book. New York: DK Publishing, 1993. Для тех, кто любит визуальные эффекты, это типичная продукция издательства «Dorling Kindersley» — роскошно изданная книга, содержащая также богатый фактический материал.

5. Stevenson, Jay, and George R. McGhee. The Complete Idiot's Guide to Dinosaurs. New York: Alpha Books, 1998. Подобно многим другим изданиям этой популярной серии с несколько юмористическими названиями эта объемистая книжка в мягкой обложке позволит вам почувствовать себя гораздо значительнее после того, как вы ее прочтете. Несмотря на то что информация в ней для более легкого усвоения приводится в виде небольших блоков, она содержит очень много сведений и несколько исключительно полезных приложений.

6*. Николсон С. Динозавры ужасные и прекрасные. — М.: Астрель, ACT, 2001. В книге рассказывается, когда и где жили древние гиганты, как они передвигались и что ели, как рождались и росли их детеныши, почему динозавры вымерли.

7*. Динозавры. — М.: Астрель, ACT, 2002. В книге увлекательно и подробно описан мир динозавров — самых загадочных и притягательных существ, населявших нашу планету в глубокой древности.