Глава 18
Будущее
Широко распространенный в палеонтологии шаблон – завершать статью изречением в духе «будущие находки могут подтвердить данную гипотезу», и почти всегда это означает, что авторам работы, к их досаде, не удалось прийти к однозначным выводам (читатели могут отметить, что я закончил предыдущую главу вариантом такой фразы). Некоторые яркие, оригинальные исследования или логические умозаключения на основании доступных данных и материалов могут породить интереснейшие идеи по поводу биологии вымерших животных, но, чтобы подтвердить их – какими бы правдоподобными они ни казались, – нужны убедительные, в том числе материальные доказательства. Как упоминалось выше, данные такого рода часто отсутствуют, поэтому наши вопросы остаются без ответов, а возможности подтвердить теории повисают в воздухе.
Но, к счастью, по мере прогресса палеонтологических исследований при раскопках обнаруживают все больше экземпляров, что приводит ко все более подробному изучению костей, зубов, кожи и перьев, и в наше время эта информация распространяется между исследователями очень быстро. Идея, что «сейчас золотой век науки», пожалуй, будет верна всегда, поскольку новые концепции, технологии и разработки развиваются стремительно, и наука явно выигрывает от таких изменений, а палеонтология в наши дни продвинулась значительно дальше, чем была даже 10 лет назад, не говоря о трех-четырех десятелетиях. В результате мы сейчас проверяем и подтверждаем предположения, высказанные в палеонтологии тираннозавров ранее, а нынешние гипотезы, вероятно, будут уточняться будущими открытиями.
Например, в самых первых черновиках к этой главе я написал, что мы можем еще найти настоящих карликовых тираннозавридов – вероятнее всего, в островных условиях; но прежде чем я успел полностью закончить главу, был открыт нанукзавр. Моя исходная теория не была результатом какого-то гениального прогнозирования, но возникла естественным образом из логического применения фундаментальных аспектов биологии. Карликовые формы крупных животных часто возникают на островах, и нам уже известны островные карликовые динозавры, а крупные тираннозавры существовали долгое время, в том числе там и тогда, где были острова. Следовательно, появление в какой-то момент карликового тираннозавроида вполне вероятно, но найти останки такого животного – задача очень не простая. Популяции на островах должны были быть маленькими (поскольку там не так уж много места), а сами острова обычно являются не слишком удачным местом для образования больших количеств окаменелостей (однако море вокруг них может лучше подходить для этого), и островные популяции весьма уязвимы к вымиранию. Все эти факторы делают подобные находки маловероятными, даже если наличествовало несколько карликовых видов, так что для меня оказалось изрядным сюрпризом столь скорое обнаружение маленького северного тираннозавра. В то же время это событие в самом деле подтверждает мои слова. Качественное предсказание, основанное на понимании фундаментальных биологических и эволюционных тенденций, вполне возможно и может быть подтверждено, даже несмотря на ограниченность ископаемых данных.
Итак, эта глава рассматривает ряд возможных будущих направлений в области изучения тираннозавров. В некоторых разделах данной книги я знакомил читателей с моими собственными идеями о различных аспектах биологии тираннозавров – они не отражены в научной литературе как формальные гипотезы, но вполне правдоподобны, учитывая то, что мы знаем об этих животных и биологии в целом. Здесь, однако, я представлю еще несколько теорий, которые не слишком хорошо соответствуют специфическим особенностям эволюции тираннозавров, но содержат довольно убедительные идеи об эволюционных линиях и открытиях, которые могут появиться в будущем.
Будущие открытия
Начнем с самых основных и, пожалуй, неизбежных. Сейчас мы располагаем огромными количествами окаменелых яиц всевозможных динозавров, в том числе многих тероподов, и, несмотря на общую редкость останков тираннозавров, можно ожидать находки гнезда, которое можно будет с уверенностью приписать какому-либо тираннозавру. При некоторой удаче рядом может обнаружиться взрослая особь, высиживающая яйца или как минимум охраняющая гнездо. Подобная находка помогла бы в выявлении других яиц тираннозавров (некоторое количество, вероятно, уже обнаружено, но понять, какой группе динозавров принадлежали какие яйца, практически невозможно, не имея для начала чего-нибудь вроде зародыша). Также это дало бы надежную точку опоры для нынешних данных по росту и размножению. Гнездо много рассказало бы нам о том, сколько откладывалось яиц, насколько крупными были яйца и вылупившиеся тираннозавры, как быстро детеныши росли и какие изменения в их развитии могли происходить на ранних этапах жизни; это обогатит наши знания о таксономических характеристиках этих животных, их поведении и экологии.
Другая неизбежность – то, что мы найдем много новых видов. Как уже упоминалось, как минимум один вид тираннозавра, признанный новым, еще не получил названия, и несомненно, появятся другие. На таких территориях, как Южный Китай, Мексика, восточная часть России и Восточная Канада, возможно, имеются окаменелости тираннозавров, но либо там относительно немного подобных залежей, либо их еще предстоит разрабатывать и изучать. Поэтому вероятно, что в не слишком отдаленном будущем из этих местностей пойдет поток новых находок. Канада и Мексика вызывают особенный интерес. Могли ли тираннозавр или его непосредственные предшественники иметь значительно более обширный ареал распространения, чем мы представляем в настоящее время? Обитали ли отдельные виды или даже отдельные линии тираннозавров на других североамериканских территориях? Известны зубы из северной Мексики, приписываемые тираннозавру, и, хотя пока были обнаружены только отдельные кости, нельзя исключать возможность того, что они принадлежали новому виду или другому роду.
Аналогично существуют территории, на которых тираннозавры пока еще не обнаружены, но где можно ожидать их найти. Стоксозавр извлечен из чрезвычайно продуктивных отложений позднеюрской формации Моррисон в США, но в Восточной Африке, в Танзании, имеются похожие отложения в местности под названием Тендагуру. Когда материалы из африканского местонахождения были обнаружены впервые, многие идентифицированные виды отнесли к тем же родам, что и останки в американских отложениях, в том числе к брахиозаврам и дриозаврам. Часть их с тех пор переопределили в собственные рода, но этот пример все же демонстрирует, насколько похожими в целом были эти две фауны, следовательно, можно ожидать обнаружения и какого-нибудь тираннозавра. Недавнее исследование многочисленных одиночных зубов тероподов предполагает, что в Тендагуру присутствовали различные клады тероподов, однако ни одна из идентифицированных на данный момент групп не является несомненно тираннозавровой по происхождению. Возможно, тираннозавров там попросту не было, но если они уже обитали в Азии, Европе и Северной Америке и между различными фаунами имелось столь близкое сходство, то удивительно, что они еще не обнаружены в этих африканских отложениях.
Кстати, некоторые тираннозавры в действительности известны нам только по очень фрагментарным останкам. Хотя дополнительный материал по чжучэнтираннусу и нанукзавру был бы весьма желателен, имеющиеся экземпляры по крайней мере позволяют определить их как отдельные таксоны. Единственная известная особь рапторекса – детеныш, и было бы прекрасно получить останки взрослого животного; что-либо большее, чем голова процератозавра, тоже бы пригодилось. Часть таза динозавра из Австралии в этой книге упоминалась несколько раз, потому что она очень интересна и важна, однако мы также очень хотели бы увидеть остальное. Большее количество материала могло бы помочь определить, действительно ли данный фрагмент принадлежал тираннозавру (лично я думаю, что да), из какой линии и какое влияние это может оказать на представления о разнообразии и распространении тираннозавров. Если тираннозавры и в самом деле забрались так далеко и расселились на южных континентах относительно рано в своей эволюционной истории, тогда мы можем ожидать, что в какой-то момент обнаружится множество новых таксонов; маловероятно, чтобы тираннозавры пришли в Австралию и не развили там уникальных форм. В настоящее время останки динозавров из Антарктиды чрезвычайно редки из-за тяжелых природных условий, но, если тираннозавры процветали на юге, вполне вероятно, что в какой-то период они заселили и эти территории, и опять же мы можем ожидать обнаружения новых видов, соответствующих такому распространению.
Перейдем к взаимодействиям между животными: у нас уже имеется несколько экземпляров динозавров со следами нападений тираннозавров, и многие тираннозавры демонстрируют повреждения, нанесенные другими тираннозаврами, но на данный момент нет надежных подтверждений травм, причиненных тираннозаврам предполагавшейся добычей. Естественно, хищники изо всех сил стараются избегать опасных противников, но молодые и неопытные хищники сами совершают ошибки, к тому же животному всегда может просто не повезти. Однако, хотя такие повреждения могли быть редкими, они наверняка случались, по крайней мере иногда. Находка, представляющая собой свидетельство подобного происшествия, стала бы сенсацией, хотя бы только из-за своей маловероятности, но все же где-то может существовать окаменелый тираннозавр, пронзенный рогом трицератопса. Значительно более вероятным представляется обнаружение каких-либо закономерностей в повреждениях – таких как следы ударов по нижней части ног, – из чего можно было бы сделать вывод, что анкилозавры защищались от хищных гигантов (кстати, по крайней мере у одного горгозавра имеется очень серьезная травма голени).
Большее количество информации по содержимому желудков и отметинам зубов также практически неизбежно появится вместе с новыми экземплярами как тираннозавров, так и других животных. И опять же, особенно полезными здесь будут молодые животные: было бы чрезвычайно интересно увидеть, действительно ли юные тираннозавры питались иной добычей, чем их родители, и в особенности ловили ли они других животных, кроме динозавров. Наиболее вероятно, что ювенильные особи ели в основном ящериц, лягушек, мелких млекопитающих и, может быть, даже рыб и насекомых, пока были совсем маленькими, и данные по содержимому желудков подтвердят, что они и правда питались всем этим, даже если останется неясным, соответствовала ли такая пища их предпочтениям. Очень юные тираннозавры, возможно, даже поглощали куски костей крупных динозавров, которых они никак не могли убить или разорвать: фрагменты очень больших костей среди содержимого желудка стали бы хорошими показателями того, что родитель убивал и раздирал добычу для своих детенышей.
Пернатые животные
Новые находки перьев для тираннозавров практически гарантированы. До недавнего времени казалось, что перья (или их отпечатки) сохраняются только при исключительных обстоятельствах: в слоях, состоящих из очень мелкозернистого вулканического пепла или подобных осадков, которые могли заключить в себе животное и обеспечить фоссилизацию тканей. В таких условиях сохранившиеся экземпляры обычно оказываются раздавленными, поэтому мы всегда получали или расплющенное животное с перьями (а также с клювом, когтями, волосами, кожей и другими мягкими тканями данной особи), или объемные останки, состоящие только из костей и зубов. Существуют удивительные исключения с невероятной сохранностью мягких тканей и нерасплющенным скелетом, обнаруженные в подобных отложениях. Однако недавно в Канаде в более «стандартном» песчаниковом слое был найден молодой орнитомимозавр, у которого хорошо сохранились и кости, и перья. Это замечательно, поскольку считалось невозможным, чтобы в отложениях данного типа сохранялись подобные мягкие ткани. Что еще более важно в контексте этой книги, в таких же отложениях найден и тираннозавр. Теперь кажется более вероятным, что когда– нибудь мы найдем «царя» во всем его облачении. Растущее количество оперенных экземпляров из Китая указывает на возможность обнаружения дополнительного материала по дилуну или ютираннусу, а также, не исключено, оперенных детенышей и молодняка.
Переходим к более общим эволюционным изменениям: нанукзавр может оказаться лишь первым обнаруженным карликовым родом. Вполне возможно, что параллельно с ним в такой же изоляции жили и другие, и нам действительно известны островные системы, где в позднемеловом периоде обитали динозавры, порождая карликовые формы разных линий (в первую очередь на территории современной Румынии), т. е. остальные предположительно ждут своего открытия. Нанукзавр также интересен тем, что, по-видимому, нарушил еще один классический эволюционный закон: правило Бергмана об увеличении размеров в высоких широтах, рассмотренное выше. Тираннозавр и как минимум некоторые из альбертозавринов обитали в сравнительно северных широтах и сталкивались со снегом и холодами, а значит, нет никаких веских причин считать, что они не могли зайти на север еще дальше; следовательно, могут быть найдены таксоны или популяции с еще более крупными представителями этих и без того громадных животных (а возможно, наоборот, мексиканские тираннозавры были несколько мельче).
В популярной литературе делается излишний акцент на величине тираннозавров, и, хотя достигнутые ими размеры были невероятны, эти животные поразительны не только своими габаритами. Большие животные интересны, но не столько из-за производимого впечатления, сколько потому, что величина определяет многое в биологии любого существа, и зачастую крупные размеры порождают любопытные компромиссы и проблемы. Тем не менее приятно сознавать, что, какими бы огромными ни вырастали тираннозавры – а Сью уж точно была гигантом, – вероятно, существовали еще большие экземпляры. У нас имеются достаточно полные скелеты ограниченного числа взрослых особей и разрозненные останки еще нескольких десятков. Каковы шансы, что в этой выборке у нас найдутся экземпляры, входящие, скажем, в верхний 1 % по величине, не говоря уже о самых крупных особях вообще? Это опять-таки невозможно узнать без прямых подтверждений, но я был бы очень удивлен, если бы не существовало экземпляров тяжелее 10 т и длиннее 15 м и, вполне возможно, еще намного крупнее.
На другом конце размерного спектра должны были располагаться более мелкие таксоны, пока еще не найденные. Страдающие от двойной сложности обнаружения: в связи с большей древностью и меньшим размером останки ранних тираннозавров из средне– и позднеюрского периодов (и в меньшей степени раннемелового), вероятно, останутся неуловимыми еще некоторое время, но мы можем ожидать, что они все же будут обнаружены. Весьма маловероятно, чтобы известное нам сегодня ограниченное количество видов среднеюрских динозавров, уже распространившихся на тысячи километров континентальной суши, отражало все разнообразие этой группы эволюционных линий. Появление группы часто совпадает по времени с освоением животными новой ниши или захватом ее у какой-либо предыдущей группы, и потому мы можем ожидать, что эти животные распространялись и диверсифицировались быстро, и в таком случае нам предстоит обнаружить еще много новых видов.
Возможно, мы даже найдем целые новые линии; процератозавриды были определены как группа только недавно, и некоторые последние работы по филогениям предполагают, что алиорамины представляют собой отдельную ветвь эволюции тираннозавридов, не входящую в выделяемую прежде альбертозавринно-тираннозавринную ветвь. Такие перестройки дерева тираннозавров могут оказаться особенно интересными, потому что открыли бы новые возможности для оценки эволюционных изменений, а также направлений отбора, приведших к этим изменениям. Увидеть, как менялись группы, и понять, что могло вызвать эти изменения – например, происхождение перьев, крупные размеры, миграции между континентами, новая форма челюсти и зубов, – важнейшие задачи в области биологии и экологии, и исследование этих вопросов относится к самым захватывающим аспектам палеонтологии.
Далее, есть ряд научных работ, значение которых в палеонтологии сохраняется или растет, что, вероятно, окажет заметное влияние на наши представления о тираннозаврах. Очевидно, будут появляться лучшие и более подробные описания анатомии этих животных, содержащие новую информацию и данные, и они будут включены в более полные и строгие филогенетические анализы, позволяя нам проследить характерные изменения и скорость эволюции с большей точностью. Ведущаяся сейчас работа по изучению скоростей роста и онтогенетических изменений улучшит наше понимание физиологии и метаболических процессов этих животных.
Любой цвет на ваш вкус?
Недавно вышла невероятно интересная и весьма спорная работа по исключительно хорошо сохранившимся тканям нептичьих динозавров, включая тираннозавра, из Монтаны, США. Пока описаны только фрагменты и кусочки материала, но исследователи уверены, что сохранились и мягкие ткани, несмотря на колоссальное количество прошедшего времени. Возможность такого сохранения вызывает скептическое отношение, но недавно опубликованная работа описывает правдоподобный механизм для долговременного сохранения биологического материала, добавляя убедительности идее, что это действительно аутентичные кусочки мягкой ткани, практически не изменившиеся за десятки миллионов лет. До настоящего времени ничего не опубликовано по отдельным клеткам и тем более перспективам найти генетический материал, но, учитывая количество образцов, по-видимому, использованных в работе исследовательской группы, мы можем как минимум ожидать некоторых сюрпризов и революционных находок в плане биологического материала динозавров.
Исключительная сохранность других находок также порождает перспективные потоки данных по тираннозаврам. Хотя мы можем ожидать, что обнаружим новые экземпляры пернатых тираннозавров, уже существующие материалы могут предоставить новые данные. Работа по оперенным динозаврам и птицам из юрских и меловых отложений Восточного Китая (и другие исследования перьев аналогичной сохранности из Бразилии и Германии) рассматривает микроструктуру и «химические подписи» этих перьев. Химические следы могут указывать на определенные типы пигментов и, таким образом, на возможные цвета и схемы окраски; при этом цвета многих перьев также отчасти связаны с формой микроструктур, называемых меланосомами, которые сохраняются в некоторых перьях. Успешное применение современных технологий для определения этих следов дает возможность составить представление об окраске оперения давно вымерших животных.
Здесь речь не о точной палитре; мы говорим об общем цветовом направлении (например, красном, коричневом или черном, а не о конкретных оттенках, к тому же некоторые цвета невозможно так просто выявить), но все же замечательно, что мы предпринимаем первые шаги к установлению окраски динозавров и имеем для этого некоторые эмпирические основания. Нет особых причин считать, что данные методы не могут быть применены к животным вроде ютираннуса, и, возможно, это лишь вопрос времени: когда-нибудь мы увидим статьи, описывающие возможную окраску как минимум одного тираннозавра и все выводы, которые из этого можно сделать. Обладали ли эти животные яркой сигнальной окраской или приглушенной покровительственной? Были ли детеныши окрашены иначе, чем взрослые, поскольку для них более важными являлись другие аспекты жизни (вероятно, они больше заботились о том, чтобы их самих не съели, и уж точно не нуждались в нахождении и очаровании полового партнера)? Могли ли различаться по окраске самцы и самки? Ютираннус, как считается, жил в довольно холодных условиях, а значит, мог сбрасывать зимний наряд и переходить на летний, окрашенный иначе, как это делают многие северные животные в наши дни. Возможности чрезвычайно любопытны и заманчивы, притом что материал почти наверняка уже существуют, и можно начать как минимум некоторые анализы, чтобы проверить эти идеи.
Технологический прогресс идет в ногу с развитием науки, и хотя по большей части палеонтология по-прежнему полагается на методы, применявшиеся 100 или даже 200 лет назад (анатомические атласы в лаборатории, геологический молоток в поле), компьютерная томография, трехмерные реконструкции, структурный анализ деформаций костей и другие подобные методы стали обычными и позволяют собирать и анализировать данные, которые чуть больше десятка лет назад считалось невозможным получить. Проводится все больше исследований таких сложных с точки зрения механики вопросов, как стояние, ходьба или кусание, поскольку растут и возможности сканирования окаменелостей, и вычислительная мощность, позволяющая анализировать внешние воздействия на кости и взаимодействия между ними. При дальнейшем росте аналитических возможностей станет доступным и динамический анализ. Например, уже появился ряд работ, где изучается сила укуса и поведение костей и зубов под нагрузкой, а также влияние подобных факторов на структуру черепа и т. д., но анализ применялся к статическим объектам: чему-то вроде гипотетической одиночной неподвижной кости. Анализ укуса в динамике, где тираннозавр и его жертва осуществляли бы сложные движения, раскрыл бы намного больше нюансов, и его результаты можно было бы сравнить с имеющимися отпечатками зубов и следами кормления на костях. Изгибали и поворачивали ли тираннозавры шею при укусе и могли ли выдержать рывки детеныша динозавра, отчаянно стремящегося освободиться? Разумеется, введение таких дополнительных данных было бы потрясающе интересно с точки зрения механики, и теоретически дало бы возможность объединить данные об анатомии, поведении и экологии, связав их со следами укусов на костях.
Также растет применение вычислительных мощностей в области экологии, в сложных моделях, анализирующих изменения в целых популяциях взаимодействующих организмов внутри экосистем. Некоторые простые модели используются в палеонтологии, в том числе для определения возможного образа жизни тираннозавров, но зачастую не хватает информации; на самом деле у нас не так уж много рабочих концепций – не говоря о материальных данных – по рождаемости, плотности популяций, численности взрослых и детенышей и другой простейшей и важнейшей информации, необходимой для такой работы. Однако, по мере накопления новых данных и знаний об экологии ныне существующих животных, по крайней мере станет проще очертить пределы возможного для тираннозавров на основании новых ископаемых материалов. Информация по пищевым взаимодействиям (включая вопросы, что ели тираннозавры и какие травоядные какими растениями питались) поможет воссоздать вероятные пищевые цепочки; данные по росту и физиологии позволят оценить потребность в ресурсах; открытия в области гнезд поспособствуют определению возможной структуры популяций и т. д. Конкретики получится мало и погрешности, вероятно, будут огромными, но первые шаги к реконструкции реальной динозавровой экосистемы как функционирующей биологической единицы, а не просто перечня видов или составления таблицы, кто из животных кого ел, становятся все более возможными. Тираннозавры, скорее всего, будут важной частью таких работ, поскольку входят в одни из самых изученных и понятных экосистем, по которым больше всего данных; они станут основным объектом подобных исследований, а мы уже имеем более-менее приличное представление о том, как могут функционировать экологические взаимосвязи у крупных наземных организмов.
Одним словом, в первых рядах списка областей, в которых неизбежен значительный прогресс в связи с появлением новых данных и исследований, а также постоянным развитием технологий, есть несколько наиболее вероятных кандидатов. Благодаря своей харизме тираннозавры могут получить непропорционально большое количество внимания, и можно ожидать, что эти животные значительно выиграют от такого изучения, а скорость роста наших знаний и также широта охвата и глубина исследований будут только увеличиваться. Направления, считавшиеся принципиально невозможными всего несколько лет назад, например определение окраски оперения, постепенно становятся не только возможными, но и неизбежными (пусть даже с ограничениями, наложенными сотней с лишним миллионов лет деградации ископаемых материалов), и единственное, что можно предсказать с уверенностью, – это появление новых работ и открытий, выходящих далеко за пределы того, о чем я здесь рассуждал. Жду не дождусь.