Два неукензавра, запечатлённые на реконструкции, встают на задние лапы, стремясь дотянуться до вершины дерева. Как демонстрирует компьютерный анализ, проведённый палеонтологами, этот вид был способен без особых усилий удерживать подобное положение 66 миллионов лет назад. Фото: Гильерме Гер.
Около 66 миллионов лет назад два южноамериканских зауропода — Уберабатитан из Бразилии и Neuquensaurus из Аргентины — обладали способностью подниматься на задние конечности и сохранять эту позу в течение довольно продолжительного времени, что было особенно характерно для молодых особей. Эта адаптация, вероятно, помогала им не только добывать высоко расположенную листву, но и казаться более внушительными для хищников, привлекать партнёров или участвовать в размножении. Хотя эти динозавры имели скромные размеры по сравнению с гигантскими сородичами, их габариты были сопоставимы с современными слонами: взрослые уберабатиты достигали 26 метров в длину, что делало их одними из крупнейших динозавров Бразилии.
Новое исследование, результаты которого были опубликованы в журнале Палеонтология при поддержке FAPESP, выявило, что способность стоять на задних ногах снижалась по мере взросления. Молодые особи демонстрировали гораздо лучшую устойчивость на двух ногах, тогда как взрослые, вероятно, испытывали значительное напряжение из-за возросшей массы тела. В международную исследовательскую группу, занимавшуюся этой работой, вошли учёные из Бразилии, Германии и Аргентины.
Чтобы понять механику вертикального стояния зауроподов, исследователи применили вычислительный метод, широко используемый в инженерной практике. Их главной задачей было оценить нагрузку, которую гравитация и вес тела оказывают на бедренную кость, когда динозавр переносит всю тяжесть на задние конечности. «У более мелких зауроподов, подобных этим, костная и мышечная структура позволяла им легче и дольше стоять на двух задних ногах. Более крупные особи, вероятно, тоже могли это делать, но в течение более короткого времени и с меньшим комфортом, так как такое положение вызывало большую нагрузку на бедренную кость», — резюмирует Джулиан Сильва Жуниор, постдокторант-исследователь Инженерной школы государственного университета Сан-Паулу (FEIS-UNESP) в Илья-Солтейре, Бразилия. Сильва Джуниор, являющийся первым автором исследования, провёл эту работу во время стажировки в Тюбингенском университете в Германии по стипендии FAPESP.
Тестирование костей динозавров с помощью инженерных инструментов
Команда учёных создала цифровые реконструкции бедренных костей семи видов зауропод, отобранных из разных эволюционных ветвей и отличающихся размерами тела и анатомическими особенностями. Модели были построены на основе окаменелостей, хранящихся в музеях естественной истории по всему миру. Для анализа использовался метод конечных элементов (FEA), который разбивает объект на множество мелких секций и рассчитывает, как каждая часть реагирует на давление, вес, тепло или другие силы. Инженеры часто применяют этот же подход для проверки прочности мостов, зданий и платформ.
«Используя этот метод, мы выполнили два исследования. Одно касалось внешнего сценария, моделируя силу, идущую снаружи, — в данном случае гравитацию и вес тела, воздействующие на бедренные кости, когда динозавр стоял на задних лапах. В другом мы проанализировали внутренний сценарий — силу, которую мышцы оказывают на бедренную кость», — объясняет Сильва Жуниор. Объединив результаты, исследователи оценили общий стресс, испытываемый бедренной костью каждого вида. Самый низкий уровень стресса был зафиксирован у двух южноамериканских зауроподов: несовершеннолетнего уберабатитана рибейрои (названного в честь бразильского муниципалитета Убераба, где он был найден, и, по совпадению, родного города Сильвы Жуниора) и Neuquensaurus australis (обнаруженного недалеко от реки Неукен в Аргентине). Оба вида жили в позднемеловом периоде, около 66 миллионов лет назад.
Более прочные кости обеспечивают преимущество зауроподам
Исследователи обнаружили, что у этих двух видов бедренные кости были особенно крепкими. Их более толстые и прочные структуры позволяли выдерживать значительные нагрузки, что, вероятно, и давало молодым особям возможность подниматься на задние ноги с большей лёгкостью и на более длительное время, чем их более крупным сородичам.
крепкие кости лучше разрушали силу, возникающую, когда животные стояли прямо.
«У них были более крепкие бедренные кости, и они могли лучше рассеивать стресс. У более крупных людей были очень большие мышцы и даже гигантские бедренные кости, но их было недостаточно, чтобы выдержать их вес. Это не значит, что они не могли написать статью, но они, вероятно, выбрали это лучшее время, потому что это, должно быть, была неудобная поза», — сказал он. — говорит палеонтолог.
Более крупные зауроподы, возможно, все еще способны подниматься на задние лапы. Однако модель показывает, что они не смогли удерживать позу так комфортно и долго.
Взрослые люди из Уберабатита , вероятно, столкнулись с той же проблемой. Хотя детские исследования в обучении были хорошо приспособлены для того, чтобы стоять прямо, взрослые животные могли нести гораздо больший вес. Эта дополнительная масса, вероятно, подвергла их стрессу, аналогичному тому, который испытывают другие гигантские зауроподы.
Почему зауроподы могли стоять на двух ногах
Прямое положение может дать несколько важных преимуществ.
Зауроподы питались растениями, поэтому подъем задних ног, возможно, позволил им достичь высокой растительности на деревьях, которая была недоступна более низким животным. Эта поза также может сыграть роль в размножении, позволить самцам вырасти сами или провести визуальные инструменты для привлечения ведущих партнеров.
Эта поза также могла служить защитной стратегией. Подняв переднюю часть тела в воздух, зауропод казался еще крупнее и опаснее для видимых хищников.
При поддержке этого вопроса задних ног и хвоста животное приняло треножную стойку, а это означает, что три точки контакта помогли стабилизировать его тело.
Различные ограничения исследований
Исследователи отмечают, что их модели не учитывают в себе все структуры, которые могли повлиять на то, как стояли динозавры.
, при моделировании не наблюдался хрящ — гибкая ткань, которая смягчает суставы и, например, помогает контролировать и сохранять нагрузку. Они также не моделировали поддержку, обеспечиваемую хвостом, когда динозавр стоял в положении треноги.
Поскольку ни один из семи образцов хрящ не анализировался, исследователи предположили, что он играет одинаковую роль у всех видов. Это означает, что этот метод лучше всего подходит для сравнения динозавров друг с другом, а не для точного измерения каждого отдельного животного.
"Инструмент, который мы используем, очень эффективен для сравнения, даже если ответ не является лучшим для каждого из них. Сравнивая представителей разных линий, мы можем получить достаточно точную картину того, как вели себя эти животные миллионы лет назад», — сказал он. — говорит исследователь.