Загадка карликов: почему динозавры так и не стали размером с мышь

Они правили Землёй 180 миллионов лет, порождая чудовищных гигантов, но так и не смогли освоить одну эволюционную нишу — мир по-настоящему крошечных созданий. Новое исследование переворачивает привычные представления и указывает на неожиданного виновника этого «запрета на миниатюризацию». Им оказались те, кого сами динозавры, казалось бы, держали в вечном страхе и тени, — мелкие млекопитающие.

Парадокс, который не даёт покоя палеонтологам

Представьте себе мир, где самые грозные хищники и травоядные гиганты достигают веса в десятки тонн. Апатозавр, один из самых крупных известных динозавров, мог весить более 80 тонн. Его шаги заставляли дрожать землю, а один лишь хвост был смертоносным оружием. Но при всём этом разнообразии форм и размеров среди нептичьих динозавров есть одна удивительная закономерность: ни один из них за всю историю своего существования не стал меньше крупного домашнего кролика.

Самый лёгкий из известных взрослых нептичьих динозавров весил около 400–450 граммов — примерно как крупный кролик. Для сравнения: современная птица колибри-пчелка весит меньше грамма, а самый маленький геккон — всего 0,15 грамма. Почему же динозавры, процветавшие на протяжении почти 200 миллионов лет, так и не смогли освоить «нишу малюток»?

Этот вопрос долгое время оставался одной из самых интригующих загадок палеонтологии. И недавно группа учёных из Принстонского университета и Американского музея естественной истории решила докопаться до истины.

Формула, которая работает для всех… кроме динозавров

Стефани Лехки (Stephanie Lechki) и Роджер Бенсон (Roger Benson) подошли к проблеме с неожиданной стороны. Вместо того чтобы копать новые окаменелости, они обратились к математике. В основе их подхода лежит простая эволюционная закономерность: у любого биологического вида есть некий «оптимальный» размер тела.

Логика здесь следующая. Слишком мелкое животное эффективно превращает пищу в потомство, но плохо добывает еду — его крошечные размеры ограничивают ассортимент доступной добычи и делают его уязвимым. Слишком крупное животное, напротив, легко добывает пищу, но перерабатывает её неэффективно — большим телам нужно гораздо больше энергии. Где-то посередине существует точка равновесия, и большинство видов в любой группе животных должны быть близки к этому оптимальному размеру.


Исследователи проверили эту модель на 4062 видах млекопитающих и 9385 видах птиц. Результат оказался впечатляющим: оптимальный размер для млекопитающих составил около 100 граммов, и большинство современных видов действительно весят примерно столько. Модель блестяще сработала и для черепах (260 видов). Для ящериц, змей и крокодилов — тоже, хотя и с некоторыми оговорками.

Но когда Лехки и Бенсон применили ту же формулу к 515 видам нептичьих динозавров, их ждал сюрприз. Модель предсказывала, что оптимальный размер динозавра должен составлять около 3 килограммов. Более того, все варианты расчётов давали результат ниже 300 граммов. То есть согласно математике, динозавры должны были порождать множество видов размером с мышь или воробья.

Но в реальности таких окаменелостей не существует. Ни одной.

Динозавры не хотели или не могли?

«Мы были очень воодушевлены идеей, что в биологии динозавров может быть что-то, что мешало им становиться маленькими, — признаётся Роджер Бенсон. — Поэтому было удивительно, что практически все наши модели отвергли эту гипотезу».

Что это значит? Учёные перебрали все возможные комбинации физиологических параметров, характерных для современных животных. Они пытались найти объяснение в метаболизме динозавров, в особенностях их размножения или в строении скелета. Но математика упрямо показывала: ничто в самой биологии динозавров не мешало им эволюционировать в сторону миниатюризации.

Особенно интересно, что хуже всего модель работала для зауроподоморфов — тех самых длинношеих гигантов. А лучше всего — для тероподов, группы, от которой произошли современные птицы. И это наводит на мысль, что разгадка лежит не в анатомии, а в экологии.

Охота на невидимку: где искать крошечных динозавров?

Конечно, можно возразить: может быть, мелкие динозавры просто плохо сохранились в ископаемой летописи? Их хрупкие кости разрушаются быстрее, чем массивные скелеты гигантов. Это известная проблема тафономии — науки о том, как организмы становятся ископаемыми.

Лехки и Бенсон учли этот фактор. Они проанализировали ископаемые местонахождения по всему миру и выбрали два участка, где «смещение» в сторону крупных костей минимально. Это группа Джехол на северо-востоке Китая и формация Джадокта в Монголии.

Эти места уникальны. Здесь сохранились целые скелеты мелких млекопитающих, ящериц и птиц. Если бы где-то и можно было найти скелет динозавра размером с мышь, то именно здесь.

И действительно, в этих формациях находят мелких динозавров. Например, в Джадокте самый распространённый динозавр весит около 0,76 кг — довольно близко к тому, что предсказывает модель. Но ниже этого порога — ни одного динозавра. При том, что в тех же самых слоях прекрасно сохранились млекопитающие и ящерицы сопоставимых размеров.

«Подсказка» была найдена. И она указывала в совершенно неожиданную сторону.

Млекопитающие против динозавров: кто кого держал в страхе?

Традиционно считается, что в эпоху динозавров млекопитающие были жалкими, забитыми созданиями, которые прятались по норам и выходили только под покровом темноты, страшась встречи с ужасными ящерами. Палеонтологи долгое время утверждали, что именно динозавры не давали млекопитающим эволюционировать в крупные формы.

Но Лехки и Бенсон предлагают перевернуть эту картину с ног на голову.

Они обратили внимание на то, что млекопитающие мезозойской эры были мелкими, но обладали высоким метаболизмом — как и динозавры. Исследователи предположили: возможно, эти самые млекопитающие уже использовали те ресурсы, которые были нужны гипотетическим мелким динозаврам.


Представьте себе экосистему юрского или мелового периода. Крупные динозавры откладывают яйца, из которых вылупляются крошечные детёныши. Эти детёныши проходят через все размерные классы по мере роста, и на каждом этапе они конкурируют за пищу с другими животными своего размера. А рядом уже есть млекопитающие — быстрые, прожорливые, с высокими энергетическими потребностями. Они просто не оставляли места для постоянных популяций мелких динозавров.

«Мне очень нравится симметрия этой идеи: ранние млекопитающие, в свою очередь, ограничивали динозавров крупными размерами», — говорит Бенсон.

Птицы: единственные, кто сломал правила

Но как же тогда появились птицы? Ведь птицы — это тоже динозавры. И среди них полно крошечных видов. Колибри, синицы, воробьи — все они весят граммы, а не килограммы.

Ответ — в полёте.

Средний вес современной птицы составляет всего 33 грамма — примерно в 200 раз меньше, чем самый мелкий нептичий динозавр. Ранние птицы мелового периода стали уменьшаться в размерах стремительно, как только у них появился настоящий машущий полёт.

Почему полёт стал ключевым фактором? Потому что он открыл совершенно новые экологические ниши. Птицы могли питаться насекомыми в кронах деревьев, ловить добычу в воздухе, селиться на скалах и в других местах, недоступных для наземных конкурентов. Им больше не нужно было конкурировать с мелкими млекопитающими за наземные ресурсы.

Это подтверждается и наблюдениями за современными нелетающими птицами. На континентах, где есть млекопитающие-хищники и конкуренты, самые лёгкие нелетающие птицы весят около 423 граммов — почти как самый мелкий динозавр. А вот на островах, где млекопитающих мало или нет совсем, нелетающие птицы могут становиться гораздо мельче — как раз до тех размеров, которые предсказывает математическая модель.

Что нужно, чтобы опровергнуть эту теорию?

Учёные признают, что их гипотеза о конкуренции с млекопитающими остаётся всего лишь гипотезой. Мы не можем наблюдать, как юрское млекопитающее и юрский динозавр делят обед. Мы не можем подсчитать виды, которые никогда не оставили окаменелостей.

Но Бенсон назвал условие, которое могло бы поставить точку в этом споре. «Самое захватывающее было бы найти взрослого динозавра размером с воробья или мышь в ископаемом местонахождении, в котором полностью отсутствовали млекопитающие, — говорит он. — Это было бы доказательством того, что динозавры могли эволюционировать до крошечных размеров только в отсутствие млекопитающих».

Пока такой находки нет. Но палеонтологи продолжают искать. И кто знает, возможно, завтрашняя экспедиция в Монголию или Китай принесёт сенсацию, которая перевернёт наши представления об эволюции ещё раз.

Эволюционный пасьянс

История о том, почему динозавры не стали маленькими, — это прекрасный пример того, как сложно устроена эволюция. Она не просто «лепит» виды под влиянием внутренних биологических ограничений. Она — сложная сеть взаимодействий, конкуренции и случайностей.

Млекопитающие, которых мы привыкли считать жертвами, возможно, были теми самыми «невидимыми барьерами», которые не давали динозаврам освоить одну из самых успешных эволюционных стратегий — стратегию малютки. А когда динозавры «изобрели» полёт, они наконец вырвались из этих оков и породили те самые крошечные формы, которых так не хватало в их ископаемой летописи.

Полное исследование опубликовано в журнале Evolution. И оно ещё раз напоминает нам: в эволюции нет ничего однозначного. Иногда самые слабые определяют судьбу самых сильных. А иногда, чтобы стать маленьким, нужно сначала научиться летать.